Produkcja biomasy na cele energetyczne (możliwości i ograniczenia)

Problematyka dotycząca możliwości pozyskiwania energii ze źródeł odnawialnych w Polsce została ujęta w oddzielnym dokumencie pt.: "Strategia rozwoju energetyki odnawialnej" przyjętym przez Sejm w dniu 23.VIII. 2001 r. (19). Według założeń tego dokumentu udział energii odnawialnej w bilansie energii pierwotnej w skali kraju powinien zwiększyć się z około 2,5% obecnie do 7,5% w roku 2010 i 14% w roku 2020. W Unii Europejskiej rozwiązania wspierające rozwój energetyki odnawialnej funkcjonują od kilku lat, a obecnie około 6% zapotrzebowania na energię pierwotną pokrywa się ze źródeł odnawialnych. W 1997 r. przyjęto dokument tzw. Biała Księga Komisji Europejskiej "Energia dla przyszłości - odnawialne źródła energii", w którym założono, że do roku 2010 udział ten powinien zwiększyć się do 12%. W listopadzie 2001 Komisja Wspólnoty Europejskiej przedstawiła propozycję Dyrektyw, które zakładają stopniowe zwiększanie udziału paliw alternatywnych do 20% ogólnego zużycia paliw silnikowych w UE do roku 2020.
Wyróżnia się 5 podstawowych rodzajów energii odnawialnej (4):

• e. promieniowania słonecznego (kolektory termiczne, fotowoltaiczne);
• e. wiatru;
• e. wód płynących (małe elektrownie wodne);
• e. geotermiczna;
• e. biomasy (bezpośrednie spalanie, biogaz i paliwa ciekłe).

• wyprodukowanie jednostki energii z biomasy wymaga kilkakrotnie mniejszych nakładów inwestycyjnych niż inne rodzaje energii odnawialnej (17);
• biomasa, w zależności od jej składu chemicznego, może być przeznaczana do bezpośredniego spalania, wykorzystywana do produkcji biogazu lub przetwarzana na płynne paliwa silnikowe (biodiesel lub bioetanol);
• w krajach rozwiniętych gospodarczo występuje nadprodukcja artykułów żywnościowych i uzasadnione jest wykorzystanie części użytków rolnych do produkcji biomasy na cele nieżywnościowe. Utworzenie nowego kierunku produkcji rolniczej tworzy nowe miejsca pracy w rolnictwie i jego otoczeniu, stabilizuje rynek artykułów rolnych, powiększa dochody rolnicze, co stymuluje rozwój przemysłu lokalnego i obszarów wiejskich;
• ochrona środowiska przyrodniczego poprzez ograniczenie emisji tlenków azotu i zamknięty obieg CO 2. W przypadku spalania biopaliw uwalnia się maksymalnie taka ilość CO 2 , jaką rośliny pobrały z atmosfery w procesie fotosyntezy;
• poprawa bezpieczeństwa energetycznego kraju, w naszych warunkach ma to szczególnie duże znaczenie w odniesieniu do paliw płynnych, gdyż krajowe wydobycie ropy naftowej w Polsce wynosi tylko około 0,65 mln ton.

Biopaliwa stałe
Energię cieplną lub elektryczną uzyskuje się poprzez spalanie lub gazyfikację biomasy produkowanej na użytkach rolnych ze słomy lub specjalnych gatunków roślin wyróżniających się dużym plonem - wierzby krzewiastej - wikliny (Salix viminalis), miskanta olbrzymiego (Miscanthus giganteus), ślazowca pensylwańskiego (Sida hermaphrodita Rusby) lub innych gatunków roślin.
Słoma. W warunkach tradycyjnego sposobu gospodarowania słoma była wykorzystywana w gospodarstwie na ściółkę oraz paszę i w formie nawozu organicznego powracała na pole, zamykając obieg składników mineralnych i materii organicznej w ramach gospodarstwa. W ostatnim okresie wzrósł jednak wyraźnie udział zbóż w strukturze (do około 70 % średnio w kraju), a dodatkowo pogłowie zwierząt systematycznie zmniejsza się. Występuje także coraz więcej gospodarstw bezinwentarzowych, szczególnie gospodarstw dużych. W tych warunkach część słomy musi być przyorywana dla utrzymania zrównoważonego bilansu glebowej substancji organicznej, a jej nadmiar może być zagospodarowany w sposób alternatywny, w tym na cele energetyczne. Szacuje się, że rocznie w Polsce zbiera się około 28-29 mln ton słomy, łącznie - zbóż, rzepaku i roślin strączkowych (5,12). Po odliczeniu zapotrzebowania na ściółkę i paszę oraz niezbędnej ilości na przyoranie pozostają nadwyżki do alternatywnego zagospodarowania.
Wyniki przeprowadzonych szacunków wskazują, że w skali kraju na cele energetyczne można przeznaczyć około 6 - 7 mln ton słomy rocznie (5,12). Przy czym nadwyżki te są bardzo zróżnicowane regionalnie.
Wartość energetyczna słomy wynosi około 15 MJ/kg, czyli 1,5 kg słomy równoważy 1 kg węgla średniej jakości.
Wierzba krzewiasta - wiklina (Salix viminalis). Wiklina wyróżnia się bardzo dużymi przyrostami suchej masy drewna, które w zależności od warunków siedliskowych, odmiany i częstotliwości zbioru, wynoszą 12-19 t/ha/rok (tab. 1). Oznacza to, że produkcja biomasy wikliny jest 4-, 6-krotnie większa od rocznych przyrostów drewna w lasach (21). Na produkcję wikliny ponosi się również małe nakłady energetyczne (roślina wieloletnia - okres użytkowania plantacji 20-25 lat), której uprawa wymaga małego zużycia nawozów i chemicznych środków ochrony roślin, a także tanie są sadzonki (zrzezy). Szacuje się, że stosunek energii uzyskanej z biomasy wikliny do ponoszonych nakładów energetycznych na jej produkcję (wskaźnik efektywności energetycznej - Ee) wynosi powyżej 10 (21).

Tabela 1.

Plon suchej masy wikliny i jego wartość energetyczna (Szczukowski , Tworkowski 2001)

Drewno wikliny może być wykorzystywane do bezpośredniego spalania, zaś nowocześniejszym rozwiązaniem jest jego zgazowanie w termogeneratorach. Wytworzony w tym procesie gaz drzewny może być wykorzystywany do ogrzewania kotłów cieplnych lub energetycznych.
W najnowszych propozycjach zakłada się również możliwość przerobu wikliny na alkohol metylowy (metanol), który w niedalekiej przyszłości może być wykorzystywany do zasilania ogniw paliwowych, które mogą zastąpić tradycyjne silniki wewnętrznego spalania (2). W 2001 r. utworzono w Polsce konsorcjum "Bioenergia na Rzecz Rozwoju Wsi", którego celem jest promocja uprawy wikliny i wykorzystania biomasy na cele energetyczne. Założono w kraju także kilkanaście wdrożeniowych plantacji wikliny, a w niektórych uprawę jej połączono z zagospodarowaniem osadów ściekowych.
Czynnikiem ograniczającym uprawę wikliny są duże jej potrzeby wodne, z tego powodu wysokie jej plony uzyskuje się na glebach dobrych lub okresowo nadmiernie uwilgotnionych, zaliczanych do kompleksów zbożowo - pastewnych.
Trawy olbrzymie z rodzaju Miscanthus. Gatunki traw należące do tego rodzaju pochodzą głównie z Japonii, Chin oraz dawnych Indochin. Są to trawy wieloletnie o stosunkowo małych wymaganiach glebowych i wyróżniające się bardzo dużą produkcją suchej masy, dochodzącą nawet do 30 t/ha (10). W wielu krajach Europy Zachodniej prowadzi się intensywne prace nad hodowlą nowych klonów i możliwością uprawy miskanta olbrzymiego (Miscanthus giganteus). Jest to mieszaniec tetraploidalnego gatunku M. sacchariflorus i diploidalnego gatunku M. sinensis (3). Jego formy uprawne uzyskano w Danii w pierwszej połowie XX wieku. Czynnikami ograniczającymi praktyczne wykorzystanie tego mieszańca są:

• pełna sterylność (nie wytwarza kiełkujących nasion), w związku z tym może być on rozmnażany tylko wegetatywnie (poprzez rozłogi korzeniowe, podział karp lub kultury in vitro);
• mała zimotrwałość, szczególnie podatne na wymarzanie są rośliny w pierwszym roku po posadzeniu.

Wyniki doświadczeń prowadzonych w Austrii, Niemczech i Danii (10) wskazują, że plony miskanta olbrzymiego nawet na lżejszych glebach, w warunkach okresowego deficytu wody, wynosiły od 8 do 25 t/ha suchej masy (10).
W Polsce dotychczas brak jest pełniejszej oceny przydatności tego mieszańca do uprawy na cele energetyczne. Brak rozeznania jego zimotrwałości w naszych warunkach klimatycznych, a także możliwości uprawy na glebach słabych i bardzo słabych, które potencjalnie powinny być wykorzystywane do produkcji roślin na cele energetyczne.
Innym gatunkiem roślin wieloletnich, który może dostarczać dużych plonów biomasy jest także Ślazowiec pensylwański (Sida hermaphrodita Rusby). Plantacje mogą być zakładane poprzez wysiew otoczkowanych nasion lub pikowanie sadzonek. Wstępnie szacuje się, że okres użytkowania plantacji może wynosić około 20 lat. Plonem użytkowym uzyskiwanym corocznie są zdrewniałe i zaschnięte łodygi, które zbiera się w formie zrębków (20). Dotychczas brak jednak rozeznania odnośnie jego produkcyjności i wartości energetycznej plonu na glebach słabych i bardzo słabych (kompleksów 6 i 7).

