10. NEPOTRAVINÁŘSKÉ VYUŽITÍ ROSTLINNÉ PRODUKCE 10.1. Nepotravinářské využití škrobu 10.2. Nepotravinářské využití oleje 10.3. Nepotravinářské využití vlákna 10.4. Nepotravinářské využití barviv 10.5. Nepotravinářské využití fytomasy Přechod k udržitelným způsobům hospodaření je podmíněn mj. rozsáhlým a efektivním využíváním obnovitelných zdrojů. Jedním ze stěžejních obnovitelných zdrojů surovin a energie v našich podmínkách je fytomasa rostlin produkovaná na zemědělské a lesní půdě. Zemědělská půda pokrývá 54,3 % rozlohy ČR (EU 41,3 %) přičemž procento zornění je jedno z nejvyšších v Evropě (73,8 ČR oproti 53,5 % v EU). Značná část zemědělské půdy (přes 45 %) se nachází v horských a podhorských oblastech s nepříznivými půdními a klimatickými podmínkami a tudíž nízkou ekonomickou efektivností intenzivní zemědělské výroby zaměřené dosud na tradiční potravinářské komodity jejichž uplatnění na trhu i konkurenceschopnost trvale klesají. V České republice je v současnosti asi 500 000 ha nevyužívané zemědělské půdy. V rámci restrukturalizace zemědělství se předpokládá další redukce potravinářské produkce na úroveň dostatečné soběstačnosti. Potenciál orné půdy, který je k dispozici pro rozvoj nepotravinářské produkce není zdaleka využit a také technické způsoby využívání fytomasy, legislativa i systém podpory jsou zcela nedostatečné. Lze předpokládat, že v Evropě vzroste během 20 - 30 let podíl ploch zemědělské půdy určené pro pěstování fytomasy k nepotravinářskému využití až na 35 %, což obnáší v ČR plochu asi 1,5 mil. Ha. Nepotravinářské využití fytomasy dává nový prostor pro rozvoj zemědělství, účelné využívání krajiny, pro uplatnění pracovních sil a zlepšení efektivnosti hospodaření zemědělských podniků, ale také pro rozšíření domácích zpracovatelských kapacit využívajících domácích zdrojů. Nové biotechnologie umožní produkci nejen s vyšší přidanou hodnotou a efektivní zúročení materiálových a racionálních vkladů, ale i zkvalitnění života vnesením nových vlastností materiálů vyráběných z fytomasy jako je recyklovatelnost,
biodegradabilita,
zdravotní nezávadnost či možnost následného energetického využití a tím snížení zátěže životního prostředí.
1
Mezi stěžejní průmyslově využitelné suroviny tradičně získávané z rostlinné fytomasy kulturních plodin patří sacharidy, převážně škrob, vláknina, dále oleje , barviva, farmaka, vlákno… 10.1. Nepotravinářské využití škrobu Škrob je zásobní polysacharid, vytvářený fotosyntézou v rostlinách. Ukládá se zejména v semenech, hlízách a oddencích. Škrob je složen z 15 - 25% amylózy a 75 - 85% amylopektinu a malého množství esterově vázané kyseliny trihydrogenfosforečné a lipidů. Poměr amylózy a amylopektinu ve škrobu závisí na rostlinném původu, většina škrobu obsahuje podstatně více amylopektinu než amylózy. Škrob se vyskytuje u většiny rostlin, ale jen z malého počtu druhů se dá prakticky získat. V České republice se získává škrob převážně z brambor a pšenice. Ve světě je to škrob kukuřičný, maniokový, ječný a další druhy. Tab. 1: Obsah škrobu v rostlinách
Ukazatel
Druh Kukuřice
Pšenice
Brambory
Dřeňový hrách
Obsah škrobu (%)
75 - 86
62 – 70
17
12 - 31
Velikost zrn (μm)
3 – 26
2 – 45
6 – 140
3 – 33
Průměr zrn (μm)
15
12
33
Obsah amylózy (%) 21
24
22
až 84
Produkce škrobu ve světě a v EU Ve světě převažuje produkce kukuřičného škrobu (83 %). Hlavním producentem jsou USA s roční produkcí 25 mil. tun kukuřičného škrobu. Pšeničný a bramborový škrob zaujímají shodně 6 %. Tyto škroby produkují především země EU (1,8 mil. t bramborového a 2,8 mil. t. pšeničného) a ostatní země. Tapiokové a další škroby se vyrábějí především v zemích, jako je Nigérie, Brazílie, Zair a Thajsko.
