Jaroslav Váňa, Sergej Usťak
Nutriční obohacení statkových hnojiv vhodnými druhy odpadů ze zpracování rostlinných surovin METODIKA PRO PRAXI Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i. 2008
Metodika vznikla za finanční podpory MZe ČR a je výstupem řešení projektu MZE0002700601 „Principy vytváření, kalibrace a validace trvale udržitelných a produktivních systémů hospodaření na půdě.“
© Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., 2008 ISBN 978-80-87011-72-0
Jaroslav Váňa, Sergej Usťak
Nutriční obohacení statkových hnojiv vhodnými druhy odpadů ze zpracování rostlinných surovin.
METODIKA PRO PRAXI
Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i. 2008
Nutriční obohacení statkových hnojiv vhodnými druhy odpadů ze zpracování rostlinných surovin Metodika se týká zajištění racionálního návratu rostlinných živin z některých odpadů vznikajících při zpracování rostlinných surovin, zejména obilních lihovarských výpalků, odpadů ze zpracování brambor a popelů z energetického využívání biomasy. Tato metodika prezentuje postupy, jak tyto odpady s významným obsahem rostlinných živin skladovat a aplikovat společně s tekutými statkovými hnojivy, zejména kejdou, a to tak, aby byly potlačeny nepříznivé fyzikálně chemické a technologické vlastnosti odpadů a současně aby účinek aplikace těchto odpadů byl příznivý jak pro půdu, tak i pro rostliny.
The nutrient enrichment of the manure with suitable kinds of the waste resulting from the processing of plant materials Methodology is concerned in securing the consequential return of plant nutrients from the waste resulting from the processing of plant materials such as grain stillage, waste from the processing of potatoes and ash from the use of biomass energy. This methodology presents storage procedures of these wastes with significant levels of plant nutrients as well as procedures for their utilization and application together with the liquid manure, especially with slurry. The application procedure is designed to suppress adverse physicalchemical and technological properties of waste, while securing the favorable effect of the application of this waste for both the soil and plants.
Metodika je určena zemědělcům, zemědělským poradcům a průmyslovým subjektům zpracovávajících zemědělskou produkci a produkujících biologické odpady, které mohou prospěšně pro obě strany vyřešit ekologicky přijatelné materiálové zužitkování odpadů ze zpracování rostlinných surovin při hnojení zemědělských půd. Oponenti:
1) za státní správu: Ing. Michaela Budňáková (MZe ČR) 2) za odbornou veřejnost: Ing. Petr Plíva, CSc. (VÚZT, v.v.i.)
Metodika byla oponována a schválena Ministerstvem zemědělství ČR - odborem vědy a výzkumu k datu 29.12.2008 pod č.j. 47822/2008-18020. Ministerstvo zemědělství doporučuje tuto metodiku pro využití v praxi.
OBSAH
1. Cíle metodiky ............................................................................... 4 2. Vlastní popis metody ................................................................... 5 2.1. Tekuté organické hnojivo na bázi kejdy a obilních lihovarských výpalků......................................................................... 8 2.2. Tekuté organické hnojivo na bázi kejdy a odpadů ze zpracování brambor.................................................................... 12 2.3. Suspenzní hnojivo na bázi popele ze spalování biomasy a kejdy .......................................................... 13 3. Srovnání novosti postupů .......................................................... 15 3.1. Využití obilních lihovarských výpalků ............................................ 15 3.2. Využití škrobárenských odpadních vod a odpadů ze zpracování brambor obsahující hlízovou šťávu ............................. 15 3.3. Suspenzní hnojivo z kejdy a z popele ze spalování biomasy........... 16 4. Popis uplatněné metodiky.......................................................... 16 5. Závěrečné shrnutí...................................................................... 19 6. Seznam použité související literatury:........................................ 20 7. Seznam publikací, které předcházely metodice......................... 20
