Спецможливості
Статті

Міскан­тус — пер­спек­ти­ва для ви­роб­ництва твер­до­го біопа­ли­ва

13.01.2015
1560
Міскан­тус —  пер­спек­ти­ва  для ви­роб­ництва  твер­до­го біопа­ли­ва фото, ілюстрація

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.

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.

Інтерв'ю
З кожним роком український агробізнес стає більш інноваційним, високотехнологічним та складним. Такі глобальні зміни у колись звичному й традиційному для України секторі вимагають від управлінця нових підходів до ведення бізнесу й... Подробнее
Змінити своє життя та переїхати за кордон, до Європи, мріє зараз чи не кожен українець. Про те, чи настільки позитивним є цей досвід та яким чином будувати свою аграрну стратегію, аби завоювати

1
0