2
Tab. 2: Objem výroby škrobu dle surovin ve světě (mil. t) Kukuřice
Brambory
Pšenice
Ostatní
Celkem
EU
3,9
1,8
2,8
0,0
8,4
USA
24,6
0,0
0,3
0,0
24,9
Ostatní země
10,9
0,8
1,1
2,5
15,2
Svět
39,4
2,6
4,1
2,5
48,5
Pramen: EU Commission, United States Department of Agriculture, LMC International
V posledních letech se v Evropě ustálil poměr spotřeby škrobů na 50 % kukuřičného, 25 % pšeničného a 25 % bramborového. V severnějších zemích včetně ČR ale pochopitelně výrazně klesá podíl spotřeby kukuřičného škrobu a převládá zde spotřeba bramborových a obilních. V ČR se kukuřičný ani jiný škrob zatím nevyrábí. V zemích EU je výroba bramborového škrobu kvótována. ČR byla v hospodářském roce
2005/2006 stejně jako v roce předchozím přidělena národní kvóta v celkové výši
33 660 t bramborového škrobu (požadavek 51 tis. t). Pšeničný škrob kvótován není. Tab. 3: Kvóty ve „starých“ členských zemích EU pro výrobu bramborového škrobu na hospodářské roky 2005/2006 a 2006/2007 Členská země
Kvóta
Členská země
Kvóta
Německo
656 298
Švédsko
62 066
Nizozemí
507 403
Finsko
53 178
Francie
265 354
Rakousko
47 691
Dánsko
168 215
Španělsko
1 943
Celkem
1 762 148
Pramen: NR (ES) č. 941/2005
3
Tab. 4: Kvóty v „nových“ členských zemích EU pro výrobu bramborového škrobu na hospodářské roky 2005/2006 a 2006/2007 Členská země
Kvóta
Členská země
Kvóta
Polsko
144 985
Lotyšsko
1 211
Česká republika
33 660
Slovensko
729
Litva
5 778
Estonsko
250
Celkem
188 613
Celkem EU 25
1 950 761
Pramen: NR (ES) č. 941/2005
V České republice se již tradičně vyrábí škrob bramborový (cca 70 %) a škrob pšeničný (cca 30 %) o celkovém objemu 40 – 50 tis. t za rok. Celková zpracovatelská kapacita škrobárenských závodů ČR pro výrobu bramborového škrobu je přibližně o 50 % vyšší než stanovená národní kvóta. Ostatní škroby u nás sice nejsou produkovány, v současnosti ale probíhá šlechtění amylózního hrachu jako perspektivní plodiny pro získávání škrobu. Chemická skladba dřeňového hrachu (vysoký podíl amylózy k amylopektinu ve škrobu) a jeho další úprava šlechtěním vytvářejí z vybraných odrůd vhodnou surovinu pro výrobu škrobu, využitelného k výrobě ekologicky rozložitelných obalů. Tab. 5 : Produkce škrobu v ČR Škrob Rok
Bramborový Produkce (tis. t)
Pšeničný Produkce (%)
Produkce (tis. t)
Produkce
Celkem (tis.t)
(%)
2001 29,6
71,2
12,0
28,8
41,6
2002 36,0
72,7
13,5
27,3
49,5
2003 22,9
56,1
17,9
43,9
40,8
2004 33,6
64,4
18,6
35,6
52,2
2005* 33,6
-
-
-
-
Zdroj: Český škrobárenský svaz *
údaje nejsou k dispozici
4
%
Graf 1: Podíl plodin na produkci škrobu v ČR
80 60 40 20 0
Bramborový škrob Pšeničný škrob
2001
2002
2003
2004
Rok
Zpracování a průmyslové využití škrobu V současné době vyrábí škrob v ČR celkem šest společností (4 firmy bramborový a 2 pšeničný). Největším zpracovatelským závodem s celkovou výrobní kapacitou 30 tis. t bramborového škrobu, je Lyckeby Amylex, a. s. Horažďovice (má přidělenou nejvyšší kvótou 17 887 t škrobu) a podílí se tak 53,1 % na celkové národní kvótě škrobu. Druhý největší závod jsou Škrobárny Pelhřimov, a. s. s poloviční výrobní kapacitou. Jak je patrno z mapy, všechny
zpracovatelské
závody
jsou
situovány
v kraji
Vysočina,
Jihočeském
a
Moravskoslezském kraji, tedy v oblastech s dlouhou tradicí pěstování brambor. Škrob jako výchozí surovina je v ČR základnou rozsáhlé průmyslové výroby, kde se využije téměř 40 % z jeho celkové produkce. Škrobárenský průmysl produkuje buď „nativní škroby“ (vyrobené bez úprav fyzikálně-chemických vlastností), nebo výrobky ze škrobu, tedy „deriváty škrobu“ (s úpravami fyzikálně-chemických vlastností). Již v současnosti se využívá škrob například na výrobu obalového papíru a lepenky, lepidel, sádrokartonových desek, je součástí doplňků výživy atd.
5
Tab. 6 : Průmyslové výrobky ze škrobu
Přírodní škrob
Modifikovaný škrob
Papírenský průmysl
Farmaceutický průmysl
aobalový papír a lepenka
avitamín C, antibiotika (např. penicilin), sorbit
Textilní průmysl atekutý škrob ke škrobení prádla akoncentrované prostředky na výrobu aviváží
Chemický průmysl aplasty, polyuretany, polyethery, změkčovadla, tenzidy apolyfenolické pryskyřice, organické kyseliny, emulgátory
Výroba lepidel
Doplňky výživy
avazná látka pro lepidla
amaltodextriny pro výrobu tekuté a sportovní výživy
aškrobová lepidla pro denní použití
a nápoje
alepidla pro papírenský a polygrafický průmysl
avýživové doplňky (acetylovaný škrob E 1420)
Stavebnictví asádrokartonové desky aomítky
Ostatní azubní pasty, pudry, suché šampony afolie, plastické hmoty apomocné látky ve slévárenství, těžbě ropy, sklářství, při výrobě keramiky
Ostatní aškrob jako součást flokulantu při čištění vod aminerálně vláknité desky apryžové výrobky aobaly amalířský klíh arozpustný škrob, dextriny a nosiče účinných látek
Díky obnovitelnému charakteru suroviny může škrob najít své použití i v řadě dalších výrobků. Při jeho zvýšeném využívání především v obalových technologiích by mohli spotřebitelé nalézt odpovídající alternativu současným plastovým obalům, jejichž následná likvidace po použití není snadná, a plasty pak neúměrně zatěžují životní prostředí kvůli své dlouhé době rozkladu. Jedním z velmi perspektivních výrobků je právě plast, který se uplatní jako kompostovatelný obalový materiál , nákupní tašky, sáčky na psí exkrementy atd.). Po svém použití se rozloží na skládce nebo kompostu. Také se ověřují možnosti výroby biologicky odbouratelných mulčovacích fólií z kukuřičného škrobu. Takové plasty po upotřebení nezatěžují přírodu, ale vracejí se do koloběhu živin v půdě. Z přírodního škrobu v práškové formě je možno vyrábět lisováním obaly na potraviny (pohárky, tácky atd). Dokonce se ověřují možnosti náhrady tzv. „PET lahví“ škrobovým ekvivalentem.
6
Škrob se může uplatnit také jako kopolymer (makromolekulární látka připravená kopolymerací) přidávaný do termoplastů (plastická hmota, která účinkem tepla přechází znovu do plastického stavu a ochlazením tuhne). Některé směsi ze škrobu a kopolymerů jsou již uváděny na trh. Známý je škrobový kopolymerát polyakrylonitril. Tento výrobek může přijmout vodu až do 100 násobku své hmotnosti. Vyrábějí se z něho proto kontejnery na pěstování sazenic, kromě toho se tento produkt osvědčuje i v semenářství. Jeho použití k obalování osiv pomáhá ve fázi klíčení udržet vodní režim osiva a doplňovat potřebné živiny v případě, že je obohacen o hnojiva a ochranné prostředky. Je-li při výrobě použit škrob o obsahu vody kolem 10 %, tak po jejím následném odpaření vzniknou dutiny. Tyto zkušenosti se využívají pří výrobě škrobových pěn, které mají podobné vlastnosti jako polystyren. Mohou být proto využity v obalových technologiích nebo jako tepelná izolace. Jsou samozřejmě po čase vodorozpustné a zcela biologicky odbouratelné. V roce 2005 se výměra průmyslových brambor pohybovala na úrovni 5 tis. ha s průměrným výnosem bezmála 30 t.ha-1 o průměrné škrobnatosti necelých 20 %. Celkový objem vyprodukovaného škrobu odpovídá výši přidělené kvóty. Škrobárenské brambory se pěstují hlavně v kraji Vysočina a okrajových oblastech Středočeského a Jihočeského kraje. Největší podíl na jejich výměře má kraj Vysočina (3 047 ha). Tab. 7 : Vývoj v pěstování a nákupu surovin pro výrobu bramborového škrobu v ČR Plocha
Průměrný Průměrná
Průměrný Průměrná Objem
Rok
průmyslových výnos
škrobnatost výnos
cena
vyrobeného
sklizně
brambor (ha)
(%)
škrobu
brambor
škrobu (t)
(t/ha)
(Kč/t)
(t/ha)
2001
5 232
30,08
17,6
5,3
2 030
29 600
2002
5 007
35,00
17,6
6,2
1 970
35 970
2003
4 500
22,30
19,4
4,4
2 184
22 899
2004
5 173
28,65
20,1
6,5
2 040
33 644
2005*
5 143
29,61
18,8
6,5
1 977
33 660
Pramen: Český škrobárenský svaz Pozn.: * kontrakty
7
V roce 2004 se výměra pšenice zpracované na produkci škrobu pohybovala na úrovni 12 tis. ha, což potvrzuje trend mírného nárůstu celkového objemu vyrobeného škrobu, který dosáhl 18 600 t. Průměrné výnosy pšenice se pohybovaly na úrovni 4 t.ha-1 a výnos škrobu tak dosáhl 1,5 t.ha-1 (1 t škrobu x koeficient 2,7 = množství pšenice na 1 t škrobu). Průměrná cena potravinářské pšenice, která se zpravidla používá pro zpracování na škrob, byla v roce 2004 3 738 Kč.t-1. Tab. 8: Vývoj pěstování a nákupu surovin pro výrobu pšeničného škrobu v ČR Oseté plochy Průměrný Spotřeba Rok sklizně
Průměrný Průměrná Objem
(pšenice
výnos
pšenice na výnos
cena
vyrobeného
spotřebovaná
(t/ha)
výrobu
škrobu
pšenice
škrobu (t)
škrobu (t)
(t/ha)
(Kč/t)1)
pro
výrobu
škrobu) (ha) 2001
7 696
4,21
32 400
1,6
3 878
12 000
2002
7 515
4,85
36 450
1,8
3 362
13 500
2003
10 599
4.56
48 330
1,7
3 427
17 900
2004
12 339
4,07
50 220
1,5
3 738
18 600
2005*
5,84
Pramen: Český škrobárenský svaz, ČSÚ, MZe ČR Pozn.: 1) Roční průměry cen zemědělských výrobců v Kč.t-1 (bez DPH)
10.2. Nepotravinářské využití oleje Na světě existuje velký počet rostlinných druhů, které produkují rostlinné oleje. Tyto druhy se odlišují různou produkcí oleje, mají rozdílnou skladbu mastných kyselin a odlišnou vhodnost pěstování v různých půdně-klimatických podmínkách. V České republice se jako hlavní olejniny pěstují řepka olejka (Brasicca nappus var napobrassicaL.), slunečnice (Heliantus annuus L.), len (Linnum ussitatissimum L.), hořčice (Sinapis ssp.), mák setý (Papaver somniferum L.) a sója (Glycine maxL.). Mezi potencionálně použitelné alternativní olejniny v podmínkách České republiky patří: lnička setá (Camelina sativa L.), lallemancie –
8
olejnička (Lallemantia iberica Fisch. at M.), světlice barvířská (Carthamus tinctorius L.), konopí seté (Cannabis sativa L.), katrán (Crambe abyssinica L.), roketa setá (Eruca sativa Mill), koriandr setý (Coriandrum sativum L.), apod. Díky obsahu specifických látek a složení mastných kyselin je možné jejich průmyslové zpracování. Rostlinné oleje mají různou strukturu a stavbu molekuly. Dlouhé nepřerušované molekuly mastných kyselin nabízejí svou délkou a substituenty velký počet možných chemických přeměn a mohou sloužit jako suroviny pro velký počet výrobků. Tab. 9: Charakteristika vybraných alternativních olejnin Baranyk a kol. (1998) druh
olejnatost
převažující mastné kyseliny
výnos semene
Lnička setá
28-38
linolenová, olejová, linolová
2-3
Lallemancie - olejnička
23-37
linolenová, linolová, olejová
0,8-1,6
