BIOMASSZA ANYAGISMERET

BIOMASSZA ANYAGISMERET Rátonyi, Tamás

Created by XMLmind XSL-FO Converter.

BIOMASSZA ANYAGISMERET: Rátonyi, Tamás Publication date 2013 Szerzői jog © 2011 Debreceni Egyetem. Agrár- és Gazdálkodástudományok Centruma

Created by XMLmind XSL-FO Converter.

Tartalom ........................................................................................................................................................... v 1. 1.A biomassza fogalma, jellemzése, jelentősége és szerepe ........................................................... 1 1. .............................................................................................................................................. 1 2. 2. A biomassza csoportosítási módjai ............................................................................................. 5 1. 2.1 A biomassza csoportosítása eredetük szerint ................................................................. 5 2. 2.2 A biomassza csoportosítása termelési-felhasználási láncban elfoglalt helye szerint ....... 6 3. 2.3 A biomassza csoportosítása halmazállapot szerint: ......................................................... 6 4. 2.4 A biomassza csoportosítása felhasználási mód szerint .................................................... 8 3. 3.Magyarország biomassza potenciálja ........................................................................................ 11 1. ............................................................................................................................................ 11 4. 4. Uniós célkitűzések a biomassza hasznosítás területén .............................................................. 14 1. ............................................................................................................................................ 14 5. 5. Energia erdő és energia faültetvények I. ................................................................................... 19 1. ............................................................................................................................................ 19 2. 5.1 Az akác .......................................................................................................................... 20 2.1. 5.1.1 Az akác jellemzői .......................................................................................... 20 2.2. 5.1.2 Az akác energiafa előnyei, hátrányai ............................................................. 21 2.3. 5.1.3 Akác telepítésére alkalmas termőhelyek ........................................................ 21 3. 5.2 A fűz .............................................................................................................................. 21 3.1. 5.2.1 A fűz jellemzői .............................................................................................. 22 3.2. 5.2.2 A fűz energiafa előnyei és hátrányai .............................................................. 22 3.3. 5.2.3 A fűz termőhely igénye ................................................................................. 22 6. 6. Energia erdő és energia faültetvények II. ................................................................................. 24 1. 6.1 A nyár ............................................................................................................................ 24 1.1. 6.1.1 A nyár jellemzői ............................................................................................ 24 1.2. 6.1.2 A nemes nyár energiafa előnyei, hátrányai .................................................... 24 1.3. 6.1.3 A nemes nyár termőhely igénye .................................................................... 25 2. 6.2 Pusztaszil ....................................................................................................................... 25 2.1. 6.2.1 A pusztaszil jellemzői .................................................................................... 25 2.2. 6.2.2 A pusztaszil előnyei és hátránya .................................................................... 26 7. 7. Energiafű .................................................................................................................................. 27 1. 7.1 Energiafű jellemzői ....................................................................................................... 27 2. 7.2 Energiafű termőhely igénye és termesztéstechnológiája ............................................... 27 3. 7.3 Az energiafű felhasználásának lehetséges területei ....................................................... 30 4. 7.4 Az energiafű felhasználásának hátrányai ...................................................................... 31 8. 8. Energianád ................................................................................................................................ 33 1. ............................................................................................................................................ 33 2. 8.1 A kínai nád termesztésének környezeti feltételei .......................................................... 33 9. 9. A kukorica, mint bioenergia alapanyag jellemzése ................................................................. 36 1. 9.1 A kukorica jelentősége, felhasználása ........................................................................... 36 2. 9.2 A kukoricaváltozatok gyakorlati csoportosítása ........................................................... 36 3. 9.3 A kukoricaszem felépítése és beltartami jellemzői ....................................................... 37 10. 10. A kukorica energetikai célú termesztése és felhasználása .................................................... 41 1. ............................................................................................................................................ 41 11. 11. A cukorcirok, mint bioenergia alapanyag jellemzése ........................................................... 47 1. ............................................................................................................................................ 47 12. 12. Napraforgó, mint bioenergia alapanyag jellemzése .............................................................. 50 1. ............................................................................................................................................ 50 2. 12.1 A napraforgó beltartalmi jellemzői ............................................................................. 51 13. 13. A repce, mint bioenergia alapanyag jellemzése ................................................................... 53 1. ............................................................................................................................................ 53 2. 13.1 A repcefajták és hibridek ............................................................................................. 53 3. 13.2 A repce beltartalmi jellemzői és hasznosíthatósága .................................................... 54 14. 14. Energetikai célra hasznosítható mezőgazdasági melléktermékek jellemzői ......................... 57 1. ............................................................................................................................................ 57 15. 15. A biogáz alapanyagok jellemzése ......................................................................................... 63

iii Created by XMLmind XSL-FO Converter.

BIOMASSZA ANYAGISMERET

1. ............................................................................................................................................ 63 16. Irodalomjegyzék ......................................................................................................................... 68 1. ............................................................................................................................................ 68

iv Created by XMLmind XSL-FO Converter.

„Bioenergetikai mérnök MSc szak tananyagfejlesztése‖ című TÁMOP-4.1.2.A/1-11-/1-2011-0085 sz. projekt

ISBN 978-963-473-693-6; ISBN 978-963-473-694-3 (online)

v Created by XMLmind XSL-FO Converter.

1. fejezet - 1.A biomassza fogalma, jellemzése, jelentősége és szerepe 1. A biomassza fogalmának meghatározására többféle definíció is ismert. Ezek közül néhányat megemlítünk: • A biomassza fogalma: Valamely élettérben, egy adott pillanatban jelen lévő szerves anyagok és élőlények összessége. Hazánk természeti adottságait figyelembe véve a biomassza lehet meghatározó megújuló, illetve megújítható energiaforrásunk. (Sembery és Tóth, 2004). • Más megfogalmazásban a biomassza a szárazföldön és a vízben lévő összes élő és a közelmúltban elhalt szervezetek tömege – az emberi test kivételével – és a biotechnológiát alkalmazó iparok termékei, hulladékai és melléktermékei. Összefoglalóan megállapítható, hogy a biomasszát a növények, az állatok, a hulladékok, a termelési maradványok valamint a papír/cellulóz adják a leggyakrabban a hazai gazdaságban (Penninger, 2012). • Úgy is meghatározható a biomassza, hogy minden olyan szerves anyag, amely a bioszférában megtalálható. A teljes szerves flóra és fauna többszörösen fedezni tudná a Föld energiaigényét. A biomassza fontossága abban áll, hogy a fosszilis energiahordozók (bányászott kőszén, földgáz, kőolaj,) válthatók ki vele, így megvalósítható a fenntartható energiafelhasználás. A biomassza a megfelelő kezelés esetén megújuló energiaforrás, vagyis „rövid életciklusban‖ általában 1 éven belül újból megtermelődik. Fontos jellemzője, hogy az így megtakarított fosszilis energiahordozók nem fokozzák a levegő szennyezettségét és CO 2 tartalmának növekedését. Napsugárzás révén, fotoszintézissel létrejövő jelentős mennyiségű biomassza megújuló jellegű. A Föld felszínére érkező napsugárzás 2,6 x 1024 J/év energiájának több mint 2 ‰-e fotoszintézis révén 5,7 x 102 J/év energiaértékű biomasszát eredményez (Büki 1997). Ez a világban a fotoszintézisből származó elméleti biomassza készlet. A biomassza termelés legfontosabb célja az élet fenntartása, azonban meghatározott része energetikai célokra is hasznosítható. A mező- és erdőgazdasági termelés lényegében a napenergia transzformációja, ugyanis a Földre érkező napenergiát a növényi klorofill kémiai energiává alakítja át, amely táplálék, élelem, nyersanyag, energiaforrás (Lukács Gergely, 2011). A biomasszából eredő megújuló energia ilyen módon napenergiának mondható. Az energiaforrások áttekintésekor meg kell állapítanunk, hogy a 17. századig a biomassza volt a kizárólagos hőforrás a Napon kívül. Ebben az időben a világítást az állati és növényi olajok, valamint a faggyúgyertyák égetése révén oldották meg. A legkorábbi bioenergia az igavonó állatok erejéből származott. Ez még ma is hasznosított energiaforrás, a legnagyobb arányban a fejlődő országokban, ahol – főként a kis farmokon – ez a leginkább elérhető energiaforrás. Sokatmondó megállapítás, hogy a biomassza fedezi többségében Nepál és Etiópia összenergia szükségletét. A fejlődő országok mintegy 4 milliárdos népességével évente több mint 3 Gt (légszárított) biomasszát hasznosítanak. A bioüzemanyagok hasznosítása figyelemre méltó az iparosodott nemzetek esetében is, a fejenkénti átlag 1/3 tonna/év, ami 3%-os elsődleges energia fogyasztást jelent. A biomassza hasznosításának legfontosabb lehetőségei: • az élelmiszertermelés, • a takarmányozás, • az energetikai hasznosítás és • az agráripari termékek alapanyaggyártása. 1 Created by XMLmind XSL-FO Converter.

1.A biomassza fogalma, jellemzése, jelentősége és szerepe A biomassza energetikai hasznosítása történhet eredeti állapotában, illetve különböző technológiai átalakítások után, különböző halmazállapotban. A felhasználási területek lehetnek: villamos- és hőenergia szolgáltatás, illetve járművek hajtása (Penninger, 2012). Az egyik módszer alapján a biomassza eltüzelhető hőerőműben (elsődleges villamosenergia-előállítás), a másik módszer alapján eltüzelhető hőenergia termelés céljából, és melléktermékként villamos-energia állítható elő. Járművek hajtására a folyékony biomassza termékek használhatóak (magvakból préselt, majd észterezett olajok, különböző alkoholok és biogáz). A biomassza energetikai hasznosításának legegyszerűbb típusa a tüzelés. Az eltüzelés során nyert energiát általában a hőenergia ellátásban (pl. biomassza falufűtőművek) értékesítik. Magyarországon a legjelentősebb a szilárd biomassza termelő ágazat. Ezek az erdészet és a mezőgazdasági növénytermesztés. A hő és villamos energiatermelés egy megoldási lehetőségét mutatja be az 1. ábra.

Az elmúlt évtizedekben nagy hangsúlyt kapott a megújuló energiaforrásokat hasznosító technológiák fejlesztése, a világszerte egyre nagyobb gondot okozó környezetvédelmi problémák , valamint a Nyugat-Európában termelésből kivont termőterületek hasznosításának és a falusi lakosság helyben tartásának szándéka miatt. Jelenleg az európai agrárágazatok megközelítőleg 1,7 millió tOE (tonna olajegyenérték) megújuló energiát használnak fel, melynek legnagyobb részét a tűzifa és az erdészeti, valamint faipari melléktermékek adják 1,2 millió tOE hasznosítható energia tartalommal. Jelentős még ezen kívül a szalma 0,3 millió tOE közvetlen tüzeléssel történő hasznosítása is. Egyes vélemények alapján az EU mezőgazdasági területének 1/10-ét lehetne energetikai rendeltetésű biomassza termelésre hasznosítani, amely körülbelül évi 80 millió tOE-nek felel meg. Ez a régió jelenlegi villamos energia szükségletének 20 %-át fedezné. Ha az alternatív forrásokból állítanák elő az energiát, sokkal gazdaságosabb lenne, mintha hagyományos (fosszilis) fűtőanyagot használnának. Ez utóbbi ráadásul a környezetet jobban károsítja. A megújuló energiaforrásokkal a települések épületeinek korszerű fűtése is gazdaságosan megoldhatóvá válhat. A növényi olajok felhasználására a termésátlag is befolyással van: a napraforgó 740, a repce 696, a szója 856 kilogramm olaj/hektár termésátlaggal rendelkezik. A repcéből észterezéssel nyerhető biodízel előállítása fontos szerepet tölt be. Németországban ez jól megfigyelhető, ugyanis körülbelül 800 biodízel-töltőállomást üzemeltetnek. 2 Created by XMLmind XSL-FO Converter.

1.A biomassza fogalma, jellemzése, jelentősége és szerepe Európában vezető bioüzemanyag felhasználóként Németországot említhetjük, ahol 4 millió TOE bioüzemanyag fogyott, a második a sorban Franciaország 1,4 millió TOE felhasználással, őket követi Ausztria 0,4 millió TOE, majd Spanyolország 0,35 millió TOE fogyasztással. Korábban a biodízel ára némileg alacsonyabb volt, mint a kőolajból készült gázolajé. Napjainkban ennek megítélése nem egyöntetű, hiszen például hazánkban a költségek számításánál nem minden tényezőt vesznek figyelembe. Esetenként nem számolnak a biodízel előállításának kisebb mértékű környezetkárosító hatásaival. Emellett az az adótartalom, amely a kőolajszármazékoknál megjelenik, a biodízelnél hiányozik a költségvetésből. Nehezíti még a biodízel itthoni elterjedését, hogy az elosztó-infrastruktúra is jelentős importhányaddal lenne megvalósítható. Az alternatív energiahasznosítás főként az iparilag fejlett mezőgazdasággal rendelkező országok szándéka. Céljuk, hogy az élelmiszer-túltermelést a közvetlen energiatermeléssel vezessék le: nő az energiacélra termesztett repce, energetikai fa, gabonafélék, burgonya termelése, ezeken kívül a kifejezetten energetikai célra nemesített növények (kínai nád, elefántfű) termelése is. Ez a fajta megoldás a magyar mezőgazdaság számára is megoldási lehetőséget kínál, tekintve, hogy jelentős területek szabadultak fel az állatállomány csökkenése és a gyengébb minőségű, rosszabb adottságú szántók művelésének elhagyása miatt (Lukács Gergely, 2011). A fent említett szántóföldi növényeket zöldenergia-forrásnak is szokás nevezni. Ezeknek a zöldenergia-forrásoknak az egyik felosztási lehetősége Lukács Gergely (2008) szerint a következő: • Évelők: gabonafélék (évelő rozs), pillangósok, fűfélék, nádfélék • Egyévesek: gabonafélék, cirokfélék, olajnövények, rostnövények, gyökér- és gumós növények A zöldenergia-hordozókat és azok energetikai hasznosítási lehetőségeit szemlélteti a 2. ábra.

Az ábráról leolvasható a zöldenergia-hordozók három legfontosabb kategóriája:

3 Created by XMLmind XSL-FO Converter.

1.A biomassza fogalma, jellemzése, jelentősége és szerepe • a tüzeléses, • a motor hajtóanyagok céljára történő felhasználás, és • a biogáztermelés és -hasznosítás. A tüzeléses hasznosításra szánt zöldenergia-hordozók forrásai a melléktermékek (erdészeti, növénytermesztési, szőlészeti, gyümölcstermesztési), illetve a célültetvények, az egyéves szántóföldi növények. Ezeket azért telepítik, hogy a keletkező termékeket teljes egészében energiatermelési célra használják fel. A célültetvények között egyaránt megtalálhatók a lágy- és a fás szárú növények. A biomasszából előállított motorhajtóanyagok két nagy csoportja: a benzin esetében az etil-alkohol tartalmú, a gázolaj üzemanyagba helyettesítését pedig a biodízel jelent alternatívát. Hazánknak természeti adottságai kedvezőek a megújuló energiaforrásokon belül a biomassza energetikai célú hasznosításához, hiszen jelentős zöldenergia-készlettel rendelkezik az ország. Biohajtóanyagok: • a növényi olajok, • az alkoholok és a • biogáz. Mint ahogy már korábban szó volt róla, a folyékony biomassza célja rendszerint motor-hajtóanyag előállítása, illetve annak kiegészítése. A növényi eredetű olajok energiahordozóként való felhasználása napjainkra már bevett gyakorlat. A növényi olajokkal nemcsak motorikus, hanem tüzelőanyagként is számolunk, hiszen a növényi olajok kémiai (zsírsav) összetétele hasonlít az ásványolajéhoz,. Hátrányként említhető többek között, hogy a növényi olajok a motorban nehezebben gyulladnak, nagyobb a viszkozitásuk, így a porlaszthatóságuk is. Ezek az olajok önmagukban hosszú távon nem alkalmasak tüzelőanyagként történő hasznosításra. A növényi eredetű olajok után meg kell említeni az alkoholokat, amelyeknek motorikus célú felhasználását a motorok szerkezeti kialakítása valamelyest korlátozza. Az alkohol benzinhez képest kisebb energiatartalma miatt nagyobb mennyiségre van szükség ugyanazon motorteljesítmény eléréséhez. A következő biohajtóanyag csoport a biogáz, melynek előállítására valamennyi szerves anyag (kivéve a szerves vegyipar termékeit) alkalmas. Ilyenek lehetnek például a trágya, az élelmiszer-ipari melléktermékek és a hulladékok, zöld növényi részek, háztartási hulladékok és a kommunális szennyvizek. A felhasználás során fontos tudni, hogy a biogáz éghető alkotórésze a metán (CH 4), fűtőértéke jelentősen függ az egyéb, nem éghető alkotóelemektől (vízgőz, CO2). A metántartalom aránya változó a szerves anyagtól, a technológiától függően. A metántartalom általában 60%(V/V), így fűtőértéke 22,4 MJ/m3. A biogáz sűrűsége kisebb (könnyebb), mint a száraz levegőé. A biogáz elvileg hasznosítható alap-energiahordozóként és átalakított energiahordozóként az adott energiavételezési eszközeink csekély átalakításával, a meglévő energiarendszereinkhez kapcsolhatóan. A biomassza energetikai felhasználása „CO2-semleges‖, ami az jelenit, hogy elégetésekor csak annyi széndioxid termelődik, amennyit a növényi fotoszintézis felhasznált. Így például a biomassza alapú energiatermelés egy lehetséges megoldást kínál az üvegházhatást okozó széndioxid kibocsátás mérséklésére. Megoldást kínál továbbá a mezőgazdaság túltermeléséből származó károk enyhítésére is. Például Magyarországon kb. évi félmillió tonna felesleges tűzifa keletkezik, amelyet az erdőgazdálkodások többsége nullszaldósan vagy veszteséggel exportál. Ezen kívül a biomassza energiacélú felhasználásának még számos olyan előnye van, ami miatt a megújuló energiaforrások felhasználásának egyik legnagyobb potenciáljává vált világszerte.


2. fejezet - 2. A biomassza csoportosítási módjai 1. 2.1 A biomassza csoportosítása eredetük szerint A biomassza alapanyagainak többféle csoportosítása ismert. A növényi biomassza a fitomassza, az állati biomassza a zoomassza. A. Növényi biomassza: • Hagyományos mezőgazdasági termények, melléktermék és hulladékok (szalma, kukoricaszár, repce, napraforgó stb.) • Erdőgazdasági és fafeldolgozási hulladékokat (faapríték, -nyesedék, fűrészpor stb.) • Energetikai célra termesztett növények (fűfélék, fák: akác, nyárfa, fűzfa, takarmánynövények: cukorrépa, köles, rozs, repce stb.) B. Állati biomassza: • elsődleges: zsírok, fehérjék, szénhidrátok • másodlagos: állattartás melléktermékei C. Vegyes biomassza: • állati és növényi biomasszák keverten találhatók (trágya, kommunális hulladék stb.) (3. ábra)


2. A biomassza csoportosítási módjai

2. 2.2 A biomassza csoportosítása termelésifelhasználási láncban elfoglalt helye szerint A termelési-felhasználási láncban elfoglalt helyük, illetve származásuk alapján a biomassza lehet elsődleges, másodlagos és harmadlagos. • Az elsődleges biomasszát a természetes vegetáció, szántóföldi növények, erdő, rét, legelő, kertészeti növények, vízben élő növények jelentik. • A másodlagos biomasszát az állatvilág, gazdasági haszonállatok összessége, továbbá az állattenyésztés főtermékei, melléktermékei, hulladékai. • A harmadlagos biomassza a biológiai eredetű anyagokat felhasználó iparok termékei, melléktermékei, hulladékai, emberi települések szerves eredetű szerves hulladékai

3. 2.3 A biomassza csoportosítása halmazállapot szerint: A. szilárd halmazállapotú biomassza:



• erdészeti fő – és melléktermékek (teljesfák, melléktermék és hulladék, nevelő vágások, gyérítések faanyagai, a fafeldolgozás primer melléktermékei, hulladékai, fák és cserjék nyesedékei, energetikai faültetvények, energiaerdők) • mezőgazdasági melléktermékek (fás- és lágyszárú energianövények melléktermékek, állattartás melléktermékei, hulladékok) (Penninger, 2012)

melléktermékei,

kertészeti

B. A biomassza eredetű folyékony tüzelőanyagok: • növényi olaj (repce, napraforgó, mogyoró, stb.) Az olajütés utáni kezeléssel fűtőolaj vagy motorhajtó-, esetleg kenőanyag állítható elő. • alkoholok (etanol, metanol). Az alkohol előállítására jellemzően alkalmasak a magas szénhidrát tartalmú növények. Magas cukor tartalmú növények (cukorrépa, cukornád, cukorcirok stb.). Magas keményítő tartalmú növények (kukorica, búza, burgonya stb.) A cseppfolyós biomassza kategóriájába a növényi olajok mellett más, például cukorrépából, csicsókából, kukoricából vagy burgonyából kinyerhető alkoholok is beletartoznak. • állati zsiradék. C. gáz halmazállapotú biomassza: generátorgáz, biogáz A generátorgáz előállítása: pirolitikus eljárással történik. Alapanyagai: szén, fa, mezőgazdasági növényi részek (melléktermékek)A biogáz előállítása: metános erjesztéssel valósul meg. Alapanyagai: trágya, trágyalé, növényi anyagok A különböző halmazállapotú biomassza energetikailag hasznosítható. A felhasználási területek a villamos- és hőszolgáltatás, valamint a járműhajtás. Ezt szemlélteti az 4. ábra.