Biopaliwa płynne
Spośród potencjalnych biopaliw płynnych obecnie praktyczne znaczenie może mieć produkcja biodiesla z olejów roślinnych oraz stosowanie dodatku alkoholu etylowego do benzyny. Należy podkreślić, że stosowanie biopaliw płynnych ma długą historię, gdyż ponad wiek temu Rudolf Diesel do napędu prototypów swoich silników wykorzystywał olej z orzeszków ziemnych, a alkohol etylowy jako paliwo do silników samochodowych już w 1920 r. zastosował H. Ford. W Polsce produkcję mieszanki (30 % alkoholu i 70 % benzyny) rozpoczęto w 1929 r. (6). W następnym okresie jednak produkty te zostały wyparte z rynku przez tańsze paliwa otrzymywane z ropy naftowej.
Biodiesel - olej napędowy stanowiący lub zawierający biologiczny komponent w postaci estrów olejów roślinnych. W Europie będzie to głównie metylowy ester rzepakowy (MER), który może być stosowany jako paliwo w czystej postaci w wybranych pojazdach lub mieszany z konwencjonalnym olejem napędowym. Czysty ester rzepakowy najczęściej stosuje się do napędu silników pracujących na zbiornikach wodnych lub w ich bezpośrednim otoczeniu, gdyż łatwo ulega biodegradacji i nie stanowi zagrożenia dla czystości wód. Może być również stosowany do napędu autobusów miejskich lub sprzętu rolniczego w specjalnie chronionych rejonach kraju. Rozwiązania takie najczęściej są stosowane w Niemczech i Austrii. Najłatwiejsze jest natomiast wprowadzenie 5-8 % dodatku MER do oleju napędowego, będącego w powszechnej sprzedaży, ponieważ nie wymaga to tworzenia specjalnej sieci dystrybucji takiego paliwa. Dodatkowo ester ten poprawia właściwości smarne oleju napędowego i może zastępować niektóre komponenty syntetyczne dodawane do tego paliwa (1). Ester rzepakowy może być także stosowany zamiast oleju opałowego lub jako dodatek do tego paliwa, czego przykładem jest ogrzewanie nowej siedziby Parlamentu Niemiec.
Potencjalny areał uprawy rzepaku w Polsce i jego plony
Rzepakiem obsiewa się w Europie ponad 80% areału zajętego przez rośliny oleiste, a w Polsce jego udział przekracza 95% areału uprawy tej grupy roślin. W produkcji jednoznacznie dominuje ozima forma rzepaku, która daje zdecydowanie większe i bardziej stabilne w latach plony niż forma jara. W okresie ostatnich 20 lat powierzchnia uprawy rzepaku, średnio w kraju, wynosiła około 400 - 450 tys. ha (tab.2). Jednak w latach areał obsiewany tą rośliną był bardzo zmienny, gdyż wahał się od około 600 tys. ha w 1995 r. do poniżej 300 tys. ha w 1996 r. Rzepak jest również rośliną o dużej zmienności plonowania w latach, co potwierdza zróżnicowanie plonów od 1,59 w 1996 i 1,68 t/ha w 1982 r. do 2,55 w 1988 i 2,78 t/ha w 1989 roku. Na potencjalne możliwości wzrostu wydajności rzepaku wskazują jego plony uzyskiwane w doświadczeniach COBORU (Centralnego Ośrodka Badania Odmian Roślin Uprawnych), których wyniki podano w tabeli 2. Należy zaznaczyć, że w produkcji w ostatnim 10-leciu (1992-2001) plony rzepaku, średnio w kraju, były o ponad 10% mniejsze niż w poprzedniej dekadzie (1982-1991). W następstwie zmiennego areału uprawy oraz wahań plonów, zbiory nasion rzepaku w kraju w poszczególnych latach ulegały także bardzo dużym zmianom, gdyż w okresie ostatniego 20-lecia wahały się od 0,45 mln ton w 1996 r. do 1,38 mln ton w 1995 r.

Tabela 2

Powierzchnia zasiewów, plony i zbiory rzepaku w Polsce w latach 1981-2001

Dotychczas powierzchnia uprawy rzepaku była limitowana głównie zapotrzebowaniem przemysłu tłuszczowego, który na potrzeby rynku krajowego przerabiał około 800-850 tys. ton surowca. Nadwyżki były natomiast eksportowane, jednak w następstwie dużych wahań produkcji w latach, saldo w handlu zagranicznym tym surowcem wahało się w ostatnim 10-leciu od + 370 w 1995 r. do - 240 tys. ton w 1996 r.
Bardzo duże wahania powierzchni uprawy i plonów rzepaku w ostatnim okresie były spowodowane przede wszystkim:

• spadkiem opłacalności produkcji wskutek polityki cenowej zakładów tłuszczowych;
• zmianami strukturalnymi związanymi z przekształceniem byłych PGR-ów, gdyż w poprzednim okresie uspołeczniony sektor rolnictwa produkował do 80% rzepaku;
• układem warunków pogodowych w latach (bardzo duże straty zimowe w 1996 i 1997r. przy bezśnieżnych i mroźnych zimach oraz susza w 1992 i 2000 r.);
• drastycznym ograniczeniem nakładów na produkcję rolną (spadek zużycia nawozów mineralnych i chemicznych środków ochrony roślin oraz zaniedbania w agrotechnice);
• wprowadzeniem odmian rzepaku podwójnie ulepszonego o większych wymaganiach siedliskowych i agrotechnicznych.

Określenie potencjalnej powierzchni uprawy rzepaku w Polsce jest trudne, ponieważ występuje kilka czynników ograniczających.
Jakość gleb. Rzepak jest rośliną o dużych wymaganiach glebowych i tylko na glebach bardzo dobrych i dobrych można uzyskać duże i stabilne jego plony. Szacuje się, że na glebach bardzo dobrych potencjalne jego plony mogą mieścić się w przedziale 3,0-3,5 t/h, zaś na glebach zaliczonych do średnich, potencjalnie możliwe do uzyskania plony rzepaku mieszczą się w przedziale 2,0-3,0 t/ha i występują duże ich wahania w latach (tab.3). Na glebach słabych i bardzo słabych, których w Polsce jest ponad 5,0 mln ha (34% ogółu gruntów ornych) plony rzepaku są niskie a jego uprawa niecelowa.

Tabela 3

Przydatność gleb do uprawy rzepaku i potencjalne jego plony

Z liczb zamieszczonych w tabeli 3 wynika, że w kraju posiadamy w sumie około 7,0 mln ha gleb bardzo dobrych i dobrych, czyli w pełni przydatnych do uprawy rzepaku, co stanowi około 50% ogółu gruntów ornych.
W poszczególnych województwach udział takich gleb jest zróżnicowany, gdyż waha się od około 30% w trzech województwach (lubuskie, łódzkie i mazowieckie) do około 70% w czterech województwach (dolnośląskie, małopolskie, opolskie i podkarpackie).
Wymarzanie rzepaku. Rzepak jest rośliną wrażliwą na przebieg pogody w okresie zimy, a zwłaszcza na niskie temperatury. Dobrze zimują rośliny, które przed jesiennym zahamowaniem wegetacji wytworzyły niską rozetę złożoną z 8-10 liści i posiadają grube szyjki korzeniowe. Tak rozwinięte rośliny, bez okrywy śnieżnej znoszą spadki temperatury do około minus 15 -18 stopni C, jednak pod warunkiem, że temperatura obniża się łagodnie i nie towarzyszą temu ostre wiatry, powodujące "wysmalanie" roślin (18). Duże straty zimowe występują przy gwałtownych spadkach temperatury jesienią lub w warunkach przemiennego przebiegu pogody w zimie, kiedy po okresach ocieplenia prowadzących do rozhartowania się roślin następują gwałtowne spadki temperatury. Również przykrycie śniegiem nie zamarzniętej gleby może powodować "wyprzenie" rzepaku. Na rysunku 1 sporządzonym na podstawie wieloletnich obserwacji Zakładu Agrometeorologii IUNG przedstawiono prawdopodobieństwo wymarzania rzepaku w różnych rejonach Polski. Z podanych informacji wynika, że na obszarze województwa podlaskiego przeciętnie co 5 lat, a na znacznej części woj. mazowieckiego oraz na północy Lubelszczyzny, można liczyć się z wymarzaniem rzepaku przeciętnie co 6 - 7 lat. W związku z tym rejony te należy uznać za mniej przydatne do uprawy rzepaku.

Struktura obszarowa gospodarstw. Na małych plantacjach wydajność pracy nowoczesnego sprzętu jest niska, a ponadto szkodniki wyrządzają większe szkody, w związku z tym powierzchnia pojedynczej plantacji rzepaku powinna wynosić przynajmniej 1,5-2 ha. Dodatkowo drobne gospodarstwa, często nie posiadające własnej siły pociągowej, nie są w stanie zapewnić poprawnej agrotechniki rzepaku, co obniża jego plony i produkcję czyni nieopłacalną. W związku z tym uprawa rzepaku powinna koncentrować się przede wszystkim w większych gospodarstwach. Prawidłowość tę potwierdza analiza struktury zasiewów około 1300 gospodarstw prowadzących rachunkowość rolną pod nadzorem Instytutu Ekonomiki Rolnictwa i Gospodarki Żywnościowej (23).
Udział rzepaku w strukturze zasiewów gospodarstwa. Rzepak można zaliczyć do roślin o przeciętnych wymaganiach płodozmianowych, czyli nie powinien on być wysiewany na tym samym polu częściej niż co 3-4 lata. Jednak z uwagi na organizację pracy, konieczność wczesnego terminu wysiewu oraz niebezpieczeństwo wymarzania, należy przyjąć, że udział rzepaku w strukturze zasiewów pojedynczego gospodarstwa nie powinien przekraczać 20 -25%.
Przedstawione powyżej ograniczenia nie pozwalają dokładniej określić potencjalnie możliwej powierzchni uprawy rzepaku. Można jednak szacować, że warunki przyrodnicze i organizacyjne pozwalają przynajmniej na podwojenie areału jego uprawy w stosunku do stanu aktualnego. Natomiast potencjalną powierzchnię uprawy rzepaku w Polsce można szacować na około 1mln ha (13, 14). Dalszy wzrost udziału rzepaku w strukturze zasiewów będzie występował głównie w dotychczasowych rejonach jego produkcji (dolnośląski, zachodniopomorski i warmińsko-mazurski), a także w Wielkopolsce i na Kujawach. Istnieją także możliwości zwiększenia areału uprawy rzepaku w południowej części woj. lubelskiego (rejon hrubieszowsko-tomaszowski) i północno-wschodniej woj. podkarpackiego (rejon przemysko-lubaczowski), gdzie występują dobre gleby i spory udział gruntów, należących w przeszłości do sektora uspołecznionego.
Z uwagi na rozdrobnienie agrarne znikomy jest także udział rzepaku w strukturze zasiewów woj. podkarpackiego, małopolskiego i świętokrzyskiego, pomimo iż posiadają one w granicach 60-70 % gleb dobrych i bardzo dobrych, a warunki zimowania rzepaku są na tym obszarze również korzystne (rys. 1).
Tak znaczne poszerzenie areału uprawy rzepaku może być osiągnięte w ciągu kilku lat, a podstawowym warunkiem jest zapewnienie opłacalności i konkurencyjności tej rośliny w stosunku do innych ziemiopłodów.
Potencjalne możliwości produkcji biodiesla. Szacunkowe możliwości produkcji biopaliwa z rzepaku przedstawiono w tabeli 4 (22). Można oczekiwać, że we wstępnym okresie, obejmującym około 2-3 lat przy zwiększeniu powierzchni uprawy rzepaku o 100 tys. ha i niskich plonach (na poziomie średniej z ostatniego 20-lecia), możliwe jest przeznaczenie około 250 tys. ton rzepaku na produkcję biopaliwa. Wyprodukowany z tej ilości rzepaku ester metylowy (MER) stanowiłby wówczas około 1,3-1,4% krajowego zużycia oleju napędowego. Docelowo, zakładając zwiększenie powierzchni uprawy do około 1mln ha oraz wzrost plonów do 2,5-3,0 t/ha (poziom plonów zbliżony do uzyskiwanego obecnie w UE tab.4), można produkcję rzepaku na cele energetyczne szacować na około 2,0 mln ton. Biopaliwo uzyskane z takiej ilości rzepaku pokryłoby ponad 10% obecnego zużycia oleju napędowego w Polsce. Wariant docelowy możliwy jest do zrealizowania w okresie kilkunastu lat.

