Міскан­тус — пер­спек­ти­ва для ви­роб­ництва твер­до­го біопа­ли­ва

Виробництво твердих видів палива, що виготовляють із біосировини, останнім часом набуває в Україні дедалі більшого поширення. Сировиною для виробництва слугують відходи деревообробної промисловості (тирса, щепа), солома, соняшникове лушпиння тощо.

О. Хіврич, канд. с.-г. на­ук, ст. на­ук. співробітник,
відділ тех­но­логій ви­ро­щу­ван­ня біое­нер­ге­тич­них куль­тур,
О. Половинчук, на­ук. співро­бітник, відділ ма­те­ма­тич­но­го мо­де­лю­ван­ня та інфор­маційних тех­но­логій,
Інсти­тут біое­нер­ге­тич­них куль­тур і цу­к­ро­вих бу­ряків НА­АН

Але на­разі особ­ли­ву ува­гу приділя­ють си­ро­вині, от­ри­маній у ре­зуль­таті ви­ро­щу­ван­ня ви­со­ко­про­дук­тив­них ба­га­торічних рос­лин, що га­ран­то­ва­но дає біома­су відповідної якості. Однією із та­ких рос­лин є міскан­тус гіган­те­ус — Miscanthus giganteus (фо­то 1).
Міскан­тус є близь­ким ро­ди­чем цу­к­ро­вої тро­с­ти­ни, але має низь­ку кон­цен­т­рацію  цу­к­ро­зи у стеб­лах. Цю рос­ли­ну з ог­ля­ду на ви­со­ку про­дук­тивність су­хої біома­си роз­гля­да­ють як не­аби­я­ке дже­ре­ло: це­лю­ло­зи — близь­ко 44%, лігніну — 17, геміце­лю­ло­зи — 24%. Цінною си­ро­ви­ною міскан­тус ро­бить те, що на час зби­ран­ня він має низькі по­каз­ни­ки во­ло­гості (10–25%) та вмісту вільно­го цу­к­ру й азо­ту.
По­тенційни­ми спо­жи­ва­ча­ми па­ли­ва із міскан­ту­су є різно­манітні за­во­ди (м’ясо-мо­лочні, це­ментні то­що), еле­к­т­ро­с­танції й інші ко­ри­с­ту­вачі теп­ла, це­лю­лоз­но-па­пе­рові за­во­ди. Пе­ре­роб­ле­ний ком­бай­на­ми на ще­пу, міскан­тус є вже го­то­вим па­ли­вом для про­мис­ло­вих ко­те­лень. Під час спа­лю­ван­ня вро­жаю з од­но­го гек­та­ра виділяється стільки ж теп­ла, скільки із 15–20 тис. м3 га­зу або 20–25 т вугілля.
Уже з дру­го­го ро­ку ви­ро­щу­ван­ня по­чи­на­ють от­ри­му­ва­ти про­мис­ло­вий уро­жай, що до­ся­гає від 4 до 10 т/га. Ви­со­кої про­дук­тив­ності — до 25 т і більше су­хої біома­си за рік мож­на от­ри­ма­ти вже на третій рік ви­ро­щу­ван­ня куль­ту­ри. На­са­д­жен­ня міскан­ту­су мож­на ви­ко­ри­с­то­ву­ва­ти уп­ро­довж близь­ко 30 років.
Ціка­ва рос­ли­на ще й тим, що її ко­ре­не­ва си­с­те­ма у по­шу­ках во­ло­ги та по­жив­них ре­чо­вин мо­же ся­га­ти гли­би­ни 6 м. Ріст та роз­ви­ток куль­ту­ри на­весні по­чи­нається за ден­ної тем­пе­ра­ту­ри по­над 10°С.
Міскан­тус ду­же не­ви­баг­ли­ва рос­ли­на: не­зва­жа­ю­чи на знач­ний період ви­ко­ри­с­тан­ня йо­го посіву, куль­ту­ра по­тре­бує піджив­лен­ня міне­раль­ни­ми до­б­ри­ва­ми тільки на са­мо­му по­чат­ку ви­ро­щу­ван­ня. До то­го ж міскан­тус ду­же до­б­ре зро­с­тає прак­тич­но без за­сто­су­ван­ня пе­с­ти­цидів, то­му йо­го мож­на вва­жа­ти віднос­но еко­логічно без­печ­ною куль­ту­рою. У Європі він от­ри­мав ши­ро­ку по­пу­лярність як біома­са, яку ви­ко­ри­с­то­ву­ють на­сам­пе­ред як па­ли­во для еле­к­т­ро­с­танцій че­рез низь­кий вміст во­ло­ги та зо­ли і ви­со­кий вихід енергії від спа­лю­ван­ня си­ро­ви­ни.