A halmazállapot szerinti kategorizálás alapján, a szilárd halmazállapotú biomassza jellemzéseként az alábbiak állapíthatók meg: A fa frissen vágott állapotban 40–60%(m/m), míg légszáraz állapotban 8–15%(m/m) vizet tartalmaz. A vízmentes fa szerves anyagát jelenti a cellulóz, szervetlen anyagát a kálium, a foszfor, a mész és a vas vegyületei. A fa tömeg összetétele: szén 39–50%, hidrogén 4–7%, oxigén 36–42%, nitrogén 0,5–4%, egyéb 2–3%. A fűtési célra alkalmas mezőgazdasági melléktermékek növények, ill. növényi maradványok jellemzőiket tekintve igen változatosak. Ezek közül a szőlő- és gyümölcsültetvények nyesedékei tüzeléstechnikai jellemzőjüket tekintve közel állnak a fa paramétereihez. Relatív nedvességtartalmuk változó, függ a tárolás idejétől és annak módjától (16–60%). A legnagyobb tömegben a szántóföldi növénytermesztés anyagai közül a kukoricaszár áll rendelkezésre. Nedvességtartalma a betakarításkor 45–65%. Tüzeléstechnikai felhasználása előtt szárítás szükséges. A különböző kalászos gabonák szalmája alkalmas hőfejlesztésre. A szálas anyagok szállítása, tárolása, tűztérbe juttatása több nehézséggel jár. Általában a mezőgazdasági melléktermékeket az elégetés előtt előkezelni szükséges, amely magába foglalja a nedvességtartalom csökkentését, másrészt az alapanyag mechanikai előkészítést. A nedvességtartalom csökkentése történhet szárítással, természetes vagy mesterségesen előmelegített levegővel. Természetes úton szárítják főként a kalászosok szalmáját, a szőlővenyigét és a fahulladékokat. Azonban a kukoricaszárat, a kukoricacsutkát és a fát meleg vagy előmelegített levegővel szárítják. Ennek a szárítási folyamatnak jelentős az energia-szükséglete, valamint a technológiai beruházása. Ismeretes, hogy az igen alacsony térfogattömegű szárrészek szállításához speciális felépítményű járművek szükségesek. Összességében jelentős az eszközlekötés, és magas a fajlagos élőmunka és hajtóanyag igény is. Ma már bíztató kísérletek folynak arra nézve, hogy egyes mezőgazdasági anyagokból (pl. kukoricacsőből) ún. önhevítős katalitikus eljárással etanolt, majd hidrogént állítsanak elő. Ez az eljárás várhatóan a jövő tüzelőanyag-celláinak energiaforrásaként jelenik majd meg. Az eljárás teljesen környezetbarát, mivel a melléktermék víz és levegő.

4. 2.4 A biomassza csoportosítása felhasználási mód szerint A. Tüzelési célú szilárd biomasszák A szilárd, tüzelési célú biomassza igen sokféle lehet. A jelentősebb kategóriákat az 1. táblázat szemlélteti.

Tüzelési célra is termeszthető mezőgazdasági haszonnövények: Az energiacélú növénytermesztés egyik perspektivikus módja a mezőgazdasági haszonnövények alkalmazása, hiszen ezek agrotechnikája jól kidolgozott, gépesítésük megoldott és megbízhatóan jó termésátlaggal termeszthetők, jól tárolhatók és kedvező az energiasűrűségük. Tüzelés célra termeszthető mezőgazdasági haszonnövények: a búza, kukorica, árpa, rozs, tritikálé stb.



A növények energetikai céllal történő termesztésbe vonása egymással markánsan szemben álló (etikai) kérdéseket vet fel. A világon éhező emberek élelmezése, illetve a mezőgazdasági termelők megélhetésének javítása a két leginkább szembenálló kérdések. Ezek mellett vethető fel a hazai energia stratégiában betöltött potenciál mértéke. Tény, hogy szerkezetátalakítás-, többletberuházás- és átképzés nélküli bevételnövelő megoldást kínál a szántóföldi növénytermesztő ágazat számára.

A mezőgazdasági növénytermesztés és feldolgozás melléktermékei (2. táblázat): • gabona szalma, • kukoricaszár és kukoricacsutka, • napraforgószár, • napraforgó és repce préselvény, • szőlővenyige, gyümölcsfa nyesedék. Főnövényként termelt energianövények: • energiafű, • energianád, • energiakender, Erdészeti eredetű tüzelőanyagok: A hazai erdőművelési törvény szigorú feltételrendszerében művelt területek 2006-os élő fakészlete 341,4 millió m3, 2005-ben az összes nettó fakitermelés 5,94 millió m3 volt (Hajdú 2009). A fás szárú növények energetikai jellemzői jók, fűtőértékük kicsit magasabb a lágyszárúakénál, hamutartalmuk alacsonyabb (5. ábra). A fakitermelés melléktermékeként keletkező gally, kéreg és egyéb famaradványok csoportját, amelyek ipari célra nem hasznosíthatóak, azonban energetikai célra megfelelőek – vágástéri hulladéknak nevezzük. A vágástéri hulladék mennyisége Magyarországon megközelítőleg 1 millió m3, azonban keletkezése decentralizált, így begyűjtése nehéz, élőmunka igénye nagy. Ezen anyagok szennyezettsége jelentős, ezért hamutartalma magas, fűtőértéke pedig alacsonyabb a tűzifáénál. Az észak-európai országokban, ahol jelentős erdőgazdálkodás folyik, ezen anyagok begyűjtésére speciális célgépeket alkalmaznak, amelyek bekerülési költsége jelentős, így a magyarországi birtokméretek és termelési rendszerek alapján jellemzően nem gazdaságosak.



Faipari melléktermékek: A fafeldolgozás során keletkező ipari melléktermékeket és hulladékokat (elsősorban forgács és fűrészpor) soroljuk ebbe a kategóriába. Energetikai ültetvényből kitermelt fás szárú növények • akác, • fűz, • nyár. Kommunális hulladékok: • szelektíven gyűjtött hulladék • szennyvíziszap

B. Biohajtóanyag előállítás céljából termesztett mezőgazdasági haszonnövények: • Bioetanol alapanyagok: kukorica, búza, cukorcirok, burgonya, cukorrépa. • Biodízel alapanyagok: napraforgó, repce. C. Biogáz alapanyagok: • istállótrágya, • hígtrágya, • zölden betakarított kukoricaszár, • vágóhídi hulladékok.


3. fejezet - 3.Magyarország biomassza potenciálja 1. A biomassza a legfontosabb megújuló energia világszerte, amely a mezőgazdaságból (növényi, állati eredetű anyagok), erdőgazdálkodásból valamint az ehhez kapcsolódó egyéb iparágakból származó biológiai eredetű termékek, egyéb ipari és települési hulladékok, maradványok hasznosítható része. Az Európai Unió valamennyi tagállamának köztük Magyarországnak is az a célja, hogy mérséklődjön a fosszilis energiahordozóktól való függőség, emellett csökkenjen a káros kibocsátású üvegházhatású gázok szintje. E cél eléréséhez nagyban hozzájárul a megújuló, valamint a megújítható energiaforrások használata. A tagállamok, így Magyarország is vállalásokat tett az Európai Uniós 2020 cél elérése érdekében, hogy 2020-ra a megújuló és megújítható forrásból fedezi az energiaszükségletének 14,65 %-át. Míg az Uniós cél 2020-ra 20%. Magyarország 2010-ben 8,7 %-ot ért el, mellyel a 4,3 %-kal marad el a 2020-ra vállalthoz képest (3. táblázat).

Magyarországon a megújuló, valamint a potenciálisan megújítható energiaforrásokból származó primer energia megduplázódott 240,8%-os arányt képvisel a vizsgált tíz év alatt, a 2000-2010 közötti időszakban. Ezen megújuló energiaforrások használatával, hasznosításával több Európai Uniós dokumentum is foglakozik. Az Európai Környezetvédelmi Ügynökség (EKÜ) tanulmánya szerint 2020-ban 235 MtOE biomassza fog rendelkezésre állni energetikai célú felhasználásra (EKÜ - 2007). Az EKÜ szerint az energiaforrásokból előállított energia támogatási irányelvében 2020-ra kitűzött céljai teljesítése érdekében a megújuló energiaforrások terén az Európai Unió tagállamainak növelnie kell az energetikai célú biomassza felhasználását. Ez az irányelv a bioüzemanyagokra és folyékony bioenergia hordozókra fenntarthatósági követelményt is megállapít (EKÜ, 2007). A szilárd és gáznemű biomasszát a mezőgazdasági növények és szármaradványai,(mint kukorica, illetve búzaszalma), valamint állati eredetű trágya, az erdők maradványai (farönk, fatönk, levelek, ágak), a fa feldolgozóipari maradványok (faforgács, fűrészpor), szerves hulladékok, újrahasznosított fa, különböző hulladékokból zármazó és a szennyvíziszapok adják. Magyarországon a szilárd biomasszát hasznosítják legnagyobb mértékben, mint megújuló energiaforrást. (6. ábra)


3.Magyarország biomassza potenciálja

Az elsődleges megújuló energia termelése az Európai Unió tagállamaiban 96 650 ezer tOE volt 2000-ben, 2010re 166 647 ezer tOE, 172 %-os növekedés mutatkozott. A biomasszából és hulladékból energetikai célú átalakításnak az összes megújuló energiából való részesedése 2010-ben 67,64 %. Magyarországon ez az arány 91,36 % (4. táblázat). Magyarországon az erdőgazdálkodásból származó nyersanyagok mellett a mezőgazdasági eredetű melléktermékekből származik a legnagyobb biomassza tömeg. A növénytermesztés során keletkező melléktermék elenyésző mértékben hasznosul az energiatermelés szempontjából. A szőlő és gyümölcsültetvények metszése során, körülbelül 7000 ezer tonna biomassza elégetésre kerül az ültetvényeken anélkül, hogy az energetikai célra hasznosíthatóvá válna. Magyarországon összesen több mint 400 hektár területen termesztenek fás szárú energia növényeket, valamivel több, mint 21 hektáron kerül termesztésre lágyszárú energianövény. Ezekről a területekről lekerülhető potenciális biomassza tömeg fél millió tonnára becsülhető (FVM, 2010).


3.Magyarország biomassza potenciálja

Az elsődleges energiatermelés (biomassza és hulladék) tíz év alatt több mint duplájára növekedett hazánkban (204,9 %). Ezzel megelőzte a 27 tagú Európai Uniót, amely 190 %-os növekedést produkált az eltelt tíz év alatt. Magyarországon a biomassza termelésben jelentős kiaknázatlan potenciál rejlik. Az Európai unió átlagához képest Magyarország biomassza termelése 1,30%-ról 3,07 %-ra emelkedett (5. táblázat). A 2020-ig várható becsült biomassza potenciál Magyarországon 7 781 ezer tonna, mely a következőkből tevődik össze 2 114 ezer tonna erdészeti termék, 231 ezer tonna faipari melléktermék, 1 914 tonna energianövény, míg a legnagyobb potenciál a mezőgazdasági melléktermékekben rejlik, melyek becsült biomassza felhasználása 3 522 ezer tonna. (6. táblázat)


4. fejezet - 4. Uniós célkitűzések a biomassza hasznosítás területén 1. 1997-ben az Európai Bizottság kiadta az úgynevezett „Fehér Könyvet‖, amely 2010-ig célul tűzte ki a megújuló energiák arányának 12%-ra növelését az Európai Unióban. A megújuló energiákra vonatkozó szakpolitika létrehozása az éghajlatváltozás és levegőszennyezés körüli fenntarthatósági aggályok, Európa energiaellátásának biztonságosabbá tétele, valamint Európa versenyképességének és az ipari / technológiai innovációnak a fejlesztése miatt vált szükségessé. A Fehér Könyv indítványozta a megújuló energiákkal kapcsolatos közösségi stratégiát, megfogalmazta a cselekvési tervet, hangsúlyozva a megújuló energiaforrások minden fajtájának fejlesztését, stabil szakpolitikai keretek létrehozását, a tervezési rendszerek javítását, valamint a megújuló forrásokból termelt energia villamosenergia-hálózathoz való hozzáférését. A cselekvési terv meghatározó része volt az európai jogszabályok kidolgozása annak érdekében, hogy stabil szakpolitikai kereteket lehessen létrehozni, illetve tisztázni lehessen, hogy az egyes tagállamokban mi a megújuló energiák fejlesztésének célja. A biomassza nagy szereppel rendelkezik az EU 20 %-os megújítható energia-céljának 2020-ig történő teljesülésében. 2020-ra az előzetes becslések alapján az EU biomassza források, több mint 50 %-a az erdőgazdálkodásból adódik, ami tervek szerint el fogja érni a 65 millió tonna olajegyenértéket.

2010 novemberében az Európai Bizottság elfogadta az Energia 2020 stratégiát, amely a versenyképes, fenntartható és biztonságos energiaellátásról és energiafelhasználásról értekezik. A klímaváltozás elleni küzdelem, az európai energiaellátás biztonságának követelménye és a "zöld iparágak" fejlesztésének, innovációjának igénye fogalmazódott meg ezzel párhuzamosan célkitűzésként. A kidolgozott munka tartalmazza az EU alapvető energiapolitikai elveit és fejlődési irányait, az ezek megvalósításához szükséges eszközöket. Az Energia 2020 stratégia tervei szerint az uniós tagállamok 2020-ig az 1990-es szinthez képest 20 14 Created by XMLmind XSL-FO Converter.

4. Uniós célkitűzések a biomassza hasznosítás területén százalékkal csökkentenék az üvegházhatást okozó gázok kibocsátását, és 20 százalékkal növelnék a megújuló energia felhasználásának arányát, emellett pedig a hatékonyság növelésével összesen 20 százalékkal csökkentenék az energiafelhasználást az Unión belül. Ezek alapján született meg a „20-20-20‖ kezdeményezés, amely akció mellett az EU elkötelezte magát. Európai Unióhoz való tartozásnak alapvető velejárója a tagállamok közötti szolidaritás, mindeközben az energiaellátás terén valamennyi tagállam önmaga felelős saját biztonságáért. Nemzeti Megújuló Energia Hasznosítási Cselekvési Tervet kellett a tagállamoknak összeállítani 2010. június 30-ig, és legkésőbb 2010. december 5-ig kellett sort keríteni a tagországonkénti törvényi szabályozás kidolgozására. A tervek egy része a tagállamok késlekedése miatt a határidő után került leadásra, így a tervezettnél később kezdődhetett meg a feldolgozás. Az Európai Unió Energia Politikájában a biomasszának fontos szerep jut. A biomassza felhasználás kiértékelésénél vizsgálják, hogy a megújuló energiaforrások arányának korábban tervezett mértékét képesek e elérni az egyes tagországok. Fontos célja a vizsgálatnak, hogy a nemzeti cselekvési terv megfelel-e a fenntarthatóság követelményeinek. A Nemzeti Megújuló Energia Hasznosítási Cselekvési Tervekben szerepelnie kellett annak, hogy az egyes országok hogyan képzelik az egyes biomasszaféleségek mobilizációját. Vizsgálatokat kellett végezni arra vonatkozóan, hogy az energiaforrások átrendeződésének milyen következménye van a többi szektorra, amiket szintén az erdő-, illetve a mezőgazdaságra alapoznak. Vizsgálni kell továbbá, hogy a biomasszát felhasználó ágazatok fejlődése milyen hatással van az energiafelhasználásra, pl. az milyen mértékű energiaigénye van az egyes biomassza féleségek előállításának. A tagállamok adatai alapján kalkulált előrejelzések szerint, a megújítható energia-fogyasztás a 2005-ös 99 MtEO-ről (millió tonna olajegyenérték) 2020-ig elérheti a 245 MtOE-et. Az előzetes számítások szerint a felhasználható EU megújuló energiaforrások 3 fő szektor között oszlanak meg: • A szállítás megújítható forrásokból 11 %-os részarányt tesz ki. • Fűtés és hűtés (H and C – heating and cooling) megújítható forrásokból 21,5 %-kal szerepel. • Elektromos energia előállítás megújítható forrásokból 34 %-kal részesedik. A 27 tagállam Nemzeti Megújuló Energia Hasznosítási Cselekvési Tervei alapján meghatározó a biomassza szerepe a megújuló energiaforrásokon belül. A biomassza energia a 2020-as teljes energiafogyasztásnak több mint 10 %-át teszi ki és a megújuló energiafogyasztáson belül több mint 50 százalékkal részesedik. Az EU biomassza forrásai a hulladékgazdálkodásból, a mezőgazdasági és halászati tevékenységből és a legnagyobb arányban az erdőgazdálkodásból származnak (8. ábra). Arányaiban a legnagyobb előretörés a mezőgazdaság és halászat terén várható. Azonban mennyiség tekintetében az erdőből és egyéb fával borított területekről (fakitermelés, fakitermelés apadéka, tájgazdálkodás stb.) a fás szárú biomasszával történő ellátás a jelenben és a jövőben is meghatározó lesz. Mértéke folyamatosan emelkedik, az előzetes számítások szerint 2020-ra meghaladja a 65 000 ktOE-et. Jó hír az európai erdőgazdálkodók számára, hogy a vizsgálatból származó előzetes adatok alapján az erőgazdálkodásból származó különböző termékek lesznek a jövőben a legnagyobb biomassza források. Az egyes országok adottságai eltérő lehetőséget jelentenek a fa alapú biomassza előállítására. Értelemszerűen a nagyobb területtel rendelkező, magasabb erdőhányaddal országok jelentősebb potenciállal rendelkeznek a forrás kiaknázásához (9. ábra).


4. Uniós célkitűzések a biomassza hasznosítás területén

Néhány tagország (CY, FI, UK, LU, MT, LV, EE) adatait még nem teljesen dolgozták fel. A korábbi tagországok esetében közvetlenül az erdőből származó biomassza növekedése várható, nagyobb famobilizációval és hatékonysággal számolnak. Más tagországok (pl. CZ) esetében az indirekt forrás (valószínűleg újrahasznosított – reciklikált – fatermékekből) növelésére is van lehetőség. E forrás bővítésének lehetőségét Magyarországnak is érdemes megvizsgálnia. Az eddigi elemzésekből származó adatok alapján, a biomasszából előállított energiafogyasztás egyértelmű és folyamatos növekedése prognosztizálható, ami fontos lehetőséget jelent a mező- és erdőgazdálkodóknak.

Feltételezhetően a biomassza felhasználás különösen a fűtés és hűtés (H and C) esetében mind arányaiban, mind abszolút értékben jelentősen nő, az erdőgazdálkodás számára az egyik legfontosabb célterületet jelenti. A szállítás és az elektromos energia előállításban szintén a növekedés lesz a meghatározó, de e két utóbbi szektor együttesen sem éri el a fűtési és hűtési célú felhasználás mennyiségét. 16 Created by XMLmind XSL-FO Converter.

4. Uniós célkitűzések a biomassza hasznosítás területén A teljes energia felhasználáson belül a fűtés és hűtés szektorban a biomassza meghatározó szereppel rendelkezik. Az villamosenergia-termelésben az egyéb megújuló források (víz, szél, stb.) nagyobb részarányt képviselnek, de a biomassza szerepe itt is növekedni fog. A szállítási szektorban a biomassza ugyan a legkisebb részaránnyal szerepel, de a megújulók közül szinte csak ennek a csoportnak jut a jövőben meghatározó szerep (10. ábra).

A fentiekből következik, hogy biomasszából való energiafelhasználás a következő 10 évben növekedni fog. Ezen belül mind a megújuló elektromos áramtermelésben, mind a fűtésben és hűtésben a szilárd biomassza lesz a meghatározó. A szilárd alapanyag féleségek a biomasszából termelt elektromos energia esetében 68%-ot, a fűtés és hűtésen belül pedig 89%-ot fognak képviselni 2020-ban. A saját előállítás mellett, az import jelentősége növekedhet. Napjainkban az import biomassza szerepe az EUban 5 %-nál kisebb, mind a szilárd, mind a gáznemű biomassza esetében. Ez a részesedés valószínűleg emelkedni fog a jövőben. Magyarországnak figyelmet kell fordítani arra, hogy a cél eléréséhez elegendő megfelelő hatásfokú biomasszát felhasználó kapacitás épüljön ki. A megtermelt biomasszát elsősorban idehaza használjuk fel. Ezzel nemcsak megújuló forrásból származó energiát állíthatunk elő, hanem munkahelyeket hozunk létre, vagy őrzünk meg. Az elsősorban mezőgazdasági területeket érintő bioüzemanyag előállítás szabályozásának kulcskérdése az energetikai célú növénytermesztés és az élelmiszerellátás egyensúlyban tartása, valamint a természetvédelmi értékek megőrzése. A bioüzemanyag-előállítás és az élelmiszer-termelés konfliktusában egyértelmű cél a biztonságos élelmiszerellátás. Cél, hogy olyan alapanyagokat használjanak, amelyek nem jelentenek versenyt az élelmiszer-termelés számára. E tekintetben fontos kérdés a közvetett földhasználat-változás. Amennyiben a bioüzemanyag alapanyagául szolgáló növényt közvetlen átalakítással, eddig más művelési ágú földterületen termelik, ezt a fenntarthatósági kritériumok értékelésénél tekintetbe kell venni. Akkor, ha a bio-üzemanyag alapanyagát már meglévő, mezőgazdasági hasznosítású földterületen termelik, kiszorításra kerülhetnek egyéb haszonnövények, így végül e földterületek ipari hasznosítású földterületekké alakulhatnak át. Ez is közvetetten földhasználat-változást eredményezhet, amire a fenntarthatóság értékelésénél figyelemmel kell lenni. A Bizottság már dolgozik azokon a szakpolitikai megoldásokon, melyek a 2020 utáni időszakban lendületet adhatnak majd az innovációnak, és elősegíthetik a költségek csökkenését. Ha látják, milyen irányt vesz a szakpolitika, az ágazati szereplők hajlamosabbak lesznek elszánni magukat azokra a hosszú távú beruházásokra, amelyek elengedhetetlenül szükségesek a megújuló energiatermelés és -felhasználás térnyeréséhez. Tavaly az EU ütemtervet készített arról, hogyan lehet az összes gazdasági ágazatban átállni az alacsony széndioxid-kibocsátású technológiákra. Ezen túlmenően külön ütemterveket dolgoz ki az egyes gazdasági ágazatok vonatkozásában is. Példaként említhető a 2050-ig szóló energiaügyi ütemterv (Energy Roadmap for Europe).


