Využívání obnovitelných surovin v České republice

Produkce surovin pro průmyslové a energetické využití byla na území České republiky tradičním úkolem zemědělství a lesnictví. V druhé polovině minulého století se však stalo zabezpečení soběstačnosti ve výrobě potravin hlavním zájmem a pěstování průmyslových rostlin bylo minimalizováno. Již deset let usiluje České sdružení pro biomasu CZ Biom o rozvoj nepotravinářské produkce v České republice, přičemž dociluje pouze dílčí úspěchy a to především při energetickém využívání biomasy a při výrobě fytopaliv. Cílem energetického využití biomasy v ČR je zabezpečení cca 6% primárních zdrojů energie v České republice. V roce 2010 by roční energetické využití biomasy z dnešních cca 30 PJ mělo vzrůst na cca 95 PJ, z čehož by výroba elektrické energie z biomasy představovala cca 1700 GWh a produkce rostlinných fytopaliv cca 9,2 PJ. Tyto cílové hodnoty jsou v souladu s požadavky EU, jsou podporované legislativou i dotační politikou. Za energetickým využíváním biomasy však silně zaostává surovinové využívání biomasy.

Výroba a využívání obnovitelných surovin má ještě významnější pozitivní ekologický účinek nežli energetické využití biomasy. Pěstování průmyslových rostlin nenavyšuje produkci skleníkových plynů a surovinové využití těchto rostlin představuje významnou a zpravidla dlouhodobou sekvestraci uhlíku, omezující významně antropogenní skleníkový efekt. Využívání obnovitelných surovin přispívá k ochraně vyčerpatelných fosilních zdrojů. V České republice je zapotřebí využít pro pěstování nepotravinářské produkce půdu nadbytečnou pro výrobu potravin, která představuje v současné době 400 000 ha. Tato půda je dnes zcela neefektivně zatravňována nebo zalesňována. Máme zkušenosti, že pěstování průmyslových a energetických rostlin obohacuje významně kulturní krajinu. Pěstování průmyslových rostlin a využívání obnovitelných surovin napomáhají vzniku a udržení dalších pracovních míst na venkově a přispívají ke stabilitě venkova. Využití obnovitelných surovin představuje šanci pro inovaci, na příklad při výrobě hydrofilních biopolymerů vznikají zcela nové produkty s výjimečnými vlastnosti, které není možno získat z ropných surovin. Využití obnovitelných surovin v České republice není ve srovnání s využíváním obnovitelných energií dostatečně státem podporováno a to jak legislativně, tak daňovými úlevami i dotační politikou, což omezuje i produkci těchto surovin. Důvodem pro podporu pěstování a využívání průmyslových rostlin v České republice by mělo být nejen řešení současného agrárního problému nadvýroby potravin, ale především příznivé ekologické aspekty výroby a využívání produktů vyrobených na bázi rostlinných surovin.

Dále budou komentovány obnovitelné suroviny rostlinného původu, u kterých se očekává v České republice rozvoj produkce a využívání.

Přadné rostliny

Produkce tuzemského lněného vlákna pokrývá přibližně polovinu potřeby českého textilního průmyslu. Současnou sklizňovou plochu cca 5,7 tis. ha je třeba zvýšit alespoň na 12 tisíc ha. Současná plocha olejného lnu představuje každoročně cca 2,5 ? 3 tisíce ha. Oba typy lnu jsou předmětem dotační podpory. Rozvoj omezuje rizikovost pěstování lnu a nedostupnost finančně dostupné sklizňové techniky.

Podstatně vyšší nárůst produkce se očekává u konopí setého, které v minulosti vymizelo z našich polí. V současné době jsou v České republice k dispozici odrůdy konopí Juso 11 a Beniko, které splňují požadavek minimalizace obsahu THC. Zároveň jsou osvojovány ekonomicky efektivní technologie. Dřívější sklizňové technologie obsahovaly příliš mnoho ruční práce a byly zaměřeny na získávání co možná nejdelších vláken pro textilní využití. Současné zpracovatelské technologie umožňují uplatnění všech částí konopí, včetně pazdeří, které dříve představovalo obtížně zpracovatelnou odpadní frakci. Změna technologie umožňuje zpracovat i nerosenou konopnou slámu a přesto získat vlákna zajímavých technických kvalit. V České republice je v současné době osvojováno nejen pěstování technického konopí, ale i některé nové sklizňové techniky, např. využití stupňovaného žacího zařízení nebo kombinovaná sklizeň, při které je žací mlátičkou sklizena vrchní část rostliny a vymláceno konopné semeno a pomocí žacího mačkače jsou následně sklízeny zbývající stonky. V případě vysoce vzrostlého porostu v důsledku dobré výživy a dostatku vláhy je třeba zvolit způsob sečení umožňující krácení dlouhého konopného stonku. Brzdou rychlejšího rozvoje pěstování je nízká kapacita tíren schopných zpracovávat konopí lokalizovaných přímo v pěstitelských oblastech a nedostatek speciální sklizňové techniky. Tento nedostatek je řešen využíváním mobilních tíren, přičemž vznikají významné úspory přepravních nákladů a lepší možnost využití pazdeří. V současné době o vlákna neprojevuje zájem pouze textilní průmysl, ale krátká vlákna a pazdeří jsou zpracovatelné v čalounictví, k výrobě tepelné a zvukové izolace a jako přídavek do různých maltových směsí (obr. č. 1), jako výplně pro automobilový průmysl a pro speciální papírenskou výrobu (bonbony, cigaretový papír). Různorodé technické a farmaceutické využití má konopný olej.

Biomasa pro přípravu paliv

V České republice je dlouhodobě zavedena výroba tzv. bionafty II. generace, což je vícesložkové palivo, obsahující minimálně 30% metylesteru řepkového oleje a zbytek představují biologicky odbouratelné a hluboko odsířené ropné komponenty. Za 21 dnů dojde k biologickému rozkladu minimálně 90% bionafty II. generace. Použití bionafty II. generace nemá negativní vliv na motor a životnost náplní. Řepka pěstovaná pro nepotravinářské účely na cca 76 tisíc ha je předmětem dotační podpory a zajišťuje roční produkci 70 000 t metylesteru při zpracování 230 000 t řepkového semene. V České republice se upřednostňují kontinuální technologie výroby metylesteru řepkového oleje. Výtěžnost výroby je 95 ? 97% hmotnosti řepkového oleje. Na 1 t metylesteru je zapotřebí 127 kg metanolu a 8 kg KOH. Glycerinová fáze získaná při výrobě metylesteru obsahující cca 60% glycerolu slouží k výrobě glycerinu většinou pro kosmetické účely.

K problematice motorových paliv na bázi rostlinných olejů je třeba zahrnout výrobu bioolejů pro různé technické účely a ztrátová mazání. O řepkový olej a další rostlinné oleje s obsahem nižších mastných kyselin má zájem chemický průmysl pro výrobu např. tensidů, plastů, aditiv apod. Nárůst nepotravinářského využití rostlinných surovin se očekává v důsledku uplatňování bioetanolu v motorových palivových směsích. Bioetanol bude především uplatněn při výrobě energetického oxygenátu ETBE, který bude součástí benzinových směsí do výše 15% jako náhrada stávajícího MTBE vyráběného ze syntetického metanolu. Roční potřeba ETBE bude v České republice 1,5 mil. hl, což odpovídá cca 2,5 mil. hl bioetanolu. Další možností využití bioetanolu v České republice je technologicky ověřená možnost výroby ethylesteru řepkového oleje jako součásti bionafty II. generace. Připravovaná realizace nového systému výroby bioetanolu je zaměřena na zpracování škrobnaných odrůd pšenice a tritikale a dále se uvažuje též s cukrovkou. S ohledem na připravovanou dotační podporu pěstování nepotravinářských lihových plodin a budování nových lihovarů se dá v České republice očekávat až 100 000 ha plochy v budoucnu osévaných lihovými plodinami.

V České republice je vyvinuta technologie výroby bioetanolu tepelně tlakovou hydrolýzou lignocelulózové fytomasy v kyselém prostředí. Poloprovozní zařízení je na obr. č. 2. Touto technologií je možno využívat levnější surovinu než zpracovávají agrolihovary. Z 1 tuny sušiny obilní slámy je možno získat až 648 kg hydrolýzních cukrů, což představuje 202 kg bezvodého bioetanolu, jeho výrobní náklady představují cca 75% ve srovnání s bioetanolem vyrobeným z obilovin. Tímto způsobem je možno vyrábět bioetanol i z dalších vedlejších produktů při sklizni technických plodin a olejnin a rovněž z cíleně pěstovaných energetických rostlin (např. Šťovík Uteuša). Výhodou tohoto způsobu zpracování je získání dalších hodnotných produktů. Jde zejména o práškový lignin, fural a organické kyseliny.

V České republice je pro přípravu tuhých paliv ve formě briket, pelet pro rodinné domy a obřích balíků pro biokotelny využívána především řepková a částečně též obilná sláma a biomasa z 15 druhů rostlin, jejichž pěstování je podporováno státní dotací. Mezi těmito rosltinami je významná energetická tráva lesknice ? chrastice rákosová (Phalaris arundinacea L.) (obr. č. 3).

Nepotravinářské využití škrobu

V České republice je tradiční nepotravinářské využití škrobu. Přírodní nebo modifikovaný škrob je využíván v papírenství, textilním průmyslu, jako pojivo při výrobě stavebních desek, při výrobě slévárenských forem, při těžbě ropy apod. Novou možností využití je výroba biodegradabilních plastů. Škrob je používán buď jako plnidlo do plastů nebo jako kopolymer zejména s polyetylenem nebo polypropylenem. Potřeba biodegradovatelných plastů v České republice vyplývá především z požadavku odpadového hospodářství, kde do sáčků a tašek z těchto hmot bude sbírán v domácnostech separovaný bioodpad a následně kompostován. V současné době se ještě granulát škrobného kopolymerizátu dováží z Itálie, ale připravuje se již česká produkce. Plochy určené k pěstování škrobových plodin k nepotravinářskému využití škrobu od roku 2000 pravidelně stoupají.

Šťovík Uteuša ? nová plodina pro nepotravinářské využití

Při plánování, jak nejefektivněji využít cca 400 000 ha nadbytečné půdy a dalších 20 000 ha antropogenních půd vzniklých rekultivací výsypek povrchových dolů, bylo nutno hledat takové plodiny, jejichž pěstování by bylo ekonomicky a energeticky efektivní. Vhodná vysokovzrůstná rostlina byla nalezena mezi vytrvalými bylinami. Jde o hybrid šťovík Uteuša (Rumex Uteusa = rhumex tianshanianus x rhumex potientic). Tato bylina vytváří rozvětvené lodyhy o výšce 2 m (obr. č. 4). Je odolná vůči vymrzání a nemá žádné vyhraněné nároky na stanoviště. Daří se jí jak v nížinách, tak i ve vyšších polohách. Životnost plantáže šťovíku Uteuša může být až 20 let. Na dobrých půdách s dostatkem vody je výnos suché hmoty z 1 ha cca 20 t. Biomasa šťovíku je v České republice využívána pro výrobu briket a pelet pro vytápění, dále je šťovík komprimován do balíků jako palivo pro biokotelny, rostlina je též využívána pro výrobu bioplynu. Pokusně byla ověřena možnost z biomasy šťovíku Uteuša výroby bioetanolu tlakově tepelnou hydrolýzou. Šťovík Uteuša je dobrým zdrojem fenolických látek. K pěstování šťovíku Uteuša je zapotřebí jen běžně dostupná zemědělská mechanizace. O pěstování šťovíku je velký zájem mezi zemědělci a plochy plantáží každoročně narůstají o stovky ha. Brzdou pěstování jsou předpisy na ochranu přírody, které omezují a kontrolují pěstování rostlinných hybridů v České republice.

Obr. č. 2: Poloprovozní zařízení pro hydrolýzu slámy v areálu Výzkumného ústavu rostlinné výroby
Obr. č. 3: Chrastice rákosovitá
Obr. č. 4: Šťovík Uteuša

Tweet

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

Biometan se vyplatí a má budoucnost