Powszechnie dostępna słoma kukurydziana nie jest zazwyczaj brana pod uwagę jako substrat do biogazowni. Tymczasem opracowanych zostało kilka technologii zbioru i efektywnego zakiszania – mimo wysokiej zawartości suchej masy. Jeśli zabraknie tańszych substratów, może to być interesujący materiał, gdyż w prawie każdym badanym przypadku kiszonka ze słomy kukurydzianej fermentuje bardziej wydajnie niż kiszonka z całych roślin.
Tekst:
dr inż. Damian Janczak,
dr inż. Dawid Wojcieszak,
Instytut Inżynierii Biosystemów, Uniwersytet
Przyrodniczy w Poznaniu
Zdjęcie: Pizabay.com
W ostatnich dziesięciu latach na świecie odnotowano 40 proc. wzrost produkcji ziarna kukurydzy, która aktualnie wynosi 1030 mln t. W Unii Europejskiej całkowita produkcja ziarna kukurydzy w 2016 roku wynosiła 60,3 mln t i wzrosła w porównaniu z 2015 rokiem o 1,8 mln t. W Polsce produkcja ziarna kukurydzy w 2015 roku wynosiła 3,16 mln t. Produktem ubocznym w produkcji ziarna kukurydzy są resztki pożniwne, na które składają się łodygi, liście, rdzenie kolbowe oraz liście okrywowe kolb. Resztki pożniwne stanowią od 47 do 50 proc. plonu suchej masy całych roślin kukurydzy. Z szacunków przeprowadzonych w Instytucie Inżynierii Biosystemów na Uniwersytecie Przyrodniczym w Poznaniu wynika, że roczna produkcja słomy kukurydzianej w Polsce może wynosić nawet 4 mln t. Ta duża ilość słomy kukurydzianej może być wykorzystana jako uzupełnienie bazy surowcowej dla biogazowni rolniczych.
Termin zbioru kukurydzy na ziarno w Polsce przypada późną jesienią (październik – listopad), gdy temperatura powietrza spada, a wilgotność wzrasta. Wtedy ziarno osiąga dojrzałość fizjologiczną. W krajowych warunkach klimatycznych zebrane ziarno ma najczęściej ok. 30-35 proc. wilgotności. Natomiast wilgotność resztek pożniwnych kukurydzy (słomy kukurydzianej) wynosi od 45 proc. do nawet 68 proc. Takie warunki sprzyjają powstawaniu dużych zanieczyszczeń mineralnych (głównie ziemią) podczas zbioru słomy kukurydzianej.
Dlatego przy planowaniu linii technologicznej do zbioru słomy kukurydzianej, oprócz kosztów należy zwrócić uwagę na ilość zanieczyszczeń w zbieranej słomie. Praktyczną wiedzę w tym zakresie można znaleźć w opracowaniach i publikacjach przygotowanych przez pracowników Instytutu Inżynierii Biosystemów Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu.
Jak zebrać i zakisić słomę kukurydzianą
W Instytucie Inżynierii Biosystemów UP w Poznaniu zrealizowano w latach 2010-13 projekt naukowy, którego celem było opracowanie ekonomicznie opłacalnej technologii zbioru i przechowywania słomy kukurydzianej przeznaczonej na substrat do biogazowni lub substrat
strukturalny do kompostowania. W ramach projektu wykonano badania technologii zbioru słomy kukurydzianej, w których maszynami głównymi były:
- prasa zwijająca,
- przyczepa zbierająca
- oraz sieczkarnia polowa.
Drugim rozpatrywanym czynnikiem było przygotowanie plantacji do zbioru słomy, które przeprowadzono na dwa sposoby: zgrabiarką wirnikową oraz przez zastosowanie specjalnego zespołu żniwnego układającego rozdrobnione łodygi i liście kukurydzy centralnie, pomiędzy koła kombajnu. Kolejnym zagadnieniem rozwiniętym w ramach projektu były różne sposoby zakiszania resztek pożniwnych kukurydzy zbieranej na ziarno. Zebraną słomę kukurydzianą zakiszono w:
- pryzmie polowej,
- belach cylindrycznych owiniętych folią,
- silosie elastycznym.
Koszty zbioru słomy kukurydzianej w zależności od zastosowanej technologii zbioru wynosiły od 52 zł/Mg s.m. do 107 zł/Mg s.m. Najtaniej było zebrać słomę kukurydzianą przyczepą zbierającą i zakisić na pryzmie. Jednak zespół rozdrabniający przyczepy zbierającej nie gwarantuje bardzo dobrego rozdrobnienia, jak jest w przypadku wykorzystania sieczkarni polowej. Zastosowanie do kombajnu specjalnego zespołu żniwnego podczas zbioru słomy kukurydzianej, który układał rozdrobnione łodygi i liście centralnie pomiędzy koła kombajnu, pozwoliło na ograniczenie zanieczyszczeń mineralnych w zbieranej słomie kukurydzianej. Ponadto pozwoliło to na wyeliminowanie z technologii zabiegu zgrabiania, co wpływa na ograniczenie kosztów zbioru.
Jaka wartość energetyczna?
W badaniach prowadzonych w ramach projektu badawczego w IIB UP w Poznaniu przeprowadzono badania fermentacji metanowej różnych rodzajów kiszonki słomy kukurydzianej o bardzo odmiennej zawartości suchej masy. Substratem do badań fermentacji metanowej była kiszonka ze słomy kukurydzianej. Kiszonka CCS1 została sporządzona ze słomy po zbiorze ziarna kukurydzy odmiany Ambrosini firmy KWS o liczbie FAO 220, typu stay green. Zbierana biomasa zawierała 33 proc. suchej masy. Plon suchej masy kukurydzy składał się w 53 proc. z kolb, w 24 proc. z łodyg, w 15 proc. z liści, w 8 proc. z liści okrywowych kolb. Słomę kukurydzianą zebrano sieczkarnią polową, której teoretyczna długość cięcia wynosiła 20 mm. Słomę zakiszono w silosie elastycznym o długości 60 m. Kiszonka CCS2 sporządzona została ze słomy po zbiorze kukurydzy na ziarno odmiany PR39A79 firmy Pioneer o liczbie FAO 300. Zawartość suchej masy w resztkach pożniwnych wynosiła 68 proc., a zawartość suchej masy organicznej 87,11 proc.
Plon suchej masy kukurydzy składał się w 59 proc. z kolb, 19 proc. z łodyg, 14 proc. z liści i 8 proc. z liści okrywowych kolb. Kiszonka CCS2 została sporządzona w beli cylindrycznej owiniętej folią, kiszonka CSS3 w silosie elastycznym, natomiast kiszonka CCS4 w pryzmie polowej, okrytej folią. Zbiór słomy przeprowadzono zmiennokomorową prasą zwijającą New Holland 644 oraz przyczepą zbierającą Pöttinger Jumbo 7200 Powermatic.
Po przebadaniu próbek okazało się, że poza jedną najbardziej wilgotną i kiepskiej jakości kiszonką – pozostałe kiszonki ze słomy kukurydzianej wykazywały bardzo wysoką produkcję metanu (120-141 m3 z tony świeżej masy). Jest to znacznie więcej niż w przypadku zwykle używanej kiszonki z całych roślin (95-103 m3 /Mg świeżej masy). Wbrew początkowym obawom okazało się również, że po licznych próbach w skali laboratoryjnej i polowej udało się produkować kiszonkę ze słomy o tak dobrej jakości, że jedno z gospodarstw, w których realizowano badania – wykorzystało część zawartości testowego rękawa do skarmienia bydła, gdy okresowo zabrakło typowej kiszonki.
Perspektywy wdrożenia technologii
Przy obecnych cenach zbioru kiszonka ze słomy kukurydzianej może być opłacalnym materiałem w porównaniu do typowej kiszonki – zwłaszcza z uwagi na znacznie wyższą wydajność biometanową. Można przypuszczać, że upowszechnienie technologii zbioru i zakiszania słomy może mieć też wpływ na zmniejszenie kosztów. Co jednak szczególnie ważne – słoma kukurydziana jest ubocznym produktem powstającym przy zbiorze ziarna, stąd jej zagospodarowanie jako substratu do biogazowni nie stoi w żadnym konflikcie między produkcją biopaliw a produkcją żywności. Dlatego jeśli biogazownia jest zainteresowana odejściem od technologii I generacji (fermentacji typowych płodów rolnych pozyskiwanych jako plon główny), wówczas zakiszana słoma kukurydziana jest dobrą alternatywą.
Chcesz wiedzieć więcej? Zamów prenumeratę!
Wypełnij ankietę – my zajmiemy się resztą.
Newsletter
Bądź na bieżąco z branżą OZE