4. Uniós célkitűzések a biomassza hasznosítás területén Mindent összevéve az EU jó úton halad afelé, hogy elérje a célját, azaz hogy 2020-ra energiaszükségletének 20%-át megújuló forrásokból fedezze. A szél-, a nap-, a víz-, az árapály-, a geotermikus és a biomassza-energia nagyobb arányú felhasználása csökkenteni fogja az Európai Unió energiaimport-függőségét, és ösztönzőleg hat majd az innovációra és a foglalkoztatásra. Ugyanakkor azonban az tapasztalható, hogy az ágazati szereplők meglehetősen óvatosak, ami a megújulóenergia-termelésbe történő beruházás növelését illeti. Bizonytalanok azt illetően, hogy milyen irányt vesz a jövőben az uniós energiapolitika, a megújuló energiaforrások használatával járó költségek pedig nem csökkennek elég gyorsan. Mindez azzal jár, hogy ha a megújuló energiahordozók ára továbbra is jóval magasabb marad, mint a fosszilis tüzelőanyagoké, akkor a megújuló energiaforrások piacának bővülése 2020 után várhatóan lelassul. A megoldáskeresés jegyében az Európai Bizottság közleményt adott ki a megújuló energiaforrásokról, amelyben felvázolja, hogyan lehet az uniós fellépés jobb összehangolása révén csökkenteni a felmerülő költségeket. A közlemény egyúttal az első lépést jelenti a 2020 utáni időszakra szóló energiapolitika kialakítása felé vezető úton. Az uniós szintű vállalások nemzeti elosztására az Európai Bizottság tett javaslatot. Eszerint például uniós szinten a 20 százalékos átlagvállalás a Bizottság szerint 10-től (Málta) 49 százalékig (Svédország) terjedő tagállami szórással teljesíthető, Magyarországnak például 14,65kell növelnie a megújítható energiaforrások részesedését a jövő évtized végére. A végleges jogszabály kiemeli azt, hogy a teljesítésükhöz vezető utat, beleértve a nemzeti támogatási rendszert is, a tagállamok maguk határozhatják meg. Az éghajlat-változási intézkedéscsomag részeként a megújuló energiaforrások használatának előmozdításáról szóló 2009/28/EK irányelv szabályozza a megújuló energiák részarányának növelésére tett erőfeszítéseket, valamint jogilag kötelező érvényű tagállami célkitűzéseket ír elő az egyes tagállamok számára. A 2009/28/EK irányelv kötelezi a tagállamokat, hogy bejelentsék az Európai Bizottságnak a megújuló energiaforrásokra vonatkozó konkrét nemzeti cselekvési tervüket. Ehhez a Bizottság kidolgozott egy speciális formanyomtatványt.


5. fejezet - 5. Energia erdő és energia faültetvények I. 1. A fejezet Lukács G. S. (2011) Gazdaságos Zöldenergia című kiadvány felhasználásával készült el. Az energiaerdő és a zöldenergiafa-ültetvény olyan speciális faültetvény, amelyben rövid idő alatt, gazdaságosan, nagy mennyiségű és jó égési tulajdonságokkal rendel¬kező zöldenergia-hordozó fa előállítható elő. Az energiaerdő erdőgazdálkodási művelési ágba tartozó, de speciális céllal létesített és üzemeltetett erdő. Hagyományos erdők átminősítésével, illetve energiafa-termesztés céljára történő telepítéssel jön létre. Az energiaerdőre érvényesek az Erdőtörvény előírásai, de az üzemtervezéskor a lehető legnagyobb tömeghozamok elérése céljából a gyorsan növő, sarjaztatható fafajokat kell előnyben részesíteni, és az optimális mértékűre kell csökkenteni a vágásérettségi kort. Az erdőművelés és a fakitermelés a hagyományos erdészeti technológiákkal és technikákkal folyik. Az energiaerdőben csak energiafa (tűzifa, faapríték) termelésével foglalkoznak. Az energiaerdők olyan - mezőgazdaságilag nem hasznosított, vagy termelésből kivont területekre telepíthető speciális faültetvények, amelyekből a legrövidebb idő alatt, a legkisebb költséggel nagy mennyiségű és jól éghető tüzelőanyag nyerhető. Az energiaerdő vágásfordulójának időtartama lehet mini (1 - 4 év), midi (5 - 10 év), rövid (10 - 15 év), közepes (15 - 20 év) és hosszú (20 - 25 év). E telepítési típusra olyan fafajok alkalmasak, amelyeknek a fiatalkori növekedésük intenzív, könnyen hajtanak és nagy tömegű faanyagot produkálnak, könnyen kitermelhetőek és jól égnek. Magyarországon e célra használható fafajok a gyertyán, juhar, hárs, fűz, éger, nyír, nyár és akác. Az energetikai faültetvény a mezőgazdasági ültetvénygazdálkodási művelési ágba sorolandó, energiafa termesztésére létesített faültetvény. Az energetikai faültetvényre nem érvényes az erdőtörvény. Sík- vagy dombvidéken, jó termőhelyeken, nagyüzemi körülmények között a gépi betakarításra alkalmas terepviszonyok mellett létesítik. Az üzemmódot illetően két változatát különböztetjük meg: újratelepítéses üzemmód esetében az ültetvényt talaj-előkészítést követően az adott termőhelyi viszonyok között legnagyobb tömeget (t/ha) adó fafajjal (monokultúrában), a hagyományosnál nagyobb tőszámmal (5 - 8 ezer tő/ha) telepítik, az ültetvényt 8 15 éves korban tarvágással kitermelik és egységes választékká (tűzifa vagy energetikai aprítékká) készítik el. A sarjaztatásos üzemmód esetében az ültetvényt nagy tőszámmal (13.000 - 15.000 tő/ha) telepítik, jól sarjadó fafajokkal. A nagy tőszám miatt 3-5 éves korban tarra vágják. A levágott ültetvény külön beavatkozás nélkül tőről sarjad, és 3-5 éves korban ismét vágható. A kitermelést 5-7 alkalommal lehet megismételni, azaz egy telepítésre 5-7 levágás tervezhető. Az energiaerdő és az energiafa-ültetvény fafajai és fajtái tulajdonságaival szembeni követelmények: • fiatalkorban intenzíven növekszik, • betegségeknek és kártevőknek ellenáll, • jól és többször sarjad, • nagy a térfogattömege, • nagy a szárazanyag-produkciója, • jól égethető, • lehetőleg nedvesen is ég, • gyorsa veszti víztartalmát, • kedvező a kitermelhetősége és feldolgozhatósága. Energiaerdő, illetve energiafa-ültetvény létesíthető:


5. Energia erdő és energia faültetvények I. • a meglévő, e célra alkalmas fafajú és fatermőképességű erdők átalakításával, • a termőhelynek megfelelő célállomány létesítésével. Hazánkban az energiaerdők telepítése szempontjából a nyár, fűz, és akác jöhet szóba, melyek közül az akácot tekintik a legalkalmasabbnak, hiszen fiatal korában gyorsan nő, jól sarjadzik, kicsi a nedvességtartalma és nedvesen is jól tüzelhető.

2. 5.1 Az akác 2.1. 5.1.1 Az akác jellemzői A nemzetség 20 faja Észak-Amerikában és Mexikóban honos, meleg, idősza¬kosan száraz termőhelyek növényei. Egy faj köztük Európában is elterjedt, és részben meghonosodott. A fehér akác (Robinia pseudo-acacia) Magyarországra 1710-1720 között került, de erdőtelepítésre csak 1750 körül alkalmazták. Fontos szerepet kapott az Alföld befásításában és a futóhomok megkötésében. Az alföldi, nógrádi és somogyi tájnak ma is meghatá¬rozó fája az akác. Az akác a Robinia nemzetségbe, a pillangósokhoz tartozik. Jellemzője a páro¬san megjelenő tövis, amely a melléklevelekből képződik. A levél szárnyalt, 7-23 elliptikus, ép szélű levélből áll. A kéreg: barnásszürke, vastag, durva, barázdált. Az akác virágzása május-június hónapban történik, és szeptember-októberben rend¬szeresen és bőségesen hoz hüvelytermést, azonban ebből kevés magonc kel ki, aminek azaz oka, hogy kemény a maghéj. Az akác fontos jellemzője, hogy gyökérről kiválóan sarjadzik, szinte kiirthatatlan, ami vitalitását bizonyítja. Gyökérzetét a nagy levegőigény, a nagy területen való kiterjeszkedés, a jó ta¬lajkihasználás jellemzi. Gyökérzetén él a Bacterium radicicola, amely a levegő szabad nitrogénjének megkötésével dúsítja a talaj tápanyagtartalmát. Termesztésére általában a szőlőnek megfelelő klimatikus tényezők a kedvező¬ek. Gondot jelent, hogy a késői és korai fagyokra igen érzékeny. Az akác a melegebb, a nemes nyárnál valamivel szárazabb termőhelyet igény¬li. A legjobb akácosaink a gyertyános-tölgyes és a cseres-kocsánytalan tölgyes klí¬mában találhatók. Az akác termőhely-igénye abban tér el a zöldenergiafa-ültetvény, illetve az energiaerdő létesítésére számításba vehető egyéb fafajoktól, elsősorban a ne¬mes nyártól, hogy az állandó vízhatású termőhelyeket nem kedveli. Ilyenek azok, ahol a talajvíz tavasszal a felszínhez viszonylag közel, 80-150 cm között találha¬tó. Ezeken az akác nemcsak gyenge növekedésű, hanem gyakran ki is pusztul. Az akác a laza, levegős, homok- és vályogtalajokat kedveli. A gyertyános-töl¬gyes klímát tekintve az időszakos vízhatású, középmély termőrétegű és a vízhatástól független, mély, esetleg az igen mély termőrétegű, homok és vályog fizikai talaj¬féleségű genetikai talajtípusokon jó növekedésűek az akácosok. A kocsánytalan-tölgyes, illetve a cseres klímában, valamint az erdőssztyepp klímában, a vízhatástól független és az időszakos vízhatású mély termőrétegű, homok- és vályogtalajokon találhatók még a középmély termőrétegű rozsdabarna, a kovárványos barna és a karbonátmaradványos barna erdőtalajok, ahol az akácosok jó-közepes fatermő képességűek. A cseres és az erdőssztyepp klímákban a vízhatástól független és az időszakos vízhatású, középmély termőrétegű termőhelyeken általában közepes növekedésű az akác. Az akácnak legkedvezőbb a rozsdabarna homoktalaj; a nem karbonátos, sava¬nyú, humuszos homok. A 150 cm mélységben levő talajvízállás a legjobb a szá¬mára. Az akác fája középnehéz, nagyon kemény, színe világossárga, különösen tartós fa, szívós, rugalmas. Az akác különleges illóolaj-tartalmának köszönhetően nedvesen is kiválóan ég. Fűtőértéke 14,7 MJ/kg (bükk 14,9 MJ/kg , tölgy 14,5MJ/kg). A megfelelően létesített és kezelt akác ültetvényeket kb. 5-6 betakarításra tervezhetjük, cél, hogy a hektáronkénti hozam betakarításonként a minimum 25-50 tonna nedves állapotú (35% nedvesség körüli) aprítékot érje el. Ez évi 12-25 t/ha fa megtermelését jelenti. Az első betakarítás fogja adni a legkisebb eredményt, ezt követően fog az ültetvény termelékenysége beállni a magasabb szintre. Az ültetvényt a tervezett fennmaradása után (5-8 vágási ciklus) fel kell számol¬ni, mert később a tuskók és gyökerek olyan erősek lesznek, aminek kezelése jelentősen korlátozott. 20 Created by XMLmind XSL-FO Converter.

5. Energia erdő és energia faültetvények I.

2.2. 5.1.2 Az akác energiafa előnyei, hátrányai Előnyei: • igen energikus fiatalkori növekedés, magonca az első évben elérheti az 1 m-t; • kedvező vízellátás esetén a növekedése egész nyáron folyamatos; • tuskóról és gyökérről egyaránt jól sarjadzik; • nagyon szívós faj, nagy sebekkel megcsonkított koronával is sokáig elél; • talaj-, és termőhely-toleranciája széles; • transzspirációs intenzitása igen jó, a talaj felvehető vízkészletét igen jól tudja hasznosítani; • a talaj mésztartalma iránt közömbös, tápanyagigénye alacsony; • könnyen telepíthető, könnyen nevelhető; • nem igényel különösebb növényvédelmet; • legnagyobb hordást nyújtó méhlegelőnk; • nagy a fűtőértéke. Hátrányai: • szívós sarjadzása miatt szinte kiirthatatlan; • fagyérzékeny, Európában részben a kései, részben a korai fagyok szabnak ha¬tárt az elterjedésének; • növekedését és fatömeg hozamát elsősorban a talaj vízellátottsága határozza meg; • a talaj szellőzöttségével szemben igényes, az agyagos, kötött és magas talaj¬vízszint miatti levegőtlen talajok az akác számára nem felelnek meg; • a lombtömege kicsi, kevés tápanyagot juttat vissza a talajba; • a legtöbb termőhelyen az ismételt termesztése esetén jelentős növekedés visszaesés következik be (kérdéses, hogy ezt az akác talajzsaroló jellege, vagy a mikrobiológiai folyamatok okozzák-e) ezért tápanyag utánpótlás szükséges; • az akácpajzstetű jelentős károkat okozhat benne, különösen gyengébb termő¬helyeken; • ökológiailag még nem tudott beilleszkedni a hazai ökorendszerekbe, biológi¬ai struktúrája szegényes.

2.3. 5.1.3 Akác telepítésére alkalmas termőhelyek Az akác gyökérzete rendkívül levegőigényes. Ennek megfelelően a túl magasra emelkedő talajvíz lehetetlenné teszi a termesztését. Az optimális talajvízszint 100-150 cm körüli. A nedves talaj vagy a folyók árterei nem felelnek meg az akác termesztésének. Azok a termőhelyek sem felelnek meg az akácnak, amelyek hosszabb ideig vannak kitéve a talajvíznek. Akác telepítésére legalkalmasabbak a homoki termőhelyek, de csernozjom és réti talajokon is termeszthető, ha azok többletvíz hatásoktól mentesek. Hegyvidé¬ken javasolható az erdőtalajokon is a sekélyebb termőrétegű és szárazabb oldala¬kon. De a legmegfelelőbbek az akác telepítésére a meleg, könnyű, laza talajok, s azt csakis a meleg termőhelyek biztosíthatják számára. Ilyen tekintetben a szél¬sőségek sincsenek az akác kárára. Az egészen kötetlen, vagyis a futóhomok alkot¬ta buckákon is megtalálhatja az életfeltételeit, és jó növekedést mutat. Természe¬tesen a tápanyagokban gazdag, televényes vagy laza, agyagos talaj adja a mennyi¬ség és minőség szerint legkiválóbb akácosokat.

3. 5.2 A fűz 21 Created by XMLmind XSL-FO Converter.

5. Energia erdő és energia faültetvények I.

3.1. 5.2.1 A fűz jellemzői A fűzek lombhullató fák, cserjék vagy törpecserjék rendszertani kategóriába sorolható. Vesszőszerű, vegetatív hajtásaik a vege¬tációs időszak alatt folytonosan növekednek; ősszel a növekedésük leáll, a hajtások el nem fásodott csúcsi része elhal, így valódi csúcsrügye nem alakulhat ki. Szimpodiális felépítésű hajtásrendszerük van. A lomb- és virágrügyek alakban, nagyságban eltérőek. Leveleik szórt állásúak, de előfordul a kereszt¬ben átellenes levélállás is. A levelek különböző alakúak, épek, többnyire hosszúká¬sak és különbözőképpen fűrészesek, ritkán ép szélűek, a fogak mirigyes csúcsúak, a levélnyél rövid. Virágaik kétlakiak, leveles vagy levéltelen generatív törpehajtásokon, az előző évi vesszők középső rügyeiből fakadnak, tömött, feláll vagy laza, bókoló füzérekben nyílnak. A tömött füzérnek lombfakadás előtt, a laza füzérek lombfakadás után nyílnak. Alnemzetség: Salix - fatermetű füzek: fák vagy nagytermetű cserjék. Leveik lándzsásak, fűrészes szélűek. A lombosodással egy időben vagy lombosodás után virágzanak. Alnemzetség: Caprisalis – bokorfüzek: Cserjék, ritkán kisebb fák. Virágzataik korán, a lombfakadás előtt jelennek meg, füzéreik ülők, az előző évi hajtások középső rügyeiből fakadnak. Hűvösebb, nedvesebb klímával rendelkező országokban, ahol a külön¬böző jól sarjadzó, gyorsan növő fafajok, mint a nemes nyárak, akác stb. eredmé¬nyesen nem termeszthetők, igen rövid vágásfordulójú zöldenergiafaültetvényben szélesebb körben kezdik alkalmazni. A bokorfüzek fiatalon, az első 2-3 évben igen gyors növekedésűek. Ez azonban a 3-4 évben visszaesik, ezért igen alkalmasak 2-3 éves kiter¬melési idejű zöldenergiafa-ültetvények létesítésére. A fűz fűtőértéke: 19,491 MJ/kg. (Marosvölgyi B. 1996)

3.2. 5.2.2 A fűz energiafa előnyei és hátrányai Előnyök: • vegetatív hajtásaik a vegetációs időszak alatt folyamatosan növekednek; • az energetikai fűz-klónok a leggyorsabban növő fafajták mind hosszra - na¬ponta 3-5 cm-t képesek a hajtásaik növekedni – mind tömegre, mivel már a termesztés első évében is vágható; • különösen jól tűrik a szélsőséges és ingadozó hőmérsékleti viszonyokat; • talajtípus szempontjából igénytelen; jól díszlik külszíni bányák meddőhányó¬in is rekultivációs növényként; • a talaj szerkezetét javítja, szerves anyagokban gazdagítja, jó hatással van a ta¬lajéletre; • könnyen dugványozható; • mészkedvelő faj; • jó mézelő; • a növény magas szalicilalkohol-tartalma miatt igen magas fűtőértékkel ren¬delkezik. Hátrányok: • a vadak szeretik, állománycsökkenést okoznak; • oxigénigényes – pangó vizes, lápos területeken nem marad meg; • a kéregtetű károsítására érzékeny, növedékkiesést okozhat.

3.3. 5.2.3 A fűz termőhely igénye Termőhelyi igényei: a fűz kimondottan vízigényes fafaj. Ezért az állandó víz¬hatású, a felszínig nedves és a vízzel borított hidrológiai adottságú termőhelyekre szabad ültetni. Az igen sekély és sekély termőrétegvastagságú nyers öntés, humu¬szos öntés, a lejtőhordalék, a réti, síklap és réti erdőtalajokon lehet jó vagy


5. Energia erdő és energia faültetvények I. köze¬pes növekedésű. A változó vízellátású termőhelyeken a többletvíz elmaradása ese¬tén a fűz növekedése visszaesik, a tartós vízhiány miatt a telepítés ki is pusztulhat. Termesztésére az időszakosan vízzel borított, tápanyagokban gazdag hordaléktalaj a legalkalmasabb. Mészkedvelő faj. Oxigénigényes, ezért a pangó vizes területeken, lápokban nem marad meg. Gyors növésű, sarjadzóképessége igen jó. Nagy tömegű vesszőt ad, különösen a sárgavesszejű változatát kedvelik. Hosszú és aránylag vastag vesszeit durvább fonott áru készítésére használják Könnyen dugványozható. Nagy levelű, hosszú hajtású egyedeit parkokban is kedvelik.


6. fejezet - 6. Energia erdő és energia faültetvények II. 1. 6.1 A nyár 1.1. 6.1.1 A nyár jellemzői Lombhullató fák rendszertani kategóriába tartozik. Hajtásrendszerük differenciált. A hosszúhajtások növekedése az egész vegetációs időn át folyamatos. Hajtásaik hengeresek vagy bordásak. A bél ötszögletű. Leveleik szórt állásúak, hosszú nyelűek, a levélnyél hengeres vagy többé-kevésbé lapított. Jelentős heterofillia figyelhető meg, a hosszúhajtások levelei alakban, nagyságban és a lemez tagoltságában különböznek a rövidhajtások leveleitől. A sarjaknak, dugvány hajtásoknak a normális alaktól eltérő, nagyobb leveleik vannak. Korán, jó¬val rügyfakadás előtt virágzanak; szélbeporzók. Terméseik gyorsan fejlődnek, virágzás után 3-6 héttel érnek. Széllel messze terjedők. A fehér, vattaszerű repítő készülék földet érés után hamar leválik a magról. Fedetlen talajon, nedves környezetben néhány faj már 1-2 nap alatt csírázik. Mintegy 35 faja az északi, mérsékelt égöv lombhullató vegetációjának tagja. A kis fajszám ellenére morfológiailag és ökológiailag is erősen differenciálódott nemzetség. Többségük a mérsékelt égöv enyhébb éghajlatú régiójának és a szubtrópusok arid vidékeinek gyors növésű, pionír fafaja, amely főleg folyóhordalék okon nő. Diploid jellegű nemzetség. Az egymáshoz közel álló fajok könnyen ke¬reszteződnek, így számos természetes és mesterségesen létrehozott hibrid ismert, ami az azonosítást sok esetben megnehezíti. A termesztésben lévő nemes nyárakat (Populus ssp.) a következőképpen lehet csoportosítani: 1. P. deltoides klónok; 2. P. deltoides fajon belüli hibridek; 3. P. deltoides x P. nigra hibridek; 4. P deltoides x P. trichocarpa (balsamifera) hibridek. A megfelelően létesített és kezelt nyár ültetvényeket kb. 5-6 betakarításra tervezhetjük. Alapvető cél, hogy a hektáronkénti hozam betakarításonként minimum 40-60 ton¬na nedves állapotú (50% nedvesség körüli) aprítékot érje el. Ez évi 10-20 tonna fa megtermelését jelenti hektáronként, aminek a jelentősebb része a ciklus második-harmadik évében keletkezik. Hazai kisparcellás kísérletben elértek már 70 tonnás hozamot is. Az első betakarítás fog¬ja adni a legkisebb eredményt (az első vegetációs év fele a gyökeresedésre fordí¬tódik), ezt követően fog az ültetvény termelékenysége beállni a legmagasabb szintre.

1.2. 6.1.2 A nemes nyár energiafa előnyei, hátrányai Fűtőértéke: 18,9-19,1 MJ/kg. Előnyök: • élénk, gyors fiatalkori növekedési ritmus; • hajtásképzése az egész vegetációs időszakon keresztül igen erőteljes; • magassági és átmérő-növekedési maximuma 4-6 éves korra esik; • évi magassági növekedése jó termőhelyen elérheti a 2 m-t; • kéregfekéllyel és levélbetegségekkel szemben ellenálló; • rovar- és gombakártevőkre nem érzékeny; • erőteljes hajtásnövekedésével az esetleges biotikus és abiotikus károkat ha¬mar kiheveri. 24 Created by XMLmind XSL-FO Converter.

6. Energia erdő és energia faültetvények II. Hátrányok: • fatérfogat-tömege alacsony (0,35 t/m3), nagy szállítókapacitást igényel; • napfénytartalommal és a nyári átlaghőmérséklettel szemben igényes; • erősen nedves termőhelyeken legalább a nyár közepén 30-40 cm vastag leve¬gős termőréteget igényel; • igen érzékeny a talaj magas mész-, szóda- és összes sótartalmára; • 5% feletti CaCO3-tartalom már kedvezőtlenül befolyásolja a növekedését; • A nagyvad (szarvas, őz) igen szereti a fiatal fák húsos leveleit lerágni.

1.3. 6.1.3 A nemes nyár termőhely igénye A nemes nyár fafajai a sík és dombos területek növénye. A nyár fafajok fény-, meleg-, talajlevegő- és vízigényesek. A hőmérsékleti és fényigények Magyarországon elegendőek a megfelelő hozamok eléréséhez. A talaj levegőzöttsége főként a talajtípustól, a talaj kötöttségétől, a vízviszo¬nyoktól függnek. 60-65-ös Aranyféle kötöttségi szám fölött a nyár telepítése megfontolandó. Fontos a minimum 80 cm-es termőréteg-vas¬tagság, de ennél kissé sekélyebb is lehet, ha a terület jó vízgazdálkodású és táp¬anyagpótlásról is gondoskodunk. Az ún. időszakos vízhatású területek a legjobbak. Ez kb. 150-200 cm mélyen elhelyezkedő tavaszi talajvizet jelent. Az ennél vizesebb területek a nyárfa számára jó termőhelyek, de a pangó vizet a nyárfajták sem kedvelik, és gondoskodni kell a fokozott ápolásról a levegőzöttség miatt. Szárazabb területen a mélyebb termőréteg so¬kat segít a nyári aszályos időszakok elviseléséhez, és ugyanez mondható el a gon¬dos ápolásról, valamint a megfelelő tápanyag-ellátottságról is. Száraz területekre a nemes nyarak helyett megfelelő alternatívát jelentenek a gyors növekedésű akácklónok. A homok fizikai féleségű talajokon megfelelő technológiával jó ültetvény termőhelyek lehetnek. A talajok magas sótartalma (szik) és mésztartalma viszont kizár¬hatja a termelésből a nyárt.

2. 6.2 Pusztaszil 2.1. 6.2.1 A pusztaszil jellemzői Elterjedési területe Nyugat-Tiensantól Mongólián át Észak-Kínáig húzódik. Az eredeti termőhelyén és a szélsőségesen száraz termőhelyeken csak 3-6 m- re növő fa. Fiatal hajtása vékony, szürkésbarna, fiatalon molyhos. Levelei tojásda¬dok vagy lándzsásak, 2-7 cm hosszúak, a válluk majdnem szabályos, kihegyese¬dő csúcsúak, egyszerűen fűrészes szélűek, színűkön mélyzöldek és simák, fonákukon csak fiatalon szőrösek, vastagok. A nyél 2-4 mm hosszú. Virágai rövid kocsányúak, 4-5 ibolyás színű porzóval. Korán, márciusban virágzik. Termése ke¬rekded, 1-1,5 cm hosszú, mélyen kicsípett, a mag a szárny közepe felett helyez-kedik el. A nálunk elterjedt és termesztett Pumila var. arborea változat az 1950-es évek második felében került Magyarországra. Magasabb termetű, gyors növekedésű, életerős fafaj. Magassága nem ritkán a 20 m-t is eléri, sőt meg is haladja. Koronája fiatalon kúp alakú. A lándzsás levelek 4-7 cm hosszúak, a vékony hosszúhajtá¬sokon szabályosan, kétsorosán helyezkednek el. Az Észak-Kínából származó, valószínűleg termesztett változatát nálunk alföldfásítási célokra eredményesen alkalmazzák. Előnye az őshonos szilekkel szemben, hogy számottevő károsítója nálunk nincs. A szilfavésszel szemben ellenálló. A vad szereti, a lombját szívesen fogyasztja. Ennek ellenére a vadkárosítást általában gyorsan kiheveri. A törzs alsó részén a kéreg fiatalon meg¬vastagszik, a további károsításnak ellenáll. A termőhellyel szemben nem igényes. A meszes, a savanyú, a kötött, a laza, a nedves, a változó vízellátású, időnként kiszáradó termőhelyen egyaránt jó növekedésű. Elfogadható növekedésű, 20 éves korára a szélsőségesen gyenge, rossz, patkás és meszes szikesen is elérheti a 10 m körüli magasságot. Ez ideig különböző okok miatt a fatermesztés szempontjából határ termőhelynek számító területekre ültették. A hidrológiai adottságokkal szemben kevésbé érzékeny. Mind a két szélsőséget elviseli. Ezeken a termőhelyeken nagy jelentősége lehet.


6. Energia erdő és energia faültetvények II. Az eddigi tapasztalatok szerint kiválóan alkalmas a változó vízellátású, különböző mélyben sós és szikes talajok erdősítésére, ahol a fák mérete és a fatermés nagysága a termőréteg vastagságának növekedésével arányosan növekszik. Jó a fák növekedése homokon és a különböző talajhibás buckaközi laposokban is. A rövid vágásfordulójú (5-8 év) energetikai ültetvény létesítésére alkalmas. Kiválóan sarjadzik. Egy-egy tuskónak a letermelés után igen sok, akár 40-50 sarjhajtása is megjelenhet, amiből aztán 4-7 hajtás ki¬ugrik és megvastagszik. Fatermése közepes termőhelyen is elérheti a 10 tonnát hektáronként 10—15%-os nedvességtartalommal számolva.

2.2. 6.2.2 A pusztaszil előnyei és hátránya Előnyei: • tuskóról jól sarjadzik; • nagyon szívós faj, nagy sebekkel megcsonkított koronával is sokáig elél; • talaj- és termőhely-toleranciája széles; • transzspirációs intenzitása igen jó, a talaj felvehető vízkészletét igen jól tudja hasznosítani; • a talaj iránt közömbös, tápanyagigénye alacsony; • könnyen telepíthető, könnyen nevelhető; • nem igényel különösebb növényvédelmet. Hátrányai: • a vad igen szereti; • az első évben lassú a növekedése.


7. fejezet - 7. Energiafű 1. 7.1 Energiafű jellemzői A fűféléket legelőször Európában, Magyarországon hasznosították ipari céllal. Jelenlegi kutatások alapján megállapítható, hogy a mezőgazdaságban energetikai céllal történő energiafű termelés kiválóan alkalmas hő- és villamosenergia-termelésre egyaránt. Az energiafű sokféleképpen hasznosítható, mint például a textiliparban, a papíriparban, de lehet belőle takarmány is. Leghatékonyabban mégis tüzelésre alkalmas. Az energiafüvek lágyszárú, egyszikű növények csoportjába tartozó, évelő szálfű, bojtos gyökérzetű növények. Stressz tűrő képességük igen széles spektrummal rendelkezik. Nagy vízfelvevő képességű növények, amely a mélyre hatoló gyökérzetüknek köszönhető. Az energiafű-fajták gyors növésű, igen magasra (2-3 méterre) megnövő fűfélék. A kicsi asszimiláló felület miatt nem szárítja ki a talajt. 10-15 évig termeszthető egy helyen. Termése: 15-23 t/ha szárazanyag. Évente kétszer kaszálják. Kiváló energetikai és takarmányozási tulajdonságokkal rendelkezik. Könnyen arathatók és száradás után a búzaszalmához hasonló eltüzelhető szálas anyagot adnak. Az ország legismertebb államilag elismert fajtája a Dr. Janowszky János (60%) és Janowszky Zsolt (40%) által nemesített a Szarvasi-1 energiafű. A Szarvas-1 energiafű évelő, bokros szálfű. Tövéből erőteljes, nagy tömegű gyökérzet hatol mélyen (1,8-2,5 m) a talajba. Szürkészöld színű szára gyéren leveles, egyenes, sima felületű, kemény 180-220 cm magas. A nóduszok száma mindössze 2-4. Szürkészöld levelei merevek, felületük kissé érdes. Virágzata egyenes, 20-30 cm hosszú, kalászképű buga. Április közepén hajt, június végén - július elején virágzik. Július végén - augusztus hónap elején érik meg szemtermése a betakarításra. Szemtermése lándzsa alakú, 0,8-1,2 cm hosszú. Ezerszemtömege: 6,0-6,5 g.

2. 7.2 Energiafű termőhely igénye és termesztéstechnológiája Az energiafű a 8-15 aranykoronás, 5-9 pH kémhatású földterületeken is sikerrel termeszthető. Jól tolerálja a gyengébb termőhelyi adottságokat, szikes, sós területeken is eredményesen termeszthető. Elviseli a rövid ideig tartó vízborítást is. A gyengébb termőhelyi tulajdonságokkal rendelkező területek növénye, ahol más szántóföldi növény termesztése már nem gazdaságos. Előveteményre nem érzékeny, viszont a korán lekerülő, kétszikű kultúrák a jó elővetemények. Az őszi, tavaszi kalászos gabonák elfogadható előveteményei az energiafűnek. Aprómorzsás, ülepedett, elegendő nedvességgel rendelkező magágyat kíván. Telepítés előtt ajánlott az adott területen talajvizsgálatot végezni a pontos műtrágya adagok meghatározása érdekében. Telepítés előtt: • 34 kg/ha N hatóanyag, • 75 kg/ha P hatóanyag, • 150 kg/ha K hatóanyag kijuttatása javasolt. Tavasszal fejtrágyaként 80-100 kg/ha N hatóanyagnak megfelelő műtrágya két részletben történő kiszórása szükséges. A termő években ősszel 35-35 kg/ha N és P hatóanyag és 50 kg/ha K hatóanyag, s a már említett mennyiségű tavaszi fejtrágya szükséges. Nyár végi vetése augusztus 15. és szeptember 20. között, tavaszi vetése március 20. és április 15. között történik gabona vetőgéppel, gabona sortávra. Vetőmag mennyisége 40 kg/ha. Ez kb. 6 millió csírának felel meg. Vetésmélység 2-2,5 cm. Magja 1-1,5 cm hosszú, lándzsa alakú, 1000 mag tömege 6,2-6,5 g (1. kép).


7. Energiafű

Az energiafű állományban a vegyszeres egyszikű irtás még nem megoldott, szelektív szerek még nem állnak rendelkezésre. Túlzott egyszikű fertőzés esetén gazoló kaszálás szükséges. Az energiafűben megjelenhetnek betegségek (levélrozsda, koronás rozsda), illetve kártevők (törpe kabóca, drótféreg, mocskos pajor, szalmadarázs), de ezek általában számottevő gazdasági kárt nem okoznak. Viszont az energiafű takarmányozási célú felhasználása esetén szükséges ellenük védekezni. Vetés után kb. 14-18 nap elteltével jelennek meg a csíranövények. A telepítés évében kb. 50%-os mennyiségű betakarítható széna, magszalma várható. Betakarítása virágzás fenofázisában történik július elején. Ez a művelet nem igényel drága célgépeket; hagyományos szálastakarmány betakarítógépekkel elvégezhető (2-3 kép). Kaszálás után renden az üreges szárának köszönhetően 3-4 nap alatt megszárad. Ilyenkor 12-15%(m/m) nedvességtartalommal rendelkezik. Ezután nagyméretű hasáb (kocka) bálába préselve pormentesített út mellé szállítva, kazalba rakva történik a minőségi, mennyiségi átvétel. Ha a rend vagy a kész bálák sokáig maradnak az energiafű táblán, akkor a takarásban lévő nyomon, területen megritkul az állomány. Betakarításkor fontos a megfelelő tarlómagasság betartása. Augusztus végén még egy sarjú kaszálására kerül sor. Ez a sarjú kiváló takarmány, fehérjetartalma megegyezik a hasonló időszakban betakarított lucerna fehérjetartalmával. A szarvasmarha szívesen legeli, enyhe mértékű legeltetés jó hatással van az energiafűre. Magfogás esetén a betakarítás időpontja július vége és ekkor gabona kombájnnal vágják le az első növedéket.


7. Energiafű


7. Energiafű

3. 7.3 Az energiafű felhasználásának lehetséges területei Az energiafüvet az utóbbi évtizedben folytatott kísérletek eredményei, illetve a gyakorlati tapasztalatok alapján ipari fűnek is nevezhetnénk, hiszen hasznosításának lehetséges területei az ipar számos ágazatát érinthetik. Az energiafű és származékai hagyományos és automatizált tűzelőberendezéseknél, hőhasznosítóknál, gáz- és villamos energia fogyasztóknál jelenthetnek perspektivikus megújuló energiaforrást. Az energiafű hasznosítási formái: • lakások, középületek, mezőgazdasági épületek-építmények (növényházak, üvegházak, fóliaházak, állattartó telepek, stb.) fűtése, • fűgáz, illetve fűgázból (fermentációs eljárások, pirolízis) villamosenergia-termelése, • biogáz termelés, • bioalkohol előállítása (járműipar), • takarmányozási célú hasznosítás, • biológiai talajvédelem – talajjavítás. A szilárd tüzelőanyag hasznosításának ajánlott formái: • Bálás betakarítás - bálás tüzelés: Speciálisan kialakított tüzelőberendezésekkel a bála jó (80-85%) termikus hatásfokkal elégethető. Folyamatos üzemben a teljesítmény csak kis mértékben változtatható meg. • Bálás betakarítás - bontott, aprított anyagok tüzelése: A szecskázott termék önállóan vagy más hasonló méretű nyersanyaghoz keverve égethető el (pl. hőerőművek). • Bálás betakarítás - brikett tüzelés: A biobrikett, illetve a biopellet gyártás célja az, hogy az alapanyagot az energetikai hasznosításhoz komfortosabbá tegyük, továbbá, hogy olyan tüzelőanyagot hozzunk létre, amely a szénnél egyszerűbben, tisztábban kezelhető és tárolható, kénszegény és környezetbarát. Az energiafűből gyártott fűbrikettet a tömörítő présgép kötőanyag felhasználása nélkül állítja elő (4. kép) Fontos követelmény, hogy az alapanyag nedvességtartalma ne haladja meg a 15-16 %-ot. Préselés során a rendszer által bevitt hőenergia és a túlnyomásos vízgőz hatására megfelelő hatásidő alatt az alapanyag térfogata jelentősen csökken, a térfogati sűrűség pedig jelentősen nő úgy, hogy az alapanyag a kívánt alakú briketté alakul. A fűbrikett elégetése a brikett méretétől függően kandallóban illetve szilárd tüzelésű kályhákban lehetséges. A fűbrikett fontosabb tulajdonságai a következők : • nagy fűtőérték: 17 MJ/kg • brikettsűrűség: 1,29 kg/dm3 • alacsony nedvességtartalom: 6,00 % (m/m) - csekély hamutartalom: 3,80 % • tömörítési viszony: 6,97:1 • átmérő: 75 mm • Bálás betakarítás - pellet tüzelés


7. Energiafű

A tüzelésre gyártott pellet átlagosan 6-8 mm átmérőjű, 20-30 mm hosszúságú. Nagy nyomással, kötőanyag hozzáadása nélkül készül. Az Európai Unióban /pl.: Németország, Ausztria, Svájc, Svédország/ nagy tömegben hasznosítják tüzelőanyagként. A pellettüzelés Európában, Észak-Amerikában dinamikusan fejlődik.

Biogáz termelés Pirolízis eljárás alkalmazásával az energiafű termikus bontása során a füvet hevítik, melyből éghető gázok szabadulnak fel. Az így képződött gáz hasznosítása többirányú lehet. Belsőégésű motorokkal hajtott generátorokkal villamos energia termelhető, vagy a keletkezett gáz hőerőművekben közvetlenül elégethető. Fermentációs eljárások: Ezekkel az eljárásokkal az energiafű zöldállapotban - tisztán, vagy szarvasmarha, illetve hígtrágyával, szennyvízzel keverve használható biogáz előállítására. A keletkezett biogáz felhasználása széleskörű lehetőségeket kínál. A biogáz termelése során visszamaradt szervesanyag közvetlenül tápanyag utánpótlásra felhasználható. Bioalkohol előállítása A járműipar egyre nagyobb figyelmet fordít az alternatív üzemanyagként számon tartott alkohol felé. Az energiafű cellulóztartalmából alkoholt bioetanolt lehet előállítani. Takarmányozási célú hasznosítás Az energiafű első növedékének (első kaszálásának) virágzás fenofázisában betakarított terméstömegét energetikai, illetve ipari alapanyagként javasolt hasznosítani. A második, harmadik növedék /vízellátottságtól függően/ zöldsarjú termése ugyanakkor legeltetésre, széna-szenázs készítésére ajánlható. Biológiai talajvédelem - talajjavítás Az energiafű jól tolerálja a szikes - szódás talajú termőhelyi adottságokat, kedveli a sós vizű vízállásos területeket, következésképpen e talajok rekultiválását, javítását is szolgálhatják. Nagy tömegű, 1,8-2,5 m mélyre hatoló gyökérzetet fejleszt, amely nemcsak a talaj fizikai tulajdonságait javítja, hanem jelentős mennyiségű szervesanyaggal is gazdagítja. A gyenge termőképességű talajokon végzett kísérletek eredményei arra utalnak, hogy e fűfajta jól használható a szikes és a homok talajok ésszerű hasznosítására, javítására is.

4. 7.4 Az energiafű felhasználásának hátrányai Az energiafű hasznosítás számos előnye mellett hátrányai is vannak. A tapasztalatok szerint a lágyszárú növények égetése során arányaiban több hamu is keletkezik, mint ugyanolyan mennyiségű fa elégetésekor, illetve a füstgázemisszió is kedvezőtlenebb paraméterekkel zajlik, mint a fásszárú növények égetésekor. Az energiafű problémája a drága logisztika, mert kis energiasűrűségű, nem mindig elég alacsony nedvességtartalmú, az erőművek időbeli és mennyiségi igényeihez nehezen ütemezhető, nagyobb távolságra nem vagy csak drágán szállítható, nehézkesen tárolható és bonyolultan készletezhető a bálázott anyag.


7. Energiafű

Léteznek honos növénytársulásokat elnyomó, agresszíven gyomosító invazív fajok és fajták, amelyek megfékezése a termesztők feladata. Tekintettel a gyors növekedésre, biológusok gyakran figyelmeztetnek az energiafűvel kapcsolatban a nagymértékű elterjedés veszélyeire.


8. fejezet - 8. Energianád 1. Az energianád vagy kínai nád (Miscanthus sinensis „giganteus‖) egy nagy biomassza potenciállal rendelkező évelő fűféle (5. kép).

Az energianád ültetvények élettartama 15-25 év is lehet. A növény szemtermése steril, vagyis generatív úton nem, csak a talajban elhelyezkedő rizómával szaporodik. A módosult szár nemcsak a szaporodást szolgálja, hanem tápanyagraktár is, az évente megújuló hajtások a rizóma rügyeiből keletkeznek. Hazája Délkelet-Ázsia, Kína, Japán és Polinézia, vagyis trópusi, szubtrópusi eredetű, de ma már elterjedése szélesebb, több európai országban is fellelhető. A pázsitfűfélék (Poaceae) családjába tartozó nemzetség mintegy 25 fajt, ezen belül több alfajt és nemesített fajtát foglal magában. Hazánkban a kínai nádat, mint biomassza előállításra alkalmas növényt tartják számon elsősorban. Bár eredete szerint trópusi, szubtrópusi növény, hosszú évek kísérletező, kutató munkája során több európai országban is telepítésre került, így az évek alatt kiszelektálódott a növényfaj olyan csoportja, ami a mérsékelt öv éghajlatát is tolerálja. Ennek köszönhetően többek között Németországban, Ausztriában, Lengyelországban, Angliában és hazánkban is termeszthető. A hazai kísérletek Marosvölgyi Professzor nevéhez fűződtek, aki többszöri szelekcióval kialakított egy magyar fajtát, a tatai nádat. Az intenzív széndioxid-megkötő képességű C4-es asszimilációs típusba tartozik a kukoricával és a cirokfélékkel együtt

2. 8.1 A kínai nád termesztésének környezeti feltételei A környezeti elemek közül a növény a vízre és a hőmérsékletre a legérzékenyebb. Legjobban a kedvező csapadék-ellátottságú és melegebb területeken terem, ahol az éves átlaghőmérséklet 8 °C fölött van. További előnyük, hogy 1 g szárazanyag előállításához felhasznált (légzés során elpárologtatott) víz mennyisége is kb. fele a C3-as (pl. őszi búza) növényekének. A Miscanthus nem különösebben igényes a talajra, irodalmi adatok szerint szinte minden, tapasztalatok alapján már a 10-15 aranykoronás talajon is sikeresen termeszthető. Terméshozamát nem elsősorban a talaj típusa, hanem a terület csapadékellátottsága határozza meg. A


8. Energianád

csapadékellátottság szempontjából igényei a kukoricához hasonlítanak, vagyis jelentősen csökkentjük a termesztés kockázatát, ha olyan termőhelyet választunk, ahol az éves csapadék eléri vagy meghaladja a 600 mm-t. A kínai nád nem kedveli a hosszú ideig tartó vízborítást, de a talaj magas nedvességtartalmát és az időszakos vízbenállást jól tolerálja, vagyis a mélyebb fekvésű agyagosabb, nedvesebb talajokon is termeszthető, ahol más növény termesztése kedvezőtlen, vagy kockázatos. Talajelőkészítése megegyezik a tavaszi kapás növényekével. Mivel a rizómák tömege a talaj felső 25 cm-es rétegében helyezkedik el, ajánlott a mélyszántás elvégzése alapművelésként. Szaporítása feldarabolt rizómákkal, vagy mikroszaporítással előállított palántákkal történik. A mikroszaporítást az erre szakosodott üzemekben (szaporítóház) végzik. A szaporító üzemből kikerülő növényeket üvegházban nevelik tovább. A kiültetésre alkalmas tápkockás palánták kiültetésére április és szeptember között kerül sor. A kiültetés sűrűsége 1-1,2 növény/m2. A rizómák kiültetésére átalakított burgonyaültetőt, a palánták telepítésére palántázógépet használnak. Az ültetés pontossága nagymértékben befolyásolja a termésátlagot. Kiültetése 10 oC-os vagy ennél magasabb talajhőmérséklet mellett, többnyire április közepétől lehetséges. Hektáronként 10000-12000 palánta vagy rizóma darab kiültetése szükséges. A Miscanthus tápanyagigénye viszonylag alacsony. Hazai trágyázási tapasztalatok még nem állnak rendelkezésre. Átlagosan 50-60 kg/ha nitrogén, 16-50 kg/ha P2O5, 60-100 kg/ha K2O hatóanyag-tartalom kijuttatása ajánlott. A betakarítási idő télen, hómentes időszakokban van. Levágására kukoricakombájnt vagy járvaszecskázó gépeket használnak (6. kép). Zölden történő betakarítása nem javasolható, mivel ez esetben a tartalék tápanyagok nem tudnak a rizómába vándorolni és csökkenhet a növény télállósága. A termésátlag változó az ültetvény életkorának és a környezeti tényezőknek a függvényében. A növény három év alatt éri el a kifejlett kort (ez gyenge adottságú területeken esetleg 4-5 évig is eltart) E kezdeti évek után a növény még legalább 15 évig produktív marad. A termés az első évben 1-2 t/ha. Az energianád alkalmazási lehetőségei Az energianád fűtéscélú felhasználásának egyik nagy előnye, hogy az égetési tulajdonságai, vagyis az energiatartalom, a keletkező hamu mennyisége, és a hamu olvadáspontja közelebb állnak a fásszáruakéhoz, ezért a nagyerőművi blokkokban sem jelentkezik az a probléma, ami az energiafűvel volt, hogy üvegesedik a kazán belseje. A nádnál nincs ilyen probléma. Tüzeléstechnikai szempontból jó anyagnak mondhatjuk. A növény égési tulajdonságai a fáéhoz hasonlítanak, hamujának olvadáspontja magas (950-1050 ºC ), ezért adaptálható a fatüzelésű kazánokhoz és az erőművi felhasználás is lehetséges.

Az kínai nád energiatartalma kb. 17-18 MJ/kg. A hasonló kapacitású fásszárúakkal szemben előnye, hogy lábon képes leszáradni 20 százalék alatti nedvességtartalomra, 20-25 % körüli nedvességtartalom mellett nem kell szárítani, szellőztetni, és így nem szállítjuk ezt a nagymennyiségű víztömeget a nád mozgatása során. Bálákban 34 Created by XMLmind XSL-FO Converter.

8. Energianád

tömörítve egy egyszerű felső takarással is tárolható. Egy normálköbméter földgáz energiáját két kilogramm náddal lehet kiváltani. Háztartásban, cserépkályhában brikett formájában tüzelhető el. De a gáznál megszokott automatizált, kényelmes működést is meg lehet oldani, hiszen pelletálható, pelletkazánban felhasználható a nád. Itt ugyanúgy megvan a hőszabályozás lehetősége, és az adagolási megoldások között sem ritka a is teljesen automatizált. Egyéb energianövényként is használható lágy szárú évelő növények A jelenleg energianövényként elismert növények mellett több olyan faj létezik, amely különböző körülmények között, viszonylag nagy hozama, többcélú hasznosítása, kedvezőtlen talaj- és éghajlati körülményekhez való alkalmazkodása, vagy termesztésének alacsony energiaigénye miatt versenyképes lehet a fentebb részletesebben ismertetett energianövényekkel. Ezek közül a fontosabbak: • Amerikai bársonymályva (Sida hermaphrodita L. Rusby) • Orvosi és fehérvirágú somkóró (Melilotus officinalis, Melilotus albus) • Csicsóka (Helianthus tuberosus L.) • Zöld pántlikafű (Phalaris/Baldingera arundinacea) • Réti ecsetpázsit (Alopecurus pratensis L.) • Nádképű csenkesz (Festuca arundinacea L.) • Évelő rozs (Secale cereanum) • Olasznád (Arundo donax)


9. fejezet - 9. A kukorica, mint bioenergia alapanyag jellemzése 1. 9.1 A kukorica jelentősége, felhasználása A kukorica a világ egyik legjelentősebb gabonanövénye. Amerikából származó növény, de a származás pontos helye még vitatott. Valószínű Közép- és Dél-Amerika /Mexikó, Guatemala, Columbia és Peru hegyes vidékei/ a kukorica géncentruma. A származási helyén kívül ismeretlen még a kukorica ősi alakja is, mivel vad alakját nem találták meg. A mai kukorica pedig vadon - emberi beavatkozás nélkül - nem képes fennmaradni. A kukorica az egyik legfontosabb takarmánynövény; felhasználása, hasznosíthatósága igen sokoldalú. Kémiai összetétele mind a szemtermés, ill. annak komponenseinek változatos felhasználását, mind pedig zöldtakarmányként a teljes növény hasznosítását biztosítja. A kukorica takarmányozásra, ipari felhasználásra, és közvetlen emberi fogyasztásra is alkalmas. Keményítőben gazdag szemtermése fontos abrak-, de a teljes kukoricanövény is értékes takarmány, melyet többféleképpen /zölden, silózva, stb./ hasznosítanak. A szemtermés dara formájában, vagy takarmánytápokba keverve használjuk fel. De ennél hatékonyabb a csírátlanítással és feltárással történő felhasználás. A hazánkban felhasznált abraktakarmány 65-70%-a kukorica. Az abraktakarmányokban elsősorban, mint energiaforrás szerepel. A fehérje- és olajtartalmát illetően az egyes fajták közt eltérések vannak; az átlagos fehérjetartalom 710% között mozog, ami a takarmány fehérje-szükségletünk kb. 40%-át biztosítja. A teljes kukoricanövény takarmányként való felhasználása általában háromféleképpen történik: különböző szárazanyag tartalommal betakarított silókukorica és a zúzva betakarított teljes kukoricanövény silózása, illetve a belőlük készített szilázs takarmányozása; a sűrűre vetett kukoricacsalamádé zölden való etetése; valamint az érett kukoricaszár takarmányozása. A silókukorica a szarvasmarha állomány tömegtakarmány bázisa. A silókukorica a szarvasmarhák egész évi tömegtakarmány szükségletének a kielégítését biztosító kombinált takarmányféleség: lédús és abraktakarmány is egyszerre. A silókukorica egyébként ízletes, nagy tápanyag- és karotintartalmú takarmány, amelynek a jelentőségét az is fokozza, hogy termesztése gazdaságos és olyan ökológiai viszonyok közt is termeszthető, ahol a szemes kukorica már nem érik be. A szecskázott és zúzott teljes kukoricanövény silózásán kívül terjedőben van a kukoricacső-zúzalék és a kukoricacső-dara erjesztéses tartósítása és felhasználása is. Ezek mind a kukorica gazdaságosabb tárolását és hasznosítását szolgálják. A feltépett kukoricaszár felhasználható még almozásra és tüzelésre is. Ha nem használják fel, zúzás után beszántásra kerül. Közvetlen emberi fogyasztását a kukorica nagy energiatartalma és jó emészthetősége indokolja. Emberi fogyasztásra nagyobb arányokban Indiában, Portugáliában, Braziliában, Guatemalában, Venezuelában és Mexikóban használják. Ezeken az országokon kívül még számos országban emberi fogyasztásra kukoricát kisebb-nagyobb mértékben. Az utóbbi években - választékbővítés céljából - több országban, így nálunk is előtérbe került a kukorica emberi fogyasztásra való felhasználása. Ilyen pl. a kukoricapehellyel sütött kenyér, a kukoricaliszt és dara, de egyéb élelmiszerféleségek forgalmazása is várható. Említést érdemel még a csemegekukorica /konzervált, gyorsfagyasztott/ és a pattogatott kukorica emberi fogyasztása. Korábban az ipar a kukoricát többnyire csak szesz és keményítő előállítására használta. Jelenleg már kibővült a kukorica ipari feldolgozása: étolajat (kukoricacsíraolaj), cukrot (izocukor - HFCS – High-Fructose Corn Sirup), keményítőt, finomszeszt és egyéb készítményeket állítanak elő kukoricából, melyeket nagyobbrészt az élelmiszer-, gyógyszer-, textil- és papíripar használ fel. Ugyanakkor a a kukorica söripari felhasználása is jelentős.

2. 9.2 A kukoricaváltozatok gyakorlati csoportosítása A kukorica /Zea mays L./ a pázsitfűfélék /Poaceae/ családjába, a kukorica /Zea/ nemzetségbe tartozik. A nemzetségnek csak egyetlen faja van, a kukorica. A kukorica változatai:


9. A kukorica, mint bioenergia alapanyag jellemzése Lófogú (dent) kukorica (7. kép), tudományos neve Zea mays indentata, „szántóföldi‖ kukoricaként is ismert. Ez egy olyan kukoricafajta, melyben a szemek egyaránt tartalmaznak kemény és puha keményítőt, és beéréskor bemélyedések lesznek rajtuk. Jelentős élelmiszer-, állati takarmány-, és ipari termék-előállításra használt kultúra. Az egyetlen fajta, amit a kukoricaliszt előállítás szempontjából figyelembe kell venni.

Simaszemű (flint) kukorica (8. kép), tudományos nevén Zea mays indurata-ként ismerünk. Olyan kukoricafajta, amelynek kemény, szaruszerű, kerek vagy rövid és lapos szemei vannak, és ezek puha és keményítőt tartalmazó endospermiumot tartalmaznak, amit teljesen befed egy kemény külső réteg. Hasonlít a lófogú kukoricához, és ugyanazon célokra használják. Legnagyobb mennyiségben Dél-Amerikában termesztik.

A Csemege kukorica frissen, konzerválva, vagy fagyasztva fogyasztható. Olyan kukoricafajta, amit sok kertészeti fajtaváltozatban termesztenek. Tartják önálló fajnak (Zea saccharata vagy Zea rugosa), alfajnak (Zea mays rugosa) vagy a lófogú kukorica egy meghatározott mutációjának is. Olyan szemek teszik egyedülállóvá, amelyek a tejes stádiumban, amikor fogyasztásra alkalmasak, nagy arányban tartalmaznak cukrot. Pattogtatni való kukorica, Zea mays everta, a kukorica egyik fajtája, amely kis csövet hoz. A szemek hegyesek, vagy kerekek és a benne lévő endospermium olyan kemény, hogy száraz hőnek történő kitettség esetén a bennük lévő nedvesség kiürülése során felpattannak, vagy kifordulnak, ezáltal az eredeti szem sokszorosát kitevő fehér keményítős masszát adva. Kukorica (tengeri v. indián), fehér, vörös, bíborszínű, barna vagy többszínű szemei vannak. Ez volt az indiánok által eredetileg termesztett kukorica, melyet a Zea mays tudományos néven ismerünk. Sokszor látható betakarítás idején, valamint Halloween díszítésként. Lisztes vagy átmeneti kukoricának, tudományos nevén Zea mays amylacea, olyan alakú szemei vannak, mint a keményszemű kukoricának, és ezek szinte teljes mértékben puha keményítőből állnak. Az USA-ban kis mennyiségben termesztenek kék lisztes kukoricát tortilla, chips és sült pékáru készítéséhez. Dél-Amerikában különböző színekben termesztik ezt a kukoricát élelmiszer és sör készítéséhez.

3. 9.3 A kukoricaszem felépítése és beltartami jellemzői 37 Created by XMLmind XSL-FO Converter.

9. A kukorica, mint bioenergia alapanyag jellemzése A kukorica szemtermése három fő részből áll: héjrész, endospermium és csíra (11. ábra). A kukorica külső burka a maghéj vagy más néven epidermisz, amely általában kétrétegű. A maghéj alatt a szárazanyag 75-85%-át kitevő táplálószövet, az endospermium található meg. Az aleuronréteg, mely a maghéjjal érintkezik, adja az endospermium fehérjetartalmának túlnyomó részét. A szem alsó részén helyezkedik el az embrió, amely a mag szárazanyag-tartalmának 3-10 %-a. Az embrió rügyecskéjéből és gyököcskéjéből fejlődik ki az új csíranövény. A kukoricaszemet alkotó főbb vegyületcsoportok: nedvesség (víz), a szénhidrátok, a fehérjék, az aminosavak, a zsírok és olajok, valamint vitaminok, enzimek, ásványi anyagok, színezékek, íz- és aromaanyagok. A kukoricáraszem összetételére a nagy keményítő-, számottevő fehérje- és alacsony zsírtartalom a jellemző. A szem legnagyobb tömegét kiadó endospermiumban található a keményítő és a fehérje 70%-a. A kukorica csíra olajban gazdag, de a hamu és a cukortartalma is jelentős, itt található az utóbbi összetevők 70%-a.

A kukoricaszemben végbemenő életfolyamatok nagymértékben függnek a víz jelenlététől. A kukorica tárolása 14-15%(m/m) optimális relatív nedvességtartalomnál történik. A tárolás során a szemek nedvességet vesznek fel, illetve adnak le a környezetnek. A tároláskori egyensúlyi nedvességállapotot számos tényezőtől függ: levegő relatív páratartalma és hőmérséklete, a szem kémiai összetétele, stb. A kukorica szemtermése legnagyobb mennyiségben szénhidrátokat tartalmaz. A szénhidrátok keményítő, cukor, cellulóz és pentozánok formájában van jelen a szemben. A cukor igen kis mennyiségben 1-3%(m/m) található a szemben monoszacharid és részben diszacharid formában. A kukoricában legnagyobb mennyiségben található szénhidrát a keményítő (C 6H10O5)x. Az ipari keményítő számára a kukorica a legfontosabb nyersanyag. A keményítő tartalomból fermentációval többek között bioetanol (alkohol) állítható elő, ezért ennek az alkotórésznek kiemelt a jelentősége. A keményítőtartalom a szem endosperm sejtjeiben található. A nagyobb keményítőszemcsék 15-40 μm, míg a kisebb keményítőszemcsék 110 μm méretűek. A keményítő két fő alkotórészből áll: az amilózból és az amilopektinből. Az amilóz és az amilopektin aránya a keményítő tartalmon belül átlagosan 25:75%. A különböző kukorica fajtáknak (hibridek) között jelentős


9. A kukorica, mint bioenergia alapanyag jellemzése mértékben eltérhet az amilóz és az amilopektin egymáshoz viszonyított aránya. Az ún. „waxy‖ kukoricában a keményítő csak amilopektinből áll. A két keményítő alkotórész eltérő kémiai szerkezetű, ezért eltérő tulajdonságokkal rendelkezik. Az amilóz elágazás nélküli egyenes szénláncú glükózpolimer (12. ábra), az amilopektin nagy molekulatömegű, magas elágazási számmal rendelkező glükózpolimer (13. ábra). Az amilóznak hosszú, nem elágazó lánca van, mely 100-200 glükózmolekulából áll, az amilopektinben pedig elágazó láncú szerkezetet alkotnak a glükózmolekulák (200-1000 molekula). Az amilóz meleg vízben oldódik és nem ad viszkózus oldatot, míg az amilopektin csak nyomás alatt oldódik a vízben s igen viszkózus oldatot ad. Az amilóz-amilopektin arány meghatározza a bioetanol előállítás során kinyerhető etanol mennyiségét. Az amilóz koncentráció és a kinyerhető etanol mennyisége között negatív korreláció van, tehát nagyobb amilóz arány a fermentáció során kevesebb alkoholt eredményez. Ugyanakkor több vizsgálati eredmény azt igazolja, hogy a 30%-nál kisebb amilóz arány esetében nem található összefüggés az amilóz mennyisége és az előállított alkohol mennyisége között.

A keményítő savakkal főzve lebomlik, s a végtermék glükóz lesz; így állí¬tanak elő kemenyítőszörpöt (sűrű dextrózoldatot) és glükózt (keményítőcukrot). A keményítő hidrolízise enzim (amilázok) hatására játszódik le a magok csírázásánál, ill. egyes mikroorganizmusok tápanyag-felvételénél. Az amilázos (diasztázos) bontás végtermékei a maltóz és a különböző dextrinek. A kukoricaszem szerves nitrogénvegyületei közül a szabad aminosavak mennyisége elhanyagolható, a fehérjék pedig a funkcionális és tartalékfehérjék két fő csoportjába sorolhatók. A fehérjék a kukoricaszem fontos alkotórészei közé tartoznak, s a kukoricából készült termékek emész¬thetősége, tápértéke, valamint egyes 39 Created by XMLmind XSL-FO Converter.

9. A kukorica, mint bioenergia alapanyag jellemzése esztétikai tulajdonságai elsősorban a fehérjéktől függ. Köztermesztésben levő hibridek fehérjetartalma ritkán éri el a 11 %(m/m)-ot, átlagosan 8-11%(m/m) közötti. A korábban jóval kisebb termőképességű fajták fehér¬jetartalma gyakran meghaladta a 12%(m/m)-ot is. A kukorica fehérjetartalma meghatározza a bioetanol előállítás során keletkező melléktermék a gabona¬törköly (ennek szárított formája a DDGS – Dry Distillers Grain with Solubles) minőségi jellemzőit. Minden 100 kg kuko¬ricából a száraz őrlésű technológia so¬rán körülbelül 36 liter etanol, 32 kg DDGS és 32 kg szén-dioxid keletkezik. A gyártás folyamán a kukorica kemé¬nyítőtartalma, ami kb. a szem 2/3-a, etanollá alakul, a keletkező DDGS alig tartalmaz kemé¬nyítőt, de viszonylag jó energia, fe¬hérje-, rost- és foszforforrás. A DDGS táplálóanya-tartalma és ez által a minősége nagyon változó le¬het. A változó minőség oka a különböző etanolüzemek eltérő gyártástechnológiája, az azonos tech¬nológiával működő üzemek közötti kü¬lönbségek, a gyártott tételek közötti különbségek és a felhasznált kukorica beltartalmi (fehérje) jellemzői közötti eltérések.


10. fejezet - 10. A kukorica energetikai célú termesztése és felhasználása 1. Hatékony alapanyag feldolgozás megköveteli, hogy a mindenkori termesztési céloknak megfelelően válasszuk meg az bioenergetikai célra termesztett kukorica fajtáját és az alkalmazott termesztéstechnológiát. A bioetanol előállítás költségének döntő hányadát az alapanyag költsége teszi ki, ezért lényeges, hogy a megvásárolt kukorica alapanyagból a lehető legtöbb etanolt lehessen kinyerni. A bioetanol előállítás szempontjából a kukorica keményítőtartalma, a keményítő összetétele, a keményítő-hozam, és a termés nagysága a legfontosabb értékmérő tulajdonságok (14. ábra). A magas keményítőtartalommal rendelkező kukorica hibridek előállításával a nemesítő házak és hazai kutatóintézet többsége foglalkozik. A Pioneer Hi-Bred például HTF (High Totál Fermentable) jelöléssel látja el a magas keményítő-kihozatalú, ezért bioetanol-gyártás céljára leginkább alkalmas kukorica-hibridjeit. A keményítőtartalom meghatározásához kifejlesztett egy új mérési módszert, amivel a korábbi módszereknél pontosabban meghatározható a kukorica keményítőtartalma. Ezzel az eljárással főként a száraz őrléses üzemekben történő etanol-gyártás számára szelektálják a kukorica-hibrideket. A nagyüzemi száraz őrléses vizsgálatokban összehasonlították a HTF hibridekből, illetve a hagyományos kukoricahibridekből kinyerhető bioetanol mennyiségét. A HTF hibridek bioetanol-hozama az egyes üzemekben 1-4,7 százalékponttal haladta meg a hagyományos hibridek bioetanol kihozatalának értékét.

A Debreceni Egyetem Agrár és Gazdálkodástudományok Centruma kutatói csernozjom talajon beállított fajtakísérletben vizsgálták a hazánkban elismert, köztermesztésben lévő kukoricahibridek beltartalmi jellemzőit és terméseredményeit. Foss InfratecTM 1241 típusú terményanalizáló berendezéssel történt a kukoricahibridek 41 Created by XMLmind XSL-FO Converter.

10. A kukorica energetikai célú termesztése és felhasználása beltartalmi jellemzőinek meghatározása. A laboratóriumi berendezés 570-1100 nm hullámhosszú elektromágneses spektrummal „világítja át‖ a terménymintát, az áthatoló fény mérésével és kalibrációs görbék segítségével határozza meg a termény beltartalmi jellemzőit. A terményanalizáló eszközzel meghatározható a kukoricaminta keményítő-, fehérje-, olaj- és nedvességtartalma. A vizsgált 61 kukorica hibrid átlagos keményítőtartalma a szárazanyag tömegszázalékban kifejezve elérte a 71,22%-t. A legmagasabb és a legalacsonyabb keményítő tartalmú hibridek között 5,76 g/100g eltérést volt. A legnagyobb keményítőtartalommal rendelkező kukoricahibrid 74,81 g/100g keményítőt tartalmazott, a legalacsonyabb keményítő érték 69,05 g/100g volt (15. ábra). A keményítő tartalom tehát viszonylag szűk tartományban mozgott a hazai köztermesztésben lévő hibridek esetében, ennek ellenére a két szélsőértékkel rendelkező kukorica hibridet összehasonlítva azonos 10 t/ha termés esetében 575 kg/ha többletkeményítő állítható elő a legnagyobb keményítő tartalmú kukoricahibrid termesztésével. Természetesen ez a számítás csak akkor érvényes, ha a termőképessége (termésátlag) a két vizsgált kukoricának azonos. A termés nagysága a vizsgált évben 5,18-11,05 t/ha között változott. A legmagasabb és a legalacsonyabb termésű kukorica hibridek között 5,8 t/ha termés(átlag) különbséget volt mérhető (16. ábra). A termőképesség nagysága tehát nagyobb mértékben meghatározhatja a kukorica alapú bioetanol előállítás hatékonyságát, ilyen termés különbségek esetében akár duplája is lehet az 1 ha kukoricából előállítható etanol mennyisége, ha a termőhelyhez és az alkalmazott agrotechnikához igazodva a lehető legjobb termőképességű kukoricahibridet termesztjük.


10. A kukorica energetikai célú termesztése és felhasználása

A vizsgált hibridek keményítőhozama (t/ha) a keményítőtartalom (%) és a terméshozam (t/ha) szorzatából határozható meg. A keményítőhozam értéke egyszerre tartalmazza az adott kukoricahibrid keményítő nagyságát és a termés színvonalát. A keményítőhozam 3,11-6,72 t/ha között változott. Az átlag keményítőhozam 5,57 t/ha értéket ért el. A legjobban teljesítő hibrid keményítőhozama a vizsgált évben 3,61 t/ha értékkel nagyobb, mint egy gyengébben teljesítő hibridé (17. ábra). Bioetanol alapanyagnak olyan kukorica hibridek termesztése javasolt elsősorban, melyeknél a két fő szempont a magas keményítőtartalom és a jó termőképesség egyaránt jelen van.

Meghatározható a fehérje- és keményítőtartalom közötti összefüggés. A két beltartalmi jellemző között laza negatív korreláció mutatható ki. A kukorica keményítőtartalmának növelése a fehérje tartalmának csökkenését vonja maga után (18. ábra).



A kukorica keményítőtartalma és a termés nagysága közötti nem található szoros összefüggést. Magas keményítőtartalom mérhető volt nagy termésátlagot elérő hibrid esetén is (19. ábra).

Meghatározható a termesztési tényezők hatása a kísérletben szereplő kukoricahibridek keményítőtartalmára és keményítőhozamára. A nitrogén műtrágyázás szignifikánsan csökkentette a kukorica keményítőtartalmát (20. ábra) viszont ennél jelentősebb mértékben megnövelte a termésátlagot és ezzel a keményítőhozamot (21. ábra).



A kukorica hibridek magas amilóz tartalma csökkenti bioetanol előállítást hatékonyságát. Jelentős különbség mérhető a vizsgált kukoricahibridek keményítőtartalmának amilóz összetevője között. Az amilóztartalomban a kétszeres különbség is mérhető a vizsgált hibridek között (22. ábra).



Rezisztens keményítő vizsgálata során azt tapasztalható, hogy akár a keményítő 2-10%-át is elérheti a rezisztens keményítő tartalom (23. ábra). Az kukorica alapanyagok közti rezisztens keményítő különbség akár háromszoros is lehet.


11. fejezet - 11. A cukorcirok, mint bioenergia alapanyag jellemzése 1. A cukorcirok a pázsitfűfélék családjába tartozó növény. Afrika sztyeppe- és szavanna területein őshonos (9. kép). Legnagyobb területen az USA-ban és Ázsia egyes országaiban (elsősorban Indiában) termesztik. Míg a mérsékelt égövi országokban főként silótakarmánynak termesztik, addig trópusi, szubtrópusi területeken elterjedt a cukorlé nyerés céljából történő termesztés. Cukortartalma nagyobb a cukorrépánál, a 18-20 %-ot is elérheti, ami azonban nem kristályosítható. A II. világháború után ezt a tulajdonságát számos helyen ki is használták, a cukorgyárak beindulásáig a belőle kisajtolt és besűrített cukorszirup helyettesítette a kristálycukrot. Az utóbbi években felfokozott érdeklődés tapasztalható a cukorcirok alternatív hasznosítására. A hasznosításának két módja: • Biogázerőművek számára alapanyagot szolgáltat. Az állattenyésztésben keletkező trágyamennyiség önmagában nem fogja fedezni a szükségleteket, ezért elkerülhetetlen a nagy biomassza tömeget produkáló növényfajok termesztésbe vonása. • A bioetanol előállításban a kukorica méltó alternatívája lehet a szükséges technológia alkalmazásával (7. táblázat). A cukorcirok szárából kipréselt szirup a bioetanol-gyártás kiváló nyersanyaga. A kipréselt cukros lé közvetlenül etanollá erjeszthető, szemben például a kukoricával, ahol először a keményítő feltárást kell elvégezni, majd ezután következik a cukrosítási folyamat. A cukorcirok alapú bioüzemanyag előállításánál tehermentesíteni lehet az élelmiszer és takarmány előállítására alkalmas területeket. Az Európai Unió által igényelt mindenkori tartalék, vagyis parlagon hagyott területek is kitűnően alkalmasak lehetnek cukorcirok termesztésére. A gazdálkodók a cirok termesztéséből és a növény tulajdonságai közül főként a siló és szemes cirok jellemzőit ismerik. Napjainkban hazai vetésterülete eléri a 20 000 – 30 000 hektárt, ennek legnagyobb részét az állattenyésztés hasznosítja silózott takarmány formájában.

A cirkok meleg égövi növények, ezért elterjedésüket a klimatikus tényezők határozzák meg. Hazánk a ciroktermesztési övezet északi határán van. A cirkok nagyobb arányú termesztése Európában csak az utóbbi évtizedekben terjedt el. Egyébként Európában - így hazánkban is - először csak a seprűcirok termesztése honosodott meg. Magyarországon az 1920-1930-as években már elkezdődött a takarmánycirkok termesztése, de nagyobb mértékben csak a második világháború után kezdett elterjedni. Vetésterületük alakulására azonban a volatilitás jellemző, mert néhány évi növekedés után rendszerint stagnálás, ill. csökkenés következett be. A 47 Created by XMLmind XSL-FO Converter.

11. A cukorcirok, mint bioenergia alapanyag jellemzése cukorcirok Magyarországon az egyik legnagyobb biomassza tömeg előállítására képes növény, amelynek termesztése beillik a hagyományos kultúrák vetésforgóiba, és a kiemelkedő hozamok más kultúrákkal összevetve aránylag kis költséggel biztosíthatók. A gyakorlati csoportosítás szerint a fontosabb cirokfélék: • seprűcirok (Sorghum bicolor var. technicum), • szemes cirok (Sorghum bicolor), • silócirok vagy cukorcirok (Sorghum dochna var. saccharatum), • szudáni fű (Sorghum vulgare var. sudanense). 1952-ben fedezték fel a cirok citoplazmás hímsterilitását, és így lehetővé vált a hímnős virágzatú növényből a hibridek előállítása. A beltenyésztett cirokvonalak keresztezésekor a nemesítők igen jelentős mértékű heterózis hatást tapasztaltak és munkájuk során rövidesen megszülettek és köztermesztésbe kerültek az első cirokhibridek. Hibridhatás révén a termőképességet – a tenyészidő kismértékű csökkenése mellett is növelni tudták. Silócirokhoz azok a nagy zöldtömeget adó takarmánycirok fajták tartoznak, amelyeket a silókukoricához hasonlóan szilázs készítésére használnak. A hazánkban nemesített silócirok hibridek – habitusuk alapján – 3 csoportba sorolhatók: • Nagy bugájú fajták (kb. 30 % bugaarány), melyekből nagyobb keményítőtartalmú szilázsok készíthetők (Kunsági 460, GK Ócsa, Róna-2, Bella). • Cukorcirok típusú fajták, száruk lédús, 15-17 % refrakciós cukrot tartalmaznak és így nagyon jó minőségű szilázs is készíthető belőlük (Monori édes, Róna-4, Zsombó, Szc 40, Marion, Sucrosorgo 506). • ―Buganélküli‖ fajták, melyek fotoperiódusosan érzékenyek, hosszú tenyészidejűek, így állandóan növekvő, hazánkban soha el nem öregedő stádiumban vannak. Betakarításig még bugát sem hoznak. Szárazanyag és keményítő tartalmuk kisebb, mint a bugás fajtáké. Magyarországon nem oldható meg vetőmag előállításuk (G 1990, G 98F).

A cirok forró égövi eredetű, melegigényes növényfaj, innen származik kitűnő szárazságtűrő képessége is. Május 1-től szeptember 30beérnek, míg a középkései hibridek csak az ország középső és déli részein termeszthetők eredménnyel. Cukorcirok a hazai száraz – sokszor aszályos – klímánkat jól tűri, a tenyészidőszak alatti csapadékhiányra, illetve a kedvezőtlen csapadékeloszlásra kevésbé érzékenyen reagál, mint más növényfajok. Fontos megemlíteni, hogy míg nagy aszályban más növények kiégnek, vagy elvénülnek addig a cirokfélék könnyen és gyorsan regenerálódnak az aszály után. Ez többek között annak is köszönhető, hogy a cirokfélék képesek teljesen leállítani életfolyamataikat a szárazság alatt és az újbóli esős időszakban pedig újraindítani azokat. Az egyre gyakoribbá váló aszályok miatt így hazánkban is felértékelődhet a szerepe a jövőben.


11. A cukorcirok, mint bioenergia alapanyag jellemzése A cukorcirok talajjal szemben viszonylag szerény igényű, mostohább talajviszonyok mellett is jó eredménnyel termeszthető. Hideg kötött, erősen szikes, és futó homok talajok kivételével minden talajon jó eredménnyel termeszthető. A gyengébb, kevésbé jó vízgazdálkodású talajok hasznosítására alkalmas növény, de a jó talajokon nagyobb biztonsággal termeszthető. Rövidebb tenyészideje miatt másodnövényként is vethető. A cirkok a kukoricához hasonlóan a C4-es típusú növényekhez tartoznak. Gyökérzetük mélyre hatoló, bojtos gyökérzet, a felszínközeli talajréteget sűrűn behálózza. Száruk hengeres, a szemes- és cukorcirok szára vastagabb 2-3 cm, a szár magassága fajtától függően 1-3 (4) m. A szemes és cukorcirok hibridek levele szélesebb, virágzatuk eltérő nagyságú és tömörségű bugavirágzat. A kifejlett növények magassága elérheti a 4 métert, ami lehetővé teszi, hogy hektáronként akár 80-100 tonna zöldtömeget adjanak. A cukorcirok maghozama eléri a 3-4,5 t/ha. A szár két részből épül fel, mégpedig a külső támasztó szövetekből, amely magas cellulóz-, és igen alacsony erjeszthető cukortartalmú. A belső szivacsszerű bélrész lédús, amely száraz rostanyag mellett jelentős mennyiségű cukortartalmú levet tartalmaz. A cukorcirokból kipréselt lé aránya a teljes növény tömegének 50-60%, melynek cukortartalma 12-18%. A cukorcirok cukortermése a talaj és időjárási körülményektől függően 2-8 t/ha között alakulhat. A viaszérett növény szárazanyag-tartalma 30-34 %. Ilyenkor a legnagyobb a cukortartalma is, ezért bioetanol előállítás céljára ekkor érdemes betakarítani. Betakarításkor silózó géppel a teljes föld feletti részt felaprítják. Az aratás után a cukorcirkot megtisztítják, majd közvetlen felhasználás előtt tovább aprítják 5-10 cm-es darabokra. Ezt követően kerülnek a növényi részek a présgépbe. Préselés után nyerik ki a nagy cukortartalmú ciroklevet, míg melléktermékként a lignocellulózban gazdag cirokbagasz keletkezik. A présléből élesztő hozzáadásával etanol állítható elő, míg a bagasz egyéb módon hasznosítható: égetésével hőés villamos energia nyerhető, komposztálható, papírgyártási alapanyag lehet, illetve takarmányozási célokat szolgálhat.


12. fejezet - 12. Napraforgó, mint bioenergia alapanyag jellemzése 1. A növényi olajok a telített és telítetlen zsírsavak (egybázisú karbonsavak) glicerint észtereinek keverékei. A növényi olajok minőségét a 95-97%-ot kitevő trigliceridek összetétele határozza meg. A természetes növényi olaj két fő összetevője a glicerin és a zsírsavak. A glicerin háromértékű alkoholként van jelen a különböző növényfajok természetes olajaiban. Az egyes növényi olajok, a glicerinnek eltérő zsírsavakkal alkotott észtereinek (trigliceridek) tekinthetőek. Az egyes növényfajok olajainak minősége eltérő, melynek okai a zsírsav komponensek különbözőségéből adódnak. A biodízel telítetlen zsírsavakból előállított metil-észter. A biodízel előállítás sémáját az 24. ábra szemlélteti. Alapanyagai lehetnek a növényi olajok: repce, napraforgó, szója és egyes pálmafajták, valamint állati zsiradékok és az iparban, háztartásokban keletkezett használt sütőolajok. Az éghajlati viszonyokból adódóan Európában elsősorban a repce és a napraforgó termeszthető. Hazánkban az olajnövények közül a napraforgó és a repce szerepe a meghatározó. Az egységnyi területről származó olajhozamot illetően az első helyen a repce található.

A napraforgó a legnagyobb területen termesztett olajnövényünk. Vetésterülete hazánkban növekvő tendenciát mutat, 2007-2011 között 550 ezer hektár között alakul. A termésátlaga ebben az időszakban 2.25 t/ha volt (8. táblázat). Világviszonylatban is növekszik a növényjelentősége. A napraforgó olajtartalma 35-56% közötti, az újabb hibridek olajtartalma eléri vagy meghaladja a 60%-ot. A napraforgóolajat elsősorban jó minőségű étolajként használjuk. Észterezéssel biohajtóanyag állítható elő az napraforgóolajból. A napraforgóolaj fontos alapanyaga lehet a margarin és a szappangyártásnak. Az olaj kinyerése után visszamaradt fehérjében gazdag (50%) olajpogácsa állati takarmányként hasznosítható. A napraforgó értékes zöldtakarmány lehet, illetve másodnövényként nagy tőszámú vetéssel zöldtrágyanövényként is termeszthető. Korszerű hántolási technológiák alkalmazásával a napraforgómag sütőipari és cukrászati felhasználásra is alkalmas. A napraforgó termésátlagát és beltartalmi jellemzőit az időjárási és a talajjellemzők mellett az alkalmazott agrotechnika és a növényvédelem színvonala alapvetően meghatározza. A betakarítása deszikkálás után szeptember elején50 Created by XMLmind XSL-FO Converter.

12. Napraforgó, mint bioenergia alapanyag jellemzése közepén történik. A betakarítás után szárítani szükséges, a nagy olajtartalmú napraforgó 6-8% szemnedvességtartalom mellett tárolható.

2. 12.1 A napraforgó beltartalmi jellemzői A napraforgóolaj félig száradó olaj. A nagy olajtartalmú napraforgó fajták olajtartalma 45% feletti. A napraforgó hibridek olajtartalma meghaladta az 50%-ot is. Étolajának minősége kitűnő, 90 százalékban telítetlen zsírsavat tartalmaz (linolsav 50-70%, olajsav 20-50%). A linolénsav rend¬szerint nem éri el az 1%-ot. Nemesítéssel az olajsav aránya lényegesen növelhető. A palmitinsav 4-5%, a sztearinsav 3-4%, az arachinsav pedig csak a poláros lipidekben található. A napraforgó összlipidtartalmának mintegy 4-5%-a poláros lipid. A legfon¬tosabb természetes antioxidáns, a tokoferol 50-60 mg%-ban található az olajban. A kaszat fehérjetartalma 17-21%, héj nélkül 24-40%. Zömében globulinok alkotják, kb. 20%-át pedig albuminok. A glutelin 11-17%, a prolamin 1-4%. Aminosav-összetétele értékes, de lizinből aránylag keveset tartalmaz. A hántolt napraforgókaszat előnyösen alkalmazható takarmányként, de jelentős fitintartalma (2-4%) miatt számos nyomelem felszívódása nehezebb, ezért csak meg¬határozott keverési arányban szabad adagolni. Szénhidrátai közül gyakorlati szempontból legfontosabb a pektin. Általában a szá¬raz fészekvirágzat 15-24, a szár 4-7% pektint tartalmaz. Fontosak a lisztjében feldúsuló fenolkarbonsavak. Közülük is kiemelkedő a klorogénsav mennyisége (1-3%). Jelentős még a kávésav, továbbá megtalálhatók benne a szinapinsav- és izoferulasav-észterek. A kumarinok közül a szkopoletin említendő meg. Egyéb vegyületek is ismertek, pl. flavonoidok, szterinek, karotinoidok, mono- terpének, szeszkviterpének, diterpének és triterpének (Kiss 2006). A napraforgóolaj jellemzőit a 9. táblázat tartalmazza.


