Cultivarea plantelor energetice pentru producerea biomasei – o afacere durabilă

Biomasa (plantele energetice) este una dintre cele mai importante resurse regenerabile de energie a prezentului şi viitorului, datorită marelui potenţial şi beneficiilor oferite pe plan social şi ecologic.

Biomasa este, de fapt, disponibilă pentru utilizare peste tot în lume. Costul accesibil şi caracterul său neutru ce ține de emisiile de gaze cu efect de seră, fac din biomasă o resursă energetică promiţătoare în multe ţări, inclusiv în ţara noastră.

Republica Moldova, fiind o ţară preponderent agrară, practic nu dispune de surse energetice proprii astfel, 98% din energia necesară este acoperită pe contul importului agenţilor energetici.

Prin urmare, problema utilizării surselor de energie renovabile (SER) a fost şi rămâne foarte actuală. Biomasa  obţinută în fitotehnie poate fi utilizată în scopuri energetice, însă ea nu acoperă necesarul de biomasă regenerabilă. De aceea este necesar  de cultivat plante energetice.

Mai multe detalii despre Salcia suedeză – o plantă minune din care se produce biomasă aici.

Dezvoltarea afacerilor în cultivarea plantelor energetice

Agenţia Internaţionala pentru Energie estimează că în Europa, resursele de petrol se vor epuiza în 40 de ani, cele de gaze naturale în 60 de ani, iar cele de cărbune în 200 de ani, lucru care s-ar traduce prin faptul că, peste aproximativ 20 de ani, Europa va fi nevoită să importe 70 la sută din necesarul de energie.

Ca urmare, statele uniunii au fost nevoite să treacă la utilizarea surselor regenerabile. S-a pus sarcina ca, până în anul 2020, 20% din consumul de energie al statelor comunitare să fie asigurat din surse regenerabile.

Republica Moldova deţine un potenţial important de biomasă, valorificarea căruia ar aduce o largă contribuţie la dezvoltarea rurală şi implementarea sistemelor durabile de alimentare cu căldură, energie electrică şi carburanţi pentru mijloacele de transport.

În acest context, rolul statului este de a promova o politică integră de mediu şi energie, cu un triplu obiectiv – de limitare a vulnerabilităţii ţării faţă de importul de resurse primare de energie, de asigurare a creşterii economice şi de combatere a schimbărilor climaterice.

Este necesar să se ţină cont de recomandările savanţilor pedologi privind utilizarea resturilor vegetale şi pentru menţinerea fertilităţii solului şi după aceea ca SER. În ţara noastră lipsesc recomandări concrete privind minimul de resturi vegetale necesar pentru menţinerea fertilităţii solului.

Din practica unor ţări, reiese că 75% din biomasă este tocată nemijlocit ca resturi pe câmpuri sau utilizată în zootehnie, care se întoarce pe câmpuri ca îngrăşământ organic pentru menţinerea suficientă a fertilităţii solului. Prin urmare, 25% din resturile obţinute în fitotehnie pot fi utilizate  în scopuri energetice. De aceea este necesar de cultivat plante energetice pentru satisfacerea în SER. 

Salcia energetică, stuful chinezesc – plante energetice

Salcia energetică ori stuful chinezesc, cunoscut şi ca iarba elefantului, sunt două dintre plantele cultivate pentru proprietăţile lor calorice superioare. Specialiştii spun că în condiţiile climatice de la noi din ţară ar putea fi cultivate atât salcia energetică, cât şi stuful.

Avantajele plantelor energetice

Puterea calorică a unui kilogram de salcie este de 5,7 kWh, iar a unui kilogram de stuf – 4,75 kWh, în timp ce puterea calorică a unui kilogram de materie lemnoasă foioasă este de 3,1-4,2 kWh. 

În plus, încălzirea cu plante energetice este de 10 ori mai ieftină decât cea cu motorină şi cu 30% decât cea cu gaz. 

Printre avantajele plantelor energetice se numără faptul că ele se cultivă o singură dată şi se pot exploata anual, pentru o perioadă, unele de până la 25 de ani, ceea ce califică aceste plante să fie considerate surse de energie regenerabilă. Un alt avantaj imediat ar fi protejarea pădurilor, pentru că nu ar mai fi necesare tăieri masive de copaci pentru lemne de foc. Salcia, de exemplu, creşte înaltă de 7 metri, iar un hectar produce 40 de tone de material lemnos pe an.

Alte avantaje ale culturii de salcie energetică sunt:

• datorită conţinutului ridicat de acid salicilic, salcia tocată nu necesită depozitare închisă. În câteva luni, conţinutul de apă al tocăturii scade la 14 – 16%, ceea ce permite prelucrarea ei fără uscare artificială;
• recoltarea culturii se realizează cu maşini de agricultură obişnuite (combină, tractor, remorcă) şi în lunile de iarnă (noiembrie – martie, după căderea frunzelor) asigurând astfel o mai bună exploatare a parcului de maşini şi a forţei de muncă;
• răspândirea culturii de salcie energetică garantează o sursă sigură şi nepoluantă de energie, dar, totodată, protejează pădurile şi de defrişarea continuă cauzată de goana după lemne de foc ieftine;
• energie regenerabilă! Perioada de viaţă a unei plantaţii este de cca. 25 – 30 de ani, care, începând de la anul al doilea, în afară de recoltare, nu necesită nicio alta intervenţie.

Lucrările de întreținere ale salciei energetice

Salcia energetică este o plantă cu creştere rapidă (cca. 3 – 3,5 cm/zi, aducând în primul an 4–6 lăstari şi ajungând la 2 – 3 m înălţime. Întreţinerea culturii este foarte simplă, o bună parte a lucrărilor fiind executate înainte şi la începutul vegetaţiei: arătura adâncă, dezinfectarea solului, plantarea şi combaterea mecanică a buruienilor.

În continuare, salcia creşte foarte repede, în anul al doilea tufele aducând 10 – 25 de lăstari, dintre care cca. jumătate ating înălţimea de 6–7 m şi diametrul de până la 3–4 cm.

Recoltarea culturii se realizează cu maşini speciale de diferite capacităţi (şi preţuri) în funcţie de suprafeţele de recoltat, utilizând şi maşini agricole obişnuite (combină, tractor, remorcă). Aceste lucrări se desfăşoară în lunile de iarnă (noiembrie – martie, după căderea frunzelor), asigurând astfel o mai bună exploatare a parcului de maşini şi a forţei de muncă.

Stuful chinezesc

Stuful chinezesc creşte înalt de patru metri şi are o utilizare multiplă: peleţi, bricheţi, industria mobilei, celuloză, precum şi industria maselor plastice şi cea a materialelor de construcţii. 

Moldova se află în situaţia favorizantă de a putea cultiva în condiţii de eficienţă maximă cele mai importante plante energetice din lume. Mă refer, în primul rând, la porumb, a cărui suprafaţă poate fi mărită şi o parte din suprafaţă vom destina-o producerii biocombustibilului. 

Urmează în ordine rapiţa, plantă ce a cunoscut în ultimii ani o expansiune mare. Suprafaţa cultivată, de asemenea s-ar extinde în cultură, mai ales din cauza preţului bun oferit de fabricile de ulei, acum cele mai mari afaceri sunt legate de grupurile financiare care au investit în domeniul producerii biodieselului.

Argumente agrotehnice

• din punct de vedere agrotehnic, aceste plante energetice sunt foarte bune premergătoare pentru grâu, cultură care ocupă aproape jumătate din suprafaţa arabilă;
• plantele energetice eliberează terenul devreme, iar de la arătură până la semănat este timp suficient pentru mineralizarea solului;
• pretutindeni unde se aplică regulile agrotehnice, plantele energetice lasă terenul curat de buruieni, ceea ce reduce foarte mult cheltuielile de erbicidare;
• resturile vegetale, aproape în totalitate, se încorporează în sol, iar materia organică rezultată contribuie la sporirea fertilităţii solului;
• soia are marea calitate de a înmagazina în sol câte 100 kg de azot natural la fiecare hectar, ceea ce echivalează cu 300 kg azotat de amoniu sau 200 kg uree;
• în cazul unor plante energetice – floarea-soarelui şi rapiţă – sistemul radicular în profunzime contribuie la spargerea hardpanului, fapt ce echivalează cu o lucrare în profunzime a solului. În plus, rădăcinile după ce putrezesc îndeplinesc un dublu rol: de aerisire a solului şi furnizare de materie organică.

Terenuri pretabile pentru cultivarea plantelor energetice

Terenurile pentru cultivarea plantelor energetice sunt alese conform sistemelor de producere a biomasei.

Aceste sisteme reprezintă ansambluri de culturi vegetale cultivate în cadrul unei gospodării (ferme), din care o parte sunt destinate obţinerii de biomasă în scop energetic. Acest concept este determinat de faptul că nu toate produsele vegetale din gospodărie pot fi valorificate în scop comercial, dar toate la un loc pot aduce profit prin valorificare şi utilizare diferenţiată.

Astfel, pe lângă produsul principal al unei culturi, există produse secundare (paie, coceni, etc.) care pot fi transformate sau valorificate în scop energetic. De asemenea, în cadrul unor asolamente judicios concepute pot fi introduse specii valoroase din punct de vedere energetic care să acopere necesarul de biomasă regenerabilă şi totodată să asigure folosirea eficientă a terenului, a resurselor şi să contribuie la conservarea mediului.

