Окрім лісу, в Україні є й інші джерела енергії з біомаси, які неефективно використовують або зовсім не використовують для потреб народного господарства, зокрема, в галузі енергетики. Паливом з біомаси є переважно відходи деревини лісової промисловості та сільськогосподарські відходи. Відходи деревини і побічних продуктів розпилювання деревини складаються з тирси, стружки, обаполів та кори. Лісосічні відходи — це крони дерев, гілки та мертві дерева, що залишаються після остаточного вирубування, а також лісосічні відходи та хмиз із молодих лісових насаджень — після їх проріджування. Зазначені відходи розщеплюють або подрібнюють і доставляють на електростанції, де їх спалюють та виробляють тепло й енергію.
Біомаса
на теренах країни
Сільськогосподарські відходи — це в основному солома зернових культур (пшениця, ячмінь та овес тощо) та технічних культур (ріпак, соняшник, льон та ін.). У виробництві продукції з кукурудзи, ріпаку та соняшнику як паливо можна використовувати стовбури та інші відходи. Солома і стовбури рубають і використовують на паливо подібно до деревних відходів.
Захоплення енергетиків і бізнесменів проблемою збагачення ресурсу твердого палива за рахунок вирощеної соломи в аграрному секторі країни вимагає розважливого економічно обґрунтованого підходу. Якщо вважати солому тільки енергетичним ресурсом для спалювання, то не можна у жодному разі забувати, що вона на сучасному етапі ведення землеробства є чи не одним найважливіших енергетичних ресурсів родючості грунтів країни, збіднених на поживні речовини. Адже, окрім соломи зернових культур, у країні є значні приховані резерви енергетичних ресурсів (рис. 1).
Рис. 1. Щорічний потенціал біомаси в Україні, млн т
Досліджуючи українські ґрунти сто років тому, В. В. Докучаєв зазначав: «Стан ґрунтів — це дзеркало, в якому відбивається матеріальний і духовний світ людини». Він застерігав, що ніщо так не знищує нашу землю, як відсутність знань. Давньокитайські землероби з цього приводу придумали влучний вислів, який надзвичайно актуальний для нашого сьогодення: «Нездара вирощує бур’яни, розумний отримує урожай, а мудрий плекає землю».
Гній також є продуктом, який можна використовувати як сировину для виробництва біогазу. Біогаз є газоподібним продуктом процесу анаеробного бродіння. У цьому процесі використовують такі ресурси біомаси, як гній тварин, відходи харчової промисловості, осад стічних вод або сепаровані побутові відходи. В процесі анаеробного бродіння генерується багатий на метан біогаз та рідке добриво, яке має добрі поживні властивості (табл. 1).
Таблиця 1. Основні параметри різних видів палива з біомаси
Омела — плюси і мінуси
Ще одним аспектом цієї проблеми є швидке стихійне ураження деревних порід омелою. Омела (Viscum) — вічнозелена рослина-напівпаразит із підродини омелових (Viscaceae). Природний ареал зростання її — тропіки і субтропіки Європи, Азії, Африки та Австралії. Вона з часом висмокче з дерева, на якому живе, всі соки.
Найпоширеніший вид у західній та південній Європі — омела біла (V. album). Це рослина з тонкими гілочками, вузькими парними листочками і жовтувато-білими ягодами.
В Україні поширена у Лісостепових районах, на Поліссі, рідко на півночі Степової зони та у Криму. Паразитує на листяних породах (тополя, клен, береза, липа, дуб, в’яз) і плодових деревах (яблуня, груша, дерен), прикріплюючись до них спеціальними коренями, так званими гаусторіями (присмоктувачами), які проникають у судинний провідний пучок рослини-господаря. На хвойних деревах трапляється рідко. За умов сильного розростання омела спричинює засихання і загибель дерев.
За останні роки можна побачити велику кількість різних порід дерев, уражених омелою. Серед них тополя, акація, верба, дуб, клен, явір, ясен, а також плодові — яблуня, слива, груша, вишня. Тобто омела уже настільки адаптувалася до фітоценозів, що приживається практично повсюдно.
Омела воліє «селитися» на яблунях, проте їх можна побачити і на інших деревах із не дуже твердою корою: на глоду, тополях, липах, каштанах, горобинах, березах, дубах і навіть на деяких хвойних породах. Взимку, коли фактично повністю облітає листя з листяних дерев, на верхівках їх оголених крон добре помітні кущики омели.
Так, зокрема, у Львові, за останніми повідомленнями фахівців, практично кожне четверте дерево уражене омелою. Чого можна очікувати упродовж кількох наступних років, не вживаючи кардинальних заходів боротьби з нею, не важко передбачити.