12. Napraforgó, mint bioenergia alapanyag jellemzése A biodízel-előállításra a magas olajsav tartalmú napraforgófajták felelnek meg leginkább. A magas olajsav tartalmú hibridek (HO) vetésterületének jelentős növekedése tapasztalható Európában. Magyarországon jelenleg egy államilag elismert magas olajsavas hibrid van (Olsavil). Nagy olajsav tartalmú hibridek hazai elterjedését akadályozza az ilyen minőségi paraméterekkel rendelkező hibridek zárt rendszerű termesztésének, felvásárlásának és feldolgozásának szükségessége. A biodízelalapanyagnak termelt magas olajsav tartalmú napraforgó más vetőmagot, más termesztéstechnológiát, izolációt, illetve külön tárolást igénylő növény, amelyet nem lehet együtt termelni a köztermesztésben lévő hibridekkel. Az ilyen hibridek termesztése során 100-200 m izolációs távolság betartása szükséges a keresztbeporzás megakadályozása miatt. A keresztbeporzás a hagyományos hibridekkel az olajsav tartalmat jelentősen csökkenti. A biodízel előállításnak a 125-ös maximális jódszámnak növényi olajok felelnek meg. A jódszám megmutatja, hogy 100 g zsiradék hány g jódot képes felvenni, illetve a zsiradékban foglalt telítetlen zsírsavak mértékét. A repceolaj teljesíti ezt a szabványt, viszont a hagyományos napraforgó olaja ennek a szabványnak nem felel meg magasabb jódszámuk miatt. A nagy olajsav tartalmú (HO) napraforgók olaja megfelelnek ennek a szabványnak.


13. fejezet - 13. A repce, mint bioenergia alapanyag jellemzése 1. Az utóbbi években világszerte nőtt a repcetermesztés jelentősége és vetésterülete. A vetésterület főként az étkezési jelentőségénél fogva növekszik. További előnyöket a termesztéstechnológia gépesítettségének magas rendelkezésre állása, valamint az olajgyártás melléktermékeinek takarmányként történő értékesítésének piaca biztosít. A növényi olajokat tekintve a repce, a szója és a pálmaolaj/zsír mögött, jelentőségét tekintve a harmadik helyet foglalja el a világon. Az Európai Unión belül a szója 60 %-os részaránya után a repce a második helyen áll, a részesedés mértéke 20 % körüli. A statisztikai adatok szerint az Európai Unió a repceolaj kivételével a növényi olajok belső forgalmát illetően nem önellátó. A repce olajából motorhajtóanyag, biodízel állítható elő. A biodízel üzemanyagnak és a bio-kenőolajnak számos előnye van a dízelolajjal és a kőolaj-alapú kenőanyagokkal szemben. A biodízel kipufogógáz összetétele kedvezőbb, mint a dízelolaj-emisszióé: kevesebb szénmonoxidot, 80%-kal kevesebb széndioxidot, kevesebb szénhidrogént és kormot tartalmaz, kéndioxidot gyakorlatilag nem, csupán nitrogénoxid-tartalma magasabb. Hazánkban a repcével bevetett területek nagysága évjáratonként erősen ingadozó. A XIX. század 70-es éveiben a vetésterülete elérte a 400-550 ezer ha-t. Ez az 1993-as évre mindössze 22 ezer ha értékre esett vissza, azonban 1999-re 182 ezer ha-ra növekedett, napjainkban pedig 160-240 ezer ha között változik a repce vetésterülete. A régiónkénti vetésterületi adatok alapján a repce termesztése elsősorban a csapadékosabb nyugat-dunántúli területeken nagyobb. Az utóbbi években termesztése az alföldi megyékben is egyre terjed. A hazai terméshozamok a hazánkban elérhető terméshez képest szerények, évjáratonként jelentősen ingadoznak (10 táblázat). Ez a hozamszint az Európai Unióban elért termésátlagoktól elmarad.

2. 13.1 A repcefajták és hibridek A repcefajta megválasztását alapvetően a termesztési cél határozza meg. Az utóbbi években repce esetében is megjelentek a hibridek, amelyek a szabad-elvirágzású fajtákhoz viszonyítva nagyobb hozamokra képesek. A fajták/hibridek tulajdonságainak, igényeinek ismerete meghatározó, ami egyúttal akár költségcsökkentő tényező is lehet. Fajta kiválasztás esetében a termőképességnek, a télállóságnak, a fajták pergésre való hajlamosságának és az olaj erukasav tartalmának van legnagyobb jelenősége. Az erukasavmentes repceolaj kiváló étkezési olaj. A nagy erukasav-tartalmú olaj viszont jó minőségű kenőolaj, festék-, lakk- és gu¬miipari alapanyag. A metilészterezett ipari repceolaj motorhajtó üzemanyagnak alkalmazható, mivel a repcének ked¬vező a zsírsavösszetétele.. A repcedara (főleg, ha glükozinolátokban szegény) hasznos takarmányadalék (tá¬pokban, meghatározott arányokban keverve). A jelenleg termesztésben lévő fajtákat a következő csoportokba lehet besorolni:


13. A repce, mint bioenergia alapanyag jellemzése • NE régi típusúak és az új magas erukasav tartalomra nemesített fajták (NE), melyek magolaja 20-55 % erukasavat tartalmat; • KE kis erukasav tartalmú (KE), melynek magolaja 0-5 % erukasavat tartalmaz; • 0 (nullás) típusú magja gyakorlatilag nem tartalmaz erukasavat; • 00 (duplanullás) csoportba tartozók nem tartalmaznak erukasavat (11. táblázat).

3. 13.2 A repce beltartalmi jellemzői és hasznosíthatósága A mag olajtartalma 37—50%, fajtától, vetésidőtől és időjárástól függően. Közel 40% fehérjét tartalmaz. A zsírsavak 40-55%-a lehet erukasav, de az új fajtákban nincs. Ehelyett több a linolsav (20% felett) és a linolénsav (8-14%) mennyisége. Olajsavban a leggazdagabb. Palmitinsavból és sztearinsavból csak 5-6%- ot tartalmaz. Étkezési célra a legértékesebbek az ún. 00 (duplanullás) típusú fajták, amelyek olaja nem tartalmaz erukasavat és a mag glükozinolát-tartalma is mi¬nimális. A 0 (nullás)-típusok csupán erukasavmentesek. A nagy erukasavtartalmúak ipari olajat szolgáltatnak. Az egész növényben előfordulnak a glükozinolátok, de különösen sok van belőlük a magvakban (kivéve egyes nemesített fajtákat). A legjelentősebbek: szinigrin, glükonapin, glükobrasszikanapin. A repce (Brassica napus L. convar. napus) felhasználása sokrétű (10. kép). Kevés olyan gazdasági növény van, amelynek ennyire széleskörű a felhasználása és környezetbarát módon termeszthető. A modern fajták gyakorlatilag nem tartalmaznak erukasavat, így élelmiszerként felhasználhatók. A repcét főleg margaringyártásra használják. Az étolaj, illetve margaringyártásra felhasznált repcéből visszamaradó repcedara, magas fehérjetartalmú abraktakarmány. Tisztavetésben, vagy más növényekkel társítva pl. Keszthelyi keverék (rozs és repce), a repce zöldtakarmányként is etethető. Festék, mosószer, szappan és kozmetikai szerek alapanyagaként is hasznosítják. Ugyancsak fontos felhasználási területe a textil-, bőr- és műbőripar. Magas hőmérsékleten, kénnel keverve kaucsukszerű anyagot ad, melyet a lágy és rugalmas gumi gyártásában használnak fel. Alkalmazzák a kohászatban, szerszám- és gépiparban, valamint robbanószer előállításához.


13. A repce, mint bioenergia alapanyag jellemzése

A hagyományos repcefajták megfelelnek a biodízel gyártás alapanyagának. Az olajképződés függ a genetikai tényezőktől, de a környezeti hatások is befolyásolják. Hektáronként átlagosan mintegy 1300 kg olajtartalommal lehet számolni (3 t/ha maghozam, 43% olajtartalom). A magvak fehérje tartalma fordított arányban áll az olajtartalommal. Minél magasabb az olajtartalom annál alacsonyabb a magvak fehérje tartalma. A repcefehérje biológiailag nagyon értékes. A repce betakarítása utána maghozamhoz képest több, mint kétszeres mennyiségű repceszalma marad vissza a termőterületen, mely repcebála vagy brikett formájában fűtési célra hasznosítható. A repceszalmából készült brikett kiváló fűtési tulajdonságokkal rendelkezik. A fűtőértéke eléri a 17,7 MJ/kg-t, hosszú égési idővel rendelkezik, a hagyományos kályhák és kandallók mellet faelgázosító kazánokban is elégethető. A sikeres repcetermesztés agrotechnikai tényezői: • talaj-előkészítéssel a repce egyenletes, egyöntetű és gyors kelését biztosító talajállapotot kell kialakítani, • a repce tápanyag-igényes növény, a tápanyag-visszapótlás talajvizsgálati eredmények alapján a növény igényének megfelelően történjen, • vetésváltásban termeszthető, 3-4 év után kerülhet vissza ugyanarra a területre, • vetésre fémzárolt, csávázott vetőmagot használata, a vetés időpontjának megválasztásakor arra kell törekedni, hogy a tél beálltáig a repce 8-10 leveles fejlettséget érjen el, mivel ebben az állapotban a legkedvezőbb az áttelelés, • a pergési veszteségek minimálisra történő csökkentése érdekében a betakarítás időpontjának helyes megválasztásához a mag érési folyamatait nyomon kell követni. A repce termesztése a következő előnyökkel jár: • kiváló őszi búza elővetemény, • nem beruházás igényes, mert a gabonatermesztés gépeivel megoldható • korán lekerülő áru növény, a gazdálkodó korán jut bevételhez, • olaja keresett kozmetikai cikk, • 1 ha repce hozamából közel 1500 l étkezési olaj állítható elő, 55 Created by XMLmind XSL-FO Converter.

13. A repce, mint bioenergia alapanyag jellemzése • 1 ha repce nektárjából 100 kg kiváló repceméz nyerhető, • biodízelként használva, égéskor csak az a szén-dioxid szabadul fel, amelyet a növény a növekedése folyamán megkötött, • a szabványosított biodízel sokkal kevesebb kéndioxidot (0,04 g/kg) tartalmaz, mint az ásványi dízelolaj (kisebb, mint 3 g/kg), • a biodízelnek termesztett repce kvóta nélküli és a termőterülete beszámítható a pihentetett területbe.


14. fejezet - 14. Energetikai célra hasznosítható mezőgazdasági melléktermékek jellemzői 1. Melléktermék: a főtermék, illetve az ikertermék előállítása mellett keletkező, hasznosítható, de ezekhez viszonyítva rendszerint kisebb értékű termék (szalma, istállótrágya). Energetikai célú felhasználás: a megtermelt mellékterméket valamilyen eljárás során (eltüzelés, brikettálás, pirolizálás, gázosítás, és biogáz-előállítás) energianyerésre hasznosítunk. Hazánkban éves szinten mintegy 100 millió tonna melléktermék és termelési hulladék keletkezik, ehhez adódik még a közel 22-23 millió tonna szilárd és folyékony települési hulladék. A mezőgazdaság részesedése ebből a 109 millió tonnából megközelítőleg 60 millió tonna, az alábbi megoszlásban: • növényi hulladék 14,5 millió tonna, ebből hasznosított kb. 7 millió tonna; • állati eredetű kb. 45 millió tonna, és ennek közel 49%-át, 22 millió tonnát hasznosítanak. A mezőgazdasági hulladék, melléktermék megoszlását és jellemzőit mutatja az 12. táblázat.

A mezőgazdasági melléktermékek között a legnagyobb energetikai jelentősége a szalmának van. A statisztikai adatok szerint a gazdaságok a szalmának csak 59%-át takarították be valamilyen formában, a többit a tarlón elégették, vagy beszántották. Bizonyos vélemények szerint a beszántás, illetve a talajerő visszapótlás ezen módja lenne a hasznosítás legjobb formája. A szalmafélék legnagyobb hányadát – évente mintegy 3 millió tonnát – hagyományosan almozásra, istállótrágya készítésére használnak fel. A pillangósok, az árpa, a zab szalmájának jelentős tápértéke van, így állati takarmányként felhasználható. A megtermelt melléktermék mennyiségének mintegy felét hőtermelésre használják fel, mivel a szalma égési tulajdonságai jók, s nedvességtartalma betakarításkor alacsony (10–20%). A szalmát ma általában kisbálásan, illetve nagybálásan takarítják be. A szántóföldeken a legnagyobb mennyiségben a kukorica melléktermékeivel lehet számolni. A több mint 12 millió tonna melléktermék 90%-a a szár és levél, kb. 10%-a a kukoricacsutka. A kukoricaszár hasznosítás jelenlegi legelterjedtebb módja a beszántás, melyet a vetésterület majdnem teljes területén (kb. 93–94%-án) végeznek. 57 Created by XMLmind XSL-FO Converter.

14. Energetikai célra hasznosítható mezőgazdasági melléktermékek jellemzői Hőenergia nyerés céljaira – az új technológiákat is szem előtt tartva – igen jelentős mennyiségű kukoricaszár áll rendelkezésünkre. A tüzelésre történő hasznosítást a kukoricaszár magas, 40–65%(m/m)-os nedvességtartalma megnehezíti. Jelenleg a kukoricaszárat egyéb tüzelőanyagokkal keverve tüzelik a legtöbb helyen. Újabban a szár megszárítására és brikettálására is törekvések vannak, de jelenleg még ennek előállítása igen költséges. A kukoricacsutka nagyobb mennyiségben – kb. 50 000 ha vetésterületről – a hibridüzemeknél áll rendelkezésünkre, ahol a kukoricát csövesen takarítják be. Ezekben az üzemekben a csutka jól felhasználható a hőenergia előállítására. A kukoricaszárat szecskázva vagy bálázva takaríthatják be. A szecskázott kukoricaszár hosszabb időn keresztül nem tárolható. A kukoricaszár bálák tárolása is a nagy nedvességtartalmuk miatt fokozott körültekintést igényel. A szőlővenyige és gyümölcsnyesedék egy-egy gazdaságban keletkező mennyisége lényegesen kisebb (200–600 tonna) a szántóföldi melléktermékekétől. A szőlővenyige és gyümölcsfanyesedék önmagában is jelentős tüzelőanyagforrás lehet, de egyes helyeken a szántóföldi melléktermékekkel együtt hasznosítják. A nagyüzemi szőlőültetvények évenként keletkező venyige mennyisége jelentős (150–200 ezer tonna). Ennek jelentős részét ma még a szőlészetek helyszínén, a szabadban elégetik. Kisebbik részét pedig, ahol erre az eszközök rendelkezésre állnak, összezúzzák és a talajba visszaforgatják. A venyige – viszonylag magas fűtőértéke miatt – jól tüzelhető. A gyümölcsfák ritkító metszése során évente kevesebb, 4–5 évenként a felújítások során nagyobb mennyiségű nyesedék keletkezik. Az éves mennyiség kb. 500 000 tonna. A nyesedék fűtőértéke a venyigéhez hasonlóan viszonylag magas, és aprítva jól tüzelhető. A száraz körülmények között készített apríték kazalban jól tárolható. A 13. táblázatban összefoglalva látható az egyes kertészeti, erdei, szántóföldi melléktermékek megnevezése, valamint a felhasználásuk. A táblázatot elemezve megállapítható, hogy a melléktermékek energia célú felhasználása jelentősen növelhető lenne a jövőben.


14. Energetikai célra hasznosítható mezőgazdasági melléktermékek jellemzői

A táblázatban szereplő melléktermékek megyénkénti eloszlásáról mutatja be a 25. ábra.



Az ábrán feltüntetett melléktermék mennyisége jelentős, ami nagy lehetőségeket biztosítana az energetikai célú felhasználásra. Emellett meg kell említeni a melléktermékek ipari és a mezőgazdasági hasznosítását is. A továbbiakban a melléktermékek energetikai célú felhasználását, annak kivitelezését szükséges jellemezzük. A melléktermékek a betakarítás és betárolás után legtöbbször még nem alkalmasak az eltüzelésre közvetlenül a tüzelőberendezésekben, hanem különböző előkészítő műveleteket igényelnek: • Előfeldolgozás nélküli kiszolgálás: A tüzelőberendezések kiszolgálása közvetlenül a tárolóhelyről történik azoknál a tüzelőberendezéseknél, amelyek tűzterében a mezőgazdasági melléktermékek a betakarítás utáni állapotban (bálázott, szálas, vagy szecskázott formában) elégethetők. A kisméretű szalmabálák kézi rakodással és gépi szállítással egyaránt eljuttathatók és adagolhatók a tüzelőberendezésbe. A nagybálát fogadni tudó tüzelőberendezések kiszolgálása traktoros homlokrakodóval tüzelőberendezéshez kialakított kötöttpályás anyagmozgató rendszerrel történik.

vagy a

A hosszúszálú szálas anyagot fogadni képes tüzelőberendezések kiszolgálására felhasználhatók a bálabontó gépek. A szecskázva betakarított melléktermékek szállítása a tüzelőberendezéshez ömlesztve történik. • Előaprítás A rövid szecskával üzemelő tüzelőberendezéseket általában aprító-szecskázó gépekkel is felszerelik, amelyek a kívánt méretűre darabolják a tüzelőanyagot, és azt az előtárolóba juttatják. • Aprítás, keverés A 4–5 cm méretű szecskát előállító szecskázók és zúzók használhatók a szecskázott melléktermékeket feldolgozni képes, aprító nélkül épült tüzelőberendezések működtetéséhez. A bálabontó aprító gépek hengeres és szögletes bálák aprítására is alkalmasak. • Brikettálás A mezőgazdasági és erdészeti melléktermékek hagyományos tüzelőberendezésben történő eltüzeléséhez az egyik lehetőség az anyag tömörítése. A gyakorlatban ezt brikettálásnak vagy pelletálásnak nevezik.


14. Energetikai célra hasznosítható mezőgazdasági melléktermékek jellemzői Brikett: az ∅ 50 mm vagy ennél nagyobb kör, négyszög, sokszög, vagy egyéb profilú tömörítvények, melyek mező-és erdőgazdasági melléktermékekből készülnek. Pellet: az ∅ 3–25 mm-es tömörítvény, mely a takarmányliszt üzemek létesítéséhez vált széles körben ismertté. A tüzelésre szánt nagyobb tömörségű ∅ 10–25 mm-es pellet a „tűzipellet‖ megnevezést kapta. A brikettálásra alkalmas, mezőgazdasági üzemben keletkező melléktermékek a következők: • a kalászosok szalmája, • a repce és szójaszalma, • kukoricaszár, • egyéb hulladék szalmaféleségek. Az ipari feldolgozás során keletkező anyagok: • nád, len és kender pozdorja, • rizshéj és napraforgóhéj. Az erdészeti és faipari melléktermékek: • fűrészpor, csiszolatpor, • faforgács, fahulladék, fakéreg. Magyarországon a biobrikett-gyártásra igénybe vehető szalma mennyisége igen jelentős, mintegy 1 millió tonna/év mennyiség vehető figyelembe. A melléktermékek eltüzelésére alkalmas tüzelőberendezések A nagy fajtérfogatú, alacsony energiasűrűségű biomassza körülményes szállítása meghatározza a felhasználható mennyiségeket és a teljesítmény-méreteket is. A melléktermék-tüzelő berendezések egyik leginkább áttekinthető felosztását a működés folyamatossága szerinti csoportosítás mutatja. Ennek alapján elkülöníthetünk szakaszos és folyamatos üzemű mellék-terméktüzelő berendezéseket. A hagyományos tüzelőanyagoknál alkalmazott kályhák, kazánok átalakításával hozták létre a szakaszos üzemű biomasszatüzelő berendezések többségét. A tűztér kialakítása szempontjából keresztégős, átégős és alsóégésű (26. ábra) tüzelőberendezéseket egyaránt alkalmaznak a biomassza használata során.




15. fejezet - 15. A biogáz alapanyagok jellemzése 1. A mezőgazdasági eredetű - biológiailag gázosítható - biomassza tömege 8-10 millió tonnára tehető Magyarországon, amelyből 7 – 9 PJ energia is előállítható (28. ábra). A magyarországi biogáz-potenciál összetételét az 27. ábra mutatja be.

A biogáz üzemekben felhasználható alapanyagok igen széles körből kerülhetnek ki, szinte minden könnyen bontható szervesanyagot fel lehet használni biogáztermelésre. A biomassza biogáz felhasználás szempontjából történő csoportosítását az 14. táblázat tartalmazza.


15. A biogáz alapanyagok jellemzése

Az egyes alapanyagok gázkihozatalát nagymértékben meghatározza a fehérje-, zsír- és szénhidrát tartalom. Általánosságban elmondható, hogy a magas zsírtartalmú alapanyagok igen nagy gázkihozatallal rendelkeznek. Az előzőekben felsorolt beltartalmi értékeken felül még fontos a szubsztrátum szárazanyag és szervesanyag tartalmát ismerni. Minél nagyobb az adott anyag szerves szárazanyag tartalma, annál nagyobb az 1 kg alapanyagból termelődő biogáz mennyisége is. A különböző szervesanyagok biogáz kihozatalát a 15. táblázatban foglaltuk össze.

• A. Elsődleges biomassza A természetes vegetáció, szántóföldi növények, erdő, rét, legelő, kertészeti növények, vízben élő növények tartoznak ide. A biogáz termelésre leginkább alkalmasak a könnyen bontható, magas szénhidrát tartalmú növények (cukorcirok, siló kukorica, csicsóka). A kukorica, a kanári köles és a különböző évelő fűfajok metán-hozamai közel azonosak. A nagy lignocellulóz tartalmú növények kevéssé alkalmasak biogáz fejlesztésére. Az elfogadható mennyiségű, gazdaságos biogáz termelés legfontosabb feltétele, az egész éven át folyamatos nyersanyagellátás a mezőgazdasági növénytermelés oldaláról nehezen valósítható meg. Hazánkban biogáz-termelés céljából a silókukorica hasznosítása a legelterjedtebb A silókukorica a hazai takarmánybázis jelentős részét alkotja, vetésterülete azonban a fogyatkozó állatállomány miatt fokozatosan csökkent (29. ábra).