Světlice barvířská
20-55
linolová, olejová
2-3
Konopí seté
25-50
linolové, linolenová
0,6-1,2
Katrán
23-50
eruková, linolová, olejová
1,5-2
Roketa setá
29,1
eruková
0,5-0,7
Koriandr setý
18-22
olejová, linolová
1
Tab. 10: Sklizňové plochy, hektarové výnosy a produkce ostatních olejnin v ČR Sklizňová plocha
Výnos
Produkce celkem
(ha)
(t/ha)
(t)
2001/02
1 649
0,84
1 379
2002/03
2 990
1,02
3 036
2003/04
3 514
1,37
4 821
2004/05
4 409
1,06
4 683
2005/06
2 1641)
-
-
Marketingový rok
Pramen: ČSÚ; Pozn.: 1) osevní plochaNepotravinářské využití olejnin
9
Rostlinné oleje jsou v současnosti využívány především pro výrobu kapalných paliv (bionafta), ale nachází uplatnění i při výrobě mnoha produktů (glycerolu, vyšších mastných kyselin, jejich solí, esterů atp.), které se používají k výrobě plastických hmot, laků, detergentů, umělých vláken, mazacích prostředků, aditiv atp. V následující tabulce je uvedeno průmyslové využití vybraných druhů rostlinných olejů. Tab. 11: Nepotravinářské využití olejnin Druh oleje
Výrobky
řepkový
MEŘO (metylester řepkového oleje – bionafta), mazadla, tenzidy, barvy, laky, PE aditiva
slunečnicový
barvy, laky (málo významné)
hořčičný
mýdla, léčiva, textilní průmysl
makový
vysoce jakostní barvy, fermeže, farmaceutický průmysl
lněný
laky, barvy, fermeže, linolea, tiskařské barvy, změkčovadla, PVC stabilizátory
sojový
laky, barvy, mýdla, mazadla, změkčovadla, stabilizátory PVC, fermeže
lničkový
komponent při výrobě barev, laků, fermeží
lalemanciový
komponent při výrobě fermeží a laků
světlicový
rychleschnoucí technické oleje, laky, barvy, pryskyřice
konopný
léčiva
katránový
mazadla, oleochemie
roketový
komponent při výrobě pracích a čistících prostředků, mazadel, mýdel, tiskařských barev a aditiv do plastů
koriandrový
laky, barvy, pryskyřice
Rostlinné oleje jsou biologicky odbouratelné, což je dáno jejich chemickou stavbou. Bakterie je snadno rozkládají až na oxid uhličitý a vodu. Biologická odbouratelnost rostlinných olejů je do 21 dnů stoprocentní. Nejčastěji se vyrábějí následující typy olejů: separační, emulzní, na ztrátové mazání, hydraulické, řezné a plastická maziva.
10
Pěstování olejnin v zemích světa a EU V roce 2005 zaznamenala světová produkce olejnin absolutní rekord (bezmála 200 mil. ha). Největší zvýšení produkce řepky zaznamenala Kanada o 1,93 mil. t (zvýšení plochy o 6,8 % a výnosu a 16 %). V EU došlo oproti roku 2004 k poklesu výnosu o 0,15 t/ha, ale nárůstu plochy o 4,5 %. I tak je dosažený výnos 3,26 t/ha vysoko nad světovým výnosovým průměrem (1,74 t/ha). Produkce v EU byla 15,32 mil. tun. Největšími pěstiteli řepky jsou Německo, Francie, Velká Británie a Polsko. Světová plocha sóji vzrostla o 2,9 %. Nejvyššího výnosu bylo dosaženo u největších producentů této olejniny v USA (2,87), Argentině (2,68) a v Brazílii (2,63). V EU je vyprodukováno pouze 0,7 mil. t ročně. Největšími pěstiteli jsou Itálie, Francie, Maďarsko a Rakousko. Rekordní nárůst sklizňové plochy na 22,7 mil. ha a nejvyšší produkci zaznamenala také slunečnice u níž došlo ke zvýšení výnosu na 1,29 t/ha. Největšími producenty jsou Rusko a Ukrajina, dále Argentina a EU. Největšími evropskými pěstiteli jsou Francie, Maďarsko a Španělsko. Tab. 12: Produkce olejnin ve světě a v EU Produkce (mil.t)
Plocha (mil. ha)
2005/061)
2004/05
2003/04
2005/061)
2004/05
2003/04
Olejniny celkem
389,0
380,5
334,9
198,7
197,8
190,5
Sója celkem
218,1
215,6
185,1
91,6
92,5
88,4
USA
84,0
85,0
66,8
28,9
29,9
29,3
Argentina
40,5
39,0
33,0
15,2
14,4
14,0
Brazílie
58,5
53,0
51,0
21,5
22,8
21,5
Čína
17,0
17,4
15,4
9,6
9,6
9,3
Indie
6,0
5,5
6,8
7,6
7,2
6,5
EU
0,8
0,8
0,7
-
-
-
48,1
46,0
39,0
26,8
26,3
25,3
Kanada
9,7
7,7
6,8
5,2
4,9
4,7
Austrálie
1,4
1,5
1,6
0,9
1,1
1,0
Čína
11,4
13,2
11,4
7,3
7,3
7,2
Indie
6,6
6,2
6,2
6,8
6,8
6,2
Řepka celkem
11
EU
15,7
15,5
11,1
4,7
4,5
4,1
29,4
26,4
27,0
23,3
21,4
22,7
Argentina
3,8
3,6
3,2
2,2
1,9
1,8
Rusko
5,8
4,7
4,5
5,1
4,7
5,1
Ukrajina
4,8
3,1
4,5
3,8
3,5
4,1
Rumunsko
1,1
1,2
1,2
1,0
1,1
1,0
Bulharsko
0,8
0,7
0,6
0,5
0,5
0,6
EU
4,3
3,7
3,6
2,1
2,2
2,3
Slunečnice celkem
Pramen: Toepfer International; Pozn.:
1)
odhad
Pěstování olejnin v ČR Osevní plocha olejnin v roce 2005/06 se zvýšila ze 399 531 ha v roce 2004/05 na 437 940 ha tj. o 38 409 ha. Olejniny celkem zaujímaly 16,9 % orné půdy. Celková sklizeň olejnin v roce 2004/05 dosáhla 958 742 t při průměrném hektarovém výnosu 2,39 t. Uvedená produkce představuje navýšení oproti předchozímu hospodářskému roku o 357 494 t.
Tab. 13: Sklizňové plochy, hektarové výnosy a celková sklizeň olejnin v ČR Sklizňová plocha
Výnos
Produkce celkem
(ha)
(t/ha)
(t)
2001/02
432 302
2,49
1 078 750
2002/03
407 745
2,01
823 401
2003/04
421 303
1,43
601 248
2004/05
399 526
2,39
958 742
2005/06
437 9401)
-
-
Marketingový rok
Pramen: ČSÚ; Pozn.:
1)
osevní plocha
12
10.3. Nepotravinářské využití vlákna Přírodní vlákna Rostlinná vlákna jsou cennou obnovitelnou surovinou, v minulosti hojně využívanou k výrobě textilu. V naší oblasti se tradičně pěstoval a stále na omezených plochách pěstuje len přadný a nově se prosazuje konopí seté. Jako zajímavá rostlina se jeví také kopřiva dvoudomá, v jejímž stonku se nacházejí až 1 m dlouhá technická vlákna, která jsou po zpracování velmi jemná, krémově bílá až šedá a dobře se barví přírodními barvivy. Výroba přadných vláken ve světě Na odhadované celkové světové produkci rostlinných vláken se bavlna podílí zhruba 74 %, juta 14 %, 3 % len a konopí, 6 % vlna a 4 % ostatní (kokosová vlákna, ramie, sisál). Podle odhadu FAO dosahuje plocha lnu přadného ve světě přibližně 465 tis. ha (z toho v zemích EU 157,5 tis. ha v roce 2005). Celková světová produkce lněného vlákna se odhaduje na 600 tis. tun. V celosvětovém měřítku jsou tedy největšími producenty lněného vlákna Francie, Belgie a Nizozemsko (v roce 2003 60,3 % podíl na osevních plochách) a dále Čína, Rusko, Bělorusko a Ukrajina. Významným pěstitelem lnu je také Egypt a řada asijských zemí. Konopí seté zaznamenává v posledních několika letech renesanci svého pěstování. Jako perspektivní obnovitelná surovina poskytuje v různých odrůdách vlákennou surovinu pro široký sortiment textilních a netextilních výrobků (uvádí se až 2000 možných produktů). Osevní plochy konopí v poslední době ve světě narostly na 80 tis. ha. Mezi významné pěstitele patří Chile, Čína a Severní Korea. Produkce lnu přadného a konopí v zemích EU V souhrnu za všechny země EU byl trend osevních ploch lnu přadného v posledních letech sestupný (bez ploch určených pro papírenský průmysl). Zatímco v roce 1999 bylo oseto více než 210 tis. ha, poklesly osevní plochy v roce 2000 na 102 tis. ha a v roce 2002 to bylo pouze 89 tis. ha. Od roku 2003 je pak patrný nárůst osevních ploch až na 157,5 tis. ha v roce 2005. K tradičním pěstitelům, jako je Francie, Belgie a Nizozemí, přibyly nové členské země (ČR, Slovensko, Polsko). Nově se také začíná pěstovat len ve Švédsku (Eurostat uvádí osevní plochu lnu v této zemi 16 tis. ha pro rok 2005).
13
Tab. 14: Osevní plochy přadného lnu v zemích EU (tis. ha) Rok
Země
2001
2002
2003
2004
2005
Francie
67
67
74
76,5
*
Belgie
17
15
19
20
16,5
Nizozemí
4,5
4
4,5
4,5
3,7
Ostatní země EU
6
3
0,5
21
*
Nové členské země EU
-
-
-
19
10,3
EU celkem
94,5
89
98
141
157,51)
Zdroj: DG VI – C4 Evropská komise, Statistiky belgického ministerstva pro střední stav
a zemědělství,
Vlas Berichten č . 8/2002, č. 12, 22/2003, č. 22/04, Eurostat, Pozn.:*údaje nejsou k dispozici, 1)odhad
Výměra osevních ploch konopí setého v roce 2003 činila 18 tis. ha. Odborný odhad produkce konopných vláken v EU se tak pohybuje mezi 20 - 25 tis. t ročně. Průměrný hektarový výnos konopného stonku v zemích EU dosahuje 6,2 t. Konopné vlákno ze stonků, vypěstovaných v zemích EU, slouží výhradně k technickým účelům. Pro oděvní průmysl a výrobu textilu do interiérů se využívá konopné vlákno, příze nebo tkanina, dovážené z východní Evropy a z Číny.
14
Tab. 15: Vývoj osevních ploch konopí setého v zemích EU (tis. ha)
Rok
Země
2001
2002
2003
2004
2005
Francie
6,9
7,7
9,5
8,4
*
Nizozemí
0,9
2,1
1,5
0
*
Německo
1,9
2,0
2,6
1,7
*
Rakousko
0,9
0,3
0,4
0,4
*
Španělsko
0,7
0,7
0,7
0,7
*
Velká Británie
2,6
1,4
2,4
2,0
*
Ostatní země EU
0,2
0,4
0,9
1,0
*
Nové členské země EU
-
-
-
1,01)
*
EU celkem
14,1
14,6
18,0
14,2
16,0-18,01)
Zdroj: Statistika EU - Euroflax č . 1/02, FAO No. 2/2001 Pozn.: * údaje nejsou k dispozici, 1)odhad
Výše národních kvót pro jednotlivé členské státy EU činí 85,8 tis. t pro dlouhé lněné vlákno a 146,3 tis. t pro krátké lněné vlákno a konopí. Od výše této kvóty se pak odvozuje výměra osevních ploch v EU. Produkce lnu přadného a konopí v ČR Pěstování
lnu
má
v
ČR
dlouholetou
tradici,
především
v
podhorských
a bramborářských výrobních oblastech, kde může představovat významnou tržní příležitost. Do roku 1990 se průměrná osevní plocha přadného lnu pohybovala nad úrovní 20 tis. ha, od roku 1991 plochy postupně klesaly až na cca 2 tis. ha v roce 1997. Oživení zájmu pěstitelů o tuto plodinu nastalo až po zavedení dotačního titulu na podporu pěstování přadného lnu. Od roku 1998 osevní plocha narůstala a v roce 2003 činila 6 tis. ha. V roce 2004 byl zaznamenán pokles na 5,5 tis. ha přadného lnu a v roce následujícím se osevní plochy přadného lnu dále snížily na 4,7 tis. ha. Národní kvóta pro dlouhé lněné vlákno činí 1,9 tis. t a pro krátké lněné vlákno a konopí 2,9 tis. t. Jak je patrné z následující tabulky, přidělená kvóta je plněna na 100%.
