23 10 24 Mano ukio prenumerata 2024 23 04 15 Gauti naujienas mobili žurnalas
Mano Ūkis 2007/09
Nauji energetinių augalų tyrimai
  • Dr. Aldona KRYŽEVIČIENĖ, Lina ŠARŪNAITĖ, LŽI
  • Mano ūkis

Ekologiškesnės energijos sistemos ateitis siejama su energijos gamyba iš biologinių šaltinių – biomasės. Biomasė išsiskiria iš kitų energijos šaltinių tuo, kad tai yra akumuliuota saulės energija.

Biomasės virsmą (konversiją) į naudingą energiją galima pavaizduoti trimis etapais: biomasė – biokuras – bioenergija. Augalų biomasė yra fotosintezės produktas, kurios metu atmosferos anglies dvideginyje esanti anglis sukaupiama jų ląstelėse. Ši anglis, deginant biokurą, anglies dvideginio (CO2) pavidalu grįžta atgal į atmosferą, todėl biokuras laikomas neutraliu anglies dvideginio emisijų atžvilgiu. Visame pasaulyje pasiektas aukštųjų biotechnologijų lygis suteikia galimybes naudoti įvairias biomasės konversijos technologijas: gaminti biodujas anaerobinėmis sąlygomis biologiškai skaidant organinę medžiagą, gaminti šilumą deginant biomasę, vienu metu gaminti ir šilumą, ir elektros energiją kogeneraciniuose įrenginiuose (kogeneracija/termofikacija), iš grūdų ir sėklų gaminti bioetanolį, biodyzeliną, įvairias alyvas ir panašiai.

Augalų biomasė, ypač žolinių, yra greičiausiai atsinaujinantis energijos šaltinis. Labiausiai sausumoje prisitaikę gyventi yra gaubtasėkliai (žiediniai) augalai, augantys žemėje jau daugiau kaip 60 mln. metų. Manoma, kad augalų rūšių žemėje yra apie 350 000, iš kurių dar ne visos yra aprašytos. 2004 m. buvo identifikuotos 287 655 rūšys. Tik menka jų dalis naudojama energijos poreikiams tenkinti. Kasmet fotosintezės metu augaluose sukaupiamas energijos kiekis yra kelis kartus didesnis už viso pasaulio energijos poreikius.

Biokuro poreikis auga

Šiandieninė padėtis žemės ūkyje (per 0,5 mln. ha apleistų ir neekonomiškai naudojamų mažesnio derlingumo žemių, darbo vietų ir pragyvenimo šaltinių stoka kaime) suteikia žemdirbiams realias galimybes, nekeičiant augalininkystės profilio, auginti augalus ir ruošti jų biomasę biokuro poreikiams tenkinti. Biokuro gamybai naudojama augalų biomasė, jų derliaus nuėmimo bei apdorojimo atliekos (šiaudai, spaliai, grikių lukštai, mėšlas ir pan.).

Šiuo metu Lietuvoje yra apie 7 MW instaliuotos galios įrengimų, deginančių žemės ūkio atliekas. Vakarų ir Centrinės Europos šalyse veikia daug fabrikų, gaminančių granules biokurui iš grynų augalų biomasės arba įvairių mišinių biomasės. Tokie fabrikai pradėti statyti ir Lietuvoje. Taigi biomasės poreikis šių fabrikų darbui bus didžiulis.

Veiklesni ūkininkai jau ieško naujų augalų ir galimybių, kaip įmanoma greičiau ir mažiausiomis sąnaudomis įsirengti daug biomasės duodančių energetinių augalų plantacijas. Nerimauti iš tiesų yra dėl ko. Tarptautinėje konferencijoje „Pasaulio biokuras“, kuri vyko Ispanijoje, Sevilijos mieste, buvo akcentuojama, kad dėl žaliavų stokos Europos Sąjungoje gali sulėtėti biokuro pramonės vystymasis.

