2 rok – year

1 rok 

Rys. 1. Udział gatunków współkonkurujących w pokryciu powierzchni w kolejnych dwóch latach na zrekultywowanym zwałowisku odpadów górniczych

Fig. 1. Participation of competing species in surface cover in following two years on reclaimed coal wastes dumping ground

Na zdegradowanym użytku zielonym w Zabrzu zbiorowisko roślinne pokrywało powierzchnię także w 100%. Analiza botaniczna wykazała, że w zbiorowisku roślinnym nawłoć stanowiła 40%, trzcinnik piaskowy 54%. Pozostałych zielnych było około 6% (Noszczyk 2011). Nawłoć i trzcinnik tworzyły duże kolonie (tab. 7).

Tabela 7 Table 7 Uproszczona lista florystyczna zbiorowiska roślinnego na zdegradowanym użytku zielony w Zabrzu

Simplified floristic list of phytocoenosis on degenerate grassland in Zabrze

Uproszczona lista florystyczna zbiorowiska roślinnego na zdegradowanym użytku zielony w Zabrzu

Simplified floristic list of phytocoenosis on degenerate grasslandin Zabrze Lp.

No. ^{Gatunek lub ich grupy} Spacies or its groups ^{Ilościowość/towarzyskość} Abudance/sociability

1. Solidago sp. 4,4

2. Calamagrostis epigejos 4,4 3. _{Other herbaceous} ^{Pozostałe zielne} +,2

Zebrana biomasa roślinna w okresie późno jesiennym miała wilgotność ok. 28%. Jej wielkość oszacowano średnio z całej powierzchni na około 15 Mg/ha przy zmienności od około 7,5 do 27,5 Mg/ha s.m. (tab. 8).

2 rok

Rys. 1. Udział gatunków współkonkurujących w pokryciu powierzchni w kolejnych dwóch latach na zrekultywowanym zwałowisku odpadów górniczych

Fig. 1. Participation of competing species in surface cover in following two years on reclaimed coal wastes dumping ground

Tabela 7 Table 7 Uproszczona lista florystyczna zbiorowiska roślinnego na zdegradowanym użytku zielonym

w Zabrzu

Simplified floristic list of phytocoenosis on degenerate grassland in Zabrze Lp.

No. ^{Gatunek lub ich grupy}Species or its groups ^{Ilościowość/towarzyskość}Abudance/sociability

1. solidago sp. 4,4

2. Calamagrostis epigejos 4,4

3. ^{Pozostałe zielne}_{Other herbaceous} +,2

1 rok – year

Nawłoć – solidago sp. w siedliskach trudnych... 59 Zebrana biomasa roślinna w okresie późnojesiennym miała wilgotność ok. 28%. Jej wielkość oszacowano średnio z całej powierzchni na około 15 Mg/ha przy zmienności od około 7,5 do 27,5 Mg/ha s.m. (tab. 8).

Tabela 8 Table 8 Biomasa ze zbiorowiska roślin z 40% udziałem solidago sp. na zwałowisku odpadów górniczych

Biomass from phytocoenosis with 40% participation of solidago sp. on coal wastes dumping ground Zakres wartości (g.m-2 s.m.) Range of values Średnia arytmetyczna (g.m-2 s.m.) Arithemtic average Odchylenie standardowe Standard deviation 748–2744 1529 44

Na wartość energetyczną paliwa składają się ciepło spalania i wartość opałowa. Także istotne są wilgotność spalanego materiału oraz ilość uzyskiwanego popiołu ze spalania. Badania tych parametrów dla biomasy z nawłoci wykazały, że ciepło jej spalania w stanie powietrzno-suchym i bezpopiołowym ma wartość wysoką (tab. 9). Wartości te są porów-nywalne do węgla brunatnego, dla którego przy wilgotności 50% ciepło spalania wynosi 5,6–10,9 MJ/kg (Gabzdyl 1994).

Z wysokiej wartości ciepła spalania wynika wysoka wartość opałowa paliwa. Charakterystyczna jest mała popielność biomasy z nawłoci (tab. 9). Zawartość popiołu przy spalaniu węgla brunatnego wynosi od 6,5 do 11%, węgla energetycznego typu 31 od 4 do 11% (Gabzdyl 1994).

Tabela 9 Table 9 Ciepło spalania oraz wartość opałowa nawłoci solidago sp. ze zwałowiska odpadów górniczych

Heat of combustion and calorific value of solidago sp. from coal wastes dumping ground

Wodór (Ha) (%) Hydrogen Wartość opałowa (MJ kg-1) Heat of combustion Ciepło spalania (MJ kg-1) Calorific value Wilgotność (%) Moisture Zawartość popiołu (%) Ash content 5,0 16,49 – 18,48* 17,75 – 19,65* 8,2 1,5 6,2 16,20 – 18,16*

(*) wartości dla stanu suchego i bezpopiołowego (daf) – values for dry ash free (daf)

60 _{Anna Patrzałek i wsp.} PODSUMOWANIE

Nawłoć na badanych stanowiskach rosła w zbiorowiskach z innymi roślinami. Jej udział był zmienny w latach.

Pozyskiwanie dużej ilości biomasy ze zbiorowisk roślin dziko rosnących, z dominu-jącym udziałem nawłoci i trzcinnika piaskowego, z nieużytków poprzemysłowych może stanowić o jej gospodarczym wykorzystaniu.

Należy wziąć pod uwagę, że ilość biomasy z analizowanych zbiorowisk roślinnych w kolejnych latach może być zmienna. Wskazuje na to ilościowość w składzie florystycz-nym występowania nawłoci na zwałowisku w Zabrzu. Wpływa na to duża konkurencyj-ność zarówno nawłoci, jak i trzcinnika w takich fitocenozach.

Zbiorowiska roślinne z dużym udziałem zarówno nawłoci, jak i trzcinnika koloni-zują bardzo ubogie gleby inicjalne, jak również gleby zdegradowane i zdewastowane. Produkowana biomasa na takich stanowiskach odkłada się lub jest wypalana. Stanowi to szczególne zagrożenie pożarowe na zwałowiskach odpadów górniczych. Zagrożenie samozapalania się zwałowiska wynika ze składu petrograficznego i mineralnego skła-dowanych odpadów, głównie z zawartości w nich pirytu. Minerał ten ulega utlenieniu z wydzieleniem dużej ilości ciepła, które powoduje palenie się części węglistych w odpa-dach. Proces ten inicjowany jest często przez zapalenie odłożonej biomasy na powierzchni zwałowiska.

Potencjał energetyczny biomasy można podzielić na dwie grupy: plantacje roślin uprawnych z przeznaczeniem na cele energetyczne oraz organiczne pozostałości i od-pady, a w tym pozostałości roślin uprawnych (Bujakowski i wsp. 2006). Do tego po-tencjału można dodać trzecią grupę – rośliny dziko rosnące na porolnych terenach zde-gradowanych i zdewastowanych oraz terenach składowania odpadów poprzemysłowych takich jak zwałowiska pogórnicze. Wykazano taki potencjał energetyczny dla zbiorowisk z udziałem trzcinnika piaskowego (Patrzałek i wsp. 2011).

Najważniejszymi parametrami termofizycznymi biopaliw są ciepło spalania oraz war-tość opałowa, nazywane także dolną wartością opałową. Parametry te wynikają ze składu chemicznego biopaliw, głównie z udziału węglowodanów strukturalnych takich jak celu-loza, hemicelucelu-loza, ligniny oraz wilgotność.

Jak wykazały przeprowadzone badania, nawłoć po zakończeniu okresu wegetacyjne-go tworzy biomasę o dużej wartości energetycznej przy niskiej wilwegetacyjne-gotności wynoszącej około 28%. Ciepło spalania i wynikającą z niej wartość opałową porównać można do tych samych wartości dla węgla brunatnego.

Przy założeniu, że biomasa roślinna uzyskana z nawłoci będzie wykorzystana w ener-getyce rozproszonej, poczyniono kalkulację, w której przyjęto że 1 kWh mocy odpowia-da produkcji ciepła wynoszącej 3600 kJ (Bujakowski i wsp. 2006). Jak wynika z prze-liczenia ze spalania 1 kg nawłoci w stanie suchym i bezpopiołowym możemy uzyskać około 5,0 kWh.

Istotnym w pozyskiwaniu biomas energetycznych z roślin dziko rosnących jest ich koszt, który ogranicza się głównie do zbioru i transportu docelowego. Dlatego produkcja dużej ilości biomasy roślin wieloletnich, głównie nawłoci i trzcinnika piaskowego na terenach poprzemysłowych, skłania do wykorzystania jej do celów energetycznych.

Nawłoć – solidago sp. w siedliskach trudnych... 61 PIśmIENNICTWO

Bujakowski W., Barbacki A., Hołojuch G., Kępińska B., Pająk L., Pussak M., 2006. Program wyko-rzystania odnawialnych źródeł energii na terenach nieprzemysłowych województwa śląskiego. PAN. Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią. Kraków-Katowice.

Dobrzański B, Zawadzki S., 1995. Gleboznawstwo. PWRiL, Warszawa.

Gabzdyl W., 1994. Geologia złóż węgla. Wyd. Polskiej Agencji Ekologicznej. Warszawa.

Krawczyński M., Świerczewska A., 2006. Technologia współspalania paliw konwencjonalnych z biomasą i biogazem. Biuletyn Urzędu Regulacji Energetyki, 1: 51–57.

Noszczyk J., 2011. Biomasa roślin na terenach zdegradowanych. Praca dyplomowa magisterska pod kierunkiem A. Patrzałek. Politechnika Śląska, Wydział Górnictwa i Geologii. Gliwice. Ostrowska A., Gawliński S., Szczubiałka Z., 1991. Metody analizy i oceny właściwości gleb i

ro-ślin. Katalog. Wyd. Instytut Ochrony Środowiska. Warszawa.

Patrzałek A., Kozłowski S., Swędrzyński A., Trąba Cz., 2011. Trzcinnik piaskowy jako potencjalna roślina energetyczna. Monografia. Wyd. Politechniki Śląskiej. Gliwice.

http://www.oze.opole.pl/Energia_biomasy,str,459.html

GOLDENROD – SOLIDAGO SP. IN HARD SITES AS POTENTIAl ENERGEtIC PLANt

S u m m a r y

Sites on which soils lost fertility or were devastated under the influence of anthropogenic activities, were called hard sites. There are also non-soil areas, reclaimed with soil profile weak formed. This sites are colonized by phytocoenosis in which dominants are solidago sp. and Calamagrostis

epigejos. Researches of this plant communities were made in respect of floristic constitution, their

structure and quantity of produced biomass, and also soil characteristic. Energetic value of the bio-mass and soil properties were also studied.

This phytocoenosis colonize very scanty soils of diversified grain-size distribution. Quantity of overground biomass produced this plant communities may be variable in years. On researched

areas this quantity was within the range from approximately 7 to 27 Mg·ha-1 s.m. Energetic value

consists of heat of combustion and calorific value. Heat of combustion value for dry and ashless

state (daf) was within the range from 17,75 to 19,65 MJ·kg -1. Calorific value was within the range

from 16,49 to 18,16 MJ·kg-1. Production of large amount of perennial wild growing plants biomass,

mainly goldenrod and wood small-reed, on post-industrial areas tend to use them for energetic objectives.

ZESZYtY NAUKOWE

UNIWERSYTETU PRZYRODNICZEGO WE WROCŁAWIU 2012 ROLNICtWO CI NR 585

1Zofia Rzymowska, Agnieszka Affek-Starczewska