Кукурудза для виробництва біогазу

Кукурудза для виробництва біогазу

Вплив рівня мінерального живлення на продуктивність кукурудзи на силос і вихід біогазу.

Частка природного газу в Україні є досить високою (43%), що майже вдвічі вище, ніж у Європейському Союзі. До того ж частка відновлюваних джерел енергії в Україні становить близько 2%, що в 6 разів нижче, ніж у Європейському Союзі.

У 2010 році вся біоенергетика забезпечувала 1,1 млрд м³ газу на рік, а у 2014-му ця цифра зросла до 3 млрд м³. Якщо такий темп зростання триватиме й далі, у 2020 році Україна зможе отримувати 5,4 млрд м³ газу на рік. З кінця 2014-го по січень 2018 року потужності біогазових установок, що генерують електроенергію за «зеленим» тарифом, виросли майже втричі: з 14 до 40 МВт. Особливо динамічно галузь розвивалася 2017 року: з 21 МВт станом на кінець 2016-го до 35 МВт — в кінці 2017-го. Крім того, тільки в січні 2018 року за «зеленим» тарифом додатково запрацювали 4,8 МВт біогазових комплексів.

Незважаючи на нинішній низький рівень розвитку відновлюваної енергетики, в Україні є передумови для майбутнього розвитку цього напряму.

Більшість біогазових комплексів як базову сировину використовують гнойові відходи тваринництва, хоча останнім часом почали розвиватися проєкти виробництва біогазу з відходів цукрової промисловості. В Україні існує досвід використання спеціально вирощеної рослинної сировини (силосу сорго) для виробництва біогазу шляхом сумісного метанового бродіння з пташиним послідом, а також силосу кукурудзи.

 

У країнах Європейського Союзу запроваджено Закон про поновлювані джерела енергії (EEG 2012), згідно з яким частка кукурудзи як субстрату для біогазових установок не має перевищувати 60%. Як альтернатива кукурудзі розглядаються цукрові буряки, а для умов Півдня України — сорго цукрове

 

Є багато субстратів рослинного походження, які можуть бути ефективно використані для виробництва біогазу (кукурудза, цукровий буряк, цукрове сорго, злакові та бобові трави). Енергетичні культури мають вищий вихід метану, ніж відходи тваринництва. Значний вплив на потенціал урожайності біомаси й виходу біогазу мають не лише генетичні характеристики рослин, а й технологія їх вирощування. Час збирання врожаю та фаза стиглості культур відіграють важливу роль у формуванні якості силосу та максимальному виході метану.

Деякі субстрати зброджуються дуже повільно, бо молекулярна структура їх біомаси погано доступна для мікроорганізмів і їх ферментів, наприклад, через їхню високу кристалічну структуру або через малу площу поверхні.

Для збереження рослин їх силосують у буртах, а для зниження втрат органічної речовини ущільнюють, додаючи спеціальні ферментні препарати й накриваючи плівкою. за тривалого зберігання відбувається втрата частини органічної речовини. Однак, як результат ферментної дії, збільшується частка низькомолекулярних органічних сполук, тому і зростає ступінь розкладання силосу впродовж бродіння в реакторі. Так, для силосування кукурудзи вміст сухої речовини має становити 30–40%. За вмісту сухої речовини менше як 20% погіршуються властивості силосу, утворюється значна кількість фільтрату й суттєво знижується потенціал утворення біогазу.

Силосна маса має вищі показники виходу біогазу та вміст метану, ніж зелена маса. Тому силосування можна розглядати як технологічну операцію для поліпшення виробництва метану з рослинної маси.

08 423 42 2

 

Кукурудза для виробництва біогазу

Для виробництва біогазу з енергетичних культур, кукурудза як сировина має найбільше значення через високий потенціал урожайності. Вирощування й зберігання силосної кукурудзи технічно розвинене і широко оптимізовано. Як субстрат для виробництва біогазу вирощують спеціальні енергетичні гібриди кукурудзи з урожайністю сухої маси 18–25 т/га. Це орієнтовно становить 5300–9000 м³/га метану залежно від гібрида, умов вирощування та фази збирання кукурудзи. Крім того, виробництво біогазу з кукурудзи відзначається також найвищим рівнем скорочення викидів парникових газів і високою економією пального.

Водночас широке використання кукурудзи як монокультури для виробництва біогазу негативно впливає на навколишнє середовище з боку втрати біорізноманіття, зменшення виробництва харчових продуктів і кормів, збільшення інтенсивності розвитку шкідливих організмів і використання елементів живлення.

 

Підживлення кукурудзи

Важливим чинником інтенсифікації вирощування кукурудзи є збалансоване мінеральне живлення, що базується на раціональному використанні добрив. Без них продуктивність рослин різко знижується, і їх правильне застосування підвищує стійкість рослин до низьких температур, збільшує частку качанів у врожаї зеленої маси, підвищує вихід сухої речовини з площі посіву.

Застосування добрив впливає не лише на мінеральне живлення рослин, а й і на їх режим водоспоживання, що має особливе значення в районах із недостатнім і нестійким зволоженням. Добрива є чинником, що визначає врожайність рослин, яка може змінюватися залежно від ґрунтових і кліматичних умов кожного регіону. Це передбачає коригування доз добрив для кожного регіону з урахуванням типу ґрунту.

Кукурудза за вирощування на силос витрачає на 56% більше азоту, на 74% — більше фосфору та на 38% — більше калію, як порівняти з вирощуванням на зерно. Внесення під передпосівну культивацію різних доз азотних добрив позитивно впливає на ріст і розвиток рослин гібридів кукурудзи різних груп стиглості. Якість силосу досягається внесенням оптимальної дози азотних добрив і сприяє кращій ферментації кукурудзяного субстрату.

Дослідження щодо впливу рівня мінерального живлення на продуктивність кукурудзи на силос і вихід біогазу проводили в Науково-виробничому центрі (НВЦ) Білоцерківського національного аграрного університету у 2011–2014 рр. Вирощували такі гібриди кукурудзи: Товтрянський 188 СВ, Білозірський 295 СВ, Моніка 350 МВ, Бистриця 400 МВ (селекції Інституту зернових культур НААН України). Вивчали такі дози мінеральних добрив: без добрив, N60P40K40, N80P60K60, N100P80K80.

Внесення мінеральних добрив сприяло підвищенню сухої маси однієї рослини, починаючи з фази 10–11 листків, та більш суттєво — в другій половині вегетаційного періоду. Приріст сухої маси однієї рослини у фазу 10–11 листків за застосування N100P80K80, порівнюючи з варіантом без добрив, становив 15,1–40,7%. У фазу цвітіння волотей різниця між варіантом без добрив і з максимальною їх кількістю (N100P80K80) становила в Товтрянський 188 СВ гібрида 40,3%, у Білозірський 295 СВ — 22,1, у Моніка 350 МВ — 14,1, а в Бистриця 400 МВ — 10,2%.

У фазу молочно-воскової стиглості зерна спостерігалася подібна тенденція, але різниця між дозами добрив збільшувалася. Так, у Товтрянський 188 СВ розбіжності між варіантами з різними дозами добрив становили 4,1–4,5%, у Білозірський 295 СВ — 4,2–9,3, у Моніка 350 МВ — 10,0–10,5, а в Бистриця 400 МВ — 10,2–10,8%.

У середньому за роки досліджень установлено позитивний вплив застосування різних доз добрив на врожайність зеленої маси гібридів кукурудзи. Оцінювання показників урожайності зеленої маси дала змогу виявити найоптимальніший рівень мінерального живлення в технології вирощування кукурудзи на силос.

Максимальну врожайність зеленої маси практично у всі роки формував гібрид Бистриця 400 МВ — 31,6–52,8 т/га, а найменші значення мав Товтрянський 188 СВ — 25,8–42,1 т/га.

Значно впливали на формування врожайності досліджуваних форм погодні умови в період вегетації. В сприятливіші за гідротермічним режимом 2011, 2013 і 2014 рр. урожайність зеленої маси на тлі внесення N100P80K80 у гібрида Товтрянський 188 СВ становила 40,3–50,2 т/га, у Білозірський 295 СВ — 45,4–52,8, у Моніка 350 МВ — 50,6–56,9, у Бистриця 400 МВ — 53,2–60,1 т/га.

У стресових умовах 2012 року внаслідок високих температур і недостатньої кількості опадів у літній період урожайність зеленої маси кукурудзи зменшилася проти попереднього року, найбільше в Бистриця 400 МВ Бистриця 400 МВ у середньому на 22,2–27,4%. Зниження врожайності у Товтрянський 188 СВ гібрида Товтрянський 188 СВ та Білозірський 295 СВ Білозірський 295 СВ становило 5,6–11,2 і 17,2–22,2%.

Приріст урожайності зеленої маси від застосування дози добрив N60P40K40, порівнюючи з контрольним варіантом, становив у Товтрянський 188 СВ гібрида — 8,6 т/ га, Білозірський 295 СВ — 9,9 т/га, Моніка 350 МВ — 9,8 т/га, Бистриця 400 МВ — 11,1 т/га, а за внесення N80P60K60 і N100P80K80 — 12,7; 14,5; 14,6; 16,2 та 16,3; 18,7; 18,8 і 21,2 т/га.

Підвищення рівня мінерального живлення сприяло зростанню врожайності зеленої маси кукурудзи й, відповідно, збиранню сухої речовини. Вміст сухої речовини в рослинах залежав від біологічних особливостей певного гібрида. Спостережено зменшення вмісту сухої речовини на 0,4–2,6% за застосування добрив, як порівняти з варіантом без їх унесення.

Найбільший вихід сухої речовини отримано в гібрида Бистриця 400 МВ за максимального рівня удобрення (N100P80K80) — 15,7 т/га, що на 1,2 і 2,3 т/га більше, ніж за внесення N60P40K40 і N80P60K60.

У гібрида Моніка 350 МВ урожайність сухої речовини на цьому варіанті становила — 14,6 т/га, у Білозірський 295 СВ — 12,5 т/га, Товтрянський 188 СВ — 11,3 т/га.

Розрахунковий вихід біогазу коливався в межах 5,03–10,86 тис.м³/га, і змінювався залежно від гібрида та рівня мінерального живлення (рис.).

 

08 423 44

Рис. Розрахунковий вихід біогазу із силосної маси кукурудзи залежно від рівня мінерального живлення, тис.м³/га (середнє за 2011–2014 рр.)

 

Найвищі значення отримано в гібридів Моніка 350 МВ і Бистриця 400 МВ за застосування N100P80K80 — 10, 20 і 10,86 тис. м³/га, що вище ніж на варіанті без добрив на 53 і 53,6%. У гібридів Білозірський 295 СВ і Товтрянський 188 СВ вихід біогазу був на рівні 5,03–7,90 і 5,33–8,71 тис. м³/га, що на 5,9–40,7% менше, ніж у Моніка 350 МВ та Бистриця 400 МВ.

За результатами багаторічних досліджень, проведених в Італії, встановлено, що гібриди кукурудзи ФАО 700 за питомим виходом біогазу не мають суттєвої різниці з гібридами ФАО 600, але забезпечують найвищий вихід біогазу з одного гектара (14804,7 м³/га), що вище, ніж у попередньої групи на 11%. Гібриди кукурудзи ФАО 300 мають вихід біогазу близько 8863,3 м³/га.

Отже, внесення мінеральних добрив у дозі N100P80K80 дозволяє отримати врожайність зеленої та сухої маси кукурудзи в Товтрянський 188 СВ гібрида Товтрянський 188 СВ — 42,1 і 11,3 т/га, Білозірський 295 СВ Білозірський 295 СВ — 45,1 і 12,5 т/га, Моніка 350 МВ Моніка 350 МВ — 51,1 і 14,6 т/га і Бистри­ця 400 МВ Бистриця 400 МВ — 53,4 і 15,7 т/га. Вищий розрахунковий вихід біогазу мають гібриди Моніка 350 МВ і Бистриця 400 МВ — 6,67–10,20 і 7,08–10,86 тис.м³/га, що більше ніж у Товтрянський 188 СВ Товтрянський 188 СВ на 5,9–40,7%.

 

М. Б. ГРАБОВСЬКИЙ, завідувач кафедри технологій рослинництві та
захисту рослин Білоцерківського національного аграрного університету

svidome

 30 вересня 2020
З початку поточного тижня в портах України (базис СРТ-порт) триває підвищення цін на ячмінь.
З початку поточного тижня в портах України (базис СРТ-порт) триває підвищення цін на ячмінь.
30 вересня 2020
 30 вересня 2020
За урожаєм волоського горіха у поточному році Україна виходить на рівень минулого року, що пояснюється тим, що з’являються нові сортові сади, а плоди деяких старих садів вражені хворобами. 
За урожаєм волоського горіха у поточному році Україна виходить на рівень минулого року, що пояснюється тим, що з’являються нові сортові сади, а плоди деяких старих садів вражені хворобами. 
30 вересня 2020
 30 вересня 2020
Україна зацікавлена у співпраці з Китаєм за цілою низкою напрямів в аграрно-промисловому комплексі.
Україна зацікавлена у співпраці з Китаєм за цілою низкою напрямів в аграрно-промисловому комплексі.
30 вересня 2020
 30 вересня 2020
Прогнозується, що у 2020/21 маркетинговому році українські сільгоспвиробники зберуть 2,7 млн тонн сої. 
Прогнозується, що у 2020/21 маркетинговому році українські сільгоспвиробники зберуть 2,7 млн тонн сої. 
30 вересня 2020
 30 вересня 2020
24 вересня 2020 року за рахунок державного бюджету відбулося зариблення пониззя р. Дніпро.
24 вересня 2020 року за рахунок державного бюджету відбулося зариблення пониззя р. Дніпро.
30 вересня 2020
 30 вересня 2020
Великим попитом за кордоном користується фундук у шкаралупі з промислових садів України, що насправді українським виробникам не дуже вигідно. 
Великим попитом за кордоном користується фундук у шкаралупі з промислових садів України, що насправді українським виробникам не дуже вигідно. 
30 вересня 2020

Please publish modules in offcanvas position.