1. Cíle metodiky Cílem metodiky je zajištění racionálního návratu rostlinných živin z odpadů vznikajících při zpracování rostlinných surovin. Některé z těchto odpadů se stávají kvantitativně významné. Jde o obilní lihovarské výpalky, odpady ze zpracování brambor a popele z energetického využívání biomasy. Živiny obsažené v těchto odpadech vykazují nezanedbatelnou hodnotu, ale v minulosti končily velmi často na skládkách. V současné době je však skládkování biologicky rozložitelných odpadů z důvodu omezení produkce skleníkového plynu metanu zakázána a producenti těchto odpadů jsou nuceni hledat možnosti jejich využití. Racionální způsob využití řady biologicky rozložitelných odpadů je jejich aplikace do půdního prostředí. Je však požadováno, aby toto využití bylo přínosem pro úrodnost půdy a pro ekologii. Ekonomická efektivnost využití těchto odpadů spočívá v ceně obsažených živin. V měsíci srpnu 2008 došlo k dalšímu zvýšení cen průmyslových hnojiv a na základě dostupných ceníků je možno zjistit průměrné cenové normativy živin (bez DPH) a to: 1 kg N ......................29,65 Kč 1 kg P2O5.................39,29 Kč 1 kg K2O ..................24,66 Kč 1 kg MgO ..................31,25 Kč Živiny obsažené v bioodpadech je možné považovat za stejně hodnotné jako živiny průmyslových hnojiv, v některých případech částečná imobilizace těchto živin na organickou hmotu umožňuje jejich ekologičtější využití a omezení ztrát. Průměrný obsah živin v 1 t obilních lihovarských výpalků o sušině 20 % představuje 6 kg N, 2,4 kg P2O5, 12 kg K2O a 0,2 kg MgO o celkové hodnotě 575 Kč. Obsah živin v 1 t odpadu z bramborárny o sušině 5 % představuje v průměru 1,35 kg N, 0,55 kg P2O5, 1,12 kg K2O a 0,20 kg MgO o celkové hodnotě 96,50 Kč. Hodnota živin ve stejném odpadu zahuštěném na sušinu 10 % bude představovat 193 Kč. Obsah živin v 1 t podroštového popele ze spalování řepkové slámy z jihočeské biokotelny o sušině 90 % představuje 2,7 kg N, 18,4 kg K2O, 11,8 kg P2O5 a 4,5 kg MgO o celkové hodnotě 1135 Kč.
Tyto živiny obdrží zemědělec od producenta odpadů ať jde o lihovar, bramborárnu nebo biokotelnu většinou zdarma a navíc může dostat zaplaceno i službu využití odpadů a tak mu mohou být uhrazeny manipulační a aplikační náklady za využití těchto odpadů. Zbývá otázka, proč producenti těchto odpadů neprohlásí tyto odpady za vedlejší produkt - hnojivo. Důvod, proč nelze tyto odpady využít bez úpravy jako hnojivo je v nevhodných fyzikálně-chemických vlastnostech těchto hmot. U lihovarských výpalků jde o nízké pH (až 3,8), obdobný problém vzniká při využívání odpadů ze zpracování brambor včetně škrobárenských odpadních vod. Kromě toho v závislosti na použití surovin a technologii zpracování vykazují lihovarské výpalky větší či menší fytotoxicitu např. v závislosti na koncentraci deoxinivalenolu nebo i dalších fytotoxických látek. Tato fytotoxicita po smíchání s kejdou prudce klesá. U popelů ze spalování rostlin je na závadu vysoká prašnost suchého popele a při navlhčení popele vodou nastává rychle jeho tvrdnutí, které činí aplikaci do půdy obtížnou. Tato metodika prezentuje postupy, jak některé odpady s obsahem rostlinných živin skladovat a aplikovat společně s tekutými statkovými hnojivy, zejména kejdou, a to tak, aby byly potlačeny nepříznivé fyzikálně chemické a technologické vlastnosti odpadů a současně aby účinek aplikace těchto odpadů byl příznivý jak pro půdu, tak i pro rostliny. Například, nezanedbatelným efektem společného skladování a aplikace kejdy a lihovarských výpalků nebo odpadů ze zpracování brambor je snížená volatizace amoniaku. Způsoby využití odpadů s obsahem rostlinných živin byly koncipovány a prověřovány na přání několika podnikatelských subjektů převážně v Severočeském kraji. Vydávaná metodika by mohla informovat zemědělce a zemědělské poradce o těchto ekologicky a ekonomicky výhodných postupech a tím umožnit jejích využití i dalším subjektům.
2. Vlastní popis metodiky Legislativní východisko možnosti využívání popsaných metod vychází z legislativy hnojiv a z legislativy odpadů. Zákon č. 156/1998 Sb. „O hnojivech“ a § 9 (1) stanoví, že statkovými hnojivy nemají být při jejich využívání vnášeny do půdy rizikové prvky nebo rizikové látky, které by mohly narušit vývoj kulturních rostlin nebo ohrozit potravní řetězec.
Vyhláška č. 474/2000 Sb. „O stanovení požadavků na hnojiva“ udává limitní hodnoty rizikových prvků v organických a statkových hnojivech (tabulka č. 1). Tabulka 1: Limitní hodnoty rizikových prvků v organických a statkových hnojivech Sledované látky
Max. přípustná koncentrace v mg.kg-1 sušiny substrátu
Arsen (As)
10
Kadmium (Cd)
2
Chrom (Cr)
100
Měď (Cu)
100
Rtuť (Hg)
1
Nikl (Ni)
50
Olovo (Pb)
100
Zinek (Zn)
300
Zákon č. 185/2001 Sb. „o odpadech“ umožňuje podle § 14 odst. (2) zpracovávat odpady i na zařízeních, která nejsou určena pro nakládání s odpady, pokud tyto odpady splňují požadavky stanovené pro vstupní suroviny. Takovým zařízením může být pro některé biodegradabilní odpady kejdové hospodářství, respektive jímky na kejdu opatřené homogenizátorem. Zásadním požadavkem na společně zpracovávané biodegradabilní odpady s kejdou je, že neobsahují nadlimitně cizorodé látky a cizorodé prvky a zároveň obsahují rostlinné živiny, případně též organickou hmotu a jsou tedy přínosem pro půdní úrodnost a pro výživu rostlin. Z tab. č. 2 a 3 vyplývá, že odpady, které přicházejí v úvahu pro společnou aplikaci se statkovými hnojivy tyto požadavky splňují. Při společné aplikaci rostlinných popelů a kejdy je třeba prověřovat obsah stopových toxických prvků, neboť při spalování dřeva z emisních oblastí přesahuje někdy obsah zinku, chrómu, kadmia a mědi limitní hodnotu.
Tabulka 2: Typový obsah spalitelných látek a rostlinných živin ve vybraných odpadech ze zpracování rostlin Parametr
Jednotka
Lihovarské výpalky
Odpad ze zpracování brambor
Rostlinný popílek (z filtru)
Rostlinný popel podroštový
Sušina
%
2,35 - 16,1
1,40 - 7,90
88,0 - 93,2 90,1 - 96,4
Dusík (N)
% suš.
1,79 - 3,06
1,93 - 3,26
0,13 - 0,23 0,01 - 0,06
Fosfor (P)*
% suš.
0,28 - 0,68
0,34 - 0,63
0,17 - 0,28 0,21 - 0,31
Draslík (K)*
% suš.
1,01 - 1,87
1,82 - 2,32
16,3 - 19,1 12,8 - 15,1
Hořčík (Mg)*
% suš.
0,15 - 0,23
0,17 - 0,28
0,11 - 0,23 0,01 - 0,06
Spalitelné látky
% suš.
82,1 - 90,3
74,4 - 84,8
5,12 - 7,69 4,93 - 6,69
*Pozn.: převod obsahu prvku na kysličník a naopak %P = 0,4363 x ( % P2O5) % P2O5 = 2,292 x ( % P) %K = 0,8303 x ( % K2O) % K2O = 1,204 x ( % K) % Mg = 1,656 x ( % MgO) % MgO = 0,6033 x ( % Mg) Tabulka 3: Hodnota pH, obsah síry a stopových toxických prvků ve vybraných odpadech ze zpracování rostlin Parametr
Jednotka
Lihovarské výpalky
Odpad ze zpracování brambor
Rostlinný popílek (z filtru)
Rostlinný popel podroštový
pH (H2O)
jedn. pH
3,04 - 3,86
3,09 - 4,76
x**
x
Síra (S)
% suš.
0,37 - 0,67
x
0,63 - 0,79
0,19 - 0,39
-1
Arsen (As)
mg.kg suš.
6,15 - 8,89
3,34 - 3,95
< 5,0
1,15 - 5,12
Kadmium (Cd)
mg.kg-1 suš.
0,12 - 0,16
0,11 - 0,48
0,35 - 0,75
0,92 - 1,79
-1
31,5 - 39,4
4,96 - 18,3
21,8 - 62,2
34 -108*
-1
15,3 - 28,3
14,8 - 26,2
46,8 - 72,1
54,1 - 81,7
-1
0,04 - 0,09
0,02 - 0,26
0,03 - 0,06
0,02 - 0,8
-1
Molybden (Mo) mg.kg suš.
3,12 - 4,48
0,62 - 1,88
x
x
mg.kg-1 suš.
Chrom (Cr) Měď (Cu) Rtuť (Hg) Nikl (Ni) Olovo (Pb) Zinek (Zn)
mg.kg suš. mg.kg suš. mg.kg suš.
2,80 - 4,20
0,79 - 4,29
32,1 - 50,0
28,1 - 54,5
-1
6,98 - 11,8
0,47 - 2,07
8,60 - 13,7
4,20 – 14,2
-1
98 - 148
32,5 - 48,2
203 – 318*
119 -399*
mg.kg suš. mg.kg suš.
