Problemy branży
ZIEMNIAKI JAKO SUROWIEC DO PRODUKCJI BIOPALIW W POLSCE
dr Wojciech NowackiIHAR Oddział w Jadwisinie, Zakład Agronomii Ziemniaka, 05-140 Serock e-mail: w.nowacki@ihar.edu.pl
opularność uprawy ziemniaków w Pol-sce wynika z tradycji, uwarunkowań przyrodniczych, jakości gleb, struktury agrarnej gospodarstw oraz możliwości ich wielokierunkowego wykorzystania. W 2005 roku areał uprawy ziemniaków w naszym kraju wynosił 588 tys. ha, co stanowiło około 6% ogółu zasiewów. Czynnikiem ogranicza-jącym i redukuogranicza-jącym z roku na rok po-wierzchnię uprawy jest głównie bariera ni-skiego popytu rynkowego. Jednym ze spo-sobów utrzymania znaczenia ziemniaków może być wykorzystanie ich jako surowca do produkcji biopaliw. Idea wykorzystania su-rowców roślinnych w produkcji biopaliw zro-dziła się w świecie dość dawno. Z rolniczych roślin skrobiowych lub węglowodanowych na drodze fermentacji uzyskuje się alkohol, któ-ry po odwodnieniu nazywany jest bioetano-lem.
Za dodatkiem bioetanolu do paliw pocho-dzenia mineralnego przemawiają następują-ce argumenty:
● zmniejszenie tempa zużycia nieodtwa-rzalnych źródeł paliw pochodzenia mineral-nego w skali całego globu ziemskiego; ● redukcja zawartości tlenku węgla w spa-linach, poprawiająca ochronę środowiska przyrodniczego, jako aspekt ekologiczny; ● polepszenie spalania węglowodorów aromatycznych zawartych w paliwie kon-wencjonalnym jako groźnych dla zdrowia człowieka substancji rakotwórczych;
● redukcja tzw. „efektu cieplarnianego” poprzez wprowadzenie do obiegu masy ro-ślinnej, która w okresie wegetacji wchłania dwutlenek węgla w procesach fotosyntezy;
● poprawa rentowności gospodarowania w rolnictwie poprzez przemysłowe wykorzysta-nie surowców rolniczych.
Wielokierunkowe zabezpieczenie surowcowe dla krajowej produkcji bioetanolu
Dotychczasowa struktura produkcji spirytusu surowego w Polsce była bardzo ściśle zwią-zana z sektorem rolnym, ponieważ więk-szość gorzelni rolniczych była organicznie związana z dużymi gospodarstwami rolnymi. Podstawową funkcją takich gorzelni było przetwarzanie surowców rolniczych nie speł-niających norm jakościowych obowiązują-cych w obrocie rynkowym lub przetwarzanie nadmiaru surowca w przypadku większego urodzaju ziemniaków czy zbóż oraz spadku ich cen rynkowych, nie pokrywających kosz-tów produkcji. Przy produkcji spirytusu trak-towanej jako działalność uboczna gorzelnie wytwarzały duże ilości wywaru używanego jako cenna pasza czy nawóz. W ten sposób gospodarstwa równoważyły poziom produk-cji roślinnej z poziomem produkproduk-cji zwierzęcej oraz utrzymywały na wysokim poziomie ży-zność gleb, szczególnie lekkich.
Udział poszczególnych surowców rolni-czych w produkcji spirytusu zależny jest głównie od bilansu zagospodarowania zbio-rów i układu cen w danym roku. W latach 70. i 80. ubiegłego stulecia ziemniaki stanowiły około 70% ogółu surowców, z których pro-dukowano spirytus surowy. Obecnie udział ziemniaka w produkcji spirytusu surowego drastycznie się obniżył. Przedstawia to tabe-la 1.
Z danych wynika, że udział ziemniaka w przerobie na spirytus surowy nie przekroczył
P
w ostatnich latach 20%, co pozwoliło zago-spodarować corocznie od 70 do ponad 600 tys. ton ziemniaków najgorszej jakości oraz
tych partii, które nie mogły być sprzedane jako ziemniaki jadalne lub sadzeniaki.
