Biomasa, u što spadaju drvenaste i druge biljne kulture zakonski uređuje se Zakonom o drvenastim kulturama kratkih ophodnji (KKO). Da se radi o važnom segmentu s višestrukim i važnim nacionalnim implikacijama dade se iščitati već u prvom članku Zakona gdje stoji da je cilj stvaranje uvjeta za proizvodnju biomase iz kultura kao obnovljivog i ekološki prihvatljivog energenta na načelima gospodarske održivosti, socijalne odgovornosti i ekološke prihvatljivosti. Za dopunu dojma navedeno je da je svrha doprinos energetskom i gospodarskom razvoju Republike Hrvatske povećavanjem sigurnosti opskrbe korištenjem dodatnih nacionalnih izvora energije, razvoj ruralnog prostora poticanjem gospodarske aktivnosti na lokalnoj razini uporabom dodatnih proizvodnih potencijala poljoprivrednog i šumskog zemljišta.
Koje su to kulture kratkih ophodnji?
Brojne su domaće ili autohtone drvenaste vrste kao vrba, topola, crna joha, breza, grab, kesten, jasen, i bagrem, a postoje i mnoge strane ili alohtone, među kojima se često spominje paulownija. Svima njima je karakteristika brzi rast, pa godišnji prirast bio mase po hektaru može biti i više od dvadeset tona.
Dvije su osnovne primjene biomase, prva i češće spominjena je gorivo, odnosno u ovom slučaju biogorivo. Druga, ali nipošto manje važna primjena je drvo kao građevinski ili konstrukcijski materijal.
Postoje različite forme biogoriva, najjednostavniji su drvena sječka i pelet, koji se dobivaju jednostavnim usitnjavanjem i prešanjem (pelet) te sušenjem biomase. Složeniji su postupci tranformacije u kapljevita goriva kao bioetanol ili biodizel, a postoji i plinovito gorivo – bioplin. Sva goriva se mogu koristiti za proizvodnju energije, električne i toplinske, ali tekuća (kapljevita i plinovita) mogu biti iskorištena za pokretanje strojeva i motora. Naravno, jednostaviji su i jeftiniji postupci pripreme drvenastog krutog goriva.
Biomasa kao obnovljivi energent
Rast biomase sadržan je u procesu fotosinteze kojim uz pomoć svjetlosne energije i klorofila dolazi do stvaranja organske tvari iz ugljikova dioksida (CO2) i vode (H2O), a uz istodobno izlučivanje kisika (O2). Ugradnja CO2 u organsku tvar putem fotosinteze je jedan je od najvažnijih procesa na Zemlji te je krucijalan dio ugljikova ciklusa. Tako stvoreno gorivo se u procesima disanja (biooksidacije – živi organizmi) ili gorenja (oksidacija) razgrađuje i oslobađa prethodno vezana Sunčeva energija, što je drugi važan proces ugljikova ciklusa.
Gruba bilanca mase procesa fotosinteze dana slikom kazuje da se za svaki kubni metar drveta iz atmosfere povuče tona ugljičnog dioksida te se oslobodi 0,72 tone kisika. Kada ovu drvenastu biomasu podvrgnemo gorenju ili oksidaciji, odvija se obrnut proces, te se troši podjednaka količina kisika, a nastaje prije vezani ugljični dioksid. Ovaj put proces je egzoterman, oslobađa se energija akumulirana u procesu fotosinteze, u iznosu oko 4,5 kWh po kg suhe tvari.
Pritom se emitiran ugljični dioksid smatra se neutralnim u pogledu bilance stakleničkih plinova, jer svedeno na definirani prostor i vrijeme, oslobođeni ugljični dioksid odgovara onom koji je apsorbiran biološkim rastom. To nije slučaj kod fosilnih goriva, jer su ona nastala iz stoljećima akumulirane biomase koja je opet kroz stoljeća doživjela transformaciju u različite oblike – naftu, ugljen, plin.
Svaka supstitucija fosilnih goriva biomasom predstavlja poboljšanje bilance za izbjegnute emisije od izgaranja fosilnih goriva. Stoga primjena biomase u energetici, unatoč neutralnosti posredno donosi pozitivni učinak na bilancu stakleničkih plinova.
Biomasa kao konstrukcijski materijal
Druga primjena drvenaste mase je građevinski, odnosno konstrukcijski materijal. Poznati su različiti drveni predmeti, kućna galanterija, namještaj, ali od drveta se izgrađuju i veliki objekti, poput kuća, mostova, dvorana i slično. O svojstvima drveta kao konstrukcijskom materijalu mogu se naučiti mnoge prednosti, no u nastavku se pažnja posvećuje samo pitanju utjecaja na bilancu stakleničkih plinova.
Dok je drvenasta biomasa kao gorivo CO2 neutralna (slika lijevo), drvo kao konstrukcijski materijal trajno čuva vezani ugljični dioksid, odnosno predstavlja spremnik ugljika u formi organske tvari (slika desno). To se s pozicije bilance stakleničkih promatra kao ponor ugljičnog dioksida, jer je time povučen iz najmanje poželjnog akumulatora ugljika – atmosfere.
Drvo kao materijal pri konstrukciji predmeta i objekata donosi pozitivni doprinos zbog vezanog ugljičnog dioksida u iznosu od 1 tone po kubnom metru drvene građe, što je značajni poželjni doprinos popravljanju bilance stakleničkih plinova. Međutim, nije to jedini doprinos, drugi je doprinos uslijed zamjene, odnosno supstitucije drugih konstrukcijskih materijala. Taj doprinos je značajan jer je drvo jedini materijal koji sprema ugljični dioksid, dok svi ostali konstrukcijski materijali – čelik, aluminij, beton, cigla imaju značajan ugljični otisak.
Podizanje usjeva kratke ophodnje
Osnovni preduvjet za podizanje usjeva kratke ophodnje je raspoloživost zemljišta. Naravno da se ne smije dogoditi da ova djelatnost potisne ili ugrozi poljoprivrednu proizvodnju za prehranu ljudi i stoke. No, u Hrvatskoj se već godinama izvještava o tome kako su velike količine poljoprivrednih površina neiskorištene, odnosno zapuštene. Stoga se može zaključiti da u Hrvatskoj problem raspoloživosti zemljišta za ovu namjenu ne postoji.
Značajke uzgoja kultura kratke ophodnje (KKO)
- Prosječni prinos drvenaste biomase po hektaru je od 5 do 18 tona suhe tvari1
- Interesantne su i nesmetano se mogu koristiti lokacije blizu prometnica i industije, što treba izbjegavati kod proizvodnje hrane
- Uzgoj KKO ima veliki potencijal u zadržavanju ruralnog stanovništva, niz je usputnih prednosti i mogućnosti, poput spoja s uzgojem peradi na otvorenom
- Gnojidba površina pod uzgojem KKO može se provoditi stabiliziranim komunalnim muljem, materijalom za koji se u Hrvatskoj traži spasonosno rješenje
- Prerada drveta u konstrukcijske drvene elemente predstavlja značajan gospodarski potencijal, obrtništvo, zapošljavanje
Korištenje komunalnog mulja za prihranu biomase
Komunalni mulj iz uređaja za pročišćavanje otpadnih voda je kruti ostatak obrade otpadnih voda, kojeg karakteriziraju neka dobra i neka loša svojstva. Dobra svojsta su visok sadržaj organskih i hranjivih tvari, posebno dušika i fosfora. Moguće loše svojstvo je sadržaj zagađivala čija pojava umanjuje vrijednost, a na koncu, u slučaju premašenih graničnih vrijednosti i ne dozvoljava primjenu u poljoprivredne svrhe. Pojava zagađivala je posljedica miješanja komunalne otpadne vode sa otpadnom vodom iz industrije ili s prometnica. Ova zagađivala definirana su Pravilnikom o gospodarenju muljem iz uređaja za pročišćavanje otpadnih voda kada se mulj koristi u poljoprivredi (NN br. 38/08), a uključuju teške metale i pojedina organska zagađivala.
Prema Izvještaju HAOPa2 iz lipnja 2017. godine, bilježi se porast primjene mulja u poljoprivredne svrhe, što znači da kvaliteta mulja uglavnom dozvoljava takvu primjenu. Ipak, unatoč postojanju Pravilnika i kontroli zagađivala smatram da se korištenjem ovog mulja za uzgoj KKO bitno smanjuje rizik ugroze zdravlja, a opet vrijedna svojstva komunalnog mulja budu iskorištena na jeftin i održiv način.
Za ilustraciju se daje pregled kvalitete komunalnog mulja s gradskog uređaja za pročišćavanje otpadnih voda jednog slavonskog grada.
Prosječna količina mulja po stanovniku je oko 25 kg suhe tvari godišnje, što za RH daje nešto preko 100 tisuća tona godišnje. U tekućoj 5% formi to je preko 2 milijuna tona, dok u dehidriranoj krutoj formi sa oko 25% suhe tvari godišnja masa iznosi oko 450 tisuća tona. Mulj može biti u inertiziranoj formi digestata ili biološki aktivan iz sustava obrade s aktivnim muljem. Tada se preporuča faza kompostiranja sa dodanom biomasom bogatom ugljikom kao što je zeleni i drvenasti otpad iz gradskih vrtova.
Okvirni proračun
Prema dostupnim izvještajima, u Hrvatskoj se ne koristi preko pola milijuna hektara poljoprivredne površine. Za procjenu značaja uzgoja kultura kratkih ophodnji pretpostavit ćemo da se polovica te površine iskoristi za uzgoj kultura kratkih ophodnji, od čega pola za biomasu za ogrijev, a pola za konstrukcijski materijal. Slijedi pojednostavljeni proračun.
Površina za uzgoj KKO 250.000,00 ha, od toga
Za potrebe goriva 125.000,00 ha
Za konstr. drvo 125.000,00 ha
Sp. godišnji prirast biomase za gorivo 12 t/ha
Sp. godišnji prirast za konst. drvo 10 t/ha
Godišnji prirast biomase za gorivo 1.500.000 t suhe mase
Godišnji prirast za konst. drvo 1.250.000 t suhe mase
Raspoloživo kom. mulja za prihranu 110.000 t
Specična potrošnja kom. mulja 0,44 t/ha
Godišnja proizvodnja energije 24,3 PJ
Vezanje CO2 u konstr. drvo 1.250.000 t godišnje
Prema Izvješću3 u Hrvatskoj je 2015. godine, u ukupnoj potrošnji energije drvo i biomasa sudjelovala sa 52,69 PJ, što iznosi 13,2%. Ovom pojačanom proizvodnjom biomase koja nipošto za Hrvatsku ne predstavlja gornju granicu bi se udio drveta i biomase povećao za oko 45%. Shodno tome bi se promijenila struktura obnovljivih izvora energije, a ovisno o energiji koju zamjenjujemo slijedi i odgovarajuće smanjenje emisije stakleničkih plinova. Kad bi sva ova energija zamjenila upotebu prirodnog plina kao enegenta, emisije ugljičnog dioksida pale bi za 1,36 miljuna tona godišnje, što je preko 8% emisija stakleničkih plinova iz energetskog sektora4.
Stvaranje milijun i dvjesto pedeset tisuća tona drvene građe za ugradnju u trajne proizvode i objekte veže (apsorbira ili sekvestrira) 1,25 milijuna tona ugljičnog dioksida godišnje. Drugi doprinos je bitno veći, a ovisi o vrsti materijala koji se drvetom zamjenjuje. Kod drvenih kuća, zamjenjuje se beton, cigla i željezo te se sukladno tome računa izbjegnuta emisija pri proizvodnji tih materijala. S obzirom da su ukupne emisije stakleničkih plinova iz svih sektora ne računajući apsorciju kroz korištenje zemlje 23,5 milijuna tona godišnje4, jasno je da su potencijali uzgoja kultura kratkih ophodnji golemi. Sve ovo se računa i bilancira u nacionalnom izvještaju o emisiji stakleničkih plinova čime se utvrđuje poštivanje međunarodno priznatih obveza RH.
Zaključak
Uzgoj drvenastih kultura kratkih ophodnji ima izvanredan integrativan učinak. Omogućuje objedinajavanje poljoprivrednog, šumarskog, okolišnjeg, vodnogospodarskog, energetskog i obrtničkog sektora. Na raspolaganju je iznimni potencijal za provedbu politike povezivanje sektora uz znatne sinergijske učinke te na korist svih a posebno u svrhu stvaranja održive budućnosti našega društva.
______________________________________________________________________________________________________________________________
Literatura
1 Kulture kratkih ophodnji: uzgoj, korištenje i održivost, Priručnik, I. Dimitriou i D. Ru, WIP Renewable Energies, München, Njemačka, 2015. (http://www.srcplus.eu/images/EIHP_Handbook.compressed.pdf)
2 Gospodarenje muljem iz uređaja za pročišćavanje otpadnih voda kada se mulj koristi u poljoprivredi, 2016. godina, Hrvatska agencija za okoliš i prirodu, Zagreb, 2017. (file:///F:/biomasa%20i%20mulj/OTP_Gospodarenje%20muljem%20iz%20uređaja%20za%20pročišćavanje%20otpadnih%20voda_2016..pdf)
3 Energija u Hrvatskoj 2015, EIHP, MZOE 2016. (http://www.eihp.hr/wp-content/uploads/2016/12/Energija2015.pdf)
4 IZVJEŠĆE O INVENTARU STAKLENIČKIH PLINOVA NA PODRUČJU REPUBLIKE HRVATSKE ZA RAZDOBLJE 1990. – 2015. (NIR 2017), Ekonerg, 2017. (http://www.haop.hr/sites/default/files/uploads/dokumenti/012_klima/dostava_podataka/Izvjesca/HRV_NIR_2017.pdf)