* horní hranice intervalu přesahuje limitní hodnotu pro org. hnojiva
** není stanoveno
2.1. Tekuté organické hnojivo na bázi kejdy a obilních lihovarských výpalků Společné využití lihovarských výpalků a kejdy prasat nebo skotu je založeno na směsi obsahující 20 - 70 % hmotnosti lihovarských výpalků a 30 - 80 % hmotnosti kejdy prasat nebo skotu o minimální sušině 5 %. Sušina směsného tekutého organického hnojiva musí být v rozmezí 3 12 % a pH v rozmezí 6,0 - 8,0. Takto připravené tekuté organické hnojivo je dobře aplikovatelné, není fytotoxické a volatizace amoniaku, která nastává především u kejdy, je při skladování a aplikaci tohoto tekutého hnojiva silně omezena. Kejda skotu nebo prasat může být u tekutého hnojiva nahrazena drůbežím trusem. Při praktickém využití této metody došlo ke vzniku směsi 50 % hmotnosti obilních lihovarských výpalků o sušině 4,2 % a pH 4,7 a 50 % kejdy prasat o sušině 8,1. Obě tyto složky byly v jímce na kejdu zhomogenizované a po třech dnech byly odebrány vzorky směsi. U tohoto tekutého organického hnojiva byla rozborem zjištěna sušina 6,15 % a pH 6,6. V sušině hnojiva bylo zjištěno 5,8 % dusíku, 1,62 % P2O5 a 3,73 % K2O. Připravené směsné tekuté organické hnojivo na bázi kejdy a obilních lihovarských výpalků je možné používat v dávce 2,5 - 4 t na hektar při pěstování polních plodin, zeleniny a ovoce. Vhodné období aplikace je na strništi po sklizni okopanin, cibule a kukuřice s mělkým zapravením do půdy. Aplikace směsného tekutého organického hnojiva podporuje rozklad slámy obilnin a olejnin v půdě. Při využívání tekutého organického hnojiva na bázi kejdy a obilních lihovarských výpalků je třeba uplatňovat zásady správné zemědělské praxe zaměřené na ochranu vod před znečištěním dusičnany (nitrátová směrnice - 91/676 EHS), a to především vhodné termíny a způsoby aplikace v návaznosti na půdně-ekologické podmínky a zemědělskou kulturu. Pro přípravu směsného hnojiva se dají použít zapuštěné a nadzemní jímky na kejdu včetně zabezpečených foliových jímek vybavených homogenizačním zařízením. Fotografie č. 1-7 znázorňují používaná zařízení a techniku pro skladování a aplikaci tekutých organických hnojiv, nezbytných pro realizaci postupů dle předkládané metodiky.
Foto 1: Skladovací nádrž kejdy
Foto 2: Čerpání statkového hnojiva do aplikátoru kejdy
Foto 3: Povrchová aplikace tekutých organických hnojiv s vyšší sušinou
Foto 4: Povrchová aplikace tekutých organických hnojiv s nižší sušinou
Foto 5: Moderní aplikátor statkových hnojiv
Foto 6: Širokozáběrový moderní aplikátor statkových hnojiv v akci
Foto 7: Bramborový odpad
2.2. Tekuté organické hnojivo na bázi kejdy a odpadů ze zpracování brambor Společné využití odpadů ze zpracování brambor obsahující hlízovou šťávu nebo hlízovou bílou vodu ze separace škrobnatých zrn s vyluhovanými zbytky třenky včetně zahuštěných škrobárenských vod a kejdy prasat, skotu nebo drůbeže je založeno na přípravě směsi obsahující 30 - 70 % hmotnosti odpadů ze zpracování brambor nebo škrobárenských odpadních vod zahuštěných alespoň na 2 % hmotnosti sušiny a 30 - 70 % hmotnosti kejdy prasat, skotu nebo drůbeže o minimální sušině 5 %. Sušina výsledného směsného tekutého organického hnojiva musí být vyšší než 3 % a pH v rozmezí 6,0 - 8,0. Takto připravené tekuté organické hnojivo je dobře aplikovatelné, není fytotoxické a volatizace amoniaku, která nastává především u kejdy prasat a drůbeže při skladování a aplikaci je u tohoto tekutého hnojiva silně omezena. Rovněž hnilobný zápach, charakteristický při hnojivých závlahách škrobárenskými odpadními vodami je po aplikaci směsného hnojiva zcela minimální.
Při praktickém využití bylo v jímce na kejdovém hospodářství smícháno 50 % hmotnosti kejdy prasat o sušině 8,1 % a 50 % hmotnosti odpadu z loupárny brambor o sušině 2,2 % s pH 4,5. Obě složky byly zhomogenizovány a po třech dnech byl odebrán průměrný vzorek směsného tekutého hnojiva o sušině 5,15 % a pH 6,8. V sušině hnojiva bylo zjištěno 4,93 % dusíku, 1,26 P2O5 a 3,81 % K2O. Připravené směsné tekuté organické hnojivo na bázi odpadů ze zpracování brambor nebo zahuštěných škrobárenských odpadních vod a kejdy doporučujeme používat v dávce 2,5 - 4 t.ha-1 při pěstování polních plodin, zeleniny a ovoce. Vhodný způsob aplikace je na strniště po sklizni obilnin nebo olejnin, dále na půdu po sklizni okopanin, cibule a kukuřice, a to vždy s mělkým zapravením do půdy. Aplikace směsného tekutého hnojiva podporuje rozklad slámy obilnin a olejnin v půdě. Při využívání tekutého organického hnojiva na bázi kejdy a odpadů ze zpracování brambor je třeba uplatňovat zásady správné zemědělské praxe zaměřené na ochranu vod před znečištěním dusičnany v souladu s nitrátovou směrnici 91/676 EHS. Podle výše uvedené metodiky byly úspěšně využívány i jablečné výlisky a výlisky z citrusových plodů z výroby nápojů. Tyto odpady však musely být před aplikací do kejdy dezintegrovány. Bylo do jímky aplikováno 30 % hmotnosti výlisků a 70 % hmotnosti kejdy prasat. Výsledné pH bylo 6,7.
2.3. Suspenzní hnojivo na bázi popele ze spalování biomasy a kejdy Společné využití kejdy a popele ze spalování biomasy vyžaduje hodnocení chemických a fyzikálních vlastností popele. Popel je alkalický s vysokým podílem vápníku, hořčíku, fosforu a draslíku. Obsah uhlíku kolísá podle použité technologie spalování. Popílek z elektrofiltrů vykazuje prachovou zrnitost, podroštový popel může naopak obsahovat spečené kusy škváry, které je nutno při společném využití kejdy a popele odstranit nebo mechanicky upravit. Fyzikální a chemické složení popele je v závislosti na použitém biopalivu. V odborné literatuře se uvádí, že koncentrace těžkých kovů v popeli z biomasy je velmi nízká. To platí zejména pro popel ze spalování slámy a popel ze dřeva z oblastí bez imisního zatížení. Oproti tomu některé energetické rostliny mají schopnost získávat a absorbovat
v biomase těžké kovy z kontaminované půdy. Popel ze spalování takové biomasy může obsahovat i řádově tisíce mg v 1 kg sušiny. Proto je třeba při využívání popele z biomasy zjistit koncentraci těžkých kovů. Hlavní důvod proč se neupravený popel z biomasy neaplikuje přímo na půdu je jeho enormní prášivost a při ovlhčení popele dochází k jeho spékání. V případě, že je na biokotelně trvale spalována vhodná biomasa např. sláma nebo bílá dřevní štěpka a obsah těžkých kovů je podlimitní, je možno přistoupit ke společnému využívání kejdy a popele z biomasy. Praktické provedení společného využití kejdy a rostlinného popela nastává smísením 10 - 20 % hmotnosti rostlinného popele a 80 - 90 % hmotnosti kejdy skotu, prasat nebo drůbeže, které je nutné realizovat v jímce na kejdu opatřené míchadlem. Maximální zrnitost popele je třeba posuzovat s ohledem na aplikační techniku a neměla by být větší než 5 mm. Kejda může být pro účel společné aplikace nahrazena digestátem z bioplynové stanice o maximální sušině 8 % nebo fugátem z odvodnění digestátu, část kejdy může být též nahrazena lihovarskými výpalky nebo škrobárenskou odpadní vodou. V tekuté složce takto vzniklého suspenzního organominerálního hnojiva mohou být rozpuštěny agrochemikálie s obsahem dalších rostlinných živin a mikroelementů. Při ověřování této metodiky v praxi bylo smícháno 15 % hmotnosti rostlinného popílku z filtru s 85 % hmotnosti kejdy skotu o sušině 6 %. Po homogenizaci vyrobené hnojivo obsahovalo 0,34 % dusíku, 0,16 % fosforu, 2,59 % draslíku, 1,113 % vápníku a 0,23 % hořčíku. Vyrobené suspenzní hnojivo doporučujeme používat v dávce 2,5 - 5 t.ha-1 při pěstování polních plodin, zeleniny a ovoce. Hnojivo doporučujeme aplikovat na strniště po sklizni obilnin nebo olejnin, dále na půdu po sklizni okopanin, cibule a kukuřice, nejraději se zapravením do půdy. Dobrou motivací pro využití rostlinného popele ke hnojení může být i finanční příspěvek na využití popele od producenta odpadů. Původce popele má alternativní možnost odstranění rostlinného popele na skládkách. Vzhledem k tomu, že popel z biomasy vykazuje nízkou vyluhovatelnost (většinou eluátová třída I.), je možné tento odpad odstranit na skládkách nižší eluátové třídy, kde je též nižší poplatek. Přesto je třeba uvažovat s náklady na odstranění v rozmezí 600 - 900
Kč.t-1 a větší část ušetřených nákladů by měl získat za využití odpadu zemědělský subjekt.
3. Srovnání novosti postupů 3.1. Využití obilních lihovarských výpalků Využití obilních lihovarských výpalků se u většiny nově budovaných závodů na výrobu bioetanolu předpokládalo ke krmení hospodářských zvířat a to jednak k přímému zkrmování a do krmných směsí jako náhrada masokostní moučky. Praxe však ukázala, že kapacitní možnosti zkrmování s ohledem na klesající stavy hospodářských zvířat jsou omezené a že i použití výpalků v krmivech má své limity jednak z důvodů obsahu solí a také z důvodu ekonomických. Krmení mokrými výpalky je téměř nemožné, z důvodu jejich rychlé biodegradace. Z výpalků je třeba odpařit téměř 85 % vody, což si vyžádá tak vysoké náklady, že použití běžných krmivářských zdrojů bílkovin je výhodnější než sušení výpalků. Po vybudování rozestavěných a připravovaných biolihovarů v České republice se očekává roční produkce 2 mil. tun rostlinných výpalků z čehož se ke krmení může uplatnit jen malý zlomek. Proto se biolihovary orientují na možnost anaerobní digesce obilních lihovarských výpalků, kde je možné na bioplynové stanici získat elektrický proud a teplo, ale nastává nový problém, využití digestátu ke hnojení. Snahu aplikovat obilní lihovarské výpalky do půdy se zejména na Moravě vyskytla, ale tento postup byl zakázán z důvodu, že neupravené lihovarské výpalky jsou fytotoxické a kyselé a nejsou tak přínosem pro pěstované plodiny ani pro půdní úrodnost. Proto se námi uvedený způsob společného využití kejdy a obilních lihovarských výpalků jeví jako optimální. Jeho novost v České republice autoři metodiky zabezpečili přihláškou užitného vzoru.
3.2. Využití škrobárenských odpadních vod a odpadů ze zpracování brambor obsahující hlízovou šťávu V současné době existuje jediný způsob využití škrobárenských odpadních vod ke hnojení, a to jako hnojivé závlahy polních plodin. Tento způsob vykazuje nedostatky, jak agrochemické, tak i ekologické. Škrobárenské odpadní vody a odpady ze zpracování brambor obsahují organické kyseliny, zejména kyselinu citrónovou, šťavelovou a jablečnou a nízké pH působí okyselení půdy a fytotoxický účinek na plodiny.
Hydrolýzní pochody, které ve škrobárenských odpadních vodách po aplikaci intenzivně probíhají, jsou zdrojem nepříjemného zápachu. Proto je snaha producentů těchto odpadů a odpadních vod budovat anaerobní čistírny s produkcí bioplynu, které jsou investičně i provozně nákladné. Krmivářské využití odpadů ze zpracování bramborových hlíz spočívá ve většině případů v separaci tuhé části třenky a její využití k přímému zkrmování nebo silážování a problém tekutého zbytku zůstává. Využití neupravených odpadů z loupání brambor ke hnojení je v současné době kontrolními orgány pozastavováno z důvodu okyselení půd a fytotoxického účinku na rostliny. Proto je společné využití kejdy a škrobárenských odpadů a odpadů z loupání brambor možno považovat za optimální řešení, zejména pro malé provozy. Novost v České republice je dána užitným vzorem u Úřadu průmyslového vlastnictví v Praze. Pro úplnost je možné konstatovat, že existuje ještě jeden způsob využití odpadů z loupání brambor ke hnojení a to na základě vynálezu autorů této metodiky. Tento vynález je založen na alkalizaci těchto odpadů vápeninou. Probíhající uplatnění tohoto vynálezu bylo v Severočeském kraji realizováno na bramborárně, v jejímž okolí se nevyskytoval zdroj kejdy.
3.3. Suspenzní hnojivo z kejdy a z popele ze spalování biomasy Většina popele ze spalování biomasy končí na skládkách. Popele, které neobsahují nadlimitně těžké kovy mohly by být používány jako hnojivo. Problémem je vysoká prašnost rostlinného popele činící potíže při transportu a při aplikaci. Proto se často, zejména v severských zemích, rostlinný popel granuluje. Ovlhčením popele před transportem a aplikací vede ke spékání a k obtížím při aplikaci. Rostlinný popel se v České republice prakticky nevyužívá. Navrhovaný způsob společné aplikace popele a kejdy je v České republice zcela nový. To vyplývá z podaného užitného vzoru u Úřadu průmyslového vlastnictví v Praze.
4. Popis uplatnění metodiky K uplatnění této metodiky došlo ve všech případech z podnětu producenta odpadů (výroba bioetanolu, bramborárna, biokotelna). K využití obilních lihovarských výpalků došlo podle této metodiky u 4
zemědělských subjektů, využití odpadů a odpadních vod ze zpracování brambor došlo podle této metody u 3 zemědělských subjektů a k využití rostlinného popele došlo u zemědělského subjektu, který je zároveň provozovatelem biokotelny a jako biopalivo dodává ke spalování slámu. Ekonomický efekt se přímo projevil u producentů odpadů, u zemědělských subjektů lze usuzovat o efektu podle ocenění získaných rostlinných živin, v jednom případě došlo též k finančnímu příspěvku od producenta odpadu za službu nakládání s odpadem. Při společném využívání kejdy, obilních lihovarských výpalků nebo kejdy a odpadních vod ze zpracování brambor nedošlo k žádným technickým a technologickým problémům a krajské úřady tento způsob nakládání s odpady akceptovaly. Při společné aplikaci kejdy a rostlinného popele vznikaly problémy při homogenizaci a při aplikaci a bylo nutno omezit hmotnostní podíl popele ve směsi na maximálně 20 % a zabezpečit nízkou zrnitost podroštového popele. V roce 2008 jsme prověřili biologický účinek vyrobených hnojiv na bázi biodegradabilních odpadů a kejdy skotu, prasat nebo drůbeže v nádobových pokusech. Pokusy byly prováděny v Mitscherlichových nádobách s 5 kg prosáté zeminy (hlinitá hnědozem ze stanoviště Praha Ruzyně), k níž byly přidány směsná tekutá hnojiva na bázi kejdy prasat a hnojivých odpadů, neupravená kejda prasat a kontrolní neupravené biodegradabilní odpady. Ve všech případech byla aplikována dávka obsahující 2 g dusíku na nádobu. Po zasetí a vyjednocení jílku vytrvalého na 25 rostlin na nádobu byly rostliny dle potřeby zalévány deionizovanou vodou. Varianty pokusu byly provedeny v pěti opakováních. V průběhu pokusu byl zjišťován výnos nadzemní biomasy v suché hmotě v g na nádobu. V průběhu pokusu byly ve vegetačním roce 2008 provedeny tři seče. Byly hodnoceny následující varianty hnojení: 1) 2) 3) 4) 5) 6)
nehnojená kontrola kejda prasat (sušina 8,1 %) lihovarské obilní výpalky (sušina 4,2 %) směsné hnojivo na bázi kejdy prasat a výpalků (suš. 6,15 %) tekuté odpady z bramborárny (sušina 2,1 %) směsné hnojivo na bázi kejdy prasat a odpadu z bramborárny (sušina 5,15 %) 7) směsné suspenzní hnojivo na bázi kejdy prasat a rostlinného popela (suš. 14,2 %)
Z výsledků nádobového pokusu vyplývá (tab. č. 4 a obr. č. 1), že nejvyšší výnos jílku vytrvalého byl zjištěn u směsného hnojiva na bázi kejdy prasat a výpalků, pak následuje kejda prasat a směsné hnojivo na bázi kejdy prasat a odpadů z bramborárny. Tabulka 4: Výnos jílku vytrvalého v nádobovém vegetačním pokusu v g na nádobu (průměr z pěti opakování). Číslo Varianta varianty
1. seč
2. seč
3. seč
Výnos celkem
3,9 4,7 3,5
7,3 17,8 5,5
8,4 18,4 9,7
19,6 40,9 18,7
1.
nehnojená kontrola
2.
kejda prasat
3.
lihovarské výpalky
4.
směsné hnojivo, kejda + lihovarské výpalky
4,6
18,0
18,7
41,3
5.
tekuté odpady z bramborárny
2,1
5,3
8,6
16,0
4,8
17,9
16,2
38,9
4,3
6,9
10,7
21,9
7.
směsné hnojivo, kejda + odpady z bramborárny směsné suspenzní hnojivo, kejda + rostlinný popel
výnos sušiny jílku v g/nadobu .
6.
45
3. seč
40
2. seč 1. seč
35 30 25 20 15 10 5 0 var. 1
var. 2
var. 3
var. 4
var. 5
var. 6
var. 7
Obr. 1: Srovnání celkového výnosu jílku vytrvalého v nádobovém vegetačním pokusu dle jednotlivých variant hnojení
Rozdíl výnosů mezi těmito variantami však není statisticky průkazný (MPDP=0,05 je 2,64 g). Z výnosových výsledků první seče vyplývá fytotoxický účinek aplikovaných neupravených výpalků. Úprava biodegradabilních odpadů podle navržené metodiky se projevila statisticky průkazným zvýšením výnosu.
5. Závěrečné shrnutí Metodika řeší zajištění racionálního návratu rostlinných živin z některých odpadů vznikajících při zpracování rostlinných surovin, zejména obilních lihovarských výpalků, odpadů ze zpracování brambor a popelů z energetického využívání rostlinné biomasy. Tato metodika prezentuje postupy, jak tyto odpady s významným obsahem rostlinných živin skladovat a aplikovat společně s tekutými statkovými hnojivy, zejména kejdou, a to tak, aby byly potlačeny nepříznivé fyzikálně chemické a technologické vlastnosti odpadů a současně aby účinek aplikace těchto odpadů byl příznivý jak pro půdu, tak i pro rostliny. Ekologický význam této metodiky spočívá v nakládání s poměrně problematickými odpady nejvhodnějším způsobem, a to jejích materiálovým využitím. Ekonomická výhodnost aplikace této metody v praxi se pro producenty odpadů projevuje ve snížení nákladů na jejích likvidaci a pro zemědělce – ve snížení nákladů na nákup minerálních hnojiv díky substitucí minerálních živin za živiny obsažené ve využitých odpadech. Nezbytnou podmínkou použití podle této metodiky připravených směsných tekutých organických nebo organo-minerálních hnojiv je pravidelná vstupní a výstupní laboratorní kontrola, a to především na obsah rizikových prvků a základních agrochemických parametrů jakými jsou pH, obsah sušiny, organických látek a základních živin. Laboratorní kontrolu odpadních hmot by měli provádět producenti odpadů. Laboratorní kontrolou by zároveň měly být zabezpečeny parametry pro vedení evidence použití hnojiv podle vyhlášky č. 274/1998 Sb. „O skladování a způsobu používání hnojiv“ (§7). V případě šíření do oběhu hnojiv připravených podle této metodiky je nezbytná registrace podle zákona č. 156/1998 Sb. „O hnojivech“ u Ústředního zkušebního ústavu zemědělského (ÚKZÚZ).
6. Seznam použité související literatury: 1. Budňáková et all.: Zákon o hnojivech a navazující vyhlášky. ÚVTIZ Praha, 2004 2. Fiala J.: Využití odpadů vs. vedlejších produktů potravinářského průmyslu. In: Odpadové fórum 2007, s. 3153 - 3159, Milovy 2007 3. Kaiser M.R.: Utilizing the Browing Local Supply of Distillers Grains. University of Wisconsin, 2006 4. Kol.: Zásady správné zemědělské praxe zaměřené na ochranu vod před znečištěním dusičnany ze zemědělských zdrojů. MZ ČR 2004 5. Morek M., Opatrná H. Voldřich M.: Odpady a druhotné suroviny v zemědělsko - potravinářském komplexu. MŽP ČR, 1996 6. Starý F.: Využití výpalků z výroby bioetanolu. In: Odpadové fórum 2007. Sborník přednášek, s. 3162 - 3170, Milovy 2007 7. Souček J., Špulák O.: Dřevěný popel - odpad nebo cenná surovina. Lesnická praxe. Časopis pro lesnickou vědu a praxi. (htpp:\\lesprall.siloonum.cz) 2007 8. Váňa J.: Zemědělské odpady. Kurs celoživotního vzdělávání Odpadové hospodářství. Sborník přednášek, část 2. s. 67 - 89, VŠCHT Praha 2007 9. Váňa J., Balík J., Tlustoš P.: Pevné odpady 2005. Česká zemědělská univerzita 2005
7. Seznam publikací, které předcházely metodice 1. Váňa J.: Technologické možnosti využití bioodpadů. In: Nakládání s bioodpady v legislativě a praxi. Ekomonitor Chrudim 2008, s. 37 41 2. Váňa J.: Zlepší se právní úpravou ekologické nakládání s bioodpady. Odpadové fórum, roč. 9., č. 2, str. 13-14, 2008 3. Váňa J.: Využití odpadu papíru, celulózy, dřeva a některých rostlinných tkání k výrobě bioetanolu. In: Sborník přednášek 3. odpadové fórum 2006, s. 3196 - 3196, Milovy 2006 4. Váňa J.: Zpracování odpadů na bioetanol s využitím tepelně tlakové hydrolýzy. In: Sborník referátů z 3. mezinárodní konference Odpady 21: 72 - 75, Ostrava 2003 5. Váňa J., Usťak S.: Zřizování a provozování malých kompostáren. Metodika pro praxi, VÚRV Praha - Ruzyně, 2007
Autoři:
Ing. Jaroslav Váňa, CSc., ing. Sergej Usťak, CSc.
Název:
Nutriční obohacení statkových hnojiv vhodnými druhy odpadů ze zpracování rostlinných surovin.
Vydal:
Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i. Drnovská 507, 161 06 Praha 6 - Ruzyně
Redakce, sazba a tisk: EnviBio - sdružení pro rozvoj technologií trvale udržitelného života Vydání č.:
1
Náklad tisku:
300 ks.
Počet stránek:
20.
Druh vazby:
brožura
Vyšlo v roce:
2008
Vydáno bez jazykové úpravy Kontakt na autora:
[email protected];
[email protected]
© Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., 2008 ISBN 978-80-87011-72-0
Vydal Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i. ve spolupráci s EnviBio - sdružení pro rozvoj technologií trvale udržitelného života 2008
