Technologia IFBB szansą na zachowanie półnaturalnych zbiorowisk trawiastych. Najbardziej obiecujący kierunek produkcji bioenergii

Spadek opłacalności produkcji rolnej, który miał miejsce po okresie transformacji gospodarczej spowodował, że na znacznym areale (około 1 mln ha) cennych przyrodniczo łąk i szuwarów w naszym kraju zupełnie zaniechano użytkowania. Sytuacja poprawiła się po wstąpieniu Polski do Unii Europejskiej dzięki uzyskiwanym dopłatom do użytkowania gruntów rolnych oraz finansowaniu programu rolnośrodowiskowego. Jednak nadal na znacznym areale zbiorowisk łąkowych dochodzi do zaniku cennych przyrodniczo siedlisk i spadku ich różnorodności biologicznej. Niniejszy artykuł opisuje nowy, perspektywiczny kierunek wykorzystania biomasy z półnaturalnych łąk i szuwarów, zlokalizowanych głównie w dolinach rzecznych, który zapewnia jednocześnie ochronę półnaturalnych zbiorowisk łąkowych oraz uzyskiwanie korzyści z produkowanej bioenergii.

Możliwości wykorzystania półnaturalnych łąk

Większość cennych przyrodniczo siedlisk półnaturalnych zbiorowisk trawiastych wykształciła się w wyniku działalności rolniczej, zatem użytkowanie kośne lub pastwiskowe warunkuje ich przetrwanie. Zmiany ekonomicznych uwarunkowań w gospodarce rolnej, szczególnie spadek rentowności małych gospodarstw utrzymujących niewielkie stada bydła w systemie ściółkowym, doprowadziły do polaryzacji w intensywności użytkowania rolniczego łąk i szuwarów: na części z nich zupełnie zaniechano koszenia i wypasu, natomiast część przekształcono w wysokoproduktywne zbiorowiska, zdominowane przez gatunki i odmiany hodowlane traw pastewnych w wysiewanych mieszankach. Obydwu tym trendom towarzyszy zmniejszanie się różnorodności flory, a także fauny.

Półnaturalne łąki dolinowe źródłem biomasy.  Autor: Piotr Goliński

W celu zapobiegania negatywnym dla przyrody procesom, podejmowane są działania upowszechniające wypas zwierząt tolerujących gorszej jakości paszę, np. bydła rasy białogrzbietej i koników polskich oraz wdrażające różne, alternatywne sposoby zagospodarowania biomasy pozyskiwanej z ekstensywnych użytków zielonych, np. jako materiału do budowy dachów trzcinowych, czy też jako surowca do kompostowania, produkcji biogazu lub wytwarzania biopaliwa opałowego. Utworzono również różne systemy dopłat wspierających takie rodzaje działalności, np. programy NFOŚiGW czy unijny program LIFE+. Nowe kierunki użytkowania łąk są jednak mało konkurencyjne ekonomicznie, a ich dofinansowanie poprzez rządowe instrumenty finansowe jest niepewne, przez co nie gwarantują opłacalności takiego gospodarowania na obiektach łąkowych.

Przykładem braku stałości we wsparciu finansowym jest zeszłoroczny spadek cen tzw. „zielonych certyfikatów”, który spowodował, że koncerny energetyczne zaprzestały skupowania surowca od producentów. W konsekwencji takich uwarunkowań ekonomicznych żaden z nowych sposobów zagospodarowania biomasy ze zbiorowisk łąkowych nie zdobył dotychczas większego znaczenia gospodarczego. Na części obszarów łąkowych użytkownie rolnicze jest sztucznie podtrzymywane poprzez wprowadzenie płatności rolnośrodowiskowych, wiąże się to jednak z obciążeniem budżetu państwa kosztami utrzymania dodatkowej administracji i kontroli, a nawet z biurokracją, czy też uzależnieniem wysokości dopłat od bieżącej polityki rolnej.

Produkcja bioenergii najlepszym rozwiązaniem

Najbardziej obiecującym kierunkiem zagospodarowania fitomasy z półnaturalnych zbiorowisk trawiastych jest wykorzystywanie jej na cele energetyczne, ponieważ pozyskiwanie ciepła i energii elektrycznej z tego rodzaju paliwa jest stosunkowo mało kapitałochłonne. Przyjazne przyrodzie, późne koszenie runi półnaturalnych łąk sprzyja polepszeniu jakości surowca bioenergetycznego, ponieważ jesienią rośliny zawierają więcej suchej masy oraz składników decydujących o ich wartości energetycznej: celulozy, hemiceluloz i lignin. W praktyce jednak komercjalizacja takich działań jest utrudniona szeregiem problemów technologicznych. Szczególnie kosztowne i energochłonne jest suszenie biomasy z zastosowaniem wymuszonego obiegu powietrza, do wilgotności poniżej 15%, która umożliwia poprawną eksploatację urządzeń grzewczych.

