Úvod / Pôdohospodárstvo podľa tém / Obnoviteľné zdroje energie / Biopalivá

Potenciál a ohrozenia z využívania biotopov Tr3 - Panónske travinno-bylinné porasty na spraši ako zdroj lignocelulózovej biomasy pre výrobu biopalív druhej generácie

15-08-2023
Ing. Stela Jendrišáková, PhD. | [email protected]
NPPC - Výskumný ústav rastlinnej výroby, ústav trávnych porastov a horského poľnohospodárstva Banská Bystrica

Cieľom Únie v oblasti energetickej efektívnosti a energie z obnoviteľných zdrojov je zohľadniť potrebu a urýchliť zvýšenie energetickej efektívnosti a zavádzanie energie z obnoviteľných zdrojov a znížiť tak závislosť od dovážaných fosílnych palív. Podporovanie používania biopalív v súlade s udržateľnou praxou v poľnohospodárstve a lesnom hospodárstve stanovenou v pravidlách, ktorými sa riadi spoločná poľnohospodárska politika, by mohlo vytvoriť nové príležitosti pre udržateľný rozvoj vidieka vo väčšej miere na trh orientovanej poľnohospodárskej politike, zameranej na európsky trh a na prosperujúci vidiecky život a multifunkčné poľnohospodárstvo, a mohlo by otvoriť nový trh pre inovačné poľnohospodárske výrobky so zreteľom na súčasné i budúce členské štáty.

V smernici Európskeho parlamentu a Rady (EÚ) 2015/1513 (1) sa uznalo, že rozsah nepriamej zmeny využívania pôdy, ktorou sa zvýšia emisie skleníkových plynov, môže negovať niektoré alebo všetky úspory emisií skleníkových plynov z jednotlivých biopalív, biokvapalín alebo palív z biomasy. Na pestovanie východiskových produktov pre biopalivá druhej generácie sa môžu využiť aj menej úrodné a v súčasnej dobe nevyužiteľné pôdy. Tým majú tieto palivá schopnosť vyhnúť sa konkurencii vo využívaní pôdy. K biopalivám druhej generácie patria: bioetanol vyrábaný z lignocelulózovej biomasy, syntetická motorová nafta, biometanol a biovodík. V súčasnej dobe sa postupne začínajú uplatňovať bioetanol a syntetická motorová nafta, ostatné produkty sú zatiaľ v štádiu výskumu a vývoja. Požiadavkou je, aby biopalivá druhej generácie - vyrábané z „nepotravinárskej“ lignocelulózovej biomasy (drevo, ťažobné zvyšky, seno, slama, rastlinné odpady, rýchlo rastúce dreviny atď.) vykazovali významný pozitívny rozdiel v salde produkcie CO2 počas životného cyklu.

Biopalivá druhej generácie musia spĺňať kritériá trvalej udržateľnosti, vrátane vylúčenia pôvodu biomasy z pôdy s vysokou biologickou rozmanitosťou. V rámci kontraktu MPRV SR pre plnenie týchto ambicióznych cieľov, vyplývajúcich zo Smernice Európskeho parlamentu a Rady 2018/2001 z 11. decembra 2018 o podpore využívania energie z obnoviteľných zdrojov realizuje pracovisko NPPC – VÚRV - ÚTPHP Banská Bystrica, výskum na plochách rôznych typov biotopov trávnych porastov s rozdielnym manažmentom a v rozdielnych agroklimatických podmienkach (tabuľka 1).

Tabuľka 1: Orografické parametre

Tabuľka 1

Výsledky

V práci sme realizovali analýzu poloprírodných trávnych porastov biotopov Tr3 - Panónske travinno-bylinné porasty na spraši, ktoré sú biotopmi európskeho významu. Porasty na spraši sa v minulosti využívali ako extenzívne pasienky, no neskôr, počas kolektivizácie boli premieňané na polia prípadne na terasové vinohrady. V súčasnosti je ich výskyt vzácny a iba v malých fragmentoch. Biotop Tr3 je ohrozený predovšetkým sukcesiou, z absencie hospodárenia a šírením inváznych druhov rastlín. Na lokalitách bez manažmentu prenikajú do biotopu mezofilné druhy a spôsobujú jeho degradáciu a posun k spoločenstvám mezofilných lúk. Navyše náletové dreviny menia charakter biotopu až ku krovitej vegetácii. Charakteristické druhy sprašovej vegetácie miznú, pritom mnohé z nich patria medzi veľmi vzácne druhy slovenskej flóry (naprsmldník piesočný (Peucedanum arenarium), rumenica piesočná (Onosma arenaria), púpava neskorá (Taraxacum serotinum).

V príspevku prezentujeme výsledky analýzy poloprírodných trávnych porastov, ktoré sa nachádzajú v katastrálnom území Horné Terany (obrázok 1).

Obr. 1

Obr. 1: Grafický záznam záujmových parciel TTP

TP bol bez znakov kosenia a pasenia hospodárskych zvierat. Kataster obce Terany leží v severnej časti Ipeľskej pahorkatiny. Ipeľská pahorkatina je krajinný podcelok Podunajskej pahorkatiny. Na západe ju ohraničuje dolina Hrona, na severe až severovýchode Štiavnické vrchy, na východe Krupinská planina a dolina Ipľa, na juhu pohorie Burda. Nadmorská výška sa pohybuje od 120 do 290 m.

Zo zrealizovanej práce experimentu sú k dispozícii nasledujúce výsledky:

  • floristické zloženie;
  • analýza fytomasy trávnych porastov pre výrobu biopalív druhej generácie;
  • výška produkcie;
  • stav zachovania biotopu a výmera (ha).

Floristické zloženie porastov TP

Podľa botanického zloženia v zmysle definovaných kategórií TP uvedených v dokumente Plán rozvoja vidieka SR sme identifikovali TP ako biotop z kategórie: A. Teplo a suchomilné trvalé trávne porasty (Foto 1).

Foto 1

Foto 1: Pasienková zrelosť porastu

Na poraste sme zaznamenali % pokryvnosti hlavných agrobotanických skupín (trávy, leguminózy a byliny), konkrétne taxóny rastlín, a tiež dreviny a % prázdnych miest na ploche. Absencia obhospodarovania trávnych porastov zatiaľ nespôsobila nezvratné zmeny v reprezentatívnosti, t.j. vo výskyte taxónov charakteristických pre biotopy (tabuľka 2).

Tabuľka 2: Floristické pomery

Tabuľka 2

Na variante experimentálneho trávneho porastu v katastri Terany sme zistili % podiel botanických skupín: trávy: 77 %; leguminózy: 5 %, byliny: 12 %, prázdne miesta: 3 %, dreviny: 3 %. Avšak vplyvom absencie využívania TP dochádza k postupnému zarastaniu krovitou vegetáciou ružou šípovou (Rosa canina), slivkou trnkovou (Prunus spinosa), hlohom (Crataegus sp.), drieňom krvavým (Swida sanguinea), ale najmä agátom bielym (Robinia pseudoacacia). Postupujúcu sukcesiu TTP indikuje aj šírenie smlzu kroviskového (Calamagrostis epigejos). Z ruderálnych bylín sa vyskytuje bolehlav škvrnitý (Conium maculatum), lopúch väčší (Arctium lappa) a palina obyčajná (Artemisia vulgaris). Trávny porast je reprezentovaný až vysoko extenzívne využívanými plochami TTP so zastúpením rozptýlenej, skupinovej i líniovej nelesnej drevinovovej vegetácie, čo sú pozmenené spoločenstvá charakteru poloprírodných lúk. Veľká časť nevyužívaných, pôvodne lúčnych spoločenstiev na kontakte s lesnými spoločenstvami už zarástla a mnohé plochy, hoci sú vedené ako TTP, majú charakter lesa. Ďalšia časť lúčnych spoločenstiev v tejto časti riešeného územia je v rôznom štádiu sukcesných zárastov.

Analýza fytomasy trávnych porastov pre výrobu biopalív druhej generácie

Bioetanol - biopalivo druhej generácie je vysoko oktánové palivo vyrobené z obnoviteľných surovín. Vlákninový komplex predstavuje zvyčajne 50 – 80 % organickej hmoty vo fytomase TP. Preto je nevyhnutný proces predúpravy lignocelulózovej fytomasy a ten patrí medzi najdôležitejšie technologické procesy, ktoré ovplyvňujú celkovú ekonomiku výroby lignocelulózového bioetanolu. Fytomasa TP je surovina s lignocelulózovým základom, t.j. materiál zložený hlavne z celulózových vlákien a vo vode nerozpustných polysacharidov. Neutrálnedetergentná frakcia vlákniny (NDV), ktorá tvorí bunkovú stenu rastlín predstavuje podiel štrukturálnych sacharidov, ktoré pozostávajú z celulózy, hemicelulózy a lignínu, ale aj z časti neštrukturálnych sacharidov – pektínu, fruktánov a ß – glukánov. Acidodetergentná vláknina ADV - je podzložkou NDV a tvorí ju celulóza (45 – 65 %) a lignín (10 – 20 %). Hlavnými zložkami celulózovej biomasy sú hemicelulóza (15 – 35 %), celulóza (30 – 45 %) a lignín (5 – 20 %). Obsah ADV v sušine fytomasy TP stúpa s vegetačnou zrelosťou. V analyzovanej fytomase bol priemerný obsah NDV 479,79 g.kg-1, priemerný obsah ADV 298,41 g.kg-1 (tabuľka 3) a výťažnosť monosacharidov (ľahkoskvasiteľnej zložky) voči podielu polysacharidov bola nízka. Hydrolýza takejto suroviny je oveľa zložitejšia a nákladnejšia ako hydrolýza fytomasy rastlín so škrobovým základom (napr. zrno obilnín). Pri predúprave fytomasy nesmie dochádzať k nežiadúcej degradácii a stratám a nesmú vznikať vedľajšie produkty, ktoré by pôsobili inhibične (spomaľujúco) na následné procesy hydrolýzy a fermentácie pri výrobe bioetanolu.

Tabuľka 3: Obsah živín a látok v sušine (g.kg-1)

Tabuľka 3

Produkčná schopnosť trávnych porastov bola zistená z plochy 1 m 2 a prepočítaná na t.ha-1 sušiny sena. Výška produkciebola iba 0,75 t.ha-1, t. j. nízka, čo zásadne vplýva na efektívnosť pre výrobu OZE, ale aj pre hospodárske využívanie na výrobu objemových krmív.

Stav zachovania biotopu

Stav zachovania biotopu sme vyhodnotili podľa Zoznamu aktivít a ohrození (Natura 2000 Standard Data Form, 2019), posúdením intenzity a vplyvu reálne vykonávaných činností a ohrození vyplývajúcich z týchto činností na biotopoch. Pre zistenie stavu biotopov bola hodnotená intenzita činností (v škále A = vysoká, B = stredná, C = nízka) a ich vplyv na lokalitu(+ = pozitívny, 0 = neutrálny, - = negatívny). Stav zachovania sa uvádza v kategóriách A = výborný, B = dobrý, C = priemerný až zničený.

TP nebol obhospodarovaný, na biotope sme identifikovali charakteristické druhy biotopu.

Ohrozenia biotopu existujú, a to vplyvom kontaktu biotopu s lesom (F03.01.01 – škody spôsobené poľovnou zverou), a tiež ohrozenie vplyvom šírenia sa Calamagrostis epigejos (J03 – iné zmeny ekosystému), ktoré sú do 3 % z plochy biotopu, teda v nízkej intenzite a neutrálnym vplyvom na lokalitu. Stav biotopu zodpovedá stupňu B = dobrý.

Záver

V súčasnosti má bioetanol najväčšie využitie v doprave. Chemicky zmenený etanol na etyl-terc-butyl-éter (ETBE) sa postupne stáva dôležitou prísadou do bezolovnatých benzínov, čo vedie k zníženiu obsahu niektorých škodlivých látok vo výfukových plynoch, najmä emisií CO2. Avšak zásadným faktorom pri výrobe biopalív druhej generácie je vplyv na zachovanie biotopu v priaznivom stave, resp. vylúčenie pôvodu biomasy z pôdy s vysokou biologickou rozmanitosťou. Využitie fytomasy monitorovaného porastu pre výrobu biopalív 2. generácie z dôvodu priority zachovania biotopu a nízkej produkcie nie je vhodné.

Biotop Tr3 tvoria suchomilné travinnobylinné spoločenstvá, ktoré sa dokázali adaptovať na sprašiach. Pahorkatina vznikla v priebehu neogénu sedimentáciou slieňov, pieskov, pieskovcov, štrkov, zlepencov, organogénnych vápencov a ryolitových tufov. Trsovité druhy tráv a zapojený vegetačný kryt vytvárajú typický vzhľad biotopu, avšak s nízkou produkciou travinno - bylinného spoločenstva. Suché stanovištia prirodzených lúk majú bohatšie floristické zloženie, ale nižšiu produkciu. Pasenie, resp. aj vyššia frekvencia kosieb redukuje počet druhov, preto treba eliminovať manažment, ktorý by biotop ohrozoval. TP bol bez manažmentu, nepokosený a nepasený, čo ovplyvňuje stav a ohrozenia TP sukcesiou náletových drevín. Odporúčaný manažment je prepásanie malými prežúvavcami (ovce, kozy). Využívanie TP vyššou frekvenciou kosieb by zvýšilo zraniteľnosť biotopu voči deficitu zrážok.

Poďakovanie: Táto publikácia vznikla v rámci úlohy odbornej pomoci: „Analýza stavu trávnych porastov s vysokou biodiverzitou pre účely plnenia Smernice EÚ č. 2018/2001“, vďaka podpore kontraktu číslo 1092/2022/MPRVSR-930.