Вибір ділян­ки та пе­ред­по­сад­ко­ва підго­тов­ка грун­ту
Ви­сокі вро­жаї міскан­ту­су мож­на от­ри­ма­ти в умо­вах помірно­го кліма­ту із до­стат­нь­ою кількістю теп­ла та со­няч­ної енергії за рівня во­ло­го­за­без­пе­че­ності до 500–600 мм опадів за рік. Оп­ти­маль­на тем­пе­ра­ту­ра для зро­с­тан­ня міскан­ту­су — 28…32°C.
Куль­ту­ра не­ви­мог­ли­ва до якості грун­ту, то­му її мож­на ви­ро­щу­ва­ти на ма­ло­про­дук­тив­них де­гра­до­ва­них зем­лях, на по­лях зі схи­лом до 7°, із кис­лотністю грун­ту рН 5,5–7,5. Міскан­тус до­б­ре адап­то­ва­ний до не­спри­ят­ли­вих умов ви­ро­щу­ван­ня, зо­к­ре­ма до куль­ти­ву­ван­ня йо­го на бідних ущільне­них грун­тах. До­б­ре роз­ви­не­на ко­ре­не­ва си­с­те­ма рос­ли­ни при­дат­на до зро­с­тан­ня на різних ти­пах грунтів — від пісків із низь­ким рівнем грун­то­вих вод до грунтів із ви­со­ким вмістом ор­ганічної ре­чо­ви­ни. Але не ре­ко­мен­дується ви­ро­щу­ва­ти міскан­тус на надмірно пе­ре­зво­ло­же­них грун­тах — це мо­же не­га­тив­но впли­ну­ти на йо­го про­ро­с­тан­ня на­весні, а та­кож не над­то вда­лий варіант для по­су­ш­ли­вих регіонів. То­му план­тації міскан­ту­су ре­ко­мен­дується за­кла­да­ти на грун­тах, які не при­датні для ви­ро­щу­ван­ня ти­по­вих сільсько­го­с­по­дарсь­ких куль­тур (або на грун­тах несільсько­го­с­по­дарсь­ко­го при­зна­чен­ня), але з до­б­рою во­до­ут­ри­му­валь­ною здатністю.
Го­ту­ють пло­щу до вес­ня­но­го ви­са­д­жу­ван­ня ри­зомів міскан­ту­су із ве­рес­ня: вно­сять ор­ганічні до­б­ри­ва (за мож­ли­вості), про­во­дять зяб­ле­ву оран­ку. На­весні про­во­дять пе­ред­по­сад­ко­ву куль­ти­вацію грун­ту та ви­са­д­жу­ють міскан­тус. Оскільки це ба­га­торічна рос­ли­на, пе­ред­по­сад­ко­ва підго­тов­ка грун­ту і ви­са­д­жу­ван­ня міскан­ту­со­вих ри­зомів є од­ни­ми із найвідповідальніших еле­ментів тех­но­логії ви­ро­щу­ван­ня, від якісно­го та своєчас­но­го ви­ко­нан­ня яких за­ле­жа­ти­ме об­сяг ви­хо­ду біома­си міскан­ту­су в на­ступні ро­ки.
Об­робіток площі на­весні та ви­са­­джу­ван­ня ри­зомів міскан­ту­су слід про­во­ди­ти, ко­ли грунт во­ло­гий та до­б­ре кри­шить­ся. Особ­ли­во ве­ли­ке зна­чен­ня для якісно­го та друж­но­го про­ро­с­тан­ня ри­зомів має грун­то­ва во­логість. Пе­ред­по­сад­ко­вий об­робіток грун­ту ви­ко­ну­ють на гли­би­ну від 7,5 до 12,5 см. Щільність грун­ту в роз­пу­ше­но­му шарі має бу­ти у ме­жах від 0,2 до 1,0 МПа. Во­логість грун­ту в шарі від 0 до 10 см має ста­но­ви­ти від 25 до 35%.
Вне­сен­ня міне­раль­них до­б­рив за­зви­чай про­во­дять до ви­са­д­жу­ван­ня ри­зомів. У на­ступні ро­ки їхнє вне­сен­ня у ви­гляді піджив­лен­ня іноді потрібне тільки після зби­ран­ня вро­жаю, але до по­яви сходів ра­но на­весні, по­за­як па­го­ни рос­туть швид­ко та до­сить ви­со­ко і мо­жуть бу­ти пе­ре­шко­дою для якісно­го про­ве­ден­ня про­це­су піджив­лен­ня.

Ви­са­д­жу­ван­ня
У міскан­ту­су насіння настільки дрібне, що висіяти йо­го над­зви­чай­но важ­ко, крім то­го, во­но здебільшо­го сте­риль­не. То­му розмно­жується він ве­ге­та­тив­но — шля­хом ви­са­д­жу­ван­ня поділе­но­го на ча­с­ти­ни ко­ре­не­ви­ща із ри­зо­ма­ми (фо­то 2) і ду­же рідко — роз­са­дою. Цей про­цес при­зво­дить до ве­ли­ких за­трат праці та по­тре­бує за­сто­су­ван­ня спеціаль­них технічних за­собів порівня­но із сівбою насінням.
Ви­са­д­жу­ва­ти ри­зо­ми потрібно яко­мо­га швид­ше після поділу ко­ре­не­ви­ща, щоб уник­ну­ти втра­ти во­ло­ги від їхньо­го пе­ре­си­хан­ня (або ж три­ма­ють їх у хо­лод­но­му приміщенні для по­даль­шо­го збері­ган­ня). Втра­та життєздат­ності ри­­зомів відбу­вається після декількох днів їхньо­го не­пра­виль­но­го зберіган­ня. Гу­с­то­та на­са­д­жен­ня (сто­ян­ня рос­лин) мо­же ко­ли­ва­ти­ся за­леж­но від грун­то­во-кліма­тич­них умов ви­ро­щу­ван­ня, оп­ти­маль­но — бли­зь­­ко 15 тис. шт./га (але не всі ри­зо­ми да­дуть схо­ди, то­му нор­му ви­са­д­жу­ван­ня не­обхідно де­що збільши­ти).
Не має ве­ли­ко­го зна­чен­ня, у яко­му на­прям­ку розміщу­ва­ти ко­ре­не­ви­ще у грунті, але обов’яз­ко­во слід по­кри­ти йо­го 5-сан­ти­ме­т­ро­вим ша­ром грун­ту (по­за­як гли­би­на ви­са­д­жу­ван­ня все ж та­ки мо­же варіюва­ти). Важ­ли­во, щоб ко­ре­не­ви­ща не ви­с­ту­па­ли із землі, ос­­кільки во­ни швид­ко пе­ре­си­ха­ють і втра­ча­ють здатність до про­ро­с­тан­ня! Тож під час ви­са­д­жу­ван­ня потрібно за­без­пе­чи­ти до­б­рий кон­такт ри­зомів із грун­том.
Для розмно­жен­ня міскан­ту­су за­зви­чай ви­ко­пу­ють (за до­по­мо­гою спе­ціа­ль­них аг­ре­гатів, кар­топ­ле­ко­пачів або ка­ме­непідби­рачів) од­но- та дворічні рос­ли­ни во­се­ни або ра­но на­весні.
Міскан­тус мож­на ви­са­д­жу­ва­ти од­ра­зу після ви­ко­пу­ван­ня із ма­точ­но­го по­ля, без зберіган­ня. Ко­ре­не­ви­ща слід очи­с­ти­ти від землі та розділи­ти за розміра­ми відповідно до па­ра­метрів ви­са­д­жу­валь­ної техніки.
Пе­ред ви­са­д­жу­ван­ням міскан­ту­су не­обхідно про­ве­с­ти за­хо­ди зі зни­­­щен­ня ба­га­торічних бур’янів. Най­кра­ще це ро­би­ти во­се­ни, пе­ред про­ве­ден­ням ос­нов­но­го об­робітку грун­ту.
А ви­са­д­жу­ва­ти ко­ре­не­ви­ща — на­­­весні, з кінця бе­рез­ня по квітень (за по­тре­би цей період мож­на по­до­вжи­ти до трав­ня). Під час або після про­ве­ден­ня цієї опе­рації для збе­ре­жен­ня во­ло­ги, особ­ли­во за по­су­ш­ли­вих по­год­них умов на­весні, потрібно де­що ущільни­ти верхній шар грун­ту.
Впро­довж двох місяців після ви­са­д­жу­ван­ня чітко про­яв­ляється кількість рос­лин, що не при­жи­лись (до 20–30% ), то­му їх заміню­ють но­ви­ми ра­но на­весні на­ступ­но­го ро­ку. За­зви­чай як­що на­са­д­жен­ня пер­шо­го ро­ку ви­ро­щу­ван­ня успішно ви­т­ри­му­ють пер­шу пе­ре­зимівлю, то ймовірність «ви­жи­ти» у на­ступні зи­ми у них до­сить ве­ли­ка (фо­то 3).
