V České republice je problematika bioplynových stanic novější záležitostí, proto na toto téma neustále probíhají různé semináře. Ty mají pomoci provozovatelům, ale i pěstitelům plodin k získaní nových znalostí a vědomostí o bioplynových stanicích. Jeden z nich na téma Využití digestátu z bioplynových stanic jako jednoho ze zdrojů živin v zemědělském podniku proběhl v Dolním Újezdě.
Bioplynové stanice, které produkují bioplyn z biomasy, patří bezesporu mezi alternativní obnovitelné zdroje energie. Aby vůbec mohl být bioplyn přeměňován v kogenerační jednotce na elektřinu, je třeba bioplynovou stanici zásobit kvalitními substráty.
Pomyslnými průkopníky ve využívání bioplynových stanic (BPS) byli farmáři v Německu. V této zemi došlo k velkému boomu při stavbách BPS, které byly morálně i finančně podporovány místní vládou. Síť BPS je po celém Německu, zejména však Bavorsku. Z mapky, kterou Ing. Ondřej Černý (Monsanto ČR s. r. o.) přítomným ukázal, bylo patrné, že podíl kukuřice využívané v BPS je tam enormní. Naopak využití silážní kukuřice podle jeho slov mírně klesá, i když je Německo stále zemí, kde se hojně pěstuje. Jak Ing. Černý dále sdělil, mnoho hybridů, které společnost Monsanto využívá, pochází právě z Německa.
Rychlý průběh fermentace
„Snahou každého provozovatele či vlastníka bioplynové stanice je produkovat bioplyn. Vytvořit ho co nejvíce a pokud možno takový, aby se přeměňoval v kogenerační jednotce na co největší množství elektřiny,“ zdůraznil Ing. Černý. Bioplyn se vytváří z mnoha zdrojů, příkladem jsou zemědělské produkty, odpady z jídla, z živočišné výroby nebo z průmyslu. Tvoří ho směs plynů, uvádí se, že ze dvou třetin metan a z jedné třetiny oxid uhličitý. „Vzniká také řada dalších plynů, z nichž metan je nejvýhřevnější a nejvíce se využívá při výrobě elektřiny,“ doplnil. Hlavním předpokladem k produkci bioplynu a následně elektřiny je dostatečné množství substrátu, který se bude využívat v bioplynové stanici. „Stejně jako dobytek i takzvaná železná kráva, tedy bioplynová stanice, musí být krmena každý den,“ apeloval na přítomné Ing. Černý.
Substrát by měl mít podle jeho slov nízký obsah ligninu, protože tyto dřevnaté části kukuřice velmi špatně fermentují. „Potřebujeme, aby průběh fermentace byl rychlý, což umožní kvalitní homogenní substrát s nízkou koncentrací dusíkatých látek a dostatečným množstvím vody,“ připomněl. Zdůraznil také, že stanici je vhodné krmit dlouhotrvající monodietou, přičemž v dodávce substrátu by neměly být zbytečné výkyvy, protože se vše následně projeví na výtěžnosti metanu.
Různé substráty a doplňky
„V Německu zemědělci používají jako základní substrát do bioplynových stanic kukuřici, protože tato plodina dokáže vytvořit značné množství homogenní biomasy,“ podotkl. Je řada dalších zdrojů, které se využívají v podhorských a sušších oblastech, jako je GPS žito, které nedosahuje takového výnosu jako kukuřice. „V USA se využívá také čirok, ale u nás zatím nejsou dostatečně chladuvzdorné hybridy,“ upřesnil.
Výtěžnost jednotlivých surovin využívaných v BPS, jako jsou kejda, jatečný odpad či kukuřice, se značně liší. Kukuřice vytváří 200 až 220 m3 bioplynu z tuny biomasy. „Záměrem jedné bioplynové stanice ze Znojemska bylo využít veškerý odpad v podniku vyprodukovaný. Časem se vyskytly velké výkyvy v produkci elektřiny mezi jednotlivými dny. Jak tomu zabránit? „Využívat pro účely bioplynové stanice homogenní hmotu v průběhu celého roku i několika let. Ať je zima nebo léto, mělo by se takzvaně krmit stejným substrátem. Právě k tomuto účelu se kukuřice výborně hodí,“ konstatoval Ing. Černý.
Substráty pocházející ze živočišné výroby produkují ve srovnání s rostlinnými méně bioplynu. Jejich přidávání do biomasy však může produkci bioplynu zvýšit. Velice dobře se uplatňují i další zdroje ze zemědělských podniků, jako je kejda, která se inokuluje k podpoření fermentace. Z jedné tuny hnoje hovězího skotu (dvě VDJ) se vyprodukuje 25 m3 bioplynu a tuny hnoje prasat přibližně 36 m3 bioplynu.
Požadavky na bioplynové hybridy
Ing. Černý připomněl, že společnost Monsanto ČR s. r. o. vyšlechtila několik hybridů vhodných pro bioplynové účely. Mezi požadavky kladené na tyto hybridy patří zejména vysoký výnos čerstvé hmoty. Důležitá je i vláknina, která je tvořena buněčnou stěnou a je limitujícím prvkem z hlediska trávení. Každá ze složek vlákniny, tedy celulóza, hemicelulóza i lignin mají jinou stravitelnost. Celulóza nacházející se ve zbytku rostliny je hlavním zdrojem uhlíku a má tak vliv na urychlení stravitelnosti, ale i vznik metanu. Naopak hemicelulóza a lignin dobré stravitelnosti brání. Stravitelnost ovlivňuje také jejich vzájemný poměr. Požaduje se nižší obsah škrobu v biomase, protože prodlužuje dobu fermentace. Pohotový škrob je nevhodný zdroj energie pro baktérie, způsobuje acidózy a následně snižuje i výkon BPS.
Hybridy vhodné pro BPS disponují pevným stonkem odolným proti polámání a silným kořenovým systémem, který zabraňuje vyvracení. Základem je výborný zdravotní stav a odolnost vůči chladu a přísuškům. Vysoká dávka škrobu u skotu způsobuje překyselení. Něco podobného lze předpokládat i u BPS, kde díky škrobu dochází ke zbytečnému prodlužování doby fermentace. „Škrob tedy rozhodně není kritériem, podle kterého se vybírá bioplynový hybrid,“ konstatoval Ing. Černý. Uvedl také, že kráva tráví krmivo v průběhu jednoho či půldruhého dne, ale proti tomu má BPS proces zpracování biomasy mnohem delší. „Je třeba vybrat hybrid vhodný do vašich agrotechnických oblastí,“ upozornil. Existují obrovské hybridy s FAO 500 či 600, které vytvoří velké množství hmoty. Bohužel, však nelze tyto hybridy v našich podmínkách sklidit, protože nedojdou do vhodného stadia sušiny. „Správný termín sklizně je alfou a omegou nejen u silážních, ale i bioplynových hybridů. Je třeba sklízet hybridy v době, kdy mají potřebnou sušinu,“ zdůraznil.
Zpracování kukuřice na bioplyn
Šlechtění hybridů Dekalb je zaměřeno na zvýšení podílu palice na celkovém výnosu sušiny. Palice přináší energii, respektive škrob. Výnos sušiny u palic kukuřice tvoří přibližně 45 %. „Bioplynovou stanici bychom měli krmit stejně jako vysokoprodukční dojnice. Nepotřebujeme však tak velké množství škrobu, “doporučil přítomným.
Obsah sušiny ovlivňuje včasné kvetení a dozrávání. Je indikátorem zralosti rostliny, proto má zásadní vliv správné načasování sklizně. „Platí stejné zásady jako u optimální siláže 32–35 %, u BPS můžeme sklízet již při 29–33 %, nepotřebujeme čekat na akumulaci škrobu,“ uvedl Ing. Černý. Je třeba, aby rostlina byla dostatečně zelená, protože velké množství vodorozpustných cukrů je předpokladem pro fermentaci. Ing. Černý také připomněl, že se využívají hybridy s takzvaným stay green efektem. Ty jsou delší dobu zelené a mají větší sklizňové okno, takže rostlinu nesklízíme při vysoké sušině.
Portfolio hybridů
Společnost Monsanto ČR s. r. o., která pořádala seminář spolu s firmou P & L, spol. s r. o., v Dolním Újezdě, nabízí především silážní hybridy. Hlavní rozdíl mezi hybridy vhodnými ke krmení dobytka a těmi, které se využívají v BPS, je ten, že dobytek krmivo, které mu nechutná nebo je pro něj nevhodné, odmítne. Případně zkrmí pouze takové množství, aby přežil. Při krmení BPS je tento proces od počátku až do konce ovlivňován lidským faktorem.
Monsanto doporučuje hybridy s vysokým výnosem, výbornou stravitelnost a vysokým obsahem energie. Prvním hybridem je DKC 5542, který je využíván zejména pro BPS. Ing. Černý uvedl, že tento robustní hybrid s velkou listovou plochou dosahuje vysoké výtěžnosti metanu z hektaru. Je velice přizpůsobivý a lze ho pěstovat ve většině výrobních oblastí. Disponuje delší dobou vegetace, proto se v okrajových řepařských oblastech sklízí až na konci vegetační doby. „V Čejči loni dosáhl výšky až 320 cm a výnosu čisté hmoty kolem 85 t/ha,“ předal zkušenosti přítomným. Tento hybrid je velmi vysoký, a proto vyžaduje pevnou nosnou konstrukci. Jeho stonek je velice pevný, pletiva musí udržet masu hmoty. Je odolný vůči lámání stébel i kořenovému poléhání. „Výborná stravitelnost u něho přesahuje 52 % a také kvalita je velice dobrá s relativně nízkým obsahem škrobu,“ dodal.
Ranější hybridem DKC 3871 s FAO 270 lze také využívat při výrobě bioplynu. Má stay green efekt, je mohutný a velmi dobře olistěný. Patří mezi vyšší hybridy s výborným zdravotním stavem.
V oblastech, kde je patrný tlak zavíječe kukuřičného, je třeba zvážit, zda se nevyplatí investovat do kukuřic odolných, takzvaných YieldGard. „Pokud budeme mít vysoký výskyt zavíječe a larvy budou prožírat stonek, pak to má negativní vliv na celou fermentaci a na výnos. Pro tyto účely lze využít hybrid DKC 3966 YG s FAO 300,“ doporučil. Tento kombinovaný hybrid s dobrým výnosem silážní hmoty je vhodné sklízet včas. Má výborný zdravotní stav a stay green efekt.
Vhodná stavba hybridů pro BPS
Pro srovnání vybral Ing. Černý hybrid DKC 3476, který je vhodný zejména pro silážní produkci. Podíl listů činí 13 %, stonku 25 %, vřetena 12 % a zrna 50 %. Oproti tomu je u hybridů vhodných pro bioplynové stanice podíl vřetena a zrna menší než podíl listu a stonků. Například DKC 3871 je tvořen ze 17 % listy, 31 % tvoří stonek, 14 % vřeteno a 39 % zrno. Další hybrid DKC 5542 je tvořen z 20 % listy, ze 35 % stonkem, 14 % tvoří vřeteno a 31 % zrno. Hybrid musí být schopen se přizpůsobit procesu fermentace na bioplyn.
Klíčové informace: - Bioplynovou stanici bychom měli „krmit“ stejně jako vysokoprodukční dojnice.
- V dodávce substrátu pro bioplynovou stanici by neměly být zbytečné výkyvy, protože by následně mohly ovlivnit výtěžnost metanu.
- V portfoliu společnosti Monsanto ČR s. r. o. jsou zahrnuty také hybridy vhodné k využití do bioplynových stanic, jako jsou DKC 5542, ranější DKC 3871 s FAO 270 a DKC 3966 YG s FAO 300.
