1. INNOWACYJNE TECHNOLOGIE PRODUKCJI
ROŚLIN ENERGETYCZNYCH
DLA REGIONU ŁÓDZKIEGO
Prof. nadzw. dr hab. Beata Z. Romanowska-Duda
Uniwersytet Łódzki
Prof. dr hab. Mieczysław Grzesik
Instytut Sadownictwa i Kwiaciarstwa, Skierniewice
2. ŹRÓDŁA ODNAWIALNEJ ENERGII
%
Produkcja w 1999 roku w Polsce
100,00103,82100OGÓŁEM
0,010,013Energia promienio-
wania słonecznego
0,010,013Energia wiatru
0,10,16Energia
geotermalna i inne
1,831,915Energia wodna
98,05101,873Biomasa
PJ
MoŜliwości
na świecie %
Pozyskiwanie energii odnawialnej ze źródełRodzaje źródeł
energii
odnawialnej
4. ENERGIA WIATRU
STREFY ENERGETYCZNE
I wybitnie
korzystna
II bardzo
korzystna
III korzystna
IV mało
korzystna
V niekorzystna
śródło:http://www.imgw.pl/wl/internet/zz/zz_xpages/oferta_wiatr/wiatr_pliki/wiatr_19.html
5. WIĘKSZE ELEKTROWNIE WODNE W POLSCE
Odnawialne Źródła Energii - Mała Energetyka Wodna Autor: prof. Jacek Zimny
7. Rośliny
Miskant, Topola, Trzcina, Wierzba, Konopie, Akacja, Słoma, Świerk,
Len, Brzoza, Trawy, Sosna
Metody pozyskiwania energii z biomasy decydują o sposobach uprawy
i doborze gatunków roślin energetycznych
Przemiany termochemiczne
Spalanie Zgazowanie Koksowanie Odgazowanie
Ciepło Gaz Koks,
smoła, gaz
Koks, gaz,
smoła
WYKORZYSTANIE BIOMASY
8. SYTUACJA ENERGETYCZNA WOJEWÓDZTWA ŁÓDZKIEGO
• W 2004 roku elektrownie działające na terenie
Województwa Łódzkiego wytwarzały 15,5 % energii
powstałej w elektrowniach zawodowych w Polsce
• 88,4 % wytwarzanej energii w województwie łódzkim
pochodziło z zawodowych elektrowni cieplnych
opalanych węglem brunatnym
• Udział energii wytwarzanej z węgla brunatnego
w Województwie Łódzkim w skali kraju wynosił w 2004
roku 51,5 %
• Region charakteryzuje się duŜym potencjałem energii
pozyskiwanej z OZE (biomasa, wody geotermalne)
9. Województwo łódzkie
Powierzchnia województwa
1 822 450 ha
W tym
Powierzchnia uŜytków rolnych
(łąki, pastwiska i grunty orne)
1 146 699 ha (62,9% pow. woj.,
6,9% u.r. kraju)
W tym
Powierzchnia gr. ornych i
sadów 949 333 ha (52,9%
pow. woj.)
W tym
- odłogów i ugorów (V i VI kl.)
123 887 ha (10,8% uŜ. roln.
woj.)
10. STRUKTURA KLAS BONITACYJNYCH GLEB GRUNTÓW ORNYCH
(GO) ŁĄCZNIE Z SADAMI [%] W WOJ. ŁÓDZKIM
Razem Klasa bonitacyjna gruntów ornych
GO bardzo dobre i dobre średnie słabe i bardzo słabe
i sady I II III IV V VI VI z
949 333 ha 0,01% 1,01% 19,66% 34,08% 7,57% 16,41% 1,30%
Areał odłogów i ugorów (123 887 ha tj. 10,80% u. roln.) będzie się zmniejszał w
związku z przewidywanym eksportem Ŝywności do Chin i Indii oraz
koniecznością zwiększenia produkcji Ŝywności.
12. • Dostępność biomasy – około 18.000 ton
• Obecne zapotrzebowanie na biomasę – co najmniej 60.000
ton
w Unii Europejskiej zuŜycie biomasy w 2010 roku zostało
określone na 300.000.000 ton
• ZałoŜenia programu: dojście do 80.000 - 100.000 ton
w ciągu 3-5 lat działania programu
• Dla uzyskania planowanej ilości biomasy (100.000 ton)
konieczna jest uprawa roślin energetycznych na powierzchni
co najmniej 8000 hektarów, najlepiej na gruntach V i VI klasy
bonitacyjnej.