Tabela 4.

Szacunkowe możliwości produkcji biodiesla z rzepaku w Polsce

Rzepak w strukturze zasiewów krajów UE
W 20-leciu (1981-2000) powierzchnia uprawy rzepaku w krajach UE wzrosła prawie 3-krotnie, a udział tej rośliny w strukturze zasiewów zwiększył się w tym okresie z około 1,5 do 4,5% (tab. 5). Szczególnie znaczący wzrost powierzchni uprawy rzepaku odnotowano w 3 krajach (Francja, Niemcy i W. Brytania), w których jego udział w strukturze zasiewów wzrósł w tym okresie z 1,5-2,0 % do 7-10 %. W krajach UE występuje również wyraźny wzrost plonów rzepaku w ostatnim okresie.
Czynnikiem sprzyjającym uprawie rzepaku na biodiesel w UE jest możliwość jego wysiewu na gruntach objętych programem ugorowania, co zwiększa atrakcyjność ekonomiczną takiej produkcji, ponieważ rolnik obok zapłaty za wyprodukowany surowiec otrzymuje również premię za obowiązkowe ugorowanie gruntów.

Tabela 5 .

Powierzchnia uprawy rzepaku oraz jego udział w strukturze zasiewów i plony w krajach UE

Bioetanol - odwodniony alkohol etylowy otrzymywany z produktów roślinnych (zboża, ziemniak, burak cukrowy itp.), a w klimacie ciepłym produkowany głównie z trzciny cukrowej. Bioetanol może być stosowany jako paliwo samochodowe samo w sobie w specjalnie przystosowanych silnikach lub mieszany z benzyną. Dodatkowy tlen występujący w alkoholu zwiększa liczbę oktanową paliwa oraz obniża (o 20-30%) stężenie tlenku węgla i węglowodorów (do 10%) w gazach spalinowych, w stosunku do składu spalin z benzyn nie zawierających etanolu (1). Alkohol etylowy może być również przetwarzany na ETEB (eter etylo-ter-butylowy), który stanowi dodatek do benzyny.
W Polsce w 1997 r. wprowadzono niższy podatek akcyzowy na benzynę z dodatkiem etanolu i wówczas zużyto na cele energetyczne około 100 mln litrów spirytusu, co stanowiło ponad 50% krajowej jego produkcji (11). W następnych latach jednak, wskutek niższej opłacalności tego rozwiązania dla przemysłu petrochemicznego, zużycie alkoholu na cel paliwowe było już znacznie mniejsze. Ilości alkoholu jakie można uzyskać, przetwarzając średnie plony wybranych gatunków roślin uzyskiwane w Polsce w latach 1999-2001, podano w tabeli 6. Z ziarna podstawowych gatunków zbóż zebranego z 1 ha, z uwagi na małe ich plony, można uzyskać jedynie od około 800 (żyto) do 1400 l/ha etanolu (pszenica). W przypadku ziemniaka lub kukurydzy ilość ta wynosi 2,0 -2,5 tys. litrów, a buraka cukrowego przekracza 3,5 tys. litrów. Należy również podkreślić, że do produkcji bioetanolu mogą być również wykorzystane ziemiopłody o gorszej jakości, które nie spełniają norm dla żywności lub pasz. Kolejnym czynnikiem umożliwiającym szybkie zwiększenie produkcji alkoholu na cele energetyczne jest liczna sieć gorzelni rolniczych (około 1000) i niski stopień ich wykorzystania, z powodu bardzo ograniczonych możliwości zbytu alkoholu.

Tabela 6.

Ilość etanolu uzyskiwana z 1 ha wybranych gatunków roślin przy średnich plonach zbieranych w Polsce w latach 1999-2001

Koszty produkcji biopaliw płynnych Ogólnie można stwierdzić, że biopaliwa (biodiesel lub bioetanol) są ewidentnie droższe od paliwa otrzymywanego z ropy naftowej przy aktualnych jej cenach. Analizy wykonane w UE wskazują, że przy cenie ropy naftowej 30 USD za baryłkę, dodatkowe koszty produkcji biopaliw wynoszą około 250 - 300 euro/1000 litrów. Z szacunków wykonanych dla naszych warunków (17) wynika, że koszt wytworzenia biopaliwa rzepakowego wynosi około 2,0-2,1 zł/litr, przy pominięciu wszystkich obciążeń fiskalnych, natomiast po zastosowaniu takiej samej akcyzy i podatku jak na olej napędowy z ropy naftowej, cena biodiesla wynosiłaby około 3,5 zł/litr. Podobnie niekorzystnie rachunek ekonomiczny przedstawia się również dla produkcji bioetanolu. W związku z tym we wszystkich krajach wprowadzeniu biopaliw płynnych towarzyszy pakiet rozwiązań prawno-finansowych umożliwiający zwolnienie ich produkcji z podatku akcyzowego lub obniżenie tego podatku na paliwa ropopochodne zawierające dodatek biopaliw. Rozwiązania takie zawiera także projekt "Ustawy o regulacji rynku eko-paliw płynnych i ich składników", złożony do Sejmu przez Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi w czerwcu br. (22).
Trzeba także podkreślić, że pełną ekonomiczną ocenę wprowadzenia biopaliw można opracować jedynie metodą ciągnioną, a rachunek taki powinien uwzględniać:

1. Dodatkowe miejsca pracy w rolnictwie i jego otoczeniu. Szacunki przeprowadzone w różnych krajach UE wskazują, że wyprodukowanie 1000 ton biopaliw płynnych wymaga zatrudnienia około 12-16 osób. W naszych warunkach, z uwagi na mniejsze plony i niższy stopień zmechanizowania prac, ilość ta będzie znacznie większa. W uzasadnieniu do ustawy (22) oszacowano, że wyprodukowanie estru rzepakowego w ilości 10%, w stosunku do krajowego zużycia oleju napędowego i opałowego, stworzyłoby około 70 tys. nowych miejsc pracy.
2. Wpływy z podatku od środków produkcji zużytych w rolnictwie i przetwórstwie ziemiopłodów na paliwa.
3. Dopłaty do eksportu niektórych ziemiopłodów. W ostatnich latach eksport rzepaku lub cukru (kwoty B i C) jest dotowany z budżetu państwa.
4. Efekty środowiskowe, których dokładna wycena jest bardzo trudna, gdyż powinna uwzględniać emisję z produkcji nawozów mineralnych, chemicznych środków ochrony roślin itp. Generalnie można jednak stwierdzić, że stosowanie biopaliw ograniczona emisję dwutlenku węgla.
5. Wielofunkcyjny rozwój obszarów wiejskich, dzięki nowym miejscom pracy w rolnictwie i jego otoczeniu.
6. Wzrost krajowych zasobów pasz białkowych i poprawa gospodarki płodozmianowej.

Tak przeprowadzony rachunek na ogół potwierdza zasadność wprowadzenia biopaliw i wskazuje, że rozwiązana te w sumie nie muszą być kosztowne dla budżetu państwa, co wykazano w uzasadnieniu do projektu ustawy (22).

Zagospodarowanie produktów ubocznych
W przypadku produkcji biodiesla z rzepaku ważne jest zagospodarowanie makuchu lub śruty poekstrakcyjnej oraz gliceryny. Z 1 tony przerabianych nasion rzepaku uzyskuje się 650 kg makuchu (przy tłoczeniu oleju) lub 600 kg śruty (przy tłoczeniu i ekstrakcji oleju). Po wprowadzeniu do uprawy podwójnie ulepszonych odmian rzepaku (zawierających śladowe ilości kwasu erukowego i glukozylanów), śruta stała się w pełni wartościową paszą białkową (15). Wydaje się, że śrutą rzepakową można zastąpić przynajmniej część importowanej śruty sojowej, natomiast po zwiększeniu produkcji biodiesla jej nadwyżki musiałyby być eksportowane. Opracowano odpowiednie receptury paszowe, w których określono optymalny udział śruty rzepakowej w zależności od wieku i kierunku chowu podstawowych gatunków zwierząt.
Przerób fazy glicerynowej powstającej w procesie estryfikacji oleju, pozwala uzyskać z l tony rzepaku 30-40 kg gliceryny (kosmetyczna lub techniczna), której zbyt będzie miał również wpływ na cenę biopaliwa.
Można szacować, że sprzedaż produktów ubocznych (śruta poekstrakcyjna oraz gliceryna) może pokrywać w 30-40% koszty zakupu surowca (nasion rzepaku) zużywanego do produkcji biodiesla, co ma znaczący wpływ na cenę biodiesla.
W niektórych analizach uwzględnia się także wartość słomy rzepaku. Plon słomy przy kombajnowym zbiorze rzepaku jest przynajmniej równy lub nieco większy niż plon nasion. Rzepaczanka, podobnie jak słoma zbóż, może być wykorzystywana na cele energetyczne, jednak w naszych warunkach powinna być głównie przyorywana. W Polsce obsada zwierząt jest mała (średnio poniżej 0,5 sztuki dużej/ha), a jeszcze mniejsza w większych gospodarstwach, w których uprawia się głównie zboża i rzepak. W tej sytuacji nawożenie obornikiem nie rekompensuje ubytków próchnicy występujących w następstwie rolniczego użytkowania gleb. W takich gospodarstwach konieczne jest przyorywanie na wybranych polach słomy. Słoma rzepaku powinna być w pierwszej kolejności przeznaczana na ten cel, gdyż:

• zawiera ona więcej azotu i przy jej przyorywaniu nie trzeba stosować uzupełniającej dawki tego składnika;
• ulega w glebie szybszemu rozkładowi niż słoma zbóż;
• zawiera ona 2-3-krotnie więcej siarki niż słoma zbóż, więc jej spalanie nie jest korzystne ze względów środowiskowych;
• za jej pośrednictwem nie są przenoszone choroby grzybowe zbóż, ponieważ nie występują one na rzepaku.

