Potencjał nadwyżek biomasy w rolnictwie

Potencjał nadwyżek biomasy w rolnictwie określono dla:

– słomy,

– pozostałości z upraw sadowniczych, – obornika,

– upraw trwałych przeznaczonych na biomasę, – nieużytkowanych gruntów rolnych.

Pozostałością z upraw roślin w różnych systemach rolnych, która może być wykorzystywana zgodnie z założeniami biogospodarki, jest głównie słoma. Bę-dąc plonem ubocznym z produkcji zbóż, słoma wzbudza rosnące zainteresowa-nie jako kluczowy surowiec do różnych zastosowań w biogospodarce, np. jako paliwo do skojarzonego wytwarzania ciepła i energii, substrat w destylacji bio-etanolu drugiej generacji i wielu innych produktów biologicznych (Gradziuk 2015). To również doskonały materiał, który może być wykorzystany do izolacji termicznej, designerskich mebli, mat do jogi lub elastycznych podłóg w halach sportowych. Największy problem z transportem słomy w jej globalnym wyko-rzystaniu pozarolniczym polega na tym, że ma ona bardzo małą gęstość nasy-pową, co niekorzystnie wpływa na możliwości jej efektywnego transportu na większe odległości. Pomimo tak wielu zastosowań, większość zasobów słomy powinna być jednak wykorzystywana w gospodarstwach rolnych jako nawóz, ściółka lub uzupełnienie paszy w hodowli bydła. Inne istniejące rolnicze zasto-sowania słomy w sektorze ogrodniczym to: cenne podłoże do produkcji grzy-bów, dla którego nie ma substytutu, lub też do ochrony przed mrozem, czy jako mulcz w uprawie truskawek (Harasim 2001).

Statystyki produkcji rolniczej z ostatnich lat oceniają produkcję słomy średnio na 27,2 mln ton rocznie, co odpowiada wartości energetycznej 354,8 PJ/rok. Z ba-dań wykonanych w IUNG w Puławach, w ramach projektu BioBoost, ocenia się, że ogólny potencjał techniczny słomy w Polsce wynosi 12,72 mln ton (166,6 PJ).

Potencjał techniczny to zasób, który może być wykorzystany do rozwoju biogo-spodarki bez strat związanych z produkcją rolniczą (BioBoost… 2013, Hamelin i in. 2019). Regionalizację możliwości pozyskiwania słomy dla energetyki i prze-mysłu przedstawiono na rysunku 6.4.

197

6.2. Potencjał nadwyżek biomasy w rolnictwie

Rysunek 6.4. Regionalizacja zasobów nadwyżek słomy

Źródło: opracowanie własne na podstawie: Pudełko 2013.

Pozostałość po wycince zbędnych gałęzi i pędów w plantacjach wielolet-nich, takich jak sady owocowe czy winnice, mogą stanowić uzupełnienie zaso-bów biomasy zarówno dla energii odnawialnej, jak i dla poprawy żyzności gleby czy zwiększenia sekwestracji węgla w glebie. Obecnie zasoby te nie są szeroko wykorzystane. Z reguły biomasa po wykonanej przecince jest palona bezpośred-nio na plantacji. Część sadowników wykorzystuje ją jako opał po uprzednim jej zrębkowaniu. Niestety, tym zasobem do tej pory nie jest zainteresowana energe-tyka systemowa, pomimo że – jak pokazano na rysunku 6.5 – zasób ten skoncen-trowany jest w regionach, które umożliwiają efektywną logistykę tej biomasy do wielu elektrowni i elektrociepłowni (np. Siekierki, Połaniec, Kozienice, Bełcha-tów). Najważniejszymi rejonami upraw sadowniczych są:

1) region mazowiecki – w okolicach Grójec – Góra Kalwaria oraz Łowicz – Skierniewice dominuje uprawa jabłoni, między Płońskiem a Płockiem uprawia się maliny, a w okolicy Włocławka porzeczki i agrest;

2) region lubelski – ciągnie się od Sandomierza do Puław. Uprawia się tam ja-błonie, brzoskwinie, morele, czereśnie i orzechy włoskie;

3) region południowy – głównie Kotlina Nowosądecka i Oświęcimska, gdzie dominują jabłonie i śliwy.

Ogólny potencjał techniczny biomasy pochodzącej z corocznych cięć sani-tarnych (prześwietlania i formowania koron) szacowany jest na 124,34 tys. ton

(1,23 PJ), z czego w samym regionie Grójca można pozyskać 55,24 tys. ton rocznie, co stanowi ok. 45% ogólnego zasobu tego rodzaju biomasy w Polsce (Hamelin i in. 2019). Zasoby te mogą być nawet większe, ponieważ z badań A. Maciaka i G. Lipińskiej (2006) wynika, że włączając do analiz pozyskiwanie surowca z wymiany sadów w okolicach Grójca, można pozyskać nawet ponad 138 tys. m³ drewna. Oprócz tego możliwe do pozyskiwania są wytłoki z prze-twarzania produktów na miejscu, a nawet liście.

Rysunek 6.5. Regionalizacja biomasy stanowiącej pozostałości z upraw sadowniczych

Źródło: opracowanie własne na podstawie: Pudełko 2013.

Alternatywnym sposobem wykorzystania biomasy ubocznej z sadów mogą być małe instalacje produkujące biowęgiel. Technologia ta już jest dostępna na rynku, choć ze względu na cenę jeszcze niedostępna dla małych i średnich go-spodarstw sadowniczych.

Obornik jako nawóz naturalny jest źródłem substancji organicznej oraz bogatej i korzystnej flory bakteryjnej. Ze względu na wysoki potencjał emisji, powinien być stosowany zgodnie z założeniami zasad dobrej praktyki rolniczej oraz obowiązującymi regulacjami prawnymi (Rozporządzenie Rady Ministrów z dnia 5 czerwca 2018 r.). Racjonalna gospodarka nawozami naturalnymi może zmniejszyć dawki nawozów mineralnych, co znacznie obniża koszty nawożenia w gospodarstwie. Dotyczy to głównie nawozów azotowych, które są podstawo-wym czynnikiem plonotwórczym, ale również jednym z najdroższych środków

199

6.2. Potencjał nadwyżek biomasy w rolnictwie

produkcji. Obornik to również źródło tak cennych w uprawie składników, jak fosfor, potas i węgiel. W przypadku fosforu uzupełnianie tego składnika w drodze nawożenia naturalnego jest dla biogospodarki istotne, ponieważ większość nawo-zów fosforowych wytwarzana jest z fosforytów skalnych, występujących w nie-wielu krajach: RPA, Jordanii i Maroku. W związku z tym polskie rolnictwo jest całkowicie zależne od jego importu, a transport materiałów masowych zawsze wiąże się z uciążliwością dla środowiska (emisje CO₂). Z tego względu fosforyt występuje na unijnym wykazie kluczowych surowców, co implikuje konieczność zwiększenia jego zrównoważonego wykorzystania (Hamelin i in. 2019).

Nadwyżki obornika zostały oszacowane dla dwóch scenariuszy zakładają-cych maksymalne i intensywne wykorzystanie nawozów naturalnych na użyt-kach rolnych (Pudełko 2013). W przeprowadzonym modelowaniu założono priorytet stosowania nawozów naturalnych w stosunku do nawozów mineral-nych. W pierwszym scenariuszu biomasę uboczną zdefiniowano jako nadwyż-kę odchodów zwierzęcych, która pozostanie po ich wykorzystaniu jako nawóz naturalny, do granicy maksymalnej dawki określonej w dyrektywie azotano-wej (170 kg N/ha UR). W drugim, mniej restrykcyjnym, scenariuszu założono, że rolnicy mogą być zainteresowani alternatywnym wykorzystaniem odpadów z produkcji zwierzęcej tam, gdzie produkcja azotu związanego z ilością odcho-dów zwierzęcych przekracza 85 kg N/ha. Wartość tę wyznaczono jako połowę maksymalnej dawki azotu na ha. Rolnicy zainteresowani są zbywaniem nad-wyżek nawozów naturalnych już przy osiągnięciu progu 100 kg N/ha. Jednak w regionach, gdzie intensywnie używa się nawozów mineralnych, próg ten może być niższy.