• Obecnie na terenie województwa plantacje roślin
energetycznych zajmują okołłłło 3029 ha; 0,3% ur
BIOMASA- ODNAWIALNE ŹRÓDŁO ENERGII
W WOJ. ŁÓDZKIM
13. CHARAKTERYSTYKA UPRAW ROŚLIN ENERGETYCZNYCH
-produkcja duŜej ilości biomasy
-zróŜnicowanie gatunkowe w celu
poprawy bioróŜnorodności agrosystemu
-właściwości fitoremediacyjne
-moŜliwość uprawy w zróŜnicowanych
warunkach środowiskowych, klimatycznych i glebowych, w tym na
glebach V i VI klasy bonitacyjnej
-moŜliwość wykorzystania dla róŜnych potrzeb w gospodarce człowieka
-mogą być wykorzystane do zagospodarowania środowiska naturalnego
-reagują zwiększeniem biomasy na bezpieczne dla środowiska nawoŜenie,
w tym osady
14. Przewidywane zmiany klimatyczne
*Globalne oziębienie
*Globalne ocieplenie
• wysoka temperatura
• duŜe dobowe skoki temperatur
• regionalna susza
• regionalne nadmierne opady
• długotrwałe susze i gwałtowne opady
• tornada
• stepowienie
• niedobór i niska jakość wody
Rozwój nieznanych szkodników i chorób oraz nieprzewidywalne zmiany
we wzroście roślin
15. SELEKCJA GATUNKÓW ROŚLIN ENERGETYCZNYCH
• wierzba (Salix sp.), topola (Populus sp)
• ślazowiec pensylwański Sida hermaphrodita
• słonecznik bulwiasty (topinambur) (Helianthus tuberosus)
• kukurydza (Zea mays)
• sorgo (Sorghum)
• rzepak (Brassica oleifera)
• zboŜa (Poaceae sp.)
• lucerna (Medicago sativa L.)
• słonecznik (Helianthus annuus L.)
• proso (Panicum)
• trawy Ŝycica trwała (Lolium perenne L.)
• rdest, róŜa bezkolcowa,
• trawy wieloletnie
Zastosowanie: Ŝywność, energia, fitoremediacja
Salix sp. w pierwszym
roku uprawy
IBMER Kłudzienko
BioróŜnorodność
Uprawa w róŜnych warunkach
16. Wierzba wiciowa
Salix viminalis
Wysokość - do 800 cm
-do 300 cm w sezonie
Plon suchej masy - 8 - 20t/ha
Wartość kaloryczna - 17 MJ.kg-1
Stanowisko - Ŝyzne, wilgotne
III-IV kl. bonitacyjna
20. Sylfia, roŜnik przerośnięty
Silphium perfoliatum
Wysokość - do 250 cm
Plon suchej masy – 19 t/ha
Stanowisko - niewielkie
wymagania glebowe
Do rekultywacji terenów
zdegradowanych
21. ZALETY UPRAWY TRAW NA CELE ENERGETYCZNE
- wysokie plony suchej masy
- zuŜycie małej ilości wody na wytwarzanie suchej masy
- niski koszt załoŜenia upraw
- łatwość zbioru przy pomocy prostego sprzętu
- róŜnorodność gatunkowa sprzyjająca zachowaniu równowagi w środowisku
- mniejsze zagroŜenie chorobami i występowaniem szkodników
- ochrona gleb przed erozją i działanie strukturotwórcze
- łatwość przekształcenia w grunty rolne
- moŜliwość uprawy na róŜnych glebach
- przydatność do rekultywacji terenów
- mechaniczny i biologiczny filtr oczyszczania środowiska ze skaŜeń
- moŜliwość wykorzystania jako pasza lub podłoŜe do produkcji roślin
22. Mozga trzcinowata
Phalaris arundinacea
Szlak fotosyntetyczny - C3
Wysokość - 70 -180 cm
Plon suchej masy - 6 -12 t/ha
Wartość kaloryczna - 16,6 - 19,3 MJ.kg-1
Stanowisko - Ŝyzne, wilgotne
Fot. A. Swędrzyński
23. Kupkówka pospolita
Dactylis glomerata
Szlak fotosyntetyczny - C3
Wysokość - 25 -150 cm
Plon suchej masy - 8 -10 t/ha
Wartość kaloryczna - 16,3 MJ.kg-1
Stanowisko - gleby zasolone
zasobne w azot
Fot. A. Swędrzyński
25. śycica trwała
Lolium ssp.
