Žemės ūkio augalų biomasė – vienas svarbiausių atsinaujinančių išteklių Lietuvoje. Didžioji dalis žemės ūkio augalų produkcijos yra naudojama ar eksportuojama maistui ir pašarams. Tačiau besikeičiantys žmonių poreikiai ir gyvenimo būdas verčia ieškoti įvairesnių žemės ūkio augalų panaudojimo būdų ar naujų, mažiau mums žinomų augalų.

Plėtojant bioekonomikos koncepciją, būtina siekti kuo inovatyviau ir įvairiau panaudoti fitožaliavas, todėl svarbu įvertinti augalų biomasės auginimo technologijų kokybinius parametrus, kad gautume kuo vertingesnių produktų.

Specifiniai augalai funkcionaliojo maisto gamybai

Grūdų sveikatinančių savybių vertinimas ir su tuo susijusios naujos apdorojimo technologijos lemia didelį vartotojų susidomėjimą naujomis sveiko maisto gaminių tendencijomis ir augaliniais ingredientais praturtintos kosmetikos bei farmacijos produktų naudojimą, stengiamasi vartoti kuo įvairesnius grūdų produktus.

Be to, šaltuoju metų laiku mitybą rekomenduojama papildyti įvairiomis daigintomis sėklomis ar mikrožalumynais. Pakinta daiginamų sėklų cheminė sudėtis: pasyvios būklės buvusios vertingos medžiagos: vitaminai, makro- ir mikroelementai, fermentai, aminorūgštys – tampa biologiškai aktyvios ir augimo proceso metu susikoncentruoja daiguose. Juos valgant visas šias naudingas medžiagas pasisavina organizmas.

Vieni svarbiausių šiuo metu yra baltyminiai augalai. Ne vienas dietologas rekomenduoja sumažinti gyvulinės kilmės baltymų vartojimą ir keisti juos augalinėmis žaliavomis. Šiuolaikinės technologijos padeda išgauti įvairių augalinių baltymų koncentratus naudojant juos žmonių mityboje (įskaitant sveikatos priežiūros ir sporto sritis), maisto industrijoje (funkcinių maisto produktų savybių gerinimui) ir koncentruotų pašarų gamyboje.

Kaip baltyminiai augalai galėtų būti rekomenduojami vienmečiai pupiniai: žirniai, pupos, avinžirniai ir lęšiai. Pastarieji yra prisitaikę prie vėsesnio sezoninio klimato. Vienmečiai pupiniai augalai iki žalinimo programos skatinimo pradžios šiauriniame regione nebuvo labai gausiai auginami, kadangi yra ne tik jautrūs meteorologinėms sąlygoms, jų vėlesnis brandos laikas, bet juos gali užklupti ir daugybė virusinių ligų, todėl nepalankiais metais patiriami dideli derliaus nuostoliai.

Daugiamečiai pupiniai augalai žinomi kaip puikus žalių ir konservuotų pašarų baltymų šaltinis, taip pat gali būti pritaikomi žmogaus mityboje. Lietuvos agrarinių ir miškų mokslų centro daugiamečių pupinių augalų kolekcijoje auginti 4 genčių, 7 rūšių augalai: raudonieji ir šiliniai dobilai, mėlynžiedės ir apyninės liucernos, saldžialapės ir ilguolinės kulkšnės, sėjamieji esparcetai.

Nustatyta, kad išskirtinėmis maistinėmis ir antioksidacinėmis savybėmis bei bioaktyvių junginių koncentracijomis pasižymėję visi tirti augalai, sėklos ir mikrožalumynai gali būti įtraukti kaip baltymingi bei mineralinių medžiagų turtingi maisto produktų komponentai ir funkciniai ingredientai. Be to, mėlynžiedžių liucernų augalai ir sėklos gali būti naudojami kasdien maistą papildyti geležimi; dobilų augalai tinka maistą papildyti izoflavonais ir papildų gamybai, o liucernos – svarbi žaliava, kai reikia saponinų ar kumestrolio (šių medžiagų daugiausia nustatoma jaunuose augaluose). Kulkšnių augalinė žaliava naudinga sujungiant laisvuosius radikalus, o sėjamųjų esparcetų augalai – kondensuotųjų taninų šaltinis, pasižymintis antimikrobiniu veikimu.

Pupinių auginimas teikia pranašumų ne tik dėl augalinių baltymų generavimo. Pasėliai simbiozėje pasisavina azotą iš oro su moduliuojančiais mikroorganizmais, palikę azoto kiekį lauke kitam derliui. Tai sumažina lauko tręšimo poreikį ir kartu šiltnamio efektą sukeliančių dujų emisiją, susidarančią gaminant trąšas. Atsižvelgiant į vartotojų poreikius ne tik auginami augalai, bet ir kuriamos augalų veislės pagal kiekybinius – derliaus, baltymų, riebalų didinimo ir kokybinius – trūkstamų aminorūgščių, mineralinių medžiagų didinimo, antimitybinių medžiagų mažinimo, specifinės ar biotechnologinės paskirties veislių kūrimo aspektus.

Potencialūs lignoceliuliozinės žaliavos šaltiniai

Europoje ir JAV atliekama daug žolinių augalų auginimo ir biomasės panaudojimo labai įvairioms reikmėms tyrimų, o pastaraisiais metais ypač intensyvėja žolinių augalų panaudojimo įvairioms galimoms bioperdirbimo reikmėms tyrimai. Žolynų produktyvumą, biomasės kokybę lemia jų auginimo technologijos, naudojimo intensyvumas ir aplinkos veiksniai.

Lietuvos klimato sąlygomis gali būti auginama nemažai didelį biomasės derlių duodančių augalų, tokių kaip miskantai, pavėsiniai kiečiai, sidos, geltonžiedžiai legėstai. Jie gali būti labai patrauklus lignoceliuliozės šaltinis, produkuoja palyginti daug biomasės, tačiau dėl menko pramonės poreikio šie augalai nėra populiarūs tarp žemdirbių.

Verta papildomai dirbti su perdirbėjais, informuojant juos apie žemės ūkyje galimos užauginti biomasės potencialą. Lignoceliuliozinė biomasė gali būti naudojama kaip bioplastikų ir kitų produktų gamybos žaliava, tai prisidėtų prie šalies bioekonomikos sektoriaus augimo.

Bendra pasėlių agrotechnika daro įtaką dirvožemio kokybei: maistinių medžiagų balansui, organinių medžiagų (SOM) kaupimui, struktūrai, rūgštėjimui ir erozijai. Ne maisto paskirties augalų poveikio dirvožemio organinių medžiagų kiekiui, struktūrai ir pH vertinimas labai priklauso nuo vietos sąlygų. Nepaisant to, yra bendrų užfiksuotų tendencijų, leidžiančių palyginti trumpos rotacijos miškus, daugiametes žoles ir vienmečius pasėlius.

Tyrimais nustatyta, kad vienmečių augalų auginimas kelia riziką SOM kiekio ir struktūros atžvilgiu. Kita vertus, augalai, turintys gilią šaknų sistemą (kanapės, saulėgrąžos) iš dalies gali kompensuoti šį trūkumą, nes net per vienus metus yra užauginama didelė šaknų biomasė, kuri lieka dirvožemyje po derliaus nuėmimo.

Visi moksliniai tyrimai vienareikšmiškai patvirtina, kad sumedėjusių augalų plotuose ir daugiamečių žolinių augalų pasėliuose SOM ir dirvožemio struktūros pagerėjimas yra didesnis negu vienmečių, nes jie nuolat dengia dirvožemį, nėra keičiamos aeracinės sąlygos, lieka daug augalinių liekanų.

Be to, dauguma ne maisto paskirties augalų yra ne tokie reiklūs trąšų, pesticidų atžvilgiu, todėl dirvožemis kinta ne taip intensyviai – neigiamas poveikis yra mažas, sumažėja pH svyravimai. Kalbant apie erozijos grėsmę, žolinių daugiamečių augalų ir medžių apsauginis potencialas yra didesnis dėl didesnio paviršiaus uždengimo ilgą laiką, nuolatinio požeminės biomasės buvimo ir didesnio kritulių perėmimo.

Pagrindinis aspektas, kodėl šie augalai nėra plačiai paplitę Lietuvoje – maža biomasės paklausa. Šiuo metu vos keletas įmonių perdirba biomasę, tad, siekiant didinti šios srities bioekonomikos plėtrą, turi būti orientuojamasi į perdirbimo galimybių išplėtimą.

Agrobiomasė – bioenergetikos žaliava

Šiuo