15
Neodpovídá však místní poptávce a velké množství dlouhého vlákna (např. 60 % v roce 2004) se musí dovážet. Tab. 16: Vývoj osevních ploch lnu a objem výroby lněných vláken v ČR Rok
Ukazatel
2001
2002
2003
2004
2005
skutečná
7,1
5,9
6,0
5,5
4,7
potřebná
25,0
15,3
14,2
9,1
9,4
Výnos rosených stonků (t/ha)
2,7
2,73
2,32
3,6
2,99
Lněná vlákna celkem (tis. t)
4,7
5,3
4,7
4,6
*
skutečná
1,6
1,6
1,8
1,9
*
potřebná
6,0
4,3
4,5
4,8
4,3
3,1
3,7
2,9
2,7
*
Osevní plocha lnu (tis. ha)
Dlouhé vlákno (tis. t) Krátké vlákno (koudel) (tis. t) Zdroj: ČSU, Lnářský svaz ČR Pozn.: *údaje nejsou k dispozici
Konopí seté je v ČR „ staronovou“ technickou plodinou. Jeho pěstování se obnovilo na přelomu století. V roce 2000 bylo konopím oseto 129 ha, sklizňová plocha činila 58 ha. V roce 2003 činila sklizňová plocha pro textilní využití 115 ha.V roce 2004 se dále osevní plocha konopí zvýšila na 307 ha, z toho pro tírenské zpracování cca 230 ha s produkcí asi 1,4 tis. t suchých stonků. V roce 2005 se osevní plocha konopí snížila na 162 ha, pro produkci vlákna bylo sklizeno 110 ha s výnosem suchých stonků 5,1 t/ha.
16
Tab. 17: Vývoj sklizňových ploch konopí setého pro textilní zpracování a objem výroby konopných vláken v ČR
Ukazatel
Rok 2001
2002
2003
2004
2005
Sklizňová plocha (ha)
29
91
115
230
110
Výnos stonků (t/ha)
9
9,5
9
6,1
5,1
Výnos vláken (t/ha)
2,25
2,35
1,55
1,45
*
Produkce vláken celkem (t)
62
214
178
334
*
Dovoz konopných surovin2)
521
696
830
1162
7031)
Zdroj: Celní statistika, Konopářský svaz ČR, MZe ČR Pozn.: * údaje nejsou k dispozici, 1) odhad, 2) konopí prané, surové, máčené, nespředené
V ČR je nainstalována linka na zpracování konopných vláken s výkonem 2 t suroviny za hodinu. Je tak schopna zpracovat konopný stonek z plochy
až 300 ha.
Jak je ale patrné z tab. 4, poptávka po konopných surovinách převyšuje v současnosti nabídku a značná část se musí dovážet. Dotační politika Pěstování přadného lnu resp. konopí je podporováno ze zdrojů Evropské unie v rámci jednotné platby na plochu zemědělské půdy, tzv. SAPS (Nařízení vlády č. 144/2005 Sb. platné pro období 2005 - 2006). Pro žadatele, kteří žádají o dotaci v rámci opatření SAPS, byla stanovena sazba pro letošní rok ve výši 2 110,70 Kč na hektar zemědělské půdy. Z národních zdrojů je v roce 2006 podporováno pěstování rostlin pro vlákno v rámci doplňkových přímých plateb, tzv. TOP-UP, na ornou půdu (Nařízení vlády č. 145/2005 Sb.). Administraci podpory pěstování i zpracování konopí provádí Státní zemědělský intervenční fond. Zpracování a využití vlákna Rostlinná vlákna se zpracovávají v tírnách, kde dochází k oddělení vláken od ostatních částí stonku. Len se vykupuje svinutý do balíků o hmotnosti 250 -300 Kg. Lněné vlákno v ČR zpracovává 7 tíren o celkové kapacitě 37 tis. t. Zpracovatelské tírenské kapacity jsou využívány z 1/3. Přehled jednotlivých tíren je uveden na obrázku 1 (kromě tírny Agritec Šumperk, která v roce 2004 zpracovala pouze 2,4 t roseného stonku). Největší podíl na
17
množství zpracovaného roseného stonku měla v roce 2004 tírna firmy Čemolen Humpolec (33,27 %) a Lenka, s.r.o. Kácov (34,2 %). Tírna na zpracování konopného vlákna je sice v provozu v Lence Kácov, je zde ale zpracováván především len. Další tírna je provozována na Rakovnicku. Tato tírna je zajímavá tím, že se jedná o prototyp malé farmářské mobilní tírny s výkonem 0,5 t/hod. Jak dále uvádí Konopářský svaz ČR, tak jeho cílem je vybudovat v každém kraji Regionální poradenské informační centrum, jehož součástí by měla být také tírna, která zpracuje konopí z výměry 300 – 500 ha. Výstavba této tírny se v současnosti připravuje v Ústeckém a Plzeňském kraji. Součástí každé tírny by měla být také výroba peletek, briket a dalších výrobků. Vlastnosti a využití lněného vlákna Len přadný byl až do strojního zpracování bavlníku nejdůležitější přadnou plodinou vůbec. Má relativné pevná vlákna, která jsou málo pružná, ale hladká a lesklá, dle způsobu získávání světle žlutá až bílá, zelenožlutá až stříbřitě zelená. Dobře se bělí, ale hůře barví. Na omak jsou studená, ale dobře vodí teplo, čehož se využívá při výrobě letního oblečení. Snáší vysoké teploty při praní a žehlení, jsou ale mačkavá a tvarově nestálá. Dlouhé vlákno (nejkvalitnější část) se používá k výrobě ložního prádla, oděvů a technických výrobků (plachtoviny, stany, lehátka, dekorační tkaniny, nitě, obuvnická příze a hadice). Krátké vlákno (známé pod označením koudel) se zpravidla používá na výrobu hrubých tkanin, provazů, lan, ucpávek, čistícího materiálu, ale také papíru. Dřevovina (pazdeří – zbytky stonku po odstranění vláken) se zpracovává na pazderodesky (používané v nábytkářství) nebo poslouží jako energetické palivo. Dále se mohou vlákna nižší jakosti a lepší koudele využít ve stavebnictví, v automobilovém a leteckém průmyslu (do čalounění) jako biodegradovatelný komponent. Při průměrné sklizni se z 1 hektaru sklidí 3,5 t roseného stonku a 500 kg semen (mají výborné dietetické vlastnosti). Zpracováním tohoto množství stonků při obsahu 11 % dlouhého vlákna a 14 % koudele vznikne 875 kg dlouhého vlákna a koudele. Z 1 hektaru lnu se tedy vyrobí: 1 180 m2 tkanin, 120 pytlů, 110 kg motouzu, 18 kg kotoninu (z něho 13 kg cigaretového papírku), 60 kg odpadního vlákna (z něho 40 kg cigaretového papírku II. jakosti) a 2 450 kg pazdeří.
18
Vlastnosti a využití konopného vlákna Konopí seté je v ČR „staronovou“ technickou plodinou, jejíž pěstování se začíná rozšiřovat díky grantu Národní agentury zemědělského výzkumu. Konopné vlákno je nepoměrně pevnější a trvanlivější než lněné, je ale méně pružné. Tkaniny vyrobené z konopí jsou odolné vůči horku, výborně sají vlhkost a odolávají hnilobě. Jeho předností jsou právě tepelně izolační vlastnosti. Zadržuje také 95 - 100% UV záření. Barva vlákna je stříbrošedá, při horší jakosti až hnědá. Konopné tkaniny mají přirozený lesk. Vlákno se zpravidla používá na výrobu textilních materiálů (džínsovina, dekorační a potahová látka), bytových doplňků (koberce), módních doplňků (batohy, tašky, kabelky, peněženky), technických výrobků (lana, motouzy, plachtovina, pytle), stavebních materiálů s dobrými tepelně izolačními vlastnostmi (izolační rohože, dřevovláknité desky) a v papírenství (bankovky, dopisní obálky a papíry, kartony, knihy, čajové pytlíky, filtry do kávovarů, cigaretový papír a papír pro technické použití). Z dřevoviny se vyrábí pazderodesky a energetické palivo. Dále se mohou konopná vlákna využít k výrobě matrací a geotextilií a také v automobilovém průmyslu pro výrobu termo a duroplastických lisovaných dílců (obklady dveří), uplatní se také při výrobě skateboardů a snowboardů. Perspektivy pěstování přadného lnu a konopí v ČR Rozvoj pěstování přadného lnu u nás je omezen výší národní kvóty, která je plně využívána. K určení dalšího směru pěstování přadného lnu a konopí by měla sloužit hodnotící zpráva Evropské komise „Len a konopí“ zveřejněná na podzim loňského roku. Rozvoji pěstování konopí v ČR však nestojí nic v cestě. Určitým problémem by mohl být nezájem potencionálních odběratelů, kteří dávají přednost buď vláknu lněnému, nebo dováženému konopnému. Největším problémem je v současné době vysoká cena osiva a nedostatek vhodné sklizňové a zpracovatelské mechanizace. Tento problém by měla vyřešit již zmíněná budovaná Regionální poradenská a informační centra. Pro rozvoj pěstování konopí hovoří také to, že je nejvýnosnější přadnou plodinou mírného pásma a je odolné vůči plevelům a nemocem. Vyžaduje sice dobrou půdu s 600 - 700 mm celoročních srážek a až 150 kg N/ha, rostlina je ale využita komplexně (vlákna, semena, pazdeří) a oddělení vláken od pazdeří je snazší než u lnu. Zpracování lnu a konopí na krátké vlákno je také podpořeno na základě NR (ES) č.1673/2000 pro schválené první zpracovatele, a to ve výši 90 EUR/t.
19
10.4. Nepotravinářské využití barviv Přírodní barviva Zájem o přírodní barviva v poslední době stoupá, protože si veřejnost začíná uvědomovat stále více zdravotní a environmentální problémy související s používáním umělých barviv, kterých se celosvětově spotřebuje asi milión tun. Základním zdrojem surovin pro výrobu syntetických barviv je ropa a černouhelný dehet. Nejzávažnějším problémem je vlastní výroba barviv, kdy vedle žádaných produktů vzniká také značné množství vedlejších produktů (zhruba 1 tuna odpadu na 1 tunu barviva). Těžké kovy jako měď, chrom a kobalt, které se vylučují při výrobě metalokomplexních barviv, nebo rtuť, používaná jako katalyzátor, způsobují nemalé potíže v biochemických čistících stanicích, protože působí toxicky na mikroorganismy.Přírodní barviva jsou naproti tomu získávána z přírodních zdrojů a mohou vedle nižšího zatížení životního prostředí při jejich výrobě znamenat také nové tržní příležitosti pro farmáře a malé a střední podniky.
Tab. 18: Porovnání výhod a nevýhod přírodních a syntetických barviv
+
Přírodní barviva
Syntetická barviva
podpora biodiverzity
jednoduchá výroba
využívání obnovitelných zdrojů
jsou nezávislá na rostlinných zdrojích
šetrnost k životnímu prostředí
dobrá regulace odstínu
jedinečné odstíny
pestrost barev
podpora zaměstnanosti
stálost
podpora řemesel a lidové tvořivosti
barvení všech textilních materiálů
kvalita barviva závisí na jejich zdroji
alergické reakce
nižší stálost barev (citlivé na pH, teplotu, znečištění životního prostředí
-
světlo, atd.) barvení pouze přírodních vláken a tkanin
úbytek pracovních příležitostí pro drobné producenty
zdlouhavý proces barvení
pokles agrobiodiverzity
20
Tab. 19: Dělení přírodních barviv Barva
Chemické zařazení
Rostlina (český název) rezeda žlutá, dub barvířský, moruše
žlutá a hnědá
flavonová barviva
barvířská, rmen barvířský, blatouch bahenní,
iso-chinolová
žlutá
barviva
dřišťál obecný
oranžovožlutá
chromene barviva
rotlera barvířská
hnědá a
naftochinonová
lawsonie bezbranná,
purpurově šedá barviva červená
antrachinonová barviva
ořešák vlašský košenila – červec nopálový, mořena barvířská
purpurová a
benzopyronové
černá
barvivo
modrá
indigová barviva
indigo, boryt barvířský
rostlinné taniny
akácie, myrobalán,
(gallotaniny,
granátové jablko,
ellagitaniny,
škumpa, kaštan,
catecholové taniny)
blahovičník
neutrální
kampeška
Světový trh s přírodními barvivy V celosvětovém měřítku se ročně spotřebuje asi milión tun barviv tj. asi 1 % z celosvětové spotřeby barviv. Největšími dovozci přírodních barviv jsou USA a země EU. Mezi země vyvážející největší objem přírodních barviv do USA patří Mexiko, Indie, Itálie, Maroko, Německo, Nizozemí a Japonsko. Mezi země, které vyvážejí největší objem přírodních barviv do zemí EU patří Mexiko, Indie, USA, Peru, Tunis, Švýcarsko a Čína.
Tab. 20: Objem dovozu přírodních barviv (tis. t) Rok
1994
1995
1996
1997
1998
USA
2,8
1,7
2,0
3,5
3,3
EU
3,4
4,1
4,0
4,8
5,5
Zdroj: Fintrac Market Survey: Natural Dyes
Trh s přírodními barvivy v USA a v EU je v poslední době ovlivňován výrobou „organických barviv“. Výrobci průmyslových barviv tak zareagovali na odpor veřejnosti proti syntetickým. Organická barviva tak v mnohém nahradila syntetická barviva anorganická složená z těžkých kovů. Přitom byla zachována stejná kvalita barvy, avšak toxický odpad je minimální.
10.5. Nepotravinářské využití fytomasy Roční vyprodukované množství biomasy ve světě se odhaduje na 20*1011 t a její energetický potenciál na 3*1021 J, což téměř desetkrát převyšuje roční objem světové produkce ropy a plynu. Velice důležité je že se jedná o zdroj energie trvale se obnovující. Vyprodukované biomasy se však pro energetické účely využívá pouze asi 2 - 3%. Tab. 21: Odhad světové dostupnosti specifických nedřevnatých rostlinných vláknitých surových materiálů (1,000 tunách sušiny) plodina
tis. tun
Pšeničná sláma
545,000
Ječná sláma
175,000
Ovesná sláma
60,000
Žitná sláma
40,000
Rýžová sláma
350,000
Len olejný
2,000
Tráva (semenářský porost)
3,000
Sláma celkem
1,175,000
Stonky bavlny
68,000
Stonky kukuřice
690,000
Stonky čiroku
242,000
V ČR je v současné době při předpokládaném využití čtvrtiny slámy obilnin a celého objemu slámy kukuřice, luskovin a řepky v průmyslové výrobě a v energetice k dispozici 2.5 mil. tun slámy.
Tab. 22: Průměrná roční produkce slámy v ČR Průměrná Plodina
sklizňová
Průměrný výnos Průměrná plocha (t/ha)
(ha)
produkce slámy (t)
Pšenice ozimá
850931
4,6
3949561
Pšenice jarní
63236
3,1
192659
Žito
39781
3,5
139501
Ječmen ozimý
147025
4,0
588300
Ječmen jarní
345620
3,5
1207547
Oves
52982
2,8
146643
Kukuřice na zrno
59930
7,3
442948
Ostatní obilniny
34749
2,9
120416
Obilniny celkem
1611951
4,3
6854218
Řepka
326624
2,3
842427
TTP celkem
455807
3,1
1249442
Možnosti průmyslového využití slámy Ekopanely Ověřování možností využití slámy pro průmyslové účely se v uplynulých letech orientovalo především do oblasti výroby stavebních panelů z lisované slámy. Základním vhodným materiálem je kvalitní pšeničná sláma slisovaná do hranolovitých balíků. Sláma tvoří jádro desky. Rozhodující je kvalita slámy po sklizni sklízecí mlátičkou. Nevhodná je sláma s větším podílem drobných částí, které potom tvoří odpad. Ekopanely se vyrábějí lisováním obilné slámy za vysokého tlaku a teploty. Lisování slámy probíhá ve speciálním tvářecím lisu do kompaktní podoby desky. Pomocí přírodního lepidla se toto slisované jádro polepí kartonem. Ze slámy je možné vyrábět vynikající papír. Celulóza ze slámy může být použita při výrobě většiny druhů papíru jako náhrada celulózy z tvrdého dřeva. Tradiční produkty z papíru vyrobeného ze slámy zahrnují vlnitý karton z neodbarvené slámové celulózy a jemný
tiskový a dopisní papír z odbarvené slámové celulózy. Výnos celulózy ze slámy činí 45 % a ze dřeva 55 %. Velké množství předmětů, které se v minulosti užívaly zejména v zemědělském prostředí, se pletlo ze slámy. Sláma sama o sobě však není příliš dobrým pletařským materiálem. Suché stéblo praská, má nepatrnou nosnost a také omezenou délku. Když se však jednotlivá stébla spojí ve svazek či copánek, získají na pevnosti. Sláma je dobrým izolačním materiálem, proto našla využití zejména u takových předmětů, které měly obsah zateplit, nebo ho udržet v suchu (ošatky, zásobnice na peří, na obilí, na sušené ovoce - slaměná stěna zásobnic byla vzdušná, sláma pohlcovala okolní vlhkost a obsah tak zůstával suchý). Pšeničná sláma může nahradit i některé petrochemikálie a plnidla používané při výrobě plastů. Pozitivním aspektem při použití pšeničné slámy jako plnidla je to že, teplota při výrobě může být snížena pod 400°C, čímž se snižují výrobní náklady.