Szlak fotosyntetyczny - C3
Wysokość - 25 -150 cm
Plon suchej masy - 9 -12 t/ha
Wartość kaloryczna - brak danych
Stanowisko - wilgotne, suche
Fot. A. Swędrzyński
26. Wyczyniec łąkowy
Alopecurus pratensis
Szlak fotosyntetyczny - C3
Wysokość - 60 -140 cm
Plon suchej masy - 6 -13 t/ha
Stanowisko - wilgotne, Ŝyzne,
zasobne w fosfor, okresowo zalewane
Fot. A. Swędrzyński
27. Trzcina pospolita
Phragmites communis
Szlak fotosyntetyczny - C3
Wysokość - do 400 cm
Plon suchej masy - 9 -13 t/ha
Stanowisko - podmokłe, płytkie
zbiorniki, wytrzymała na niesprzyjające
warunki siedliskowe
Fot. A. Swędrzyński
28. Tymotka łąkowa
Phleum pratense
Szlak fotosyntetyczny - C3
Wysokość - 30 -160 cm
Plon suchej masy - 9 -18 t/ha
Stanowisko - bez wymagań
mrozoodporna, odporna na suszę
Fot. A. Swędrzyński
29. Trzcinnik piaskowy
Calamagrostis epigeios
Szlak fotosyntetyczny - C3
Wysokość - 60 -200 cm
Plon suchej masy - brak danych
Stanowisko - piaszczyste,
nasłonecznione, kwaśne, ubogie o niskim
poziomie wód gruntowych
Fot. A. Swędrzyński
30. Manna mielec
Gliceria aquatica
Szlak fotosyntetyczny - C3
Wysokość - do 200 cm
Plon suchej masy - brak danych
Stanowisko - Ŝyzne gleby
mułowo –glejowe, zasadowe
wilgotne, nasłonecznione
Fot. A. Swędrzyński
33. Miskant olbrzymi
Miscanthus x giganteus
Szlak fotosyntetyczny - C4
Wysokość - 25 -150 cm
Plon suchej masy - 13 - 30 t/ha
Wartość kaloryczna - 18,5 MJ.kg-1
Stanowisko - brak danych
34. PROBLEMY W UPRAWIE TRAW NA BIOMASĘ
- niska zdolność kiełkowania ziarniaków uzaleŜniona od
warunków atmosferycznych i pory wysiewu
- nierównomierne kiełkowanie ziarniaków
- niedopracowane metody uprawy w określonych warunkach
środowiskowych, zbioru i przechowywania biomasy.
- wysokie koszty sadzonek (miskant)
Stosunkowo wysokie plony słomy (10-19 t/ha) o niskiej
wilgotności oraz koszt ziarniaków (4500 PLN/t) czyni
produkcję traw opłacalną w stosunku do Ŝyta i być
moŜe innych zbóŜ oraz niektórych typowych roślin
energetycznych
36. EKOLOGICZNE TECHNOLOGIE UPRAWY ROŚLIN
W ASPEKCIE ZMIAN KLIMATYCZNYCH
• Dobór gatunków roślin
• Dostosowanie metod uprawy do warunków środowiskowych
• Płodozmian
• Sąsiedztwo gatunków roślin
• Ochrona przed szkodnikami i chorobami
• Stymulacja wzrostu i zapylania roślin biostymulatorami (Biojodis, Tytanit,
Asahi SL i monokulturami Cyanobacteria
37. Ekonomiczna analiza
produkcji biomasy na cele
energetyczne
Kontrola Tytanit
Sida hermaphrodita
0
5
10
15
20
25
30
1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415161718192021222324
kombinacje
wysokość(cm)
21.08
04.09
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
kontrola
M1 (60min)
M2 (480 ml/kg nasion)
M3 (1200 ml/kg nasion
i 0,4 kg Calflo)
Dobór i introdukcja
nowych gatunków w
konkretnych warunkach
środowiskowych
Ochrona przed
chorobami i
szkodniami
Stymulacja rozwoju
roślin
Dostosowanie technologii
do zmian klimatycznych
Poprawa kiełkowania
nasion
Nowe technologie
uprawy
Wprowadzenie roślin genetycznie
modyfikowanych ?