Printre avantajele unor plante energetice, aşa numitor „superburuienilor” se numără faptul că ele nu sunt pretenţioase faţă de sol şi terenurile pentru cultivare, se cultivă o singură dată şi se pot exploata anual, pentru o perioadă de până la 25 de ani, ceea ce califică aceste plante să fie considerate surse de energie regenerabilă şi pot fi amplasate pe terenuri în afara asolamentelor. Un alt avantaj imediat ar fi că ele pot fi cultivate pe terenuri înmlăştinite sau temporar inundate. 

Alte posibilităţi de a amplasa plantele energetice este acea că anual există peste 200.000 de hectare de teren în paragină (pârloagă) şi circa 1.000-1.500 de hectare de teren mlăştinos. Totodată, menţionăm că ele pot fi cultivate şi lângă staţiile de epurare. Sunt multe terenuri ce nu sunt folosite, mai ales în zona râurilor, iazurilor, unde există un mediu propice pentru astfel de plante.

 „Din punct de vedere al mediului n-ar fi o problemă, deoarece s-ar produce oxigen”.

Conform Strategiei dezvoltării durabile a sectorului forestier din Republica Moldova se prevede extinderea suprafeţelor cu vegetaţie forestieră în legătură  cu gradul de împădurire (e aproximativ de 10%) a teritoriului ţării. Împădurirea noilor terenuri va contribui la crearea unei reţele forestiere,  la reducerea gradului de eroziune a solurilor, şi protejarea terenurilor ameninţate de alunecări de teren (circa 50 mii ha), unde este posibil de plantat salcâm, plop energetic, etc.

În Republica Moldova sunt foarte multe terenuri, mai ales în zona râurilor, unde există un mediu propice pentru astfel de plante (mai ales salcia energetică). 

Dat fiind faptul că în 2010, din motivul inundaţiilor cauzate de revărsarea râului Prut, au fost afectate cca. 7.535 ha de terenuri cu destinaţie agricolă. Astfel, întru ameliorarea situaţiei este rezonabil ca aceste terenuri să fie folosite pentru cultivarea plantelor energetice.

Caracteristica potenţialului vegetaţiei locale şi tendinţele introducerii noilor specii

În Republica Moldova, reziduurile din culturile agricole reprezintă o importantă sursă de biomasă, deoarece mari suprafeţe de pământ sunt utilizate în agricultură, generând importante cantităţi de reziduuri agricole.

Culturi agricole energetice

Totodată, astfel de culturi ca rapiţa, sorgul zaharat, topinamburul pot fi cultivate special ca plante energetice, ce au un potenţial energetic destul de sporit. Astfel, de pe un hectar de sorg zaharat pot fi obţinute peste 3 t de etanol cu un potenţial de 78 mln. MJ şi masa vegetală uscată de 20 t cu energia de 314 mii MJ. Un hectar de rapiţă aduce o tonă de ulei, care poate fi echivalent (orientativ) cu o tonă motorină şi masa uscată de 3 t cu o putere calorifică de 47 mln.MJ. 

• 

• 

Etanolul obţinut la fermentarea sucului din sorgul zaharat poate fi utilizat ca adaos la benzină (20% etanol), carburant pentru motoarele cu ardere internă cu aprindere prin scântei, dar uleiul de rapiţă după transformarea lui în ester metilic – combustibil în motoarele cu ardere internă cu aprindere prin comprimare.

Anual, în agricultura Republicii Moldova biomasa, care reprezintă principala SER, se cultivă pe 1839,7 mii ha terenuri arabile, 153,6 mii ha vii şi 141,5 mii ha livezi, ceea ce constituie 1,1-1,2 mln. tone, sau 4,8 mln. MW/h.                                                                                                                     

Caracteristica potenţialului vegetaţiei noilor specii perene 

Exemple de specii energetice

Culturile agricole cele utilizate în scopuri energetice sunt plantele tehnice şi cerealiere. Din culturile tehnice fac parte plantele oleaginoase (floarea-soarelui, soia, rapiţa), folosite la producerea uleiul/biodieselului şi plantele de zahăr care, ca şi cerealele, pot fi utilizate la producerea bioetanolului.

Plantele energetice sunt cultivate exclusiv în scopuri energetice şi nu sunt utilizate în alte sectoare. Din acest grup de culturi vegetale fac parte unele ierburi cu viteză mare de creştere (stuh, Panicum Virgatum, etc.), plante perene, plante oleaginoase (rapiţa), culturi furajere  (sorgul zaharat, lucerna) şi chiar copaci cu viteză mare de creştere (plopul, salcia, salcâmul oltenesc).