Dotnuvoje – energetinių augalų bandymai

Energetikos tikslais specialiai auginamų augalų plotai vadinami energetinėmis plantacijomis. Šia linkme pradėti darbai Lietuvos žemdirbystės institute. Šiais metais vykdomas mokslinis projektas „Naujų atsinaujinančių energijos šaltinių kūrimas, formuojant trumpos apyvartos miško želdinių ir žolinių (įvežtinių ir vietinių) augalų plantacijas“. Tyrimų tikslas – įvertinti ir palyginti greito augimo miško želdinių (gluosnio žilvičių ir tuopų), vietinių ir įvežtinių, daugiamečių ir vienamečių žolinių augalų derlingumo ir energetinį potencialą bei įvežtinių augalų adaptacijos toleranciją Lietuvos klimato sąlygomis pirmaisiais ir vėlesniais metais. Įrengtos įvairių rūšių augalų energetinės plantacijos.

Augalų studijos ir paieška vykdyta daugumoje respublikos regioninių miško urėdijų, nacionalinių parkų, botanikos sodų, augalų mėgėjų sklypuose. Sodinamosios medžiagos prireikė ieškoti ir užsienio šalyse. LŽI bandymų plantacijose auga iš Estijos parvežtos hibridinės tuopos, iš Austrijos parvežtų drambliažolių sodinukai, iš Lenkijos gautos sėklos įveistos sidos.

Energetinių augalų plantacijos buvo sodinamos balandžio 25 – gegužės 15 dienomis, priklausomai nuo augalo rūšies, buvo sodinti jų sodinukai, gyvašakės, skaidyti kerai, šaknų atžalos bei smulkinti šak­niastiebiai, žinoma, ir tiesiai į dirvą sėtos sėklos. Tik drambliažolės buvo pasodintos liepos 3 dieną, mat tik tada buvo gauti jų sodinukai.

Tenka paminėti, kad Vidurio Lietuvoje, kaip ir daugelyje kitų šalies zonų, pavasaris buvo ankstyvas ir palankus augalams sudygti bei prigyti. Tačiau pirmaisiais dviem gegužės dešimtadieniais augalams (dar tik prigijusiems ar sudygusiems) pradėjo trūkti drėgmės. Ypač jautriai reagavo tuopos – kelios nudžiūvo, o visos likusios tuo laikotarpiu augo silpnai arba visai neaugo. Buvo pradėję gelsti ir žilvičiai. Netolygiai augo ir kvietrugiai. Remiantis Dotnuvos meteorologinės stoties duomenimis, nuo birželio 1 iki 18 d. iškrito tik 26,5 mm kritulių, o vidutinis daugiametis vidurkis minėtu laikotarpiu būdavo 40 mm.

Visiems pasodintiems ir pasėtiems augalams prigijus ir įsitvirtinus dirvoje, birželio 4 d. buvo duotas startinis komp­leksinių trąšų NPK 16:16:16 400 kg/ha kiekis. Tarp skirtingų augalų rūšių paliktose apsauginėse 2–3 metrų pločio juostose piktžolės buvo naikinamos herbicidų MCPA ir raundapo mišiniu, purškiant nugariniu purkštuvu (purkštuvas buvo su apsauga, kad mišinio nepatektų nuo augalų). Piktžolės taip pat buvo naikinamos jas šienaujant ir kultivuojant žemę. Tarpueiliuose tarp augalų (0,75–1 m) piktžolės buvo ravimos, nes naujųjų energetinių augalų jautrumas piktžolėms dar neištirtas.

Ryškėja skirtumai tarp augalų

Šiuo metu plantacijose auga visos numatytos tirti augalų rūšys, vykdoma jų apskaita: vertinamas sudygimas ir prigijimas, visų augalų augimo tempas, vystymasis, įvežtinių augalų tolerancija mūsų klimato sąlygoms. Ir vizualus vertinimas, ir jau turimi vertinimo duomenys rodo ryškius skirtumus tarp augalų rūšių.

