Biomasės perdirbimas į biodujas Lietuvoje populiarėja. Naujų technologijų plėtra sutampa su ambicingais Europos Komisijos iškeltais siekiais iki 20 proc. padidinti energijos išgavimą iš atsinaujinančių šaltinių iki 2020 metų.

Biodujų jėgainėse augalinės kilmės biomases skaidant anaerobiniu būdu susidaro ne tik energetiškai naudingas produktas – biodujos, bet ir dirvožemiams bei augalininkystei panaudojama atliekinė biomasė – biotrąša. Lietuvoje šių biotrąšų kasmet susidaro beveik pusė milijono tonų.

Biodujų gamybos procese naudojama augalinė biomasė, srutos, o jos metu susidaranti biotrąša gali būti geras sprendimas eroduotų dirvožemių savybėms gerinti ir žemės ūkio augalų biomasės derliui didinti.

Europoje 2010 metais susidarė 56 mln. tonų atliekinės biomasės, iš kurios 80–97 proc. buvo panaudota žemdirbystėje. Toks šios biomasės panaudojimas yra naudingas todėl, kad joje esantys elementai – visų pirma azotas, fosforas ir kalis – yra sugrąžinami atgal į dirvą, taip pat įterpiamos lėtai yrančios organinės medžiagos, kurios pagerina dirvožemio kokybinius rodiklius. Atliekinės biomasės, kaip trąšos vertę, sudaro joje esantys augalų augimui svarbūs azotas, fosforas, kalis, organinės sausosios masės dalis, organinės anglies ir mineralinio azoto kiekis ir kiti kokybiniai rodikliai. Biotrąša turi lėtai degraduojančios organinės masės (ligninas, hemiceliuliozė, kita), o pačios biotrąšos biomasė yra mikrobiologiškai aktyvi.

Biotrąšų sudėtis nevienoda

Buvo paimti skirtingų rūšių biotrąšų mėginiai ir LAMMC ŽI Cheminių tyrimų laboratorijoje atlikti cheminiai jos tyrimai. Šie tyrimai yra svarbūs, nes konkrečioje jėgainėje pagaminamų biotrąšų skirtinga cheminė sudėtis. Vertingų elementų koncentracija biotrąšose labai priklauso nuo konkrečioje jėgainėje naudojamų žaliavų, jų cheminės sudėties. Biotrąšos skiriasi net vizualiai.

Biodujų gamybai naudojamas kiaulių, karvių, paukščių mėšlas, srutos, kurie turi nepageidaujamą kvapą dėl juose esančių mažiausiai 80 įvairių organinių junginių (izo-valerijono, valerijono ir kt. organinių rūgščių). Anaerobinis procesas esmingai sumažina šių junginių koncentracijas, taigi ir kvapus. Pasirinkus tinkamus biotrąšų įterpimo būdus, išvengiama kvapų išsiskyrimo ir amonio (amoniakinio azoto) praradimo. Kiekviena šalis turi šios biotrąšos naudojimo standartus ir taisykles, kurių privaloma laikytis, kad būtų išvengta neigiamo poveikio žmogui ir aplinkai, kaip ir tręšiant kitomis organinėmis trąšomis (EK No 1774/2002 ir kt.).

Biodujų jėgainės fermentatoriuje anaerobinio gamybos proceso biodujų susidarymo metu augalų liekanose esančių sėklų daigumas sunyksta. Tai apsaugo žemės ūkio naudmenas nuo biologinės taršos. Taip pat šioje biotrąšoje, skirtingai negu biodujų gamybai kaip žaliavą naudojant nuotekų dumblą, nėra sunkiųjų metalų ir kitų toksiškų elementų.

Plečiantis atsinaujinančios energijos gamybai, gaminant biodujas anaerobinio skaidymo būdu, užsienio šalyse atliktais moksliniais tyrimais įrodyta šios gamybos likučių nauda augalams ir dirvožemiui. Tręšiami įvairūs žemės ūkio augalai: javai, energetiniai augalai, žolynai, net daržovės (salotos, melionai), kmynai, įvairūs kiti augalai.

Gamybos procese skirtingai išgautų biotrąšų sausųjų medžiagų (SM) kiekis kardinaliai skyrėsi.

Nustatyta, kad biotrąšose gausu organinės medžiagos, augalų augimui svarbių makroelementų, ypač azoto, o šarminis pH tinka rūgščių dirvožemių rūgštumui mažinti.

Optimalių sprendimų paieškos Lietuvoje

Lietuvoje atsinaujinančios energijos gamybai intensyviai augant, mokslininkams taip pat yra keliamas uždavinys rasti būdus, kaip tokios gamybos atliekas optimaliai panaudoti žemės ūkyje. Viena iš modernių ir besiplečiančių šioje srityje įmonių grupių yra „Modus Energija“, kuri kartu su „Idavang“ turi 9 biodujų jėgaines. Šiose jėgainėse biodujų gamybai naudojamos augalinės ir gyvūninės kilmės žaliavos. Gamybos procese susidarančių biotrąšų panaudojimas tampa ypač aktualus nualintų, eroduotų dirvožemių savybėms atkurti ir pagerinti.

Per metus šalyje anaerobiniu būdu biodujomis paverčiama daugiau kaip 600 tūkst. tonų biomasės, iš kurių 470 tūkst. tonų yra kiaulių srutos. Taip per metus yra pagaminama apie 46 GWh elektros energijos, kurios užtenka apie 30 tūkst. Lietuvos gyventojų.

Biodujų jėgainės veiklos poveikis aplinkai yra kompleksinis. Yra pagaminamos biotrąšos ne tik žemės ūkio produkcijos kiekiui didinti, bet ir dirvožemio savybėms gerinti. Taikant tradicines technologijas, žemės ūkio gamybos organinės atliekos, tokios kaip mėšlas, srutos, šiaudai, liktų laukuose ir dalis jų, kontaktuodamos su atmosfera irtų ir prisidėtų prie metano dujų emisijos didėjimo. Dabar jos yra panaudojamos elektros energijos gamybai. Gaunama ne tik ekologiška elektros energija, bet tai prisideda ir prie šiltnamio efektą sukeliančių dujų emisijos į atmosferą mažinimo.

Atsiranda tam tikra rotacija, kuri didelėje dalyje ūkių jau seniai nebevyksta. Išnykus technologinei grandinei „galvijai– mėšlas–laukas–derlius–galvijai“, tampa įmanoma grandinė „biodujų jėgainės biotrąšos–laukas–derlius–augalinės kilmės medžiagos“.

Labai svarbi apgalvota jėgainės vieta

Elektrėnų sav. Ąžuolinės kaime esanti biodujų jėgainė „Tvari energija“ pastatyta intensyviai žemės ūkyje naudojamose kalvotose aukštumose. Nors šių aukštumų dirvožemiai nėra labai našūs, o reljefas itin nepalankus, tačiau šios aukštumos intensyviai naudojamos žemdirbystei. Žemės ūkio naudmenos Elektrėnų savivaldybėje užima apie 50 proc. visos teritorijos. Minėta biodujų jėgainė yra apsupta agrarinių teritorijų su vyraujančiais įvairaus laipsnio nuardytais dirvožemiais, tarp kurių daugiausia vidutiniškai nuardytų dirvožemių. Vadinasi, šiuose dirvožemiuose beveik neliko ariamojo sluoksnio, todėl yra ariamas nederlingas B horizontas, kuriame humuso yra mažiau kaip 1 procentas.

Siekiant atkurti tokių dirvožemių derlingumą, taip pat ir fizikines savybes, būtina juose didinti organinės medžiagos kiekį. Atliekų biomasės panaudojimas padėtų spręsti šias dirvožemio našumo ir ekologinio tvarumo problemas. Dirvožemiui, žvelgiant į jį per ekologinę prizmę, ypač naudingas būtų sausos atliekų biomasės įterpimas, nes jame gausu sausos organinės medžiagos.

Aplink Ąžuolinės jėgainę 30 km atstumu esančioje teritorijoje žemės ūkio naudmenos sudaro apie 77 proc. teritorijos, iš kurių net apie 38 proc. yra eroduotos, o likusi dalis mažai humusinga (1–2 proc.). Čia taip pat vyrauja vidutiniškai nuardyti dirvožemiai (vidutiniškai eroduoti balkšvažemiai ir išplautžemiai, taip pat pradžiažemiai). Šie dirvožemiai paplitę aplink jėgainę visomis kryptimis. Į šiaurę nuo jėgainės, kitapus Neries slėnio plyti mažiau eroduoti dirvožemiai, o pietų ir pietvakarių kryptimi – vidutiniškai ir stipriai nuardyti dirvožemiai.

Taigi, kaip dirvožemį gerinančios medžiagos šaltinis, jėgainė yra labai palankioje geografinėje padėtyje.

50 km spinduliu nuo šios biodujų jėgainės situacija šiek tiek keičiasi. Žemės ūkio naudmenų plotų sumažėja iki maždaug 73 proc., o eroduotų dirvožemių – iki 30 procentų. Šis pokytis įvyksta todėl, kad tokiu dideliu atstumu į analizuojamą teritoriją patenka ir miškinga Neries vidurupio žemuma ir miškinga smėlėtoji Dainavos lyguma bei Eišiškių plynaukštės su Medininkų aukštumos pakraščiais. Nepaisant to, jėgainės atliekų produkcijos, kaip dirvožemį gerinančios priemonės, poreikis nesumažėja. Jis tampa kryptingesnis, nes eroduojami dirvožemiai išsidėsto išilgai Baltiškųjų aukštumų šiaurės rytų – pietvakarių kryptimi ir apima ne tik Trakų ir Aukštadvario, bet ir Sudervės bei Sužionių kalvynus.

Ekonomiškai naudingi transportavimo atstumai

Transportuoti biotrąšas 30 km atstumu yra ekonomiškai naudinga. Didėjant atstumui nuo jėgainės, išauga biotrąšų transportavimo išlaidos, todėl ekonomiškai tikslingiausia atliekų biomasę kaip trąšą naudoti iki 50 km nuo jėgainės esantiems dirvožemiams gerinti. Logiška biodujų jėgainių statymą sieti su eroduotų ir nenašių dirvožemių išplitimu konkrečioje vietovėje.

Biodujų jėgainėje „Tvari energija“ susidarančių biotrąšų kiekis siekia apie 16 tūkst. tonų per metus. Tokio kiekio, nelygu auginamų augalų trąšų poreikis, užtektų patręšti iki 1 000 ha eroduotų žemės ūkio naudmenų. Biotrąša yra viena iš sintetinių mineralinių trąšų pažangių alternatyvų. Tai plačiai naudoja išsivysčiusios šalys (Vokietija, JAV) žemės ūkyje. Šios biotrąšos veikia panašiai kaip mineralinės NPK trąšos. Tyrimų duomenimis, tręšiant tokiomis biotrąšomis šunažoles, pasiekiamas panašus derlius, kaip ir tręšiant mineralinėmis trąšomis, taip pat pagerėja ir dirvožemio savybės.

Kai kurie tyrėjai nurodo, kad ši biotrąša pranoksta mineralines trąšas – tręšiant tomis pačiomis (pagal azoto v. m.) trąšų normomis, gaunamas toks pats arba didesnis derlius ir geresnė derliaus kokybė: mažiau nitratų, padidėja askorbo rūgšties.

Dar vienas šios biotrąšos privalumas – jos neturi srutoms būdingo intensyvaus kvapo, todėl, kad per biodujų susidarymo procesą kvapą skleidžiantys organiniai junginiai degraduoja ir lieka lėtai yranti organinė medžiaga, kuri yra ypač naudinga dirvožemiui gerinti. Šių biotrąšų naudojimas yra ekonomiškai naudingas, efektyvus, nes ūkininkui nereikia pirkti brangių mineralinių trąšų, ypač kai tręšiami žemės ūkio naudmenų plotai, esantys arti prie jėgainės.

Pirmieji tyrimų rezultatai nenuvylė

Šiuo metu atliekamas biotrąšos poveikio eroduotam dirvožemiui nustatymas. Pirminiai rezultatai rodo teigiamą įtaką augalams ir dirvožemiui. Nederlingame eroduotame priemolio dirvožemyje azoto kiekį 0–10 cm dirvos sluoksnyje labiausiai padidino tręšimas separuota sausa biotrąša 170 kg/ ha N (apie 34 proc.). Tręšiant dvigubai mažesne norma, azoto kiekis 0–10 cm dirvos sluoksnyje padidėjo 28 procentais. Neseparuotos visos biotrąšos naudojimo poveikis buvo nežymiai mažesnis.

Tręšiant biotrąšomis per pirmą pjūtį žolės biomasės gauta iki 2,5 karto daugiau, palyginti su netręštu variantu. Greitas skystos biotrąšos duotas efektas rodo, kad joje esantį azotą lengvai pasisavina augalai, tai pastebima greitai po patręšimo, o jos naudojimo metu į aplinką nesklinda nemalonus kvapas. Žolės biomasėje susikaupė ir daugiau baltymų. Dirvožemį azoto labiausiai praturtino naudotos separuotos sausos biotrąšos iš biodujų jėgainės.

***

Dirvožemis – svarbus mus supančios aplinkos komponentas. Jis formuoja kraštovaizdį, jame kaupiasi vanduo ir augalų maisto medžiagos, organinė anglis. Jis sulaiko teršalus ir atlieka klimato reguliavimo funkciją. Nevienodas dirvožemių sukultūrinimas, skirtingas jų naudojimas, tręšimas turi įtakos dirvožemio agrocheminėms savybėms ir kartu augalų derliui. Dirvožemio savybės lemia šalies dirvožemių našumą ir išauginamos produkcijos kokybę.

Augalų produktyvumą nemažai veikia dirvožemio erozija, jos pasireiškimo laipsnis ir pobūdis – tai įrodyta moksliniais tyrimais. Dirvožemių susidarymas, formavimasis yra daug silpnesnis (0,058–0,083 mm per metus), negu jų erozija. JAV mokslininkai nustatė, kad dėl erozijos augalininkystei naudojamuose dirvožemiuose jų praradimai siekia 0,95 mm per metus ir pastaraisiais duomenimis dar didėja. Augalų derliai šalyje eroduotuose dirvožemiuose būna apie 1,5–2 kartus mažesni negu erozijos nepaveiktuose dirvožemiuose.