Wielkość i jakość produkcji obornika uzależniona jest od intensywności hodowli (liczebności inwentarza), rodzaju produkcji (mleko, wołowina, wie-przowina, drób) oraz systemu utrzymania zwierząt (głęboka ściółka, syste-my bezściółkowe, wolny wybieg). Szacuje się, że roczna produkcja obornika w Polsce wynosi 64,6 mln ton, co odpowiada wartości energetycznej 846 PJ.

Mimo że zasób ten jest tak duży, to jego wykorzystanie w rolnictwie może być całkowite. Wskazują na to analizy regionalne, które pokazują, że tylko w zachodniej Wielkopolsce przypada więcej niż 50 kg azotu na 1 ha użytków rolnych (rys. 6.6 B). Dopiero bardziej dokładna analiza produkcji zwierzęcej (rys. 6.6 A) wykazuje, że w niektórych gminach może wystąpić nadwyżka tego rodzaju biomasy (Pudełko 2013).

Obornik jest cennym paliwem dla biogazowni. Ta forma utylizacji jego nad-wyżek wydaje się najwłaściwsza w regionach, w których produkcja obornika przekracza dopuszczalne normy jego wykorzystania w rolnictwie, zwłaszcza że otrzymany w procesie produkcji biogazu poferment jest również wartościo-wym nawozem.

Rysunek 6.6. Możliwości nawożenia azotem przez aplikacje nawozów naturalnych

Źródło: Pudełko 2013.

Polska ma duży potencjał dla lokalizacji plantacji roślin wieloletnich, które mogą być uprawiane na cele energetyczne lub jako rośliny przemysłowe (Bio-Magic… 2019). Taki rodzaj produkcji może być nazwany uprawą na biomasę (w odróżnieniu od produkcji żywności), a uprawiane rośliny – roślinami „bio-masowymi”. Podstawowym kryterium w lokalizacji tego typu plantacji są wa-runki przyrodnicze. Rośliny o szybkim przyroście biomasy potrzebują przede wszystkim dostępnej wody. Ze względu na konkurencyjność z produkcją żyw-ności, uprawy „biomasowe” nie powinny zajmować najlepszych kompleksów glebowych. Jednak z uwagi na oczekiwany duży plon biomasy, nie mogą to być też gleby najsłabsze, do jakich zaliczany jest kompleks 7. użyteczności rol-niczej gleb lub VI klasa bonitacyjna. Zakładając jedynie, że dla uprawy roślin energetycznych właściwe są grunty orne kompleksu: 5. (żytni dobry), 6. (żyt-ni słaby), 8. (zbożowo-pastewny mocny), 9. (zbożowo-pastewny słaby) oraz użytki zielone kompleksu: 2z (średni), 3z (słaby i bardzo słaby). Ogólna po-wierzchnia tak scharakteryzowanych gruntów rolnych w Polsce wynosi ponad 9,58 mln ha, co stanowi 65,5% ogólnej powierzchni użytków rolnych (Pudełko i in. 2012). Mapa zamieszczona na rysunku 6.7 charakteryzuje regionalizację tak wybranych kompleksów użyteczności rolniczej gleb.

Kolejnym rozpatrywanym kryterium możliwości uprawy roślin produko-wanych na cele energetyczne jest dostępność wody w glebie. Dla większo-ści gatunków, takich jak wierzba (Salix), miskantus (Miscanthus) czy sorgo (Sorghum), powinny być spełnione warunki dostępności wody w gruncie na poziomie 2 m przez większą część roku (zwłaszcza w okresie ich szybkiego