Vis dažniau laukuose matomas vaizdas, kai kelerius metus stūkso niekam nereikalingi žolių šienainio ritiniai, kurie galėtų būti panaudoti ir bioreaktoriuose perdirbti į biodujas. Tai ne tik palengvintų nesunaudotų pašaro žaliavų utilizavimą, bet ir pagerintų ūkio ekonominį stabilumą.

Žolių biomasės panaudojimas energetikai – tai naujas požiūris į žolininkystę, žolinių augalų paskirtį bei vertinimą. Plėtojant energinių žolynų auginimą, galbūt būtų išspręsta bent dalis apleistos žemės panaudojimo problemų, skatinamas žemės ūkio konkurencingumas ir plėtojama aplinką tausojanti energetikos pramonės šaka.

Kiekviena šalis turi skirtingus atsinaujinančių energijos šaltinių resursus, skirtingas finansines galimybes bei in-frastruktūrą bioenergetikai plėtoti, tačiau daugumoje pasaulio šalių vis grįžtama prie maisto ir energetikos išteklių temos. Daugelio nuomone, yra neetiška atsinaujinančios energetikos reikmėms naudoti maisto žaliavas, kai badą kenčiančiose šalyse dėl maisto trūkumo kasdien miršta žmonės. Todėl mažiau dėmesio skiriant rapsams, kvietrugiams ir kitiems maistiniams augalams bei ieškant alternatyvių žaliavų atsinaujinančiai energetikai, vis plačiau yra realizuojama idėja, kad žolės gali būti skirtos ne tik pašarui, rekreacijai, apsaugai nuo erozijos, bet ir energetikai. Daugiametės žolės, būdamos ilgos vegetacijos, geriausiai išnaudoja saulės energiją, o tinkamai patręštos išaugina gausų derlių, kuris palankiais augimui metais gali siekti 10–12 t ha-1 sausųjų medžiagų.

Daugiamečių žolių panaudojimas kietajam kurui

Viena plačiausiai paplitusių biomasės panaudojimo sričių energetikai yra deginimas. Lietuvoje kol kas populiariausias medienos atliekų granuliavimas ir naudojimas kietajam kurui. Šiam kurui tinka menkavertė malkinė mediena, medienos perdirbimo pramonės ir miško kirtimo atliekos, tačiau vis dažniau imama domėtis ir žolių biomasės deginimu. Šiam procesui gali būti naudojami supresuoti ar granuliuoti energetiniai žolynai, deginami specialiuose katiluose. Gaunama šiluma naudojama ir asmeninio ūkio poreikiams, ir tiekiama centralizuotai įmonėms, gamykloms ar gyventojams. Svarbi užduotis – žolinių augalų granules tinkamai paruošti ir laikyti patalpoje, apsaugotoje nuo išorinio drėgmės poveikio.

Mokslo institutuose atliekami žolių deginimo efektyvumo tyrimai, kuriamos rekomendacijos žolių biomasės perdirbimo įmonėms. Deginimo metu iš žolynų gaunamas energijos kiekis palankiomis augimui meteorologinėmis sąlygomis gali siekti 150 GJ ha-1. Pagrindinė sąlyga kietajam biokurui skirtiems žoliniams augalams – kuo didesnis deginimui tinkamos biomasės derlius.

Žolių biomasė biodujoms

Mažėjant gyvulininkystės gamybai bei žolinių pašarų poreikiui ne tik Lietuvoje, bet ir kitose Europos valstybėse, susidomėta biodujų gamyba iš žolių biomasės. Mūsų šalyje gerokai sumažėjus žemės ūkio produktų paklausai, pagal tiesioginę paskirtį nebenaudojama apie 0,5 mln. ha žemės naudmenų. Dalyje šių plotų galėtų būti auginami energetiniai augalai – trumpos rotacijos miško želdiniai, skirti deginti, daugiamečiai žolynai biodujų gamybai ir t. t. Iš žolių, perdirbtų į biodujas, gautas energijos kiekis yra vidutiniškai du kartus didesnis negu anaerobinio proceso metu perdirbant populiarias biodujų substratui žaliavas, tokias kaip kiaulių ar galvijų mėšlą.

Pagrindiniai veiksniai, lemiantys biodujų gamybos proceso efektyvumą, yra biomasės derlius, jos cheminė sudėtis ir biodujų gamybos proceso parametrai. Daugiamečių žolių derlių ir kokybę lemia augalų genotipas, tačiau ne ką mažesnės įtakos šiems parametrams turi ir auginimo technologija, pjūties laikas, žolyno amžius ir kt. Siekiant optimizuoti biomasės savybes, galinčias paveikti biodujų išeigą ir gamybos procesą, augalų produktyvumą ir biomasės kokybę galima gerinti ir agrotechninėmis priemonėmis.