Sausrai iš visų augalų jautriausios buvo juodosios tuopos, ypač hibridinės, kurios buvo sodintos sodinukais iš vazonėlių. Per pirmąsias 20 savo augimo dienų jos paaugo vidutiniškai vos 3 cm. Glaustašakė tuopa per šį laikotarpį taip pat augo lėtai, nors už savo giminaitę buvo atsparesnė (nežuvo nė vienas augalas) ir paaugo 13 cm. Tuo tarpu žilvičiai buvo mažiau jautrūs negu tuopos. Nors ir pasodinti gyvašakėmis, jie greitai suformavo šakneles, kai kurių net 3–4 pumpurai išsprogo ir paaugo vidutiniškai 35 cm.

Vėliau prasidėję dažni lietūs skatino augti visus augalus. Rekordinį aukštį per šį laikotarpį pasiekė kukurūzai. Liepos 13 dieną jų aukštis buvo per 2 metrus.

Sparčiai augo ir kiti vietiniai kontroliniai augalai – burnočiai, rytiniai ožiarūčiai bei paprastosios šunažolės.

Beveik visų bandymų lankytojų dėmesį patraukia netradiciniais pavadinti augalai – tai vietiniai, Lietuvoje labai paplitę, gražūs daugiamečiai augalai – paprastieji kiečiai. Jie intensyviai auga vos ne visur, žemdirbių gerai pažįstami ir dažniausiai tik keiksnojami kaip įkyri piktžolė. Beje, kartais jie naudojami kaip vaistažolė, tačiau kaip kultūriniai augalai auginti pirmą kartą. Jiems giminingi, gal net dar išvaizdesni ir sodininkų mėgiami daugiamečiai augalai – dekoratyvieji kiečiai. Savo vystymosi specifika jie skiriasi nuo paprastųjų, mat sparčiau auga pavasarį ir labiau šakojasi. Apie vidurvasarį greta pasodinti abiejų rūšių augalai aukščiu mažai besiskyrė ir sparčiai augo tarsi lenktyniaudami. Daugumos jų aukštis liepos viduryje siekė 1,5 metro. Lapų pažastyse formavosi šakelės, kurios intensyviai augo, tokių didesnių ir mažesnių šakelių vertinimo metu priskaičiuota nuo 50 iki 60 ant vieno augalo stiebo. Paprastieji kiečiai dar ir krūmijosi – formavo sudėtinį kerą, vos ne vienu metu augo 3–4 stiebai.

Įvežtinių augalų grupės augalai visi daugiamečiai, pasižymintys ilgaamžiškumu. Įvairiuose šaltiniuose skelbiama, kad iki 10 metų jų biomasė nemažėjo, nors tiksliai jų produktyvus amžius neištirtas. Šių augalų biomasė (visas augalas ar jo dalys) naudojama labai įvairiai. Lenkijoje pastaruoju metu plačiai tiriami Polygonum genties augalai, tai sachalininė ir japoninė rūgtys bei drambliažolės (Miscanthus). Pagal Lenkijos Mokslų akademijos profesorių Emilį Nalborščiką, tai augalai, išskirtinai ilgą laiką gebantys duoti daug biomasės. Mokslininkas juos priskiria ateities žaliosios arba švariosios energijos augalams. Nurodoma, kad šių augalų pasėlių kiekviename hektare užauganti biomasė, panaudota energijai gaminti, gali pakeisti 15–20 tonų iškasamos anglies. Ypač tai svarbu turint galvoje klimato šilimą.

Mūsų šalyje sachalininė ir japoninė rūgtys tik pastaruoju metu aptinkamos parkuose ir augalų kolekcionierių soduose. Japoninė ypač dekoratyvi, neretai puošianti sodybos atokesnį kampelį. Kaip paaiškėjo, jų šeimininkai po kelerių auginimo metų jau nori rūgtis išnaikinti. Mat rūgtys labai sparčiai plinta atžalomis, greitai sutankėja ir užima daug ploto. Ši jų savybė itin palanki biomasės augintojams. Ir dar – augalai gerai žiemoja, kasmet atželia ir greitai auga. Jau per pirmuosius metus atžalos gali išaugti iki 1–1,5 metro aukščio. Vėliau šie augalai išauga iki 3–4 metrų aukščio ir sudaro tankius sąžalynus. Energetinių plantacijų rengėjams daugiausia rūpesčių tektų patirti tik pirmaisiais metais, įrengiant plantacijas ir jas prižiūrint. Mūsų plantacijose šie augalai taip pat prigijo neblogai.