Tabela 1
Udział ziemniaków w produkcji spirytusu surowego w Polsce w latach 1995-2005
Produkcja spirytusu (mln l) Rok ogółem w tym bioetanolu z ziemniaków Udział spirytusu ziemniaczanego (%) Ilość przerobionych ziemniaków (tys. t) 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 245 288 253 213 167 173 181 210 220 230 295 63,0 100,9 110,6 99,8 88,5 51,5 69,4 82,8 . . . 7,6 54,1 29,9 23,9 10,1 13,9 11,0 7,5 7,0 10,0 9,1 3,1 18,8 11,8 11,2 6,0 8,0 6,1 3,6 3,2 4,4 3,1 74 665 306 273 113 168 131 87 86 102 112 Źródło: Dzwonkowski W. i in. (2006)
Przy wyborze surowca do produkcji spiry-tusu należy uwzględnić także wymagania glebowe poszczególnych roślin będących surowcem wyjściowym oraz konieczność stosowania właściwych płodozmianów na danych typach gleb. Ziemniak jest rośliną wysoce tolerancyjną w stosunku do jakości gleb i jest uprawiany na prawie wszystkich typach gleb w Polsce, w przeciwieństwie do innych roślin energetycznych, które są upra-wiane albo na glebach słabszych (żyto), albo lepszych (buraki, pszenica, kukurydza).
Ziemniak oraz żyto są naturalnymi gatun-kami, które stanowią i mogą dalej stanowić zaplecze surowcowe dla przemysłu gorzelni-czego na glebach lekkich, a tych w Polsce jest najwięcej, bo ponad 60% ogółu wszyst-kich użytków rolnych.
Bardzo ważnym argumentem przy wybo-rze roślin, które następnie posłużą do pro-dukcji spirytusu, jest bilans zagospodarowa-nia zbiorów danego gatunku. Zboża stano-wią obecnie ponad 70% w strukturze zasie-wów i jest to już udział przekraczający zasa-dy dobrego gospodarowania w rolnictwie, a ponadto Polska jest krajem nie posiadają-cym corocznych nadwyżek zboża w swym bilansie. Udział ziemniaka i buraka w struktu-rze zasiewów jest już niski, bo nie pstruktu-rzekra- przekra-czający odpowiednio 6 i 3%, a graniczną
wartością udziału tych roślin w zmianowaniu jest 20%.
Bilans zagospodarowania poszczegól-nych gatunków roślin stanowiących poten-cjalne źródło surowca do produkcji spirytusu wskazuje, że ziemniaki – z uwagi na trudno-ści z zagospodarowaniem ich zbiorów – są dziś predestynowane do wykorzystania w gorzelnictwie obok melasy pochodzącej z przemysłu cukrowniczego oraz żyta, którego moglibyśmy uprawiać w kraju znacznie wię-cej niż obecnie, ze względu na przewagę gleb lekkich, a także kukurydzy, której z każ-dym rokiem produkujemy coraz więcej (w 2003 r. 1,9 mln ton). Każda z roślin ma swe wady i zalety, gdy się analizuje jej przydat-ność do produkcji biopaliw.
Porównanie efektywności
technologicznej i ekonomicznej produkcji surowców rolniczych używanych
przy wytwarzaniu bioetanolu
O tym, która roślina rolnicza najbardziej na-daje się do uprawy jako surowiec dla pro-dukcji etanolu, decyduje wysokość osiąga-nych i potencjalosiąga-nych plonów, zawartość sub-stancji węglowodanowych w jednostce ma-sy, decydująca o wydajności spirytusu, cena rynkowa oraz koszty jej produkcji. Parametry
te są bardzo istotne dla rolnika i dla gorzelni przetwarzającej surowiec na spirytus.
Plony rzeczywiste i potencjalne a wy-dajność etanolu z jednostki powierzchni. W tabeli 2 przedstawiono rzeczywiste plony uzyskiwane w powszechnej praktyce rolni-czej, plony uzyskane w badaniach COBORU oraz ekstrema plonowania poszczególnych gatunków w Polsce.
Powyższe wyniki świadczą o niskim wskaźniku wykorzystania potencjału plono-wania wszystkich gatunków, ale najniższy wskaźnik dotyczy żyta i ziemniaków. Jest to związane prawdopodobnie z bardzo luźnym powiązaniem uprawy tych roślin z zapotrze-bowaniem rynkowym oraz z ich uprawą na najsłabszych glebach w przeciwieństwie do pozostałych gatunków.
Tabela 2
Plonowanie (t/ha) wybranych gatunków roślin rolniczych używanych w produkcji spirytusu
Ekstrema plonowania w kraju Gatunek min. max. Średni plon z lat 1999-2003 wg GUS Plon wg doświadczeń COBORU (śr. 1998-2000) Wskaźnik wykorzystania potencjału plonowania (%) Ziemniak jadalny Ziemniak skrobiowy Burak cukrowy Żyto Pszenica ozima Kukurydza 15,0 20,0 20,0 1,8 1,8 3,0 70,0 60,0 80,0 7,0 9,0 12,0 17,7 21,2 38,3 2,3 3,6 5,9 45,5 46,3 70,7 6,0 7,2 10,2 38,9 45,8 54,2 38,3 50,0 57,8 Źródło: obliczenia własne na podstawie danych literaturowych
W tabeli 3 zilustrowano wydajność uzysku 100-proc. spirytusu z 1 ha upraw wybranych gatunków roślin rolniczych, z uwzględnie-niem przeciętnej zawartości skrobi lub cukru w jednostce masy. We wszystkich warian-tach plonowania (GUS, COBORU, ekstrema)
najwyższą wydajność spirytusu z 1 ha mają wśród analizowanych gatunków ziemniaki skrobiowe i buraki cukrowe. Przy planowaniu zaplecza surowcowego dla gorzelni w pro-dukcji biokomponentów paliwowych należy tę analizę wziąć pod uwagę.
Tabela 3
Wydajność (l/ha) 100-proc. spirytusu surowego wybranych gatunków roślin rolniczych
Wydajność 100-proc. spirytusu surowego z 1 ha przy poziomie plonowania Gatunek
Przeciętna wydajność 100-proc. spirytusu
(l/t) wg GUS wg COBORU min. max. Ziemniak jadalny Ziemniak skrobiowy Burak cukrowy Żyto Pszenica ozima Kukurydza 85 124 98 330 360 360 1505 2629 3753 759 1296 2124 3868 5741 6929 1980 2592 3672 1275 2480 1960 594 648 780 5950 7440 7840 2310 3240 4320 Źródło: dane HZ Zamarte i obliczenia własne
Efektywność ekonomiczna produkcji surowca na cele paliwowe. Miarą efektyw-ności ekonomicznej produkcji surowca do przetwarzania na etanol jest cena
pozyska-nia 1 l w oparciu o cenę rynkową surowca, koszty produkcji jednostki masy surowca oraz relacja nakładów energetycznych do pozyskanej energii. Wskaźniki efektywności
zilustrowano w tabeli 4. Prezentowane dane wskazują, że na tle innych gatunków rolni-czych ziemniak skrobiowy jest z punktu wi-dzenia ekonomicznego i energetycznego dość cennym surowcem, który można wyko-rzystywać do produkcji bioetanolu. Ziemniaki odmian jadalnych mogą być wykorzystywane przez gorzelnie, ale tylko jako surowiec od-padowy, którego zagospodarowanie jest
koniecznością i stanowi część składową ca-łego procesu produkcji ziemniaka jadalnego. Natomiast obniżenie kosztów jednostko-wych pozyskania surowca do produkcji bio-etanolu z ziemniaków można osiągnąć po-przez intensyfikację produkcji ziemniaków wysokoskrobiowych, która zwiększając plo-ny, powoduje jednocześnie zmniejszanie się kosztów jednostkowych pozyskania plonu. Ilustruje to tabela 5.
Tabela 4
Efektywność produkcji surowca do przetwarzania na spirytus wybranych gatunków roślin rolniczych
Gatunek Średnia cena skupu surowca z lat 1999-2002 (zł/t) W tym: w przelicze-niu na koszt 1 l 100-proc. spirytusu (zł/l) Średni koszt pro-dukcji 1 t surowca w 2002 r. (zł/t)* W tym: w przeli-czeniu na koszt 1 l 100-proc. spirytusu (zł/l) Efektywność energetyczna Ee (stosunek energii uzyskanej do włożonej)** Ziemniak jadalny Ziemniak skrobiowy Burak cukrowy Żyto Pszenica ozima Kukurydza 332 183 106 340 470 409 3,91 1,48 1,08 1,03 1,31 1,12 137 123 81 351 340 320 1,61 0,99 0,83 1,06 0,94 0,89 1,00 1,75 2,06 0,95 1,49 1,82 * koszty bezpośrednie wg IERiGŻ
** przyjęto następujące nakłady energetyczne dla uprawy 1 ha: ziemniaków – 45,0 GJ; buraków cukrowych – 54,4 GJ; pszenicy – 26,2 GJ; żyta – 23,9 GJ; kukurydzy – 35,0 GJ; wartość energetyczna etanolu – 30,0 GJ/t
Tabela 5
Koszty jednostkowe pozyskania surowca
do produkcji spirytusu surowego w uprawie ziemniaków
Jednostkowe koszty całkowite produkcji surowca (zł) potrzebnego do wyprodukowania 1 l spirytusu surowego
przy poziomie plonów ziemniaka: Zawartość skrobi
w bulwach (%)
15 t/ha 25 t/ha 35 t/ha 45 t/ha 13 15 17 19 21 2,65 2,30 2,03 1,83 1,64 2,04 1,77 1,56 1,40 1,26 1,85 1,60 1,41 1,27 1,14 1,66 1,44 1,27 1,14 1,03 Przyjęte całkowite koszty
uprawy 1 ha ziemniaków (zł/ha) 3200 4100 5200 6000
Źródło: dane IHAR Bonin i obliczenia własne
Z danych wynika, że w uprawie ziemnia-ków odmian skrobiowych koszt pozyskania surowca do produkcji spirytusu wynosi dziś
około 1 zł i jest to koszt konkurencyjny w stosunku do większości innych gatunków roślin rolniczych.