Šunažolės ir eraičinai pasirinkti neatsitiktinai

Šiais metais Lietuvos žemdirbystės institute pradėti vykdyti Lietuvos valstybinio mokslo ir studijų fondo remiami moksliniai tyrimai biodujų gamybai auginant paprastąją šunažolę (Dactylis glomerata L.) ir nendrinį eraičiną (Festuca arundinacea Schreb.). Augalai tyrimams buvo pasirinkti neatsitiktinai. Tai vienos atspariausių nepalankioms klimato sąlygoms  ir įvairioms ligoms daugiametės žolės, galinčios augti ir užauginti didelį biomasės derlių, esant nedideliems maisto medžiagų kiekiams dirvožemyje. Šios žolės pasižymi biomasės derliaus vienodumu skirtingais naudojimo metais.

Šiais metais nepalankiomis augimui meteorologinėmis sąlygomis antrųjų naudojimo metų paprastųjų šunažolių metinis sausųjų medžiagų derlius, kai pirmoji pjūtis buvo atlikta plaukėjimo metu, vidutiniškai buvo 5,5 t ha-1, o pjaunant vėliau jis siekė 5,9 t ha-1. Nendrinių eraičinų antraisiais naudojimo metais metinis sausųjų medžiagų biomasės derlius buvo atitinkamai 1,9 ir 2,2 t ha-1 azoto trąšomis netręštuose pasėliuose ir 3,9 bei 6,2 t ha-1 pasėliuose, kurie pavasarį vegetacijos pradžioje buvo patręšti 150 kg ha-1 azoto norma.

Vertinant biomasės, skirtos biodujų gamybai, kokybę, būtina atkreipti dėmesį į tai, kad pagrindiniai cheminiai elementai, esantys žolių biomasėje ir lemiantys anaerobinio proceso efektyvumą, yra vandenyje tirpūs angliavandeniai ir žali baltymai. Pastarųjų kiekis priklauso nuo žaliavoje sukaupto bendrojo azoto kiekio. Vandenyje tirpių angliavandenių kiekis tolygus greitai išgaunamos energijos kiekiui mikrofloros veiklai suaktyvinti. Šie elementai turi labai didelę įtaką žolių biomasės anaerobinės fermentacijos procesui, jo greičiui ir kokybei.

Ir vandenyje tirpių angliavandenių, ir žaliųjų baltymų kiekis daugiamečių žolių biomasėje plaukėjimo metu yra didesnis negu žydėjimo metu, nepriklausomai nuo augalų rūšies.

Pasirenkant augalus biodujų gamybai, būtina atkreipti dėmesį ir į šį procesą limituojančius veiksnius, kurių vienas yra lignino kiekis žolių biomasėje. Lignino vaidmuo augalų vystymuisi yra didžiulis: jis pagerina vandens ir jame ištirpusių maisto medžiagų apytaką ksilemos elementais, sutvirtina pluoštinius audinius ir stabdo patogenų plitimą augalų audiniuose. Tačiau biodujų gamybos proceso metu anaerobinės bakterijos šį elementą įsisavina labai sunkiai, todėl būtina siekti, kad biomasėje jo būtų kuo mažiau. Lignino kiekis neturėtų viršyti 15 proc. sausųjų medžiagų kiekio. Pirmaisiais mūsų tyrimų metais nustatyta, kad lignino kiekis augaluose yra daug mažesnis jiems plaukėjant negu žydint.

Žalia ar konservuota biomasė?

Anaerobiniam procesui gali būti naudojama ir žalia, ir konservuota žolė. Kadangi Lietuvos klimato sąlygomis žolių vegetacijos laikas yra labai trumpas, būtina kaupti atsargas biodujų gamybai, kad galėtume išlaikyti nepertraukiamą procesą ištisus metus.

Plačiausiai iš visų žolės konservavimo būdų anaerobiniam procesui yra naudojamas biomasės silosavimas.

Kaip jau minėta, nereikalingi žolių šienainio ritiniai, kelerius metus išbuvę laukuose, galėtų būti panaudoti bioreaktoriuose perdirbant į biodujas.

Energinis efektyvumas

Norint gauti teigiamus ekonominius rezultatus kietojo kuro ir biodujų gamybos procese, būtina atlikti energinio efektyvumo vertinimą. Šis rodiklis – tai gautos energijos kiekio ir energijos gamybos sąnaudų skirtumas. Kuo šis skirtumas didesnis, tuo biomasės panaudojimas energetikai yra efektyvesnis.

Pasirenkant žoles energetikai, būtina įvertinti žemės dirbimo, sėjos, pasėlių priežiūros, apsaugos nuo ligų, kenkėjų ir piktžolių, pjūties, transportavimo, konservavimo ir kitas energines sąnaudas. Apskaičiuoti ir įvertinti energijos sąnaudas įvairiems darbams atlikti nėra sudėtinga, kai turime vieną pasėlį ir norime nustatyti jo duodamą materialią naudą. Tačiau daug daugiau problemų kyla, kai norima atlikti viso ūkio ekonominį vertinimą, energinius augalus auginant sėjomainoje ir t. t. Iki šiol Lietuvoje atliktų negausių tyrimų duomenimis, efektyviausios biokurui yra daugiametės žolės, nes išvengiama dažno žemės dirbimo, jos mažiau reiklios priežiūrai, kelerius metus gaunamas didelis derlius. Tačiau norint gauti tikslesnes išvadas ir parengti rekomendacijas, numatoma atlikti daugiau mokslinių tyrimų.