Sidos, kurios lenkų tyrėjų duomenimis iš sėklų dauginasi sunkiai, buvo sėtos tiesiai į dirvą. Ir kaip rodo lentelės duomenys, jų sėklos labai ilgai ir netolygiai dygo. Beje ir šiuo metu dar pasirodo vienur kitur sidų daigelis. Sudygusios jos taip pat labai lėtai augo, kol suformavo 2–3 lapelius. Vėliau jų augimas suaktyvėjo.

Geltonžiedžiai legėstai augalų mėgėjams taip pat jau pažįstami augalai. Tai graižažiedžių arba astrinių šeimos augalai. Žydi labai ryškiais geltonos spalvos žiedais, panašiais į saulėgrąžų, tik daug mažesniais. Kai kur mūsų darželiuose tarp kitų aukštaūgių gėlių galima pamatyti ir legėstų, dažniausiai jie būna daug smulkesniais lapais. Šių metų sąlygos legėstams augti buvo labai palankios. Sodinti skaidyto kero dalimis vidurvasarį jie jau buvo per 60 cm aukščio ir net pradėjo žydėti. Jau pasirodė ir pirmosios jų atžalos. Augalai pasižymi labai vešliais trikampės formos ovaliais kampais lapais, kurių ilgis per 30 cm, o plotis per 20 cm.

Į energetinių augalų plantaciją sodinti drambliažolių sodinukai buvo specialiai išauginti Austrijoje. Prigijo apie 80 proc. sodinukų ir po geros savaitės jau pradėjo pastebimai augti, t. y. leisti naują lapelį. Paprastai vienerių metų amžiaus jaunų drambliažolių augalų aukštis siekia per 1,3 metro. Būtina paminėti, kad drambliažolės mūsų klimato sąlygomis vėlai pradeda vegetuoti, joms augti reikia daug šilumos, tad intensyviausiai jos auga liepos ir rugpjūčio mėnesiais. Įdomu bus stebėti jų augimą iki rudens bei vertinti žiemojimą.

Ateityje bus pateikta daugiau šių augalų vystymosi tyrimų rezultatų.LŽI mokslo darbuotojai dėkingi UAB ,,Litagros chemija“ ir Lietuvos mokslo ir studijų fondui už šių tyrimų pradžios rėmimą. Taip pat dėkoja Skinderiškio dendrologinio parko įkūrėjui miškininkui Kęstučiui Kalteniui, augalų kolekcininkui iš Anykščių r. Sigitui Obelevičiui, Vilkaviškio r. UAB ,,Kustodija“ regioninei konsultantei Loretai Aleknavičienei ir Jurbarko r. ūkininkui Steponui Siriūnaičiui už pagalbą ir tarpininkavimą įsigyjant retų augalų.

***

Šiuo metu turimi augalų vertinimo duomenys ir jų vaizdas plantacijose mokslinio projekto vykdytojams teikia vilčių, kad tokio plataus asortimento rūšių greta augančių energetinių augalų vertinimas dinamikoje leis palyginti skirtingus augalus pagal rūšis, kilmę ir ilgaamžiškumą, nustatyti vietinių ir įvežtinių augalų privalumus ir minusus, įvertinti naujų augalų gebėjimą adaptuotis mūsų sąlygomis, konkuruoti su vietiniais augalais pagal vystymosi spartą ir ilgaamžiškumą.

Numatoma kurti jų auginimo technologijas, nustatyti biomasės kaupimosi optimalius terminus, augalų naudojimo dažnumo galimybes ir, suprantama, biomasės cheminės sudėties bei struktūros rodiklius, kurie leis parinkti biomasės tinkamumą transformuoti ją į vienokios ar kitokios paskirties energiją.

Tai ilgalaikiai didelės apimties tyrimai. Mokslininkai tikisi sulaukti užsakovų ir paramos, vykdant šiuos bandymus. Numatyta plėsti augalų asortimentą.