Optimalizace procesu v bioplynové stanici pomocí vhodných plodin

Produkce bioplynu jako obnovitelného zdroje energie bývá komplikovaným procesem závislým na mnoha faktorech. Pro produkci bioplynu je využívaná kukuřice setá, která bývá často významnou vstupní surovinou rostlinného původu při výrobě bioplynu. Přitom kukuřičná siláž nenabízí při fermentačním procesu všechny potřebné stopové prvky důležité pro činnost metanogenních bakterií, které jsou odpovědné za produkci bioplynu a metanu. Nedostatek stopových prvků je možné řešit prostřednictvím alternativních energetických plodin, které jsou často schopné kumulovat potřebné stopové prvky v biomase.

Při fermentačním procesu podle Hinken a kol. (2008) často dochází při používání biomasy složené čistě z kukuřice po určité době k dramatickému snížení produkce bioplynu. Za tímto jevem může stát nedostatek stopových prvků jako niklu a kobaltu, jelikož tyto stopové prvky hrají při produkci metanu důležitou roli (Zandvoort a kol. 2006). Také Feher a kol. (2013) uvádí, že nedostatek kobaltu, niklu a částečně molybdenu omezuje v mnoha případech fermentační proces, protože organismy produkující metan jsou limitovány právě nedostatkem těchto prvků, dochází tak k omezení jejich funkcí a následně k omezení produkce metanu.

Zejména v kukuřici je obsah kobaltu velmi malý, což je dáno malou schopností kukuřice absorbovat tento prvek. Z těchto důvodů mohou vsázky do bioplynové stanice složené pouze z kukuřičné siláže podle Heidecker (2008) produkovat méně bioplynu než vsázky složené z více komponent než jenom kukuřice, což se může projevit na snížené efektivnosti celého procesu při jeho ekonomickém hodnocení.

Pěstování a využití kukuřice v bioplynových stanicích umožňuje otevřít otázku zapojení smíšené kultury při pěstování kukuřice do současného zemědělství. Pojmem smíšená kultura je definován systém pěstování dvou a více druhů plodin na jednom pozemku ve stejném čase. Smíšenou kulturu při pěstování kukuřice používali již indiáni kmene Cherokee, kteří pěstovali dohromady kukuřici, dýně a fazole. Tato indiánská smíšená kultura je nazývána jako Tři sestry. Zapojení smíšené kultury při pěstování kukuřice poskytne nejen přísun stopových prvků bakteriím při fermentačním procesu, ale je také přínosná z hlediska zachování nebo zlepšení půdních vlastností a omezení vzniku vodní eroze na pozemku. Navíc podle Fahlbush a kol. (2018) alternativní energetické plodiny v kombinaci s kukuřicí zajišťují dobrý výnos sušiny za rok a obsahují výrazně více stopových prvků. Z hlediska produkce bioplynu a metanu dochází při využití biomasy ze smíšené kultury ke zvýšení výtěžnosti o 11 % oproti biomase z monokultury kukuřice (Heidecker, 2008). Zejména se osvědčila kombinace kukuřice seté (Zea mays L.) a komonice bílé (Melilotus albus Med.), která má uspokojivou produkci biomasy a vyznačuje se také mohutným kořenovým systémem. V rámci provedených experimentů se osvědčilo zastoupení komonice bílé do 20% v siláži vyrobené ze smíšené kultury pro potřeby produkce bioplynu, při kterém není ovlivněna produkce bioplynu (Kintl a kol., 2020).

V současné době je problematika pěstování smíšené kultury řešena v rámci projektu Technické agentury České republiky, který má záměr přenést technologii do praxe (TH02030681 – Technologie pěstování kukuřice ve smíšených kulturách)

V rámci projektu jsou zkoušeny různé kombinace smíšené kultury s kukuřicí, přitom se hodnotí výtěžnost bioplynu ze siláží získaných ze smíšené kultury. Experimenty se smíšenou kulturou při pěstování kukuřice vedou k upřesnění technických postupů umožňující zavedení technologie do zemědělské praxe splňující požadavky udržitelného a konkurenceschopného zemědělství.

 

Článek byl uveřejněn za podpory Ministerstva zemědělství ČR při České technologické platformě pro zemědělství a projektu TAČR – TH02030681 Využití technologie pěstování kukuřice formou smíšené kultury k výrobě siláže využitelné v bioplynové stanici.

 

Ing. Pavlína Kadaňková

Ing. Antonín Kintl

Zemědělský výzkum spol. s.r.o.

 

Více si můžete přečíst ve Farmáři č. 12/2020.

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *