Pokyčiai šalies žemės ūkyje per paskutinius dešimtmečius labai dideli. Keitėsi ir ūkių koncepcijos, ir gamybos technologijos, ir rinkos sąlygos. Žemdirbiai priversti konkuruoti ne tik tarpusavyje, bet ir visos Europos Sąjungos mastu. Dažnai konkurencijos sąlygos nėra lygios. Norint išgyventi globalios rinkos sąlygomis tenka ne tik keisti gamybos kryptis, bet ir ieškoti papildomų nišų rinkoje.

Viena iš jų – tai kuro gamyba iš biomasės, medienos ir žemės ūkio produkcijos perdirbimo atliekų. Juolab kad žaliavos išteklių gamybai yra gana daug. Tai grūdinių kultūrų ir rapsų šiaudai bei kūlimo atliekos, netinkamos pašarui žolės, energetiniai augalai, mediena, komunalinės atliekos. Tokios kuro rūšies gamybos įrangos pasirinkimas taip pat nemažas. Daug informacijos šioje srityje rasime interneto tinklalapiuose. Be daugybės šios rūšies kuro teigiamų savybių, minima ir parama jo gamyba užsiimantiems verslininkams, finansinės lengvatos. Iš tikrųjų padėtis nėra tokia rožinė kaip bandoma vaizduoti.

Sąlygų vertinimas

Motyvai, esą tuoj pasieksime energetinę nepriklausomybę arba sumažinsime ją iki minimumo, yra nelabai rimti. Pakanka pažiūrėti į Statistikos departamento skelbiamus duomenis apie kuro rūšių dalį bendrame sunaudojimo balanse, kad suprastume, jog realybė prasilenkia su siekiais. Reikia iš karto pasakyti, jog biomasė ir iš jos pagaminti briketai bei granulės ir ateityje išliks vietinės regioninės reikšmės kuru, t. y. jis turi būti naudojamas arti gamybos vietų arba transportuojamas kuo trumpesniais atstumais iki vartotojo.

Prieš imantis šio verslo, reikia žinoti, kam kuras bus skirtas ir kokie pirkėjo reikalavimai jo kokybei, kokia tiekiamo kuro forma ir grafikas sezono metu. Briketų ir granulių naudojimą lemia jų geometriniai matmenys, tūrinis tankis, drėgmė, šilumingumas. Nuo šių rodiklių priklauso technologinės įrangos pasirinkimas. Ar pakaks finansinių išteklių biokuro gamybos verslui pradėti, labai priklauso nuo įrangos kainos ir kitų papildomų išlaidų. Gali būti, kad teks rūpintis ir elektros energijos tiekimo linijos rekonstrukcija kelis kartus išaugusiems energijos poreikiams užtikrinti. Planuojant gamybos apimtis apie 5 000 tonų briketų arba granulių per metus, be banko paskolų technologinės įrangos neįsigysime. Jeigu lėšų problema išsprendžiama, dar nėra garantijos, kad veiklos rezultatai bus teigiami. Daugeliu atvejų gamyba gali tapti ir nuostolinga. Tą lemia daug veiksnių.

Gamybos ypatumai

Vienas iš tokių veiksnių, dėl kurių sunku prognozuoti biokuro gamybos sėkmę, palyginti su iškastiniu kuru, mažesnis šilumingumas. Šiaudų ir žolių sausos masės šilumingumas tesudaro 11–15 MJ/kg. Palyginimui, akmens anglies šilumingumas siekia 24 MJ/kg, o sausos medienos – 15–17 MJ/kg. Gerokai mažesnis ir palaidų šiaudų bei smulkintos biomasės lyginamasis svoris. Tai didina biomasės transportavimo sąnaudas į briketavimo įmonę. Presuotų į ritinius šiaudų pervežimas taip pat nėra optimalus variantas, nes jiems smulkinti prieš granuliavimą ir briketavimą reikės nemažų energijos sąnaudų. Tai įvertindami įrangos gamintojai pradėjo gaminti mobilius technologinius įrangos komplektus. Juose smulkintuvas ir briketavimo įranga sumontuota ant ratinės priekabos. Reikalinga elektros energija (apie 45 kW) gali būti tiekiama iš elektros tinklo arba autonominio agregato. Biomasės transportavimo atstumai, taikant tokią technologiją, bus minimalūs, todėl galima sėkmingai naudoti ir priekabas-rinktuvus, ir ritinių presus.

Labai svarbu yra užtikrinti produkcijos kokybę, kuri priklauso ir nuo žaliavos, ir nuo taikomos technologijos. Pastarąją renkantis tenka ieškoti priimtino kompromiso tarp gamybos sąnaudų ir kokybės. Mechaniškai atsparios granulės, deginamos automatizuotuose degikliuose, gaminamos iš itin gerai susmulkintos žaliavos, o smulkinimas didina energijos sąnaudas. Turint omenyje, jog šios paskirties kurui reikalaujamas mažas peleningumas ir apie 17 MJ/kg šilumingumas, šiaudų bei žolių granuliavimas neužtikrins vartotojui patrauklios produkcijos gamybos.

Geresnis variantas – iš šiaudų gaminti kuro briketus. Tik nukirstų grūdinių kultūrų ir rapsų šiauduose yra didelis kiekis chloro, šarminių metalų, kurie skatina katilo elementų koroziją. Šiaudų vytinimas lauke sumažina ne tik drėgmę. Atmosferiniai krituliai pagreitina šarminių metalų ir chloro išplovimą. Gerai apvytinti šiaudai įgauna pilką atspalvį. Tokie šiaudai geriau briketuojasi. Stūmokliniame prese presuojamų 10–16 proc. drėgmės šiaudų briketų tankis priklauso tik nuo suspaudimo jėgos. Nuo 80–100 MPa suspaudimo briketų tankis didėja labai nežymiai ir esant 150–170 MPa pasiekia maksimalią vertę. Didžiausio tankio briketai gaunami, briketuojant apie 10 proc. drėgmės šiaudus. Tokių briketų mechaninis atsparumas trupinimui apie 20 proc. didesnis negu pagamintų iš 16–18 proc. drėgmės šiaudų.

Kokybės gerinimo priemonės

Dėl mažo mechaninio atsparumo (trupinimo jėga 32–38 N) rapsų šiaudų briketų negalima sandėliuoti palaidų ir maišuose. Atsparumui padidinti galima į briketuojamus rapsų šiaudus pridėti medienos pjuvenų. Pridėjus 50 proc. medienos, briketų atsparumas padidėja iki 50–55 N. Kitas būdas atsparumui didinti – briketavimui naudoti stūmoklinius presus su atvira matrica (firma „Wektor“). Tokiu presu pagaminti briketai pasižymi gerais parametrais. Besitrinant presuojamai medžiagai į matricos sieneles, papildomai sutankinamas briketų paviršius, o atsparumas trupinimui padidėja 10–15 proc. Gerai supresuotų šiaudų briketų šilumingumas siekia apie 16–17 MJ/kg, tūrinis tankis – 350–400 kg/ m3, o peleningumas – 2–5 procentus.

Geresnės kokybės briketai pagaminami iš varpinių javų ir rapsų šiaudų, naudojant sraigtinius presus (firma „Asket“). Šiame prese kartu presuojama medžiaga papildomai smulkinama ir maišoma. Dėl to gaunama tolygiai sutankinta ir gerai sukibusių dalelių struktūra, o briketai pasižymi didesniu mechaniniu atsparumu. Be jau minėtų žemės ūkio produktų, kuro gamybai galima naudoti beveik visą augalininkystės produkciją. Pagal šiluminę vertę išsiskiria tik rapsų grūdai ir išspaudos (20–26 MJ/kg sausos masės).

Kiti žaliavų šaltiniai

Kitas žaliavos šaltinis biokurui gaminti yra įvairios atliekos. Su ta pačia įranga galima perdirbti popieriaus atliekas ir makulatūrą. Reikia pastebėti, kad tai vertinga žaliava antriniam perdirbimui. Taigi kurui gaminti liktų tik nerūšiuotos ir užterštos popieriaus atliekos arba tos, kurias transportuoti antriniam perdirbimui ekonomiškai neapsimoka.

Nerūšiuotų ir drėgnų popieriaus atliekų šilumingumas siekia apie 9 MJ/kg, o drėgmė – 20–30 proc. Sauso popieriaus šilumingumas – 15–16 MJ/kg. Popieriaus atliekų perdirbimas – sudėtingas procesas dėl didelio popieriaus higroskopiškumo, mažo tūrinio tankio susmulkinus. Popieriaus atliekose be celiuliozės yra daug kitų cheminių medžiagų – klijų, dažų, taurinančių ir kitų medžiagų. Vertingiausias perdirbti yra kartonas, laikraštinis ir pakavimo popierius. Jų šilumingumas artimas medienai ir sudaro 16–17 MJ/kg, o peleningumas – 1–5 proc. Kreidiniame popieriuje, pašto įmonių atliekose yra daug nedegių medžiagų. Jų peleningumas siekia 13–22 proc., o šilumingumas – tik 12–15 MJ/kg. Šiose atliekose ypač daug fosforo (12–25 proc. degios masės). Sieros kiekis visose popieriaus atliekose neviršija 0,2 proc. degios masės. Pagamintas iš šios žaliavos kuras tik iš dalies tenkins standarto DIN 51731 reikalavimus ir jo deginimas specialiuose granulių degikliuose pareikalaus papildomo reguliavimo. Tačiau galima sėkmingai deginti katiluose, kuriuose galima kūrenti ir smulkintą medieną (kapojus), ir kuro mišinius.

Kuro kokybė labai priklauso nuo žaliavos. Iš nerūšiuotų popieriaus atliekų pagamintų granulių šilumingumas tesudaro 13–14 MJ/kg, o peleningumas – 10–12 proc. Kita problema – granulių mechaninis atsparumas. Nenaudojant rišamųjų medžiagų bei nemaišant su medienos pjuvenomis atsijos sudaro 8–10 procentų.

Medienos priedai

Kaip jau minėta, smulkintos medienos priedas padidina iš biomasės pagamintų granulių ir briketų kokybę. Jų smulkinimas technologiniu požiūriu nesudaro problemų, tačiau labai didina energijos sąnaudas ir gamybos išlaidas. Geriausia naudoti medienos perdirbimo įmonės atliekas.

Tik nukirstos medienos drėgmė gana didelė (40–50 proc.). Po pradinio džiovinimo ji sumažėja iki 15–25 proc. Atitinkamai šilumingumas nuo 8,4 padidėja iki 12–14,5 MJ/kg. Kamieninės dalies medienos peleningumas svyruoja nuo 0,2 iki 0,8 proc., o smulkintų šakų – nuo 30 iki 90 proc. Įvairių rūšių medienos (net ir žievės) šilumingumas, skaičiuojant sausai masei, kinta nuo 18,2 iki 19,2 MJ/kg.

Taigi pagrindinė gamybos problema – žaliavos drėgmė. Standartas DIN 51731 maksimalią drėgmės vertę riboja 12 proc. Drėgnas pjuvenas maišyti su šiaudais – vienas iš būdų gaminti kokybiškus briketus ir granules. Briketų ir granulių kokybei pagerinti gali būti naudojamos įvairios rišamosios medžiagos. Ekologiniu požiūriu reikėtų orientuotis į augalinės kilmės medžiagas ir maisto bei perdirbamosios pramonės atliekas (pvz., nekondiciniai augaliniai aliejai, išspaudos, celiuliozės atliekos ir kitos). Ruošiant granuliavimo ir briketavimo mišinius kuro gamintojams lieka daug galimybių eksperimentuoti, o receptūra yra gamintojo intelektuali nuosavybė.

Kuro gamybai galima naudoti ir kitas medienos atliekas – pervežimo paletes, senus baldus, statybines konstrukcijas. Šių atliekų kiekiai didėja, o jų perdirbimas nėra toks paprastas jau vien dėl to, kad jose yra metalo detalių. O tam reikalinga speciali ir brangi technika. Kompanija „Hammel“ gamina įvairios konstrukcijos ir našumo trupintuvus, smulkintuvus, separatorius.

Atliekų smulkinimas – daug energijos reikalaujanti ir gana brangi technologija. Mažiausio mobilaus trupintuvo-smulkintuvo VB 450D/E galia apie 110 kW. Smulkinant stambias medienos atliekas našumas 10–12 t/val., o kelmus, paletes, kabelių rites – 6–8 t/val. Antrinio smulkinimo mašinų galia 160–250 kW, našumas 20–25 t/val. medienos atliekų. Jose įrengti magnetiniai metalo separatoriai, įrenginiai žemėms ir akmenims atskirti. Tik taip paruoštas kuras gali būti deginamas arba perdirbamas į briketus, nepažeidžiant technologinių įrengimų. Kad mašinų pajėgumus būtų visiškai išnaudotas, reikėtų perdirbti daugiau kaip 6 000 tonų atliekų per metus. Europos Sąjungos reikalavimai pertvarkyti atliekų tvarkymą netrukus pasieks visus rajonus ir minėtos technologijos išplės biokuro žaliavų bazę.

Tinkamos ne visos atliekos

Kaip ir kiekviename gamybiniame procese, gaminant biokurą, yra siekiama mažinti gamybos sąnaudas ir kartu užtikrinti reikiamą produkcijos kokybę. Žaliavos pasirinkimas šiuo požiūriu vaidina ypatingą reikšmę. Perdirbamojoje pramonėje susikaupia daug atliekų, kurios gali būti naudojamos kaip kuras. Kartais jos siūlomos už simbolinę kainą.

Didelė dalis atliekų užterštos nuodingomis ir agresyviomis medžiagomis (pvz., sorbentais, tirpikliais, naftos produktais, dažais ir jų atliekomis, filtraciniu dumblu, klijais, plastikais ir kitomis). Tokias atliekas leidžiama deginti tik specialiose įmonėse, kuriose nuolat stebima deginių emisija. Šių atliekų panaudoti briketų kokybei gerinti negalima. Neverta kuro gamybai naudoti mažo kaloringumo atliekų, užterštų inertinėmis nedegiomis medžiagomis (pvz., dulkėmis iš cikloninių filtrų, pirminio smulkinimo atliekomis ir kitomis). Jose esančios abrazyvinės medžiagos per trumpą laiką išveda iš rikiuotės presų darbines dalis.