A silókukorica terméshozama a vetésterületekhez képest fordított irányban változott, akárcsak a szemeskukorica esetében, ami az agrotechnika fejlődésének, de főként az új fajták megjelenésének volt köszönhető. Az energianövény termesztés során a megtermelt magas szénhidráttartalmú (és emellett alacsony lignocellulóz tartalmú) növényi biomasszát kitűnően lehet hasznosítani biogáz-üzemekben. Ez a lágyszárú energianövényekre, fűre alapozott biogáz-termelés. Biomassza termeléséhez leginkább olyan növény alkalmas, amely igen gyorsan nő és sejtfal anyagai között az energiában gazdag lignocellulóz megjelenik. Magas energiatartalmú biomasszát képző lágyszárúak az energianád, a már hazánkban is termesztett energiafű, illetve egyes olajos magvú növények, így a repce vagy a napraforgó is nagy jelentőséggel bír. A vizsgált biomassza megjelenési formák közül az energetikai hasznosításra alkalmas füvek erjedési ideje a legrövidebb, s ugyanakkor gáztermelésük is kiváló, hiszen a mindössze 15-20 napig tartó rothasztási idő alatt képződött gáz mennyisége meghaladta a 0,5 Nm3/kg szervesanyag nagyságrendet. • B.Másodlagos biomassza A másodlagos biomassza az állatvilág, gazdasági haszonállatok, az állattenyésztés főtermékei, melléktermékei, hulladékai. A szubsztrátokat tekintve a „nedves‖ (8-20%-os szárazanyag-tartalom melletti), illetve a „félszáraz‖ (2050%(m/m) közötti szárazanyag-tartalom melletti) technológiák alkalmazása választható hazai körülmények között a kedvező gázképződés szempontjából, amelyeknek bázisai főleg a nagyobb állattartó telepek lehetnek. Ebben az esetben a híg állapotú állati trágyák kiegészítve a mezőgazdasági termelésből származó szervesanyagokkal kedvező szubsztrátot képeznek az anaerob fermentációhoz. Átlagos körülmények között 1 kg szárazanyagból 300-400 liter 60% metántartalmú biogáz állítható elő, amelynek a mennyisége nagyobb energiatartalmú mezőgazdasági eredetű fő- (pl. teljes-kukoricanövényi zúzalék) és melléktermékeknek (pl. répaszelet) a bevitelével, ill. erjesztésével még növelhető is. A biogáz telepek számának szaporodása főként azzal indokolható, hogy nagyon sok állattartó telep kiegészítő egységként, anaerob biogáz-termelő berendezéseket működtet. Ezekre, (leginkább sertéstelepek), az jellemző, hogy nem rendelkeznek nagyobb mezőgazdasági földterülettel a telepek környékén, így a hígtrágya elhelyezésének, ártalmatlanításának a biogáz termelésben való felhasználás a legegyszerűbb módja. Ezáltal csökkenthető a telepek külső energiafogyasztása, illetve egyúttal megoldható a tenyésztés melléktermékeinek megsemmisítése is. A sertés- és baromfitrágyából hozható ki megfelelő technológiai felkészültség mellett a legnagyobb biogáz-mennyiség. Ugyanakkor jelentős a kukoricaszárból, nyúltrágyából (380-464 m3/t) és szennyvíziszapból, csekély a juh- és istállótrágyából kitermelhető biogáz mennyisége.



Hazánk biogáz-termelési lehetőségei kedvezőek, mivel az állattenyésztés jelentős része koncentrált telepeken zajlik, ahol mindennapos és sokszor problémát okozó feladat a trágya kezelése. A szerves trágyák – beleértve a hígtrágyát is – ártalommentes kezelésének, tárolásának, felhasználásának szabályai az EU jogharmonizáció keretében kormányrendeletben meghatározásra kerültek. A jogszabály tartalmazza a jó mezőgazdasági gyakorlat szabályait, amelyek betartása a nitrát-érzékeny területeken kötelező. Ez a szabályozás biztosítja, hogy a melléktermékek környezetkímélő módon hasznosuljanak. Energetikai célokra történő felhasználásával a jelentős energiatermelés mellett megszűnik a környezetterhelés, a keletkező biotrágya pedig biztosítja a talajok tápanyag utánpótlását. Egy tehén körülbelül 10 tonna, egy koca pedig 1,2 tonna trágyát termel évente. Hazai viszonylatban a sertéstenyésztéstől várhatjuk a legnagyobb trágya alapú biogáz potenciált. • C.Harmadlagos biomassza A harmadlagos biomasszák közül elsősorban az élelmiszeripari mellékterméket, hulladékot hasznosítják biogáz előállítással. Az élelmiszeriparban keletkező hulladékoknak kb. fele (53,3%-a) nem veszélyes vagy nagy szervesanyag-tartalmú, növényi és állati eredetű anyag. Az Országos Hulladékgazdálkodási Terv (OHTI.) (2003-2008) felmérése szerint az élelmiszeriparban keletkező hulladék közel 30%-a veszélyes hulladék. Az élelmiszeripari szennyvizek tisztításakor keletkező iszapok mennyisége éves szinten 150 ezer tonna. A keletkező állati eredetű hulladék mennyisége 2000-ben 330-340 ezer tonna volt (az összes veszélyes hulladék több mint 10 %-a). A hazai szabályozás értelmében az állati tetemek, illetve a vágóhídi veszélyes hulladék –potenciális fertőzésveszélyességük miatt –magas környezeti kockázatot jelentenek, kezelésüket az állategészségügyi szabályoknak megfelelően kell megoldani. Állatifehérje-lisztté, illetve ipari zsírrá nem feldolgozható állati eredetű hulladékok (pl. bőr, toll, csont, zsíremulzió, zsíriszap, vér) és növényi anyagok elegyéből megfelelő körülmények között biogáz állítható elő. Az állati eredetű hulladékokból történő biogáz előállítás során az alapanyagokat először hőkezeléssel sterilizálni szükséges. A biogáz-előállítás során a szervesanyagok mintegy 50%-a elbomlik. A maradék sötétbarna színű, szaga az istállótrágyához hasonlít. A biogáz-termelés során felhasznált hulladékok fő komponensei a fehérjék, szénhidrátok, és a zsírok. Ezeknek a vegyületeknek az aránya határozza meg a hulladékból keletkező metán mennyiségét (16. táblázat)

A három fő szervesanyag csoport anyagai az anaerob rendszerben a következő átlagos hatásfokkal bontható le: • zsírok viszonylag jól lebonthatók (65,4 %), • a szénhidrátok kb. 52% hatásfokkal, • a proteinek csak kb. 40%-a bontható le. A szénhidrát-lebontódás meglehetősen ingadozó. Ez arra vezethető vissza, hogy bizonyos szénhidrát vegyületek, pl. keményítők gyengén hidrolizálnak, így az anaerob lebontás számára nehezen válnak hozzáférhetővé, bizonyos esetekben egyáltalán nem is bomlanak. A biogáz fejlesztés technológiája ma nagyrészt azért épül a hulladékokra, mert a gyakorlatban a kiindulási szervesanyag mindössze 50 - 60%-ban bontható le, a többi elem visszamarad a szilárd vagy híg maradékban, így a biogáz-fejlesztés tulajdonképpen a hulladékhasznosítás részének tekinthető. A megtermelt biogázt a mezőgazdaság számtalan területén lehet hasznosítani, ami főleg hő- vagy villamos energia előállításán keresztül



valósul meg. Különböző helyiségek (fejőház, istálló, keltető) fűtése, melegvíz-ellátás, terményszárítás, tejhűtés, üvegházak, fóliasátrak fűtése stb. lehetnek a felhasználás területei.


16. fejezet - Irodalomjegyzék 1. 1. Bai A. szerk.(2007): A biogáz, ISBN 978- 963 -7024 -30 -6, Száz magyar falu könyvesháza Kht, Nemzeti Kutatási és Technológiai Hivatal támogatásával, Budapest. 2. Barótfi I. (2000): Környezettechnika. Mezőgazda Kiadó. Budapest. 3. Büki G. (1997): Energetika. Műegyetemi Kiadó Budapest. 4. Bocz E. (1996): Szántóföldi növénytermesztés. Mezőgazda kiadó. Budapest. 887 p. 5. Dien, BS, Bothast RJ, Iten LB, Barrios L, Eckhoff SR. Fate of Bt protein and influence of corn hybrid on ethanol production. Cereal Chem. 2002;79:582-585. 6. EKÜ (2007): Environmentally compatible bio-energy potential from European forests. Koppenhága, Európai Környezetvédelmi Ügynökség. in Bizottsági Közlemény 2010/66 7. EKÜ (2007): Environmentally compatible bio-energy potential from European forests. Koppenhága, Európai Környezetvédelmi Ügynökség 8. Erdei É - Rátonyi T.- Harsányi E.: 2012. Economical bioethanol fermentation of different kind of corn hybrids. Fuelling the Future: Advances in Science and Technologies for Energy Generation, Transmission and Storage (Editor: A. Mendez-Vilas),BrownWalker Press, Florida, USA, pp. 44-47. ISBN-13: 978-161233-558-2 9. FVM – Jelentés az agrárgazdaság 2010 évi helyzetéről Budapest 2011 augusztus 10. Győri Z.-Győriné Mile I. (2002): A kukorica minőssége és feldolgozása. Szaktudás Kiadó Ház, Budapest, 69 p. 11. Hajdú J. (2009): A szilárd biomassza hőenergetikai hasznosítása. OBEKK Tudományos szakmai kiadványok. Szent István Egyetem, Gödöllő. 12. Huzsvai L. - Rátonyi T. - Megyes A. - Ványiné Széles A. - Sulyok D.: (2009): Evaluation of energy efficiency in maize base bio-ethanol production. In: Bilgen H, et al (szerk.) Proceedings of ISTRO 18 th Conference: "Sustainable agriculture" Izmir, Törökország, Paper T7-007. 13.

Iványi K.-Kismányoki T.-Ragasits I. (1994): Növénytermesztés. Mezőgazda kiadó. Budapest. 377.

14. Kiss B. - Szabó L. Gy.- Domokos J. - Horváth Z. - Simándi B. (2006): Olajnövények, növényolajgyártás. Mezőgazda Kiadó. Budapest. 242 p. 15.

Lukács G. S. (2009): Megújuló energia és vidékfejlesztés. Szaktudás Kiadó Ház, Budapest, 265 p.

16.

Lukács G. S. (2011): Gazdaságos Zöldenergia. Szaktudás Kiadó Ház, Budapest, 259p.

17.

Lukács Gergely Sándor (2007): Regionális zöldenergia klaszter, Gyöngyös

18.

Magyarország megújuló energiahasznosítási cselekvési tervben 2010-ben publikált adatok

19. Marosvölgyi B.-Horváth Béla (2010): Biomassza-előállítás és -hasznosítás. FVM Vidékfejlesztési, Képzési és szaktanácsadási Intézet, Budapest 20. Mézes Lili (2011): Mezőgazdasági és élelmiszeripari biogáz-termelés optimalizálása, Doktori értekezés, DE AGTC, Debrecen 21. Nagy T. – Berde Cs. – Dienesné K.E. – Gályász J. – Pakurár M. – Felföldi J. – Vántus A. – Terjék L.: (2000) Mezőgazdasági alapismeretek. Egyetemi jegyzet, Debrecen


Irodalomjegyzék

22. Orosz Sz- Mézes M.- Zerényi E.- Bellus Z.- Kelemen Zs.- Medve B.- Kapás S. (2003): A kukorica és a cirok együttes termesztése, silózása és a keverékszilázsok értékelése. Takarmányozás: animal feeding and nutrition. 6 évf 1 sz. p 5-11. 23. Penninger Antal (2012): Biomassza tüzelésű fűtőerőművek. Debreceni Egyetem. Agrár- és Gazdálkodástudományok Centruma. ISBN :978-963-318-272-7 24.

Percze A. (2010): A kínai nád (Miscanthus sinensis) hazai termesztésének tapasztalatai, Agrofórum.

25. Rátonyi T. - HarsányiE. - Kiss Cs. - Megyes A.: 2009. Effects of precipitation on the starch yield of maize grown for bio-ethanol production. In: Proceedings of the VIII: Alps-Adria Scientific Workshop.: Cereal Research Communications 37: pp. 89-92. 26. Rátonyi T. - Harsányi E. - Vincze Sz.: 2009. Evaluation of starch content and starch yield of maize to increase bio-ethanol production in Hungary. In: Soil and Plant Analysis. 11th International Symposium. Book of Abstracts. Santa Rosa, Amerikai Egyesült Államok, p. 74. 27. Rátonyi T.- Erdei É.- Harsányi E.: 2012. Characterisation of corn starch content for bio-ethanol production purpose. Fuelling the Future: Advances in Science and Technologies for Energy Generation, Transmission and Storage (Editor: A. Mendez-Vilas), BrownWalker Press, Florida, USA, pp. 15-18. ISBN13: 978-1-61233-558-2 28.

Sembery P., Tóth L. (2004): Hagyományos és megújuló energiák; Szaktudás Kiadó Ház, Budapest

29. Sharma V, Rausch KD, Graeber JV, Schmidt SJ, Buriak P, Tumbleson ME, Singh V. Effect of resistant starch on hydrolysis and fermentation of corn starch for ethanol. Appl Biochem Biotechnol. 2010 Mar;160(3):800-811. 30. Singh, V, Graeber JV. 2005. Effect of corn hybrid variability and planting location on dry grind ethanol production. Trans. Am. Soc. Agric. Eng. 2005;48:709-714. 31. Sinóros-Szabó B. - Maniak S. (2005): Bioreaktorok Magyarországon. In: Agrártudományi közlemények, 2005/16. különszám p. 248-254. 32. Szendrei J. (2005): A biomassza energetikai hasznosítása. In: Agrártudományi közlemények, 2005/16. különszám p. 264-272. 33.

Tanács L (2005): Élelmiszer-ipari nyersanyagismeret. Szaktudás Kiadó Ház. Budapest. 387 p.

34. TÁMOP-4.1.2.A/1-11/1-2011-0085 sz. projekt – Biomassza előállító potenciál szakmai adatbázisa (2013) 35. Tóth L.: 2012. Alternatív energiaellátási rendszerek az agrárgazdaságban. Szaktudás Kiadó Ház. Budapest. p. 336. 36. Tóth P.- Dr. Bulla M. (2018): Energia és Környezet, UNIVERSITAS- Győr Nonprofit Kft, az eredeti kiadvány. 37. Tóthné T. Zs. (2011): Silókukorica hibridek beltartalmának és emészthetőségének javítása, Doktori értekezés, Martonvásár 38.

Vermes L. (1998): Hulladékgazdálkodás, hulladékhasznosítás. Mezőgazda Kiadó, Budapest.

39. Wei LM, Jiang HY, Li JH,Yan YL, Dai JR. Predicting the chemical composition of intact kernels in maize hybrids by near infrared reflectance spectroscopy. National Maize Improvement Center of China, China Agricultural University, Beijing 100094, China. 2005;Sep;25(9):1404-7. 40. Wu X, Zhao R, Wang D, Bean SR, Seib PA, Tuinstra MR, Campbell M, O'Brien A. Effects of amylose, corn protein, and corn fiber contents on production of ethanol from starch-rich media. Cereal Chem. 2006;83:569-575. 41.

http://epp.eurostat.ec.europa.eu/portal/page/portal/europe_2020_indicators/headline_indicators


Irodalomjegyzék

42.

http://epp.eurostat.ec.europa.eu/portal/page/portal/eurostat/home/

43.

http://www.ostermelo.com/rovatok/novenytermesztes-kerteszet/itemlist/tag/kukorica.html

44.

http://www.zoldtoll.hu ; Antal Edit

45.

http://www.emergia.hu/index.php?option=com_contenttask=viewid=74Itemid=118

46.

http://www.agroinform.com/

47.

http://www.energiafu.hu (Bodrogközi Gábor: Az energiafű termesztéstechnológiája, E-fű 2005 Kft.)

48.

http://www.e-fu.hu/energiafu/

49.

http://bambooart.hu/bio/galeria.htm

50. http://www.videkfejlesztes.net/oktatas/videkfejlesztesi-tananyag/a-videk-energiaja-a-szantofold-mintenergiaforras/biomassza-egetese.html 51.

http://archive-hu.com/hu/u/ujenergiak.hu/

52.

http://www.bio-info.hu/tuzeloanyag/energiaf%C5%B1-pellet-6mm

53. http://www.omikk.bme.hu:8080/cikkadat/bitstream/123456789/1703/1/2005_1bol6.pdf Szepesi Attila: Miért a biomassza? 54.

http://hu.wikipedia.org/wiki/Biomassza

55.

http://www.tankonyvtar.hu/hu/tartalom/tamop425/0021_Energetika/ch04s02.html

56.

http://www.nyf.hu/others/html/kornyezettud/megujulo/Biomassza/Biomassza.html#felhasznalasa

57.

http://www.autoblog.hu/hirek/nem_hasznalunk_eleg_biouzemanyagot/

58.

http://www.gtm.hu/magazin/eloterben-a-hagyomanyos-megoldas

59.

http://www.energiacentrum.com

60.

http://www.extension.org/pages/26625/miscanthus-miscanthus-x-giganteus-for-biofuel-production

61.

http://www.organikusmegoldasok.hu/hu/kepgaleria/

62.

http://www.tankonyvtar.hu/hu/tartalom/tamop425/0032_kornyezettechnologia/ch02.html

63.

http://www.omikk.bme.hu/collections/phd/Gepeszmernoki_Kar/2010/Laza_Tamas/tezis_hun.pdf

64.

www.zoldaram.bioszil.hu/download/Biro%20Attila.ppt

65.

http://www.nyf.hu/others/html/kornyezettud/megujulo/Biomassza/Biomassza.html#felhasznalasa

66.

http://www.tankonyvtar.hu/hu/tartalom/tamop425/0021_Energetika/ch04s02.html

67.

http://www.orszagalbum.hu/szalmabala_p_2325

68.

www.csmkik.hu/hu/download.php?id=5515

69.

http://www.gtm.hu/magazin/nap-viz-levego-a-jovo-energiaforrasai-110915105604

70.

http://www.kutdiak.kee.hu/diak/nzs/ncirok.htm

71.

http://www.cukorcirok.hu/

72.

http://www.farmit.hu/partnerek-szakmai-cikkei/szantofold/bioetanol-cukorcirokbol


Irodalomjegyzék

73. http://www.agroinformszaklap.hu/cikkek/agroinform_szaklapban_volt_cikkek/a_cukorcirok_felhasznal as_lehetosegei_a_bioenergia_termeles 74.

http://www.nyf.hu/others/html/kornyezettud/megujulo/Biomassza/Biomassza.html

75. http://www.tankonyvtar.hu/hu/tartalom/tamop425/0032_fenntarthato_mg_rendszerek_es_kornyezettec hnologia/ch18s03.html 76.

http://www.tankonyvtar.hu/hu/tartalom/tkt/kornyezettechnika-eloszo/ch02s06.html

77.

http://www.agroinform.com/aprohirdetes/2984441/Kukorica-koro-bala.html

78.

http://www.biomasszaeromuvek.hu/biomassza/mezogazdasagi_termekek

79.

http://statex.hu/cikkek/Sertestragya_cikk_vegleges_.pdf

80. http://www.homokhatsag-leader.hu/Document/Tanulmanyok/201007-A-megujulo-energiara-alapozottkomplex-kistersegei-energetikai-modell.pdf 81.

http://www.eteet.hu/html/letolt/konferencia/Energexpo_2007/Hajdu_jozsef_Megujulok.ppt

82.

http://www.biogaskft.hu/alapanyagok

83.

http://www.tankonyvtar.hu/hu/tartalom/tamop425/0032_kornyezettechnologia/ch05s02.html

84.

www.ksh.hu

85.

http://www.corn.org/products/

86.

http://agrinet.gportal.hu/gindex.php?pg=642206nid=142334

87.

http://mindenkilapja.hu/users/tattyana/uploads/Az őszi káposztarepce.doc

88.

http://ec.europa.eu/energy/consultations/index_en.htm

89.

http://www.foek.hu/korkep/megujulo/2-1-2-3-1-11-d.html

90. http://www.kormany.hu/download/2/b9/30000/Meg%C3%BAjul%C3%B3%20Energia_Magyarorsz% C3%A1g%20Meg%C3%BAjul%C3%B3%20Energia%20Hasznos%C3%ADt%C3%A1si%20Cselekv%C3 %A9si%20terve%202010_2020%20kiadv%C3%A1ny.pdf 91.

http://www.nth.gov.hu/files/download_files/623/PM_tervezet_20130701.pdf

92.

http://www.mkk.szie.hu/dep/gygt/konferencia/barcsak_kiadvany.pdf

93.

http://www.agroline.hu/hir/energianad

94.

http://portal.agr.unideb.hu/media/Alternativ2010_19775.pdf

95.

http://mezohir.hu/mezohir/2007/05/a-napraforgo-mint-biodizel-alapanyag/

96.

http://mkk.szie.hu/dep/genetika/pdf/Heszky/Biodizel.pdf


BIOMASSZA ANYAGISMERET

Recommend Documents