Bardzo ważnym elementem w określaniu efektywności wykorzystania ziemniaków do produkcji biopaliw jest odpowiedni dobór odmian skrobiowych. Najcenniejsze są od-miany wysoko plonujące, a jednocześnie odznaczające się wysoką zawartością skrobi w bulwach. Do rejestru odmian COBORU
wpisano dużą grupę odmian skrobiowych o zróżnicowanej wczesności, polecanych do przerobu na skrobię lub spirytus. W tabeli 6 przedstawiono charakterystykę odmian skrobiowych możliwych do wykorzystania w gorzelnictwie.
Tabela 6
Charakterystyka polskich odmian ziemniaka skrobiowego pod względem ich wykorzystania do uprawy na cele gorzelnicze
Grupa wczesności Odmiana Plon (t/ha) wg COBORU Zawartość skrobi (%) Plon skrobi t/ha) Wydajność etanolu (l/ha) Wczesne Cedron Dorota Gabi 32,8 42,7 43,7 18,1 17,4 18,2 5,94 7,43 7,95 3671 4592 4915 Średnio wczesne Albatros Alicja Glada Harpun Ikar Kuba Pasat Rumpel Adam Monsun 37,2 49,8 33,3 28,7 32,3 46,3 53,2 47,2 39,7 44,8 21,3 18,2 17,8 17,2 18,6 19,6 18,9 19,4 18,8 17,1 7,92 9,06 5,93 4,94 6,00 9,07 10,05 9,16 7,46 7,66 4897 5601 3663 3051 3713 5608 6214 5659 4610 4734 Średnio późne Fregata Grot Klepa Lawina Pasja 32,0 31,6 36,6 39,2 44,6 18,4 17,9 19,0 17,5 20,8 5,89 5,66 6,95 6,86 9,28 3639 3496 4298 4239 5733 Późne Bzura Gandawa Hinga Ślęza Jasia Koga Meduza Neptun Pokusa Rudawa Skawa Sonda Umiak Inwestor Wist Sekwana 37,7 50,8 35,1 48,3 51,8 36,1 35,4 50,8 47,7 46,9 43,9 59,1 51,2 46,7 44,9 50,0 18,4 20,2 19,0 21,6 18,6 18,5 21,0 20,2 17,4 22,3 22,4 19,2 20,3 20,5 18,4 17,6 6,94 10,26 6,67 10,43 9,63 6,68 7,43 10,26 8,30 10,46 9,83 11,35 10,39 9,57 8,26 8,80 4287 6341 4121 6446 5954 4127 4594 6342 5129 6463 6077 7013 6423 5914 5105 5438
Przyszłość produkcji ziemniaków jako jednego z surowców na cele biopaliwowe
Nie ulega wątpliwości, że w najbliższej przy-szłości rynek biopaliw na świecie (a także i w
Polsce) będzie się rozszerzał. Według Dy-rektywy UE 2003/30 WE z dnia 8 maja 2003 roku w sprawie wspierania użycia w trans-porcie biopaliw lub innych paliw
odnawial-nych określono krajom członkowskim UE minimalne udziały biokomponentów w latach 2005-2010. Ilustruje to tabela 7.
Dyrektywa UE zakłada, że państwa członkowskie UE powinny wprowadzić jej postanowienia do ustaw krajowych, lecz nie na zasadzie obligatoryjności. Są kraje, które bardzo interesują się biopaliwami (Francja,
Hiszpania, Niemcy) lub interesują się w ma-łym stopniu (np. Holandia). Stwarza to szan-sę również w Polsce na lepsze wykorzysta-nie surowców rolniczych na cele produkcji biopaliw, co mogłoby spowodować zwięk-szenie rentowności w rolnictwie, możliwości funkcjonowania większej liczby gorzelni rol-niczych i zakładów odwadniających spirytus. Tabela 7
Minimalne ilości biokomponentów (%) w paliwach w latach 2005-2010 wg Dyrektywy UE 2003/30 WE
Udział objętościowy biokomponentów (%) Rok Zawartość energetyczna
biokomponentu (%) bioetanolu EETB
2005 2006 2007 2008 2009 2010 2,00 2,75 3,50 4,25 5,00 5,75 3,20 4,41 5,61 6,81 8,01 9,21 6,82 9,37 11,93 14,49 17,04 19,60
Sytuacja gorzelni rolniczych w Polsce jest trudna. Z 900 zakładów pracujących na po-czątku lat 90. pozostało w 2000 roku tylko 350, a w roku 2003 przerabiało surowce rol-nicze tylko 150. Dziś liczba ta jest jeszcze mniejsza. Ograniczenie zapotrzebowania na spirytus ze strony odbiorców rynkowych spowodowało w wielu gorzelniach złą sytu-ację ekonomiczną, większość gorzelni zosta-ła zamknięta lub zawiesizosta-ła swoją dziazosta-łalność.
Scenariusz likwidacji małych gorzelni rol-niczych, proponowany przez niektóre gre-mia, i powstawanie w ich miejsce dużych przemysłowych zakładów gorzelniczych nie jest zdaniem autora korzystne. Podobną jak w Polsce strukturę produkcji spirytusu mają Niemcy, gdzie funkcjonuje około 1400 go-rzelni, a ceny oferowane przy zakupie spiry-tusu są ponad 2-krotnie wyższe niż u nas. Mimo że rynek spirytusu nie podlega wspól-nej polityce rolwspól-nej UE, obrót nim nie jest wol-norynkowy i zależy od wewnętrznej polityki rolnej danego kraju.
W skali światowej produkcja etanolu z przeznaczeniem na paliwa systematycznie wzrasta. W 1985 roku wyprodukowano 20 bln l bioetanolu, w 1990 – 25 bln l, a progno-za na rok 2005 przewiduje 40 bln l. Coraz większe zużycie biopaliw wynika z ekolo-gicznych i rolniczych względów oraz wiąże
się z tzw. bezpieczeństwem energetycznym krajów.
W Polsce konieczne jest utrwalenie poli-tyki obniżającej podatek akcyzowy od ekopa-liw, aby wyrównać szanse biokomponentów z konwencjonalnymi paliwami pochodzenia mineralnego. Ulgi w podatku akcyzowym są stosowane już od 1999 roku, ale ich poziom nie daje szans na szybkie wprowadzenie biokomponentów do paliw. Wzrost cen paliw konwencjonalnych wychodzi naprzeciw temu procesowi.
Szanse ziemniaków jako surowca do pro-dukcji etanolu będą w przyszłości zależeć od relacji cen w stosunku do innych surowców, a szczególnie melasy. Odpady powstające przy produkcji ziemniaków jadalnych oraz partie ziemniaków porażonych chorobami kwarantannowymi powinny być priorytetowo kierowane do gorzelni. Organizacja ziemnia-czanego zaplecza surowcowego dla gorzelni w oparciu o odmiany wysokoskrobiowe i niskonakładową technologię (wykorzystanie wysokiej odporności odmian skrobiowych na szereg chorób pochodzenia wirusowego i grzybowego) wydaje się w pełni uzasadnio-na.
Literatura
1. Dzwonkowski W., Szczepaniak I., Rosiak E., Chotkowski J., Rembeza J., Bochińska E. 2006.
Rynek ziemniaka. Stan i perspektywy. Analizy rynkowe nr 29: 27 s. oraz wcześniejsze edycje; 2. Jarosz L.
2002. Aktualny stan i perspektywy gorzelni rolniczych
w Polsce. Cz. 2. – Rynki Alkohol. 2: 4; 3. Kossowicz
L. 1995. Wykorzystanie alkoholu etylowego z
ziemnia-ków jako paliwa silnikowego. – Biul. Inst. Ziemn. 45: 111-116; 4. Nowacki W. 2004. Ziemniak
alternatyw-nym surowcem do produkcji bioetanolu. – Zesz. Probl. Post. Nauk Rol. 500: 45-56; 5. Nowacki W. 2003. Odmiany skrobiowe jako surowiec do produkcji bioeta-nolu. [W:] Znaczenie odmiany w agrotechnice i prze-chowalnictwie ziemniaka. Konf. nauk. Warszawa, 20- -21.03.2003. IHAR Oddz. Jadwisin: 75; 6. Roczniki
statystyczne z lat 1999-2003. GUS Warszawa
