Pěstování kukuřice na výrobu bioplynu

Koncem loňského roku uspořádala firma KWS Osiva, s. r. o., ve Větrném Jeníkově seminář o energetické kukuřici, která se používá jako vstupní surovina do zemědělských bioplynových stanic. V roce 2012 bylo u nás zhruba 320 těchto stanic, což byl nárůst od roku 2011 asi o sto. V roce 2020 by mělo u nás být asi 720 bioplynových stanic. Ty budou potřebovat silážní kukuřici z výměry asi 130–150 tis. hektarů.

Obr. 1: Kukuřice na bioplyn musí poskytnout vysoký výnos sušiny a následně metanu

Při plných stavech dobytka v roce 1990 se na našem území pěstovala kukuřice zhruba na 420 tisících hektarů. Poté plocha kukuřice poklesla. V roce 2012 jí naši pěstitelé vyseli 324 tisíc hektarů, což bylo asi třináct procent z výměry orné půdy v ČR. Z celkové plochy připadlo asi 110 tisíc hektarů kukuřici na zrno a asi 40 tisíc hektarů byla kukuřice na výrobu bioplynu.

Kukuřice na bioplyn

O postavení energetické kukuřice v Evropské unii a předpokládaném vývoji do roku 2020 hovořil Dr. Dirk Augustin z firmy KWS Mais GmbH. Podle jeho slov se v dlouhodobém vývoji ve světě počítá se zvýšením podílu energie z obnovitelných zdrojů. V Evropské unii má být do roku 2020 dvacet procent spotřeby elektřiny a tepla pokryto z obnovitelných zdrojů a deset procent obnovitelné energie se má využívat v dopravě. Zároveň se počítá s dvacetiprocentním snížením emisí oxidu uhličitého. Podle názoru Dr. Augustina ale některé země EU tyto limity pravděpodobně nebudou schopné splnit.

V současné době se v Unii největší počet bioplynových stanic nachází v Německu, přičemž jejich počet rok od roku narůstá. Zatímco v roce 2001 fungovalo na německém území kolem 1 300 bioplynových stanic, v roce 2012 se jejich počet vyhoupl už téměř k sedmi a půl tisícům. Výměra kukuřice pěstované k energetickým účelům se v Německu v současnosti pohybuje kolem 800 tisíc hektarů. Jak uvedl Dr. Augustin, podle předpokladů by mělo na německém území v roce 2030 téměř sedmnáct a půl procenta energie pocházet z obnovitelných zdrojů. V Evropské unii se v současné době pěstuje téměř 23 miliónů hektarů kukuřice, z čehož přibližně čtrnáct a půl miliónů hektarů připadá na kukuřici zrno. Výměra kukuřice k energetickým účelům dosahuje téměř jeden milión hektarů. Předpokládá se, že se v zemích EU do roku 2020 plocha kukuřice určené na výrobu bioplynu zhruba zdvojnásobí. Kromě kukuřice se na výrobu bioplynu dají využít i další plodiny, například čirok, cukrovka, řepka, slunečnice, triticale nebo žito. Cílem je získání co nejvyššího výnosu sušiny s vysokou výtěžností metanu. Dr. Dirk uvedl, že v letech 2002 až 2008 stouply výnosy sušiny energetické kukuřice o zhruba tři procenta, zatímco v případě kukuřice na siláž navýšení představovalo jen 1,7 procenta.

Obr. 2: V registračních zkouškách ÚKZÚZ v letech 2005 až 2006 dosáhl v raném sortimentu nadprůměrných výnosů 107 % hybrid KWS 5133 ECO

Vybrat odrůdy

Při pěstování energetických plodin je třeba vybrat vhodné odrůdy. V současnosti firma KWS nabízí jedenáct kukuřičných hybridů vhodných na výrobu bioplynu a také tři odrůdy čiroku. Současný sortiment odrůd kukuřice a čiroku využitelných na výrobu bioplynu popsal Ing. Miroslav Sedláček z podniku KWS Osiva, s. r. o. Tato firma začala šlechtit kukuřici pro bioplynové stanice už před více než desetiletím.

V současnosti mají v nabídce již zavedené kukuřičné hybridy i novinky. K prověřeným odrůdám patří Ursinio (FAO 230), Touran (FAO 240), KWS 5133 ECO (FAO 250), Cassilas (FAO 260), Fernandez (FAO 270), nejvýkonnější hybrid Atletico (FAO 280), Gomes (FAO 290) a Kovadis (FAO 410). K novinkám patří hybridy Figorinio (FAO 250), Barros (FAO 260) a Cannavaro (FAO 350).

Nová raná odrůda Figorinio má velmi rychlý počáteční vývoj na jaře a dobrou odolnost vůči chladu. Jedná se o vzrůstný, mohutně olistěný hybrid s výbornou odolností k poléhání. Představuje jistotu siláže pro bioplynové stanice ve vyšších a chladnějších polohách. Další novinka Barros představuje hybrid nové generace ze speciálního šlechtění pro výrobu bioplynu. Tato vzrůstná odrůda s dobrým zdravotním stavem a výbornou odolností vůči poléhání poskytuje velmi vysoké výnosy suché hmoty.

Vysoce výkonný hybrid Cannavaro s výborným zdravotním stavem a dobrou odolností proti poléhání je určen pro pěstování v teplých oblastech. Má velmi vysoké, dobře olistěné, mohutné rostliny se silným stonkem. K jeho přednostem patří vysoká tolerance k přísuškům a silný stay green efekt zaručujícím široké sklizňové okno. Tato odrůda poskytuje siláž s minimálním podílem ligninu a vysokou produkcí metanu.

Vysoké výnosy sušiny

Podle slov Ing. Sedláčka hybridy kukuřice určené k energetickým účelům poskytují hektarové výnosy suché hmoty v rozmezí 22–25 tun. Ve dvouletých registračních zkouškách ÚKZÚZ si v raném sortimentu velmi dobře vedly hybridy KWS 5133 ECO, Cassilas, Figorinio a Barros. Ve středně raném sortimentu dosahovaly vysoce nadprůměrných výnosů odrůdy Atletico, Fernandez a Gomes.

U čiroku určenému k energetickým účelům se jedná o odrůdy KWS Freya, KWS Sole a KWS Zerberus. Rostliny rané odrůdy KWS Freya dorůstají výšky 2,5–3,5 m. Vysévá se 30–35 klíčivých semen na metr čtvereční. Středně raná odrůda KWS Zerberus, u které se seje 20–25 klíčivých semen na metr čtvereční, bývá ještě o metr vyšší. Novinku představuje raná odrůda KWS Sole s 2,5–3,5 m vysokými rostlinami. Doporučuje se vysévat 30–35 klíčivých semen na metr čtvereční.

Obr. 3: Na Mendelově univerzitě v Brně byly pro výrobu bioplynu testovány i tři odrůdy čiroku

Vliv změny klimatu

Na změny klimatu v souvislosti s pěstováním kukuřice zaměřil svoji přednášku prof. Ing. Zdeněk Žalud, Ph.D., z Mendelovy univerzity v Brně. Podle jeho slov se mění klima, otepluje se a současně přibývá extrémů. Do roku 2050 se může v České republice podle různých scénářů oteplit v ročním průměru o jeden až o dva a půl stupně.

Obecně mají C4 rostliny, ke kterým kukuřice patří, budoucnost. V teplejším klimatu se kukuřice vyhne jarním mrazíkům. I v případě poškození mrazem do čtvrtého listu rostliny dokážou velmi dobře zregenerovat.

Po zasetí kukuřici nevadí sucho. Problém ale představuje nedostatek vláhy v období intenzivního růstu v červnu a v červenci. V současnosti se suchovzdorností zabývají šlechtitelé. Do suchých podmínek jsou vhodné odrůdy s delší vegetační dobou s FAO 400. Ve vyšších polohách s dostatkem vláhy se dobře uplatní odrůdy s kratší vegetací.

Na závěr Ing. Žalud dospěl ke zjištění, že kukuřice patří mezi plodiny, kterých se měnící se podmínky prostředí výrazněji nedotknou. Pěstitelé však musejí uvážlivě zvolit správných hybrid do konkrétních pěstitelských podmínek. Oteplování sice povede k většímu tlaku zavíječe kukuřičného, ale to by se mohlo omezit šlechtěním na odolnost případně genetiky upravenými Bt odrůdami.

Testování hybridů

Anaerobnímu testování nových energetických hybridů kukuřice se věnoval tým prof. Ing. Bořivoje Grody, DrSc., z Mendelovy univerzity v Brně. Jako testovací substrát posloužila siláž tří hybridů kukuřice – Fernandez, Cassilas a Atletico. Jako inokulační substrát byl použit materiál z reaktoru bioplynové stanice v Čejči. Testy založené v letech 2010 a 2011 probíhaly 26 dní při teplotě 38 °C. Sledovalo se množství vzniklého bioplynu a jeho složení.

Vědci došli k závěru, že při výběru optimálního hybridu kukuřice pro energetické účely je kromě měrné produkce metanu důležité zohlednit pěstitelské nároky a hektarový výnos sušiny.

Ve dvouletých pokusech dosáhl nejvyšší měrné produkce metanu hybrid Atletico v roce 2011. Rovněž při zohlednění hektarových výnosů sušiny byl v produkci metanu nejlepší hybrid Atletico (8940 m3/ha).

Testování za stejných podmínek probíhalo v letech 2010 a 2011 také u tří odrůd čiroku – Maja, Freay a Zerbeus. V pokusech dosáhl nejvyšší měrné produkce hybrid Maja v roce 2010. Při zohlednění hektarových výnosů sušiny ale byl v celkové produkci metanu nejlepší hybrid Zerbeus (4253 m³/ha) těsně následovaný hybridem Freya. Čirok tedy v porovnání s kukuřicí ale vyprodukoval mnohem menší množství metanu.

Regulace teploty plynových motorů

Bioplynová stanice s kogeneračními jednotkami TEDOM

Olej pro plynové motory – klíčová volba pro kogenerační jednotky

Kam směřuje české odpadové hospodářství z pohledu prevence jejich vzniku?

Jak získat udržitelnou biomasu