У природному середовищі омела поширюється за допомогою птахів, що поїдають її клейкі ягоди. У кожній ягоді омели міститься одне-єдине насіння. Клейка ягода прилипає до дзьоба птаха, який, намагаючись її віддерти, тре дзьоб об деревину цього чи вже іншого дерева (так переноситься насіння омели). Насіння приклеюється до кори «дерева-господаря» і міцно тримається таким чином до тих пір, поки не утвориться корінь, який проникає під кору і надійно закріплюється там. Тому клейковина, що міститься у ягодах омели і зберігається на її насінні, є виключно важливою якістю для збереження роду.
Можна розмножити омелу спеціально, якщо є бажання «поселити» її на присадибній ділянці. Для цього насіння з повністю дозрілих торішніх ягід омели потрібно покласти у спеціально пророблені шилом невеликі заглиблення на одній з верхніх гілок «дерева-господаря» і закріпити їх садовим варом. Потрібно посіяти таким чином кілька насінин омели, щоб збільшити вірогідність появи і жіночих, і чоловічих особин, необхідних для подальшого утворення ягід. Однак відсоток проростання насінин омели, посаджених таким чином, досить низький. Але обов’язково необхідно мати на увазі, що омела — все таки рослина-напівпаразит, здатна сильно пошкодити «дерево-господаря», іноді доводячи його до повного виснаження і загибелі. Плодоносити жіночі особини омели починають тільки на п’ятий рік.
Проте треба пам’ятати: рослина (особливо плоди) отруйна, тому передозування та тривале користування неприпустимі. Починати оздоровлення потрібно з невеликої дози, зважаючи на реакцію організму. Під час контакту з омелою варто пам’ятати, що рослина отруйна, і самолікування з використанням омели неприпустимо. Особливо небезпечно рослина для вагітних жінок. Необхідно пам’ятати, що тривале вживання препаратів омели може викликати отруєння.
Однак слід чітко розрізняти поняття «наукове і практичне використання в медицині» та стихійне масове ураження деревних порід! Крім того, деревина втрачає свою цінність як ділова, всихають гілки та стовбур дерева, його уламки завдають шкоди народному господарству (обривання електропроводів, перекривання шляхів сполучення, а також загроза життю населення).
Україна має різні
джерела енергії з біомаси
Основний акцент зроблено не на спеціальне вирощування сільгоспкультур для біопалива, які виснажують грунт на поживні речовини і вологу, а на так звані відходити сільськогосподарського виробництва та лісового господарства.
Загалом справа досить вигідна й потрібна. Важко не помітити у наших лісах, полезахисних лісонасадженнях, у старих садах, запущених парках, старих торфовищах, скільки там опалих дерев, сухостою та гілля гниє й трухлявіє безповоротно. А це — екологічно чиста біомаса й енергія, якої так не вистачає населенню і народному господарству.
Паливом з біомаси є переважно відходи деревини лісової промисловості та сільськогосподарські відходи. Відходи деревини і побічних продуктів розпилювання деревини складаються з тирси, стружки, обаполів та кори. Лісосічні відходи — це крони дерев, гілки та мертві дерева, що залишаються після остаточного вирубування, а також лісосічні відходи та хмиз із молодих лісонасаджень — після їх проріджування. Зазначені відходи розщеплюють або подрібнюють і доставляють на електростанції, де їх спалюють і виробляють тепло й енергію.
Останнім часом швидко розвиваються види енергії, які прийнято називати альтернативними. Хоча насправді нафта й газ — альтернативні сонцю та вітру, а також дровам, соломі, лушпинню та ін., на використання яких зараз дедалі більше звертають увагу енергетики. Для біоенергетики потрібна сировина, якої у Європі вже не вистачає. Там спалюють майже все. Тож тепер менеджери західних енергокомпаній навипередки прагнуть укласти з Україною угоди про імпортування сировини для біоенергетики.
З огляду на високу залежність України від видів імпортованих палив, одним із важливих засобів підсилення енергетичної безпеки є використання біомаси для енергетичних потреб. За різними оцінками, Україна має досить високий потенціал енергії біомаси (табл. 2).
Таблиця 2. Енергетичний потенціал біомаси в Україні
Проте нам необхідно задуматися, чи варто продавати закордон те, що у нас у більшості випадків і так трухлявіє та гниє? Чи краще самим використовувати для нарощування власних енергетичних потужностей те, чим нас щедро наділила природа.
Біоенергетика — справа не тільки корисна, але й вигідна. Це один із сучасних європейських напрямів виробництва електричної енергії на шляху енергетичної незалежності України.
