В Европе уже более 20 лет активно занимаются развитием биоэнергетики. Особого внимания заслуживает направление, связанное с производством твердых видов топлива за счет выращивания новых высокопроизводительных многолетних растений, что позволяет гарантированно получить заданное количество биомассы необходимого качества. Одним из таких растений является мискантус гигантский (Miscánthus giganteus). Площади под этой культурой ежегодно увеличиваются, поскольку выращивание мискантуса, как сырья для производства биотоплива, считается одним из наименее затратных.
В Украине, благодаря выращиванию мискантуса, можно решить минимум две проблемы: использовать для выращивания малопродуктивные земли и уменьшить зависимость от ископаемых источников энергии – газа и угля. Как это сделать, рассказывает Пропозиція – Главный журнал по вопросам агробизнеса .
Популярный путешественник
Мискантус издавна известен на трех континентах – в Азии, Африке и Австралии, а вот в Европу попал в начале 1900-х. Его звездный час наступил только через века, когда вопрос энергозависимости встал очень остро. Тогда растение признали революционной культурой в качестве сырья для производства биотоплива, а также и для производства энергии путем непосредственного его сжигания.
Сейчас мискантус гигантус выращивается и перерабатывается для продажи в виде пеллет или брикетов во многих европейских странах: Австрии, Дании, Франции, Германии, Венгрии, Польши, Швеции, Великобритании и других. Причем, площади под этой культурой постоянно увеличиваются. Например, в Великобритании, начиная с 2006 года, выращивание мискантуса выросло до нескольких тысяч гектаров.
Специалисты Национального биоэнергетического союза, которые исследовали мискантус, утверждают, что в случае закладки 10% полей Европы этой чудо-растением, можно дополнительно получить, в случае его сжигания, до 9% электроэнергии. Кстати, Единая сельскохозяйственная политика ЕС обязывает фермеров, которые владеют более 15 га пахотных земель, выделять не менее 5% площадей – таких, как буферные полосы, ландшафтные элементы, земли для лесонасаждений и другие, чтобы выращивать многолетние энергетические культуры, не применяя пестицидов и химических удобрений, или свести их использование к минимуму. В 2017 году доля земель, предназначенных для экологических потребностей, может вырасти до 7%. Прогнозируется, что к 2020-му площадь земель, доступных для выращивания энергетических культур, может вырасти до 20,5 млн га, а к 2030-му – до 26,2 млн га.
В ЕС предусмотрена инвестиционная поддержка для создания плантаций энергетических культур. Кроме общеевропейских механизмов регулирования, во многих странах ЕС существуют свои инструменты для стимулирования аграриев – субсидии на выращивание и на создание быстрорастущих лесных плантаций, высокие цены на биомассу, развитый рынок биотоплива и тому подобное.
Отечественный опыт
В Украине мискантусом заинтересовались значительно позже, чем западные соседи. Так, в 2007-м начали эксперимент по выращиванию мискантуса на Харьковщине и Житомирщине. Прошло десятилетие, а чрезвычайно популярное на западе растение особо не заинтересовало наших фермеров, хотя ученые и «первопроходцы» по выращиванию мискантуса приводят немало аргументов в его пользу.
По мнению канд. с.-х наук, с.н.с. отдела технологии выращивания биоэнергетических культур Института биоэнергетических культур и сахарной свеклы (ИБКиЦБ) НААН Александра Хиврича, мискантусу, который при благоприятных погодных условиях может давать более 20 т/га сухого вещества, еще недостаточно активно уделяют внимание. По его словам, в Украине это растение в больших масштабах почти не выращивается, время от времени появляются небольшие площади то в одном, то в другом регионе. «В развитии биоэнергетической отрасли, мы отстаем от Европы лет на 5-10. Но этот интервал с каждым годом постепенного сокращается», – констатирует он.
На опытных станциях сети Института, расположенных в Киевской, Винницкой, Сумской областях и на Полтавщине, ученые рассматривают мискантус как альтернативу традиционным видам топлива, уже несколько лет экспериментируют и готовы поделиться опытом.
Мискантус гигантский (Miscánthus giganteus) размножается ризомами (rhizome) – часть корневища, которое содержит почки и путем деления может использоваться для вегетативного размножения. Это одна из самых трудоемких частей работы в технологии выращивания мискантуса. Как правило, ризомы получают из одно- или двухлетних растений мискантуса. Выкапывание маточных корневищ мискантуса проводят обычно весной, непосредственно перед посадкой, предварительно собрав наземную биомассу. Во время зимовки маточные корневища мискантуса могут быть повреждены заморозками. Такие корневища для посадки не пригодны.
Принцип размножения корневища заключается в следующем: выкапывается корневище, вручную делится на более мелкие ризомы, которые и будут посадочным материалом для последующей посадки. В условиях нашего климата мискантус начинает прорастать в апреле, когда температура почвы на глубине 10 см достигает 10 … 12 °С, а заканчивает – с наступлением заморозков в октябре-ноябре, зимой – растение готово к уборке. Опасные для растения заморозки поздней весной, в результате которых гибнут побеги и сокращается общий период роста культуры. Самая высокая уязвимость растений проявляется при первой зимовке – в год посадки ризом. Многолетний мискантус, при благоприятных природных условиях, может достигать до 4 м и более в высоту, а диаметр стеблей достигает 2 см.
Ученые Белоцерковского национального аграрного университета (БНАУ) утверждают, что несмотря на азиатское происхождение, в украинских реалиях мискантус чувствует себя достаточно неплохо, а при достаточном снежном покрове выдерживает морозы ниже -25 °С. Кстати, в университете для посадки ризом мискантуса разработали машину, которая способна за день засаживать до 1,5 га корневищ.
Поскольку мискантус является многолетним растением, которое на одном месте выращивается до 20-25 лет, то подготовка почвы и посадки ризом являются одним из самых ответственных элементов в технологии его выращивания.
В процессе вегетации мискантус требует около 700 мм осадков. Его потребность в воде намного выше, чем имеющиеся объемы среднегодовых осадков в Украине. Такие большие потребности в воде, несмотря на незначительное употребление ее на продуцирование 1 кг сухой массы (около 250 л), вызванные большим урожаем биомассы с единицы площади.
Поскольку растение неприхотливо к почвенным условиям, рекомендуется выращивать его на маргинальных (сельскохозяйственное производство на которых затруднено из-за грунтовых, климатических и других условий) или малопродуктивных землях. Таких земель в Украине насчитывается от 3 до 5 млн га, выведенных из обработки из-за низкого плодородия, склонность к эрозионным процессам и тому подобное. Выращивание многолетних культур для производства биотоплива на них сохранит от эрозии гумусный слой и в общем улучшит экологическое и энергетическое состояние страны.
«Не все фермеры прислушиваются к этому совету, некоторые сажает мискантус на черноземах. Можно назвать это нерациональным использованием наиболее плодородных почв? Посмотрим с другой стороны: чтобы выращивать пшеницу или ячмень, кукурузу, сорго или иную сельхозкультуру, необходимо почти ежегодно пахать землю, проводить культивацию, посев, обрабатывать их пестицидами, вносить минеральные и органические удобрения, проводить уборку, а потом еще и нужно реализовать выращенную продукцию. С мискантусом все проще: один раз посадил, в первый год присмотрел, а потом только ежегодно наблюдаешь за его развитием, а в конце осени или зимой лет 20-25 подряд просто косишь почти полностью сухую вегетативную массу», – рассказывает А. Хиврич.
«Существует мнение, что мискантус можно посадить и не удобрять. Но как ученый с агрономическим опытом, я не согласен с таким утверждением. Примерно раз в 5 лет мискантус нужно удобрять, чтобы во время вегетации улучшить ростовые процессы», – рекомендует эксперт.
Ученый говорит, что урожайность мискантуса напрямую зависит от климатических и почвенных условий его выращивания. Лучшие результаты он дает на среднеплотных почвах с низким уровнем грунтовых вод и на полях с уклоном до 7°. Благодаря разветвленной корневой системе его можно выращивать на песчаных и супесчаных почвах. Мискантус хорошо адаптирован к неблагоприятным условиям выращивания, в частности с повышенным содержанием солей в почве. «Так, в Киевской области вторая половина лета 2016-го года была довольно засушливой, из-за чего мискантус не показал всего своего потенциала. А вот на Харьковщине был получено несколько лучшие результаты», – отмечает он.
Стоит вспомнить, что румынские ученые открыли в биотопливной культуре еще одно удивительное свойство – мискантус может поглощать тяжелые металлы из почвы.
Выигрышный вариант
За счет высокой урожайности сухой биомассы (до 25 т/га), высокой теплотворной способности (5 кВт/ч/кг или 18 МДж/кг (пеллеты)), низкой естественной влажности стеблей на сборе (до 15%), мискантус гигантус является одной из самых эффективных растений для производства биотоплива по сравнению с другими культурами. Во время сгорания биомассы мискантуса гигантуса выделяется меньшее количество углекислого газа чем было его абсорбированы растениями в процессе фотосинтеза, поэтому использование биотоплива мискантуса гигантуса не будет способствовать парниковому эффекту. Его стебли содержат 64-71% целлюлозы, обусловливает высокую энергетическую ценность.
1 т топливных гранул из мискантуса гигантуса примерно эквивалентно 440 кг сырой нефти, 820 кг каменного угля, 515 м3 природного газа, 1,2 т древесины или 420 кг дизельного топлива.
Кто уже в деле?
Два года назад компания из Бостона заявила о планах строительства в Украине нескольких предприятий по производству пеллет из мискантуса. По оценкам специалистов, стоимость каждого объекта обойдется в $20 млн, которые предоставят правительственные организации ЕС и США. Согласно планам, строительство предприятий должны начать в этом году.
Четыре года выращивает мискантус гигантус ООО «Виппост» в Полтавской и Черкасской областях. Ризомы британской селекции на первую посадку приобрели на выставке в Варшаве. Уже дважды пересаживали и расширили площадь с 25 га до 170 га, используя для этого собственный посадочный материал. Далее планируют засадить около 500 га, для увеличения рентабельности производства брикет и пеллет, которые будут использованы как для собственных нужд, так и на продажу.
Как отмечает руководитель проекта «Мискантус» компании Валерий Поштаренко, полученный опыт и специализированные знания позволят обеспечить высокое качество посадки.
Закладка энергетической плантации насаждений мискантуса производится в следующей последовательности:
1-й год: приобретение посадочного материала (осень, весна), посадка ризом на специально отведенных участках (питомниках), для получения собственного посадочного материала и уход за насаждениями в период вегетации;
2-й и 3-й год: уход за насаждениями в период вегетации или выкапывание корневищ (весной) для последующего размножения и закладки уже промышленной плантации;
3-й, 4-й и последующие годы: скашивание и использования вегетативной массы в качестве сырья для производства биотоплива.
Для весеннего размножения обычно используют одно или двухлетние посадки мискантуса, то есть посадки 2-го или 3-го года выращивания.
Уже в конце 3-го года выращивания, с момента посадки, предприятия смогут использовать собственное сырье.
«На первоначальном этапе, во время посадки, необходимы специальные технические средства. Можно использовать специально созданные плантаторы, которые используются для посадки картофеля. В зависимости от почвенно-климатических условий, рекомендуемая плотность посадки составляет примерно 18,5 тыс. корневищ на 1 га. Для сбора вегетативной массы мискантуса можно использовать классическую силосную технику. Наиболее желательным периодом сбора мискантуса является декабрь – март. В этот период влажность стеблей снижается до 17%. Нарезанный мискантус готов к использованию как топливо в виде щепок в котлах. Хранить его следует в прохладном, проветриваемом защищенном от солнца месте без дополнительного высушивания», – рассказывает В. Поштаренко. Он добавляет: «Только если предприятие планирует существенно увеличивать производственные площади под мискантусом, то есть смысл приобрести собственную технику, которая впоследствии окупится».
В компании не рекомендуют использовать для выращивания мискантуса ранее обработанные или луговые поля, поскольку корневища будут плохо прорастать. Перед посадкой нужно провести мероприятия по уничтожению сорняков и вспахать участок. Удобрения добавляют только в случаях, когда анализ почвы показывает ее сильное истощение. Добавление азота может спровоцировать развитие сорняков, тогда как рост мискантуса не зависит от обогащенных азотом удобрений. Уровень калия рекомендуют проверять каждые 5 лет. В зависимости от почвенно-климатических условий, а также внесение дополнительных удобрений, урожайность зеленой массы может составлять более 50 т/га.
В следующем году компания планирует приобрести оборудование для изготовления пеллет. Продукцию планируется реализовывать как в Украине, так и в Европе. Параллельно продают и посадочный материал.
В данный момент в Украине уже:
– созданы и зарегистрированы адаптированные к почвенно-климатическим условиям высокопродуктивные сорта мискантуса «Осенний Зорецвит», «Мисячный проминь» и «Снигова королева»;
– разработан и запатентован способ микроклонального размножения мискантуса in-vitro;
– разработана механизированная технология выращивания этой культуры;
– разработаны и изготовлены экспериментальные образцы технических средств для посадки мискантуса (ИБКиЦБ, ГП «УкрЦИТ», БНАУ);
– заложены производственные плантации мискантуса (Хмельницкая область).
Есть немало примеров выращивания растений мискантуса на приусадебных участках. Так, черкащанин Валентин Луговской выращивает его уже несколько лет. Растения используют для отопления одного из микрорайонов города. Урожайность у хозяина, при влажности 8-15%, достигает 65-70 т/га. Урожайность биомассы около 30 т – эквивалентна около 15 тыс. м3 газа. Черкащанин говорит, чтобы обогреть скантусом весь город, нужно около 5 тыс. га земли.
Проблему стремительного подорожания природного газа решил для себя Николай Кикоть, засадив мискантусом 25 соток. Растение измельчает на самодельной установке и сжигает в котле. Из дополнительных плюсов называет свойство мискантуса очищать почву от пестицидов и радионуклидов, а за 25 лет выращивания на одном месте накапливается органическое удобрение.
Перспективы в Украине
Низкие эксплуатационные расходы выращивания мискантуса открывают широкие возможности его использования. В биоэнергетической ассоциации Украины утверждают, чтобы энергетическое растение было целесообразно транспортировать как биомассу, расстояние от поля до предприятия по переработке или котла не должно превышать 50 км.
Снижение себестоимости при получении урожая не менее 18 т/га обосновывает выращивание мискантуса только в больших объемах, отмечают в проекте «Мискантус». Доходность может быть повышена при субсидии и снижении налогов на выращивание энергетических растений, а также, если использовать часть посевов для дальнейшего размножения культуры и реализации рассады.
Присущие мискантусу особенности позволяют использовать его не только как твердое биотопливо (сечка, пеллеты или брикеты), но и для производства целлюлозы, биогаза, экологического строительного материала био-бетона, био-пластика, эко-бумаги, как компост, кормовую биодобавку, подстилку для животных и т.д.
Как отметил В. Поштаренко, в Европе ежегодно посевные площади под мискантусом гигантусом увеличиваются на 10-15%, тренд сохраняется на протяжении 20 лет, так как страны стремятся уменьшить зависимость от ископаемых источников энергии, особенно газа.
«В Украине сельское хозяйство построено таким образом, чтобы в кратчайшие сроки заработать определенную сумму. По такому принципу строится и бизнес в области. Бизнес на мискантусе – это «длинные деньги», которые вложены в дело и они начнут работать минимум через 3 года. При этом нужно сделать достаточно серьезные инвестиции, что на данный момент отпугивает аграриев в Украине. Чтобы первоначальное вложение не было таким затратным, рекомендуется засадить плантацию в зависимости от задач предприятия и постепенно развиваться дальше. Есть некоторая временная потеря, однако значительно больший экономический эффект от вложения», – утверждает эксперт.+
Лариса Степанушко, editor@propozitsiya.com