Culturile ce pot fi înfiinţate ca plante energetice nonalimentare sunt:

Culturi energetice lemnoase 

• Plop hibrid energetic (Populus hibridus);
• Salcie energetică (Salix vinimalis „energo”);
• Arborele Prinţesei (Paulownia tomentosa);
• Salcâmul Oltenesc (Ammodendron Fisch.).

Culturi energetice erbacee 

• Miscanthusul uriaș sau Iarba elefantului (Miscanthus giganteus);
• Topinamburul sau Napul porcesc (Helianthus tuberosus L.);
• Nalba pensilvaniană sau Silfia (Sida hermaphrodita);
• Sorgul (Sorghum sp.);
• Anghinare (Cynara cardunculus);
• Switch grass (Panicum virgatum);
• Arundo (Arundo donax L.);
• Iarbă energetică „Szarvasi-1” şi altele.

Cerinţe faţă de condiţiile de creştere şi arealul posibil de cultivare a unor plante energetice

Salcia valorifică foarte bine terenurile improprii altor culturi, cum ar fi, de exemplu, luncile inundabile. Având capacitate mare de evapotranspiraţie (ca. 15 – 20  l / m2) se utilizează cu succes la decantarea apei menajere (în jurul staţiilor de epurare). Ea are capacitate de preluare anual a 20-30 t/ha de nămol provenit din epurarea apelor reziduale.

Aceasta proprietate, pe lângă avantajul ca într-o zonă unde plantaţia poate fi inundată cu reziduuri de la staţii de epurare, crește mai repede, are marele avantaj ca apele reziduale nu trebuiesc epurate biologic (operaţie costisitoare), iar pe de alta parte apele rezultate de la staţii de epurare – ajung în râuri foarte curate, evitând poluarea apelor, dar şi costurile suplimentare datorita plăţilor de penalizare pentru calitatea necorespunzătoare a apelor.

Utilizarea terenurilor cu umiditate ridicată, unde alte plante nu pot fi cultivate este benefică pentru plopul hibrid energetic şi miscantusului. 

Sorgul zaharat, silfia şi salcâmul se pot cultiva pe terenuri mai puţin asigurate cu umiditate.

Anghinarea se dovedeşte a fi singura plantă economică care valorifică în condiţii de eficienţă maximă terenurile slab productive, adesea improprii culturilor agricole. Or, în Moldova, zonă agricolă ameninţată de o puternică deşertificare, tocmai în gospodăriile sudice socotite a fi cele mai fertile anghinarea este planta care poate opri pustiirea câmpiei şi asigura oamenilor o şansă economică şi socială.

Concluzii

Dezvoltarea durabilă a economiei naţionale necesită o aprovizionare sigură cu energie.

Deoarece asigurarea cu energie este o problemă complexă, ea poate fi soluţionată în baza utilizării resurselor regenerabile de energie precum este energia din biomasă.

În Republica Moldova materia primă provenită din produse secundare ale fitotehniei permite ca contribuţia biomasei în consumul total de energie să fie la nivelul de 25%. Posibilităţi reale pentru majorarea cantităţii de biomasă în scopuri energetice oferă cultivarea plantelor energetice, care vor contribui la ameliorarea mediului ambiant.

BIBLIOGRAFIE

• Legea energiei regenerabile, nr. 160-XVI din 12.07.2007. MO nr.127-130/550 din 17.08.2007, 11 p.
• Arion V., Bordianu C. si a. Biomasa si utilizarea ei in scopurile energetice, Chişinău, 2008, 268 p.   
• Gumovschi A. Biomasa ca sursă regenerabilă de energie.,Modulul de instruire. ACSA, Chişinău, 2012, 45p.
• Hăbăsescu I., Cerempei V., Deleu V. „Energia din biomasă: Tehnologii şi mijloace tehnice” Chişinău, 2009, p.365.
• Ion Sobor, Diana Caraghiaur, Şota Nosadze şi alţii. „Surse regenerabile de energie”. Curs de prelegeri, Univ. Teh. a Moldovei, Chişinău, 2006, 380 p.
• Gumovschi A., Gribincea A., Gribincea C. Opportunities in the age of climate changethrough cultivation of energy plants Euroregion „Siret-Prut-Nistru” în  Volumul XXXVII- Dezvoltarea economico-socială durabilă a euroregiunilor şi a zonelor transfrontaliere,  Performantica, Iași – 2020, p.217-224.
• Halina Borkowska, Boleslaw Styk. Slazowiec pensylwanski uprawa i wykorzystanie, WAR Lublin, 2006, 68p.
• Mariusz Stolarski. Biomasa pochodzenia rolniczedo jako odnawialne zrodio energii, PODR w Gdansku Oddzial w Starym Polu, 2008, 82p.