За вро­жай­ності міскан­ту­су в ме­жах 10–15 т/га су­хої ма­си із грун­ту ви­но­сить­ся близь­ко 60–100 кг азо­ту, 7–15 — фо­с­фо­ру, 50–130 — калію і 3–12 кг магнію.

До­гляд за посіва­ми
Важ­ли­ве зна­чен­ня має кон­тро­лю­ван­ня чи­сель­ності бур’янів у на­са­д­жен­нях міскан­ту­су, особ­ли­во про­тя­гом пер­шо­го та дру­го­го років ви­ро­щу­ван­ня. На­далі та­кої не­об­хідності не­має, оскільки рос­ли­ни міскан­ту­су вже до­б­ре укорінені та кон­ку­рентні що­до бур’янів.
Із квітня по тра­вень (за по­тре­би), у разі ко­ли рос­ли­на не пе­ре­ви­щує 1 м зав­виш­ки, про­во­дять міжрядні об­робітки грун­ту, за­сто­со­ву­ють гербіци­ди, що кон­тро­лю­ють чи­сельність бур’янів.
Вне­сен­ня до­б­рив, пе­с­ти­цидів та про­ве­ден­ня міжряд­них об­робітків про­во­дять так са­мо, як і за ви­ро­щу­ван­ня тра­диційних сільсько­го­с­по­дарсь­ких куль­тур, але пе­ре­важ­но у пер­ший рік ве­ге­тації. У на­ступні ро­ки такі за­хо­ди ма­ють до­сить об­ме­же­ний ха­рак­тер — у разі доцільності їх про­во­дять ли­ше ра­но на­весні, на по­чат­ку ве­ге­тації.
Уже влітку стеб­ла міскан­ту­су, по­чи­на­ю­чи із тре­ть­о­го ро­ку ви­ро­щу­ван­ня, мо­жуть до­ся­га­ти ви­со­ти до 3–4 м, після чо­го нижні ша­ри ли­с­тя по­чи­на­ють відми­ра­ти. У кінці ве­ге­таційно­го періоду по­живні ре­чо­ви­ни із сте­бел і ли­с­тя пе­реміщу­ють­ся у ко­ре­не­ви­ще і бу­дуть ви­ко­ри­с­тані рос­ли­ною вже на­ступ­но­го ро­ку. Об­ме­же­не спо­жи­ван­ня рос­ли­ною во­ло­ги у період ве­ге­тації мо­же бу­ти пе­ре­шко­дою в до­сяг­ненні по­вно­го її по­тенціалу. В період силь­ної по­су­хи ли­с­тя міскан­ту­су скру­чу­ють­ся, а потім по­чи­на­ють відми­ра­ти у на­прям­ку від кінчи­ка ли­ст­ка. Де­я­ких про­блем куль­турі мо­жуть за­вда­ти вес­няні за­мо­роз­ки, які при­зу­пи­ня­ють ріст та роз­ви­ток рос­лин і ча­ст­ко­во по­шко­д­жу­ють ли­с­тя, а та­кож ранні осінні, — що відо­б­ра­жається на три­ва­лості ве­ге­таційно­го періоду та на за­гальній уро­жай­ності міскан­ту­су.
Ріст та роз­ви­ток рос­лин три­ває до серп­ня — ве­рес­ня і при­пи­няється за на­стан­ня низь­ких тем­пе­ра­тур (ниж­че 6°С). По­вне старіння рос­лин відбу­ва­ється після пер­ших осінніх за­мо­розків.

Зби­ран­ня та зберіган­ня
За­зви­чай міскан­тус пер­шо­го ро­ку ви­ро­щу­ван­ня не зби­ра­ють: вихід біома­си еко­номічно не­вигідний — у ме­жах 1–2 т/га (звісно, зби­ра­ти та­ку кількість ма­си не­доцільно). У цьо­му плані він вар­тий ува­ги пе­ре­важ­но із тре­ть­о­го ро­ку куль­ти­ву­ван­ня (іноді — з дру­го­го) та в на­ступні ро­ки. Зрізу­ван­ня міскан­ту­су про­во­дять ма­ши­на­ми для зби­ран­ня зви­чай­но­го сіна або си­ло­су та прес-підби­ра­ча­ми із за­та­рю­ван­ням у тю­ки.