Rezygnacja z suszenia wymuszonym strumieniem powietrza pozwala na wykorzystanie siana z półnaturalnych łąk tylko jako domieszki przy spalaniu innych paliw. W praktyce, dobrym biopaliwem jest jedynie słoma zbożowa, gdyż węgiel będący paliwem podstawowym posiada zupełnie odmienne właściwości fizyko-chemiczne i współspalanie tych dwóch substratów wymaga łączenia różnych rozwiązań konstrukcyjnych w kotłach. Ponadto biomasa z łąk zawiera dużo składników popielnych, których obecność utrudnia proces spalania i negatywnie wpływa na elementy technologiczne kotłów. Takie ograniczenia znacznie zawężają na rynku biopaliw możliwości zbytu biomasy z łąk. Dodatkową barierą jest trudność w dłuższym przechowywaniu siana wysuszonego tradycyjnym sposobem na pokosach, tj. przy wilgotności 30-35%. Wydłużonym okresem składowania cechują się pellet lub brykiet, jednak przetworzenie fitomasy do takiej formy wymaga uprzedniego wysuszenia jej do wilgotności poniżej 18%.

Zbiór i zakiszanie surowca w belach cylindrycznych. Autor: Piotr Goliński

Obok elektrowni i ciepłowni, potencjalnym odbiorcą znacznych ilości fitomasy z półnaturalnych łąk i szuwarów mogą być biogazownie, jednak jej przydatność do wytwarzania biogazu jest niewielka, ponieważ zawiera zbyt dużo celulozy, hemiceluloz i lignin, które obniżają wydajność fermentacji, a przez to zmniejszają dochodowość. Okazuje się zatem, że niektóre cechy biomasy łąkowej utrudniają jej wykorzystanie w biogazowniach, a inne w kotłach czy piecach do jej spalania.

IFBB innowacyjnym rozwiązaniem technologicznym

Zróżnicowanie właściwości biomasy z półnaturalnych zbiorowisk trawiastych stały się punktem wyjścia do opracowania technologii jednoczesnego wytwarzania z biomasy łąkowej pelletu i biogazu o nazwie IFBB (ang. Integrated generation of solid Fuel and Biogas from Biomass), polegającej w ogólnym zarysie na rozdzieleniu masy roślinnej na dobrze spalającą się frakcję stałą i łatwo ulegającą fermentacji frakcję płynną. Technologia IFBB została opracowana w ostatnim dziesięcioleciu i jest obecnie wdrażana do praktyki gospodarczej kilku krajów UE, między innymi Polski, w ramach międzynarodowego projektu Danubenergy. Upowszechnieniu technologii sprzyja fakt, że nie została ona objęta licencją.

Pellet lub brykiet oraz biogaz w technologii IFBB produkuje się według następującego schematu:
1.    Zbiór biomasy i zakiszenie surowca (przy zawartości suchej masy w runi powyżej 35% zalecany jest oprysk pokosów inokulantem).
2.    Obróbka hydrotermiczna, podczas której z biomasy migrują do roztworu siarka, chlor, potas i magnez, dla zwiększenia jej jakości jako paliwa opałowego.
3.    Rozdzielenie masy kiszonki na biologicznie aktywny przesącz oraz włóknistą frakcję stałą.
4.    Prasowanie, suszenie i brykietowanie frakcji stałej.
5.    Wytwarzanie biogazu z wyciśniętego przesączu i zastosowanie go do wytwarzania energii cieplnej i elektrycznej, przy czym energia cieplna zostaje wykorzystana do suszenia frakcji stałej, a elektryczna do mechanicznej obróbki biomasy podczas produkcji pelletu i utrzymania pracy całej instalacji.

Technologia IFBB a bioróżnorodność zbiorowisk trawiastych

Technologia IFBB stanowi wielką szansę dla ochrony zbiorowisk łąkowych i szuwarowych, szczególnie szuwarów wielkoturzycowych oraz łąk trzęślicowych, selernicowych i kaczeńcowych, a także związanej z nimi fauny. Wyłącznie kośne użytkowanie tych zbiorowisk roślinnych w żaden sposób nie wpływa negatywnie na ich różnorodność gatunkową i funkcjonalną, ponieważ jest ona słabo lub w ogóle nie jest związana z wypasem. Jak wskazują wstępne wyniki badań w projekcie Danubenergy, najkorzystniejsze efekty ekonomiczne w technologii IFBB przynosi wykorzystywanie zbiorowisk najbardziej produktywnych pod względem wytwarzanej biomasy, a więc szuwarów wielkoturzycowych i szuwaru trzcinowego.

Pozyskiwanie biomasy z cennych przyrodniczo łąk z przeznaczeniem na pellet i biogaz, produkowanych w technologii IFBB, powinno odbywać się według następujących zaleceń:
1.    Skoszona ruń powinna być pozostawiona na łące do przeschnięcia, aby owocostany roślin mogły osypać się z nasion przed balotowaniem pokosu (dotyczy wcześniejszych terminów zbioru runi).
2.    W siedliskach, których bioróżnorodność jest uzależniona od oddziaływania pasących się zwierząt, co 2-3 lata powinno się wykonać ich bronowanie za pomocą lekkiej brony; wykonanie takiego zabiegu powoduje dyspersję diaspor i utworzenie w runi luk (nisz regeneracyjnych), co na wyłącznie kośnie użytkowanym obszarze częściowo rekompensuje brak wypasu.
3.    Terminy koszenia runi łąkowej w każdym roku nie powinny być takie same, aby nie faworyzować grup gatunków o określonej fenologii.
4.    W siedliskach wilgotnych, do koszenia i zbioru fitomasy powinny być wykorzystywane pojazdy o niskim nacisku jednostkowym na podłoże, aby nie niszczyć kępkowej struktury zbiorowiska.


Mgr inż. Marek Czerwiński
Dr hab. Barbara Golińska
Katedra Łąkarstwa i Krajobrazu Przyrodniczego
Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu