Енергетична солома або скільки рослинні рештки можуть давати енергії

Наразі біомаса аграрного походження — солома зернових культур та ріпака, побічні продукти виробництва кукурудзи на зерно та соняшника, лушпиння соняшника — залишається основною складовою енергетичного потенціалу біомаси в Україні.

Економічний потенціал, доступний для виробництва енергії, становить майже 9 млн т нафтового еквіваленту, це 43% загального потенціалу біомаси (20,9 млн т нафтового еквіваленту). При цьому вказаний розмір майже не змінюється рік від року і навіть має тенденцію до поступового зростання, що також важливо з точки зору стабільності постачання палива для енергетичного комплексу.

Повне використання енергетичного потенціалу агробіомаси може задовольнити близько 18% кінцевого споживання енергії в Україні, яке зараз становить трохи більше 50,1 млн т нафтового еквіваленту.

Проблематика відбору

Втім, як зазначають експерти, на шляху повноцінного використання потенціалу енергії біомаси є багато перешкод. Твердопаливні котли для соломи, лушпиння або пелет стали звичайним явищем навіть у містах України, не кажучи вже про села, але…

Але одним з невирішених питань, які заважають подальшому розвитку цього напряму біоенергетики, залишається те, що власники біомаси (тобто фермери, на полях яких збирається солома або стеблиння) не можуть визначитися з кількістю залишків, які можна вилучити з поля і використати як паливо (або продати для енергетичних потреб).

Питання зовсім не таке просте, як здається, — адже пожнивні залишки є джерелом повернення у землю необхідних для сільськогосподарських культур речовин. Тобто треба знайти розумний баланс між вигодою від енергетичного використання та збереженням родючості ґрунту. В іншому випадку речовини доведеться вносити у ґрунт за допомогою додаткового застосування мінеральних і складних добрив, що буде означати прямі витрати господарства.

Вітчизняний розрахунок

Нещодавно фахівці Біоенергетичної асоціації України провели чергову оцінку енергетичного потенціалу рослинних решток, яка враховує всі напрями їх використання. Зокрема, були враховані середні власні потреби сільськогосподарських підприємств — використання біомаси як органічних добрив у рослинництві, як компонентів для приготування грубих кормів для великої рогатої худоби, силосування та як підстилки для ферм різних видів.

У результаті було встановлено, що максимальний обсяг аграрної біомаси рослинного походження від сільськогосподарських культур, який можна залучити власне для виробництва енергії, в цілому становить не більш ніж 30–40% теоретичного потенціалу (тобто загального обсягу утворення відходів рослинництва). Дані, зібрані Біоенергетичною асоціацією, в цілому збігаються і з рекомендаціями експертів різних країн (з деякими відмінностями).

Що це означає на практиці

Відчуження до 30% рослинних решток, що за підходом Біоенергетичної асоціації України належить до соломи зернових культур, означає, що солома забирається з поля один раз на три роки, а інші два роки вона залишається на полі та використовується як органічне добриво. Відчуження до 40% побічної продукції виробництва кукурудзи на зерно та соняшника означає, що, по-­перше, ці рослинні відходи забираються з поля один раз на два­три роки; по-­друге, для кожної культури збирається лише частина рослинних решток, наприклад, стрижні кукурудзи або обмолочені кошики соняшника, а все інше залишається у полі.

Відчуження до 30% пожнивних решток означає, що солома забирається з поля один раз на три роки. Це не шкодить ґрунту

При підготовці біоенергетичних проєктів для кожного конкретного господарства можливий відсоток вилучення рослинних решток необхідно ретельно уточнювати, беручи до уваги повний спектр місцевих умов (врожайність культур, рівень розвитку місцевого тваринництва, стан ґрунту, обсяг внесення мінеральних та органічних добрив тощо). У результаті в реальних умовах частка потенціалу агробіомаси, доступної для енергетики, може коливатися від 0 до 100%.

Розглянемо погляди українських та зарубіжних експертів на це питання.

Наукова позиція

Офіційна позиція Національної академії аграрних наук України на сьогодні залишається ще не до кінця визначеною. Наприклад, минулого року на одному із засідань президії НААН була розглянута доповідь «Наукове забезпечення енергетичної автономізації агропромислового виробництва».

Серед іншого під час обговорення була озвучена цифра можливості використання до 20% незернової частини врожаю для енергетичних потреб.

При цьому до фінальної версії документа за результатами обговорення ця цифра вже включена не була — тобто Національна академія аграрних наук остаточного висновку так і не дійшла. Натомість у постанові, прийнятій після засідання, було зазначено, що, враховуючи цілі Енергетичної стратегії України на період до 2035 року, «наявні сталі ресурси деревної біомаси, що можуть бути використані для виробництва енергії, можуть забезпечити не більше 30% від ресурсів біомаси, необхідних у 2035 році. Інші 70% повинні забезпечити енергетичні культури та побічна продукція сільськогосподарського виробництва». Далі ж сказано, що «незернова частина врожаю польових культур для цих цілей є малоперспективною».