W tej sytuacji w gospodarstwach posiadających nadmiar słomy w alternatywny sposób (np. na cele energetyczne) może być zagospodarowana słoma zbóż, a rzepaczanka powinna być przyorana.

Podsumowanie
Powyższa analiza wskazuje, że problem podjęcia produkcji rolniczej na cele energetyczne jest zagadnieniem złożonym, które powinno być analizowane w aspekcie ekonomicznym, społecznym, środowiskowym itp. Należy także podkreślić, że nie można przenosić na nasze warunki rozwiązań zagranicznych, gdyż w Polsce rośliny na cele energetyczne muszą być uprawiane głównie na słabych glebach, co ogranicza dobór uprawianych roślin oraz poziom uzyskiwanych plonów. Ogólnie można stwierdzić, że im korzystniejsze są warunki siedliskowe i wyższy poziom plonów tym produkcja ta jest bardziej efektywna.
Areał uprawy rzepaku na biodiesel w naszych warunkach ograniczają czynniki przyrodnicze (gleby w pełni przydatne do uprawy rzepaku - dobre i bardzo dobre stanowią tylko 50% ogółu gruntów ornych, a dodatkowo w północno - wschodnim rejonie kraju większe prawdopodobieństwo jego wymarzania) i organizacyjne (rozdrobniona struktura agrarna w południowo-wschodnich rejonach kraju i dopuszczalny udział rzepaku w strukturze zasiewów - 20-25%). W sumie można szacować, że przy zachowaniu opłacalności produkcji, potencjalny areał uprawy rzepaku wynosi w Polsce około 1 mln ha.
Areał uprawy roślin potencjalnie przydatnych do produkcji bioetanolu (zboża, ziemniak, burak cukrowy) nie jest w zasadzie limitowany czynnikami przyrodniczymi i organizacyjnymi. Barierę mogą natomiast stanowić czynniki ekonomiczne, ponieważ produkcja ta musi być lokalizowana głównie na słabych glebach, na których uzyskuje się niskie plony i w związku z tym koszty produkcji biopaliwa muszą być wysokie.
Teoretycznie w Polsce występują duże potencjalne możliwości produkcji biomasy przeznaczanej na paliwa stałe lub biogaz. Biomasę taką można pozyskiwać z roślin wieloletnich, których koszty produkcji są niższe dzięki wyeliminowaniu corocznej uprawy roli i siewu. Pod taką produkcję powinny być przeznaczone gleby obecnie odłogowane oraz grunty wyłączane w najbliższej przyszłości z użytkowania rolniczego z przyczyn ekonomicznych. W zdecydowanej większości są to jednak gleby słabe (grunty marginalne), całkowicie nieprzydatne do uprawy rzepaku, na których plony zbóż i ziemniaka są również bardzo niskie, a w związku z tym produkcja bioetanolu nieefektywna. Brak jest natomiast rozeznania odnośnie doboru roślin przydatnych do uprawy oraz możliwych do uzyskania plonów biomasy w takich warunkach, a także choćby wstępnej oceny efektywności ekonomicznej i energetycznej tego rozwiązania.