Західна Європа вже давно системно займається використанням екологічної енергетики. Зокрема, у Німеччині поставлено за мету відмовитися від атомної енергетики до 2020 року. Відтак, зараз активно займаються впровадженням екологічної енергетики — сонячної, вітрової, біопалива та ін. Подібні ТЕЦ вже давно працюють у Китаї, Індії, США, Латинській Америці, ПАР та ін.
В Україні 4 млн га вільних сільськогосподарських земель, які не обробляють вже десятки років. Це гірші землі, вони найменш придатні для традиційного сільського господарства, але дуже підходять для вирощування біомаси. Певний досвід у цій сфері вже має компанія «Салікс Енерджі», яка вирощує енергетичну вербу у Волинській та Львівській областях на площі близько 2 тис. га.
Як відомо, у виробництві енергії використовують швидкорослі дерева та багаторічні трави з швидким відновленням після скошування та високими приростами врожаю біомаси. Ці культури є маловимогливими до ґрунтово-кліматичних умов, внаслідок багаторічного беззмінного вирощування покращують структуру ґрунту, а опале листя та кореневі рештки, що залишаються в ґрунті, здатні покращувати його родючість (верба і тополя енергетична, міскантус гігантеус, світчграс, сіда багаторічна, щавнат, трава Колумба, гірчак Вейріха та ін.)
За повідомленням фахівців Інституту сільського господарства Західного Полісся НААН (Шевчук Р.), серед цих культур перспективними на полях України є наступні.
Верба енергетична здатна за сприятливих ґрунтово-кліматичних умов забезпечувати продуктивність від 10–15 до 25–30 т/га сухої маси за рік, що перевищує за продуктивністю традиційні лісові насадження у 14 разів. Заготівлю біомаси верби можна здійснювати щороку, проте доведено, що економічно вигідно збирати урожай кожні три роки. Продуктивність плантацій триває понад 20–25 років. Не вибаглива до ґрунтово-кліматичних умов вирощування і може рости на заболочених з відносно легким гранулометричним складом, на мінеральних, супіщаних, суглинистих ґрунтах.
Тополя енергетична здатна формувати високу продуктивність (10–12 т/га сухої маси) під час вирощування за короткоротаційною схемою — 1–3–5 років. Маловимоглива до умов вирощування, може рости практично на всіх типах ґрунтів. Негативно реагує на підвищену кислотність ґрунту, оптимальний рівень рН — 6,5–7,2.
Міскантус — багаторічна злакова культура з чотириметровим стеблом, невисокої продуктивності першого року вегетації, але за 3–4 років вирощування сягає 25–30 т/га з умістом 64–71% целюлози і 2,2% золи. Може рости на одному місці впродовж 25 років. Має дуже розгалужену кореневу систему, тому доцільно вирощувати на деградованих, піщаних, супіщаних ґрунтах, на силових землях (до 7°). Реагує на високу кислотність та високий рівень залягання ґрунтових вод.
Просо лозоподібне (Світчграс) багаторічна злакова культура, не вибаглива до типу ґрунту і умов вирощування (посухостійка), стійка до шкідників і хвороб. Рослина може рости на одному місці впродовж 10–15 років. Продуктивність збільшується з роками — від 5–6 т/га першого року до 10–12 т/га другого та 18–20 т/га третього року вирощування.
Сіда багаторічна належить до роду багаторічні мальви, може рости на одному місці протягом 15–20 років. Реагує на перезволоження, запливання, затоплення ґрунтів. Щорічно, залежно від умов вирощування, забезпечує урожайність 12–25 т/га сухої маси (зольність 2–3%, вологість 19,3%).
Разом з тим, у світі виробляють паливні гранули як з соломи, так і з лушпиння та інших відходів аграрного виробництва. Споживачем цієї продукції виступає обмежене коло країн. Найбільший купець агропелет в Україні — Польща. Хоча і тут теж не все так просто.
Розвиток внутрішнього попиту на біопаливо є однією з важливих державних завдань будь-якої країни, де є запаси лісового та сільськогосподарського біопалива. Україна підійшла до такого розуміння.
Показовим і повчальним для України є досвід Фінляндії, сусідньої Польщі та інших розвинених країн. Населення сортує власні відходи і відокремлює харчові, паперові, скляні, пластикові та інші відходи один від одного. Тут майже на кожному сміттєзвалищі розташовані біогазові станції. Виробництво звалищного газу — ще й добрий спосіб утилізації побутових відходів.
І. А. ШУВАР, доктор с.-г. наук, професор,
Заслужений діяч науки і техніки України,
академік АН ВО України
А. І. ШУВАР
Львівський національний аграрний університет