Таким чином, як говорять у Біоенергетичній асоціації України, чіткої обґрунтованої наукової позиції щодо можливого розміру вилучення залишків рослин з угідь не сформовано. Адже термін «недоцільно» — це економічна категорія. Питання економіки підприємства вирішує його власник, який і встановлює доцільність або недоцільність операції. Завдання державної наукової організації — надати йому інформацію про можливі наслідки таких дій для стану ґрунтів, водних ресурсів тощо.

І це сумно, тому що тільки НААН володіє достатньою базою для проведення необхідних обстежень і випробовувань.

Щоправда, за словами директора Черкаської філії Державної установи «Інститут охорони ґрунтів України» Юрія Кривди, обстеження показують, що в цілому по країні вміст органічної речовини у ґрунтах стабілізувався з 2001 року. У період до 2006­го фахівці фіксували рівень вмісту у 3,14–3,15%, а зараз частка органічної речовини навіть зросла до показника 3,17%.

При цьому, як підкреслює фахівець, 35% ґрунтів України мають підвищений вміст гумусу (3,1–4%) і лише 1% ґрунтів — дуже низький (на рівні менше 1,1%). Таким чином, висновки про погіршення стану українських ґрунтів, які ми чуємо останнім часом, є практично безпідставними. Можна лише припустити, що такі заяви є суто кон’юнктурними і робляться в очікуванні відкриття ринку землі з метою якнайбільше знизити ціни на сільгоспугіддя.

Із цифр, які були наведені паном Кривдою, можна вивести і залежність між рівнем внесення добрив на гектар посівної площі та обсягом можливого відчуження нетоварної частини врожаю культур. Наприклад, при внесенні мінеральних добрив з нормою NPK(45) можна забирати з полів до 30% нетоварної частини врожаю культур, а при NPK(90) — до 40%. Якщо комбінувати склад добрив і органічного живлення гноєм, то можливий розмір вилучення пожнивних залишків зросте до 70%.

Тут треба зазначити одну особливість предмету обговорення — сам склад залишків. Коли мова заходить про розміри вилучення, оцінюється біологічна маса, яка розташована на поверхні ґрунту, — солома, бадилля, кукурудзиння тощо. Але не береться до уваги те, що частина рослини, яка перебуває безпосередньо у ґрунті (тобто коріння), у будь­якому випадку залишається на полі. При цьому сучасні гібриди соняшника або кукурудзи мають посилену кореневу систему, а застосування регуляторів росту ще більше розвиває її.

Наприклад, у США є досвід використання великих обсягів кукурудзиння для виробництва біоетанолу. Службою охорони природних ресурсів Департаменту сільського господарства США (USDA) було опубліковано Білу книгу «Вилучення рослинних решток для виробництва енергії: вплив на ґрунт та рекомендації». Зокрема, у документі зазначено, що «коріння робить найбільший внесок у формування нової органічної речовини у ґрунті, у результаті чого роль решток у процесі накопичення вуглецю є менш значною».

Іноземний досвід

Тому у пошуках відповіді на запитання про можливий розмір пожнивних залишків, що можуть вилучатися для енергетичних потреб, варто прислухатися і до іноземного досвіду.

Як зазначає Франсиско Арріага з кафедри ґрунтознавства Університету Вісконсин­ Медісон (США), проведені дослідження не виявили значного впливу відчуження кукурудзиння на врожайність кукурудзи. Для мінімізації впливу заготівлі агробіомаси на стан ґрунту необхідно відчужувати лише частину рослинних решток, компенсувати винесені поживні речовини мінеральними добривами або гноєм, а також використовувати покривні культури.

При цьому Ніколя Скарлат, фахівець Об’єднаного дослідницького центру (JRC) під егідою Європейської комісії, розповідає, що моделювання абсолютної зміни органічного вуглецю ґрунту для умов видалення різних часток рослинних решток із поля протягом 2015–2030 років показало, що відсоток відчуження рослинних решток може становити до 50%.

А на переконання Яна Петера Лешена з Вагенінгенського університету та дослідницького центру (Нідерланди), обсяг сталої заготівлі соломи та інших рослинних відходів для потреб енергетики може взагалі становити від 0 до 100% залежно від врожайності культури, місцевих ґрунтових та кліматичних умов. Щоправда, треба дотримуватися деяких умов: краще відчужувати з поля кукурудзиння, ніж солому зернових, вносити органічні добрива (такі як зброджений субстрат, гній тощо) і повертати на поля золу від спалювання рослинних решток. Адже зола, яка утворюється у твердопаливних котлах, сама по собі є цінним добривом.

Та у будь­-якому разі, як підкреслив Волтер Елберсен з того ж Вагенінгенського університету та дослідницького центру, використання рослинних решток для виробництва енергії є кращим варіантом, ніж існуюча наразі в Україні практика їх спалювання.

Текст: Михайло Дикаленко