1. Chwieduk D., Karbowski A. Analiza możliwości stosowania biopaliw płynnych. Krajowa Agencja Poszanowania Energii.
2. Ciechanowicz W. (2001) Bioenergia na rzecz rozwoju wsi. Wyd. PAN Instytut Badań Systemowych (Księga jubileuszowa), s.14-19.
3. Deuter M., Jeżewski S. (2002) Stan wiedzy o hodowli traw olbrzymich z rodzaju Miscanthus. Post. Nauk Rol., z.2; s.59 - 67.
4. Gogół W. (2001) Możliwości wykorzystania energii odnawialnych w Polsce. Techniczne, ekologiczne i ekonomiczne aspekty energetyki odnawialnej. Wyd. SGGW, s.12 - 25.
5. Gradziuk P. (1995) Możliwości energetycznego wykorzystania słomy. Post. Nauk Rol., nr 5; s.31 - 39.
6. Grining S. (2001) Zamieszanie w baku. Przegląd Techniczny nr 15.
7. Harasim A. (2002) Kompleksowa ocena płodozmianów z różnym udziałem roślin zbożowych okopowych . Wyd. IUNG, ser. Monografie i rozprawy naukowe, nr 1.
8. Hulsbergen K-J., Kalk W-D. (2001) Energy balances in different agricultural systems - can they be improved? The International Fertiliser Society. Proceedings no. 476.
9. Jeżowski S. (2001) Rośliny energetyczne - ogólna charakterystyka, uwarunkowania fizjologiczne i znaczenie w produkcji ekopaliwa. Post. Nauk Rol., z. 2; s.19 - 27.
10. Keller E., Hanus H., Heyland K-U. (1997) Grundlagen der landwirtschaftlichen Pflanzenproduktion. Handbuch des Pflanzenbaues. Wyd. E. Ulmer.
11. Kupczyk A., Ekielski A. (2002) Bioetanol - szansa dla polskiego rolnictwa. Wieś Jutra, nr 5; s.13-15.
12. Kuś J., Smagacz J. (2001) Regionalne zróżnicowanie plonu słomy. Pam. Puł., z. 124; s.289-296.
13. Kuś J. (2002) Możliwości zwiększenia areału uprawy rzepaku ozimego w różnych rejonach Polski. Wieś Jutra, nr 8; s.31-33.
14. Olejnik M. (2002) Biopaliwo rzepakowe celem strategicznym polskiego rolnictwa. Wieś Jutra, nr 2;s.50 - 51.
15. Rejman K. (2002) Śruta rzepakowa jako pasza. Wieś Jutra, nr 2; s.47 -49.
16. Richards I.R. (2000) Energy balances in the growth of oilseed rape for biodiesel and of wheat for bioethanol. Levington Agriculture Report, British Association for Bio Fuels and Oils.
17. Roszkowski A. (2001) Płynne paliwa roślinne - mrzonki rolników czy ogólna niemożliwość? Wieś Jutra, nr 9; s.22 - 26.
18. Rzepak ozimy (2002) Wyd. IHAR. Pozanań.
19. Strategia rozwoju energetyki odnawialnej (2001) Monitor Polski, nr 25, poz. 365.
20. >Styk B., Styk W. (1994) Ślazowiec pensylwański - surowiec energetyczny. Ann. Univ. Mariae Curie-Skłodowska, sectio E, vol. 49.
21. Szczukowski S., Tworkowski J. (2001) Produktywność oraz wartość energetyczna biomasy wierzb krzewiastych Salix sp. na różnych typach gleb w pradolinie Wisły. Post. Nauk Rol., z.2; s.29 - 38.
22. Ustawa o organizacji rynku eko-paliw płynnych i ich składników. (projekt)
23. Wyniki rachunkowości rolnej gospodarstw indywidualnych (1998, 1999, 2000) Wyd. IERiGŻ Warszawa.

powrót do wydawnictwa

PAN

• 50-lecie działalności Polskiej Akademii Nauk (Marian Truszczyński, Jan Gliński)
• 5-lecie Oddziału PAN w Lublinie (Jan Gliński)

PREZENTACJE

• Mój naukowy życiorys (Włodzimierz Sitko)
• Członkowie Oddziału
• Nowe władze uczelni lubelskich

DZIAŁALNOŚĆ ODDZIAŁU NA RZECZ REGIONU

• Lubelskie środowisko naukowe na rzecz regionu
  (Jan Gliński, Marek Rozmus, Radosław Dolecki)
• Perspektywy rozwoju Lubelszczyzny i oczekiwania w tym zakresie wobec nauki
  (Andrzej Kurowski)

PRACOWNIE NAUKOWE - LABORATORIA - BADANIA

• Wyższa Szkoła Przedsiębiorczości i Administracji (WSPA) w Lublinie (Radosław Marciniak)
• Lubelsko-puławskie Centra Doskonałości (Centres of Excellence) (Andrzej Stępniewski)

WYDARZENIA, KOMUNIKATY, REFERATY

• Potencjał produkcyjny rolnictwa Lubelszczyzny i jego wykorzystanie (Stanisław Krasowicz)
• Monitoring jednorodności ziarna zbóż - propozycje rozwiązań aparaturowych dla celów hodowlanych i przemysłowych (Stanisław Grundas)
• Oddziaływanie metali ciężkich występujących w środowisku na mikroorganizmy (Lesław Badura)
• Produkcja biomasy na cele energetyczne (Jan Kuś)
• Rozwój niepaństwowego szkolnictwa wyższego w Polsce w latach 1990 - 2001 (Radosław Marciniak)
• Nowy Ośrodek Dydaktyczno-Administracyjny Poleskiego Parku Narodowego w Urszulinie (Andrzej Różycki)

Z DZIAŁALNOŚCI KOMISJI

• Międzynarodowa konferencja naukowa Środowisko przyrodnicze Polesia - stan aktualny i zmiany (Stanisław Radwan)
• IV Sesja Naukowa Fizyka w zastosowaniach (Andrzej Bieganowski)
• Międzynarodowa konferencja naukowa Dialog kultur w polskiej i ukraińskiej literaturze (Stefania Andrusiw, Wołodymyr Pohrebennyk, Mirosława Ołdakowska-Kuflowa, Marian Maciejewski)
• Międzynarodowa konferencja naukowa Polsko-ukraińskie powiązania językowe (Dagmara Nowacka)
• Badania gwar polskich i ukraińskich na Ukrainie i w Polsce (Michał Łesiów)
• Badania nad gwarami polskimi na Ukrainie (lata 1967-1991) (Feliks Czyżewski)

KSIĄŻKI

• Książki

PRO MEMORIA

• Mirosław Jan Mossakowski (Włodzimierz Matysiak)
• Andrzej Waksmundzki (Wiesław Wójcik, Emil Chibowski, Bronisław Jańczuk)

KRONIKA ODDZIAŁU

• Kronika Oddziału Lublin