O opłacalności
upraw decydują:
Opryskiwanie roślin Tytanitem często stymuluje kiełkowanie ziaren pyłku
na znamionach słupków kwiatów i zwiększa liczbę powstających nasion
38. Biochikol 020 PC i
Biosept 33 SL
stosowane
na szeroką skalę w
praktyce
PRODUKCJA NASION METODAMI EKOLOGICZNYMI
● Technologia produkcji nasion ekologicznych
polega na:
- sprecyzowaniu wymagań stawianych nasionom
ekologicznym
- przestawieniu produkcji nasion na ekologiczną
- wytyczeniu terenów pod uprawy ekologiczne
- dobórze gatunków i odmian
- płodozmianie, agrotechnice i pielęgnacji roślin
- profilaktyce i ochronie roślin przed chwastami,
chorobami i szkodnikami (stosując ekologiczne
środki: Constans, Trichodex, Polyversum, Antifung
20 SL, Bioczos BR, Biosept 33 SL i Biochikol)
- wykorzystaniu allelopatii w aspekcie hamowania
kiełkowania nasion przez substancje wydzielane
przez sąsiadujące rośliny
40. Celem kondycjonowania jest poprawa jakości nasion,
w tym:
• przyśpieszenie kiełkowania nasion
• przyśpieszenie wschodów siewek
• zwiększenie zdolności kiełkowania nasion
• poprawa równomierności kiełkowania i wschodów
• poprawa jakości starzejących się nasion
Najczęściej stosowane metody kondycjonowania nasion:
• hydrokondycjonowanie
• osmokondycjonowanie
• matrykondycjonowanie
• podkiełkowywanie
• metody integrowane
47. Kiełkujące nasiona określonych gatunków roślin mogą być bardzo dobrymi
bioindykatorami skaŜenia gleby i wody metalami cięŜkimi
Zastosowanie kiełkujących nasion do monitorowania
toksycznych skaŜeń metalami cięŜkimi w wodzie i glebie
H2O CuSO4 x 5H2O (80 mg L-1
)
CuSO4 x 5H2O (320 mg L-1
) CuSO4 x 5H2O (1280 mg L-1
)
48. Fot. http://www.biohidrica.cl / autor
BiotestyBiotesty komercyjnekomercyjne
Tetrahymena
thermophila
Pseudokirchneriella
subcapitata
Daphnia magna Lemna minor
Thamnocephalus
platyurus
Brachionus
calyciflorus
Artemia salina
49. ,
Przydatność nawoŜenia roślin energetycznych przerobionymi
osadami z oczyszczalni miejskich
- skład ilościowy i jakościowy musi być zgodny z wymaganiami UE
i przyjazny środowisku.
- przerobione osady wzbogacają glebę w składniki organiczne oraz
mineralne i z tego względu ograniczają konieczność nawoŜenia
mineralnego
- poprawiają właściwości sorpcyjne gleby
- recykling osadów do produkcji roślin energetycznych rozwiązuje
problem ich składowania i jednocześnie przyczynia się do poprawy
jakości gleb słabych i zdegradowanych.
53. Intensyfikacja produkcji energii odnawialnej wymaga zastosowania
wysokoefektywnych, sprzyjających środowisku technologii uprawy roślin
energetycznych na glebach słabych
Kondycjonowanie oraz odkaŜanie nasion w nietoksycznych substancjach
są uŜytecznymi i opłacalnymi metodami w poprawianiu efektywności
ekologicznej produkcji roślin
Zastosowanie biopreparatów i substancji sprzyjających środowisku
korzystnie wpływa na kiełkowanie nasion i wzrost roślin
WNIOSKI
54. WNIOSKI (cd)
Uszlachetnione osady pościekowe, wolne od toksycznych
zanieczyszczeń, są korzystne dla środowiska i mogą być
wykorzystane do biologicznego nawoŜenia roślin energetycznych
w tym ślazowca pensylwańskiego uprawianego na niskiej jakości
glebach.
Zastosowanie osadów pościekowych na duŜą skalę w produkcji
roślin energetycznych rozwiąŜe ekologiczny problem ich
składowania i zmniejszy ryzyko skaŜenia środowiska.
Uprawa roślin energetycznych wspomagana nawoŜeniem
Cyanobacteria stwarza warunki dla efektywnej produkcji na glebach
niskiej jakości i ochronę przed erozją.