 Дру­го­го ро­ку ви­ро­щу­ван­ня (фо­то 4) вро­жайність ма­си мо­же збільши­ти­ся від 4 до 10 т/га, а іноді й більше, а тре­ть­о­го (фо­то 5, 6) та на­ступ­них років ви­ро­щу­ван­ня — від 10 до 20 т/га су­хої ма­си і більше за­леж­но від грун­то­во-кліма­тич­них умов, рівня удо­б­рен­ня, віку план­тації, еко­логічних та інших фак­торів.
Вихід су­хої біома­си ба­га­то в чо­му за­ле­жить від термінів зби­ран­ня вро­жаю. Міскан­тус мож­на зби­ра­ти як у кінці осені — після закінчен­ня ве­ге­таційно­го періоду (але во­логість та­кої біома­си бу­де де­що ви­щою), так і в зи­мо­вий період — за спри­ят­ли­вих по­год­них умов, а та­кож на по­чат­ку вес­ни — до по­яви но­вих па­гонів (про­те в та­ко­му разі во­логість біома­си бу­де мен­шою, а от­же, змен­шить­ся міне­раль­ний склад си­ро­ви­ни, що підви­щує йо­го якість). До то­го ж вар­то пам’ята­ти про ри­зик змен­шен­ня збо­ру біома­си на 20–30% (а іноді і вдвічі) че­рез складні по­годні умо­ви, що мо­жуть ви­ник­ну­ти в осінньо-зи­мо­во-вес­ня­ний період (вітер, на­ли­пан­ня мо­к­ро­го снігу, льо­ду то­що), що при­зво­дить до об­ла­му­ван­ня сте­бел, об­па­дан­ня ли­с­тя. Як­що зби­ран­ня міс­кан­ту­су про­во­ди­ти взим­ку, во­логість си­ро­ви­ни мо­же зни­зи­ти­ся до 12–17%.
Пе­ре­ва­гою міскан­ту­су, на відміну від енер­ге­тич­них то­полі та вер­би, є те, що йо­го мож­на зби­ра­ти що­ро­ку. До­вжи­на сег­ментів рос­лин під час зби­ран­ня має бу­ти у ме­жах 8–10 мм.
Міскан­тус мож­на зби­ра­ти пря­мим ком­бай­ну­ван­ням — із подрібнен­ням або зви­чай­ним спо­со­бом — із за­та­рю­ван­ням у тю­ки, щільність яких ста­но­вить 140–170 кг/м3. Подрібне­ний ма­­теріал за пер­шо­го спо­со­бу зби­ран­ня мо­же ма­ти ви­щий вміст во­ло­ги, ніж ма­са у тю­ках, ру­ло­нах.
У разі тю­ку­ван­ня міскан­ту­су слід под­ба­ти про без­печ­не зберіган­ня тю­­ків: потрібно розміщу­ва­ти їх по­далі від доріг за­галь­но­го ко­ри­с­ту­ван­ня і пішохідних доріжок, да­ле­ко від жит­ло­вих приміщень та ліній еле­к­т­ро­пе­ре­дач для змен­шен­ня ри­зи­ку ви­ник­нен­ня по­жеж.
Ук­ла­да­ти тю­ки потрібно в лінію впо­пе­рек на­прям­ку па­ну­ю­чих вітрів, на відстані не мен­ше ніж 24 м один
від од­но­го.
Біома­су із міскан­ту­су мож­на пе­­­­ре­тво­рю­ва­ти і на біое­та­нол та ви­­­­ко­­­­ри­с­то­ву­ва­ти у якості рідкого паль­ного для транс­пор­ту.
Після за­вер­шен­ня кінце­во­го терміну ви­ко­ри­с­тан­ня на­са­д­жен­ня міскан­ту­су про­во­дять очи­щен­ня план­тації ме­­ханічни­ми зна­ряд­дя­ми або шля­хом вне­сен­ня гербіцидів суцільної дії (глі­фо­сатів) під час ве­ге­тації, після чо­го мож­на про­ве­с­ти стан­дартні опе­рації з об­робітку грун­ту: дис­ку­ван­ня, оран­ку тощо.
Ли­с­тя міскан­ту­су, що опа­ло за зи­мо­вий період, мож­на ви­ко­ри­с­та­ти як муль­чу або як ор­ганічне до­б­ри­во. Ма­су, що відрос­ла в ос­танній рік йо­го ви­ро­щу­ван­ня, та­кож мож­на ви­ко­ри­с­та­ти для муль­чу­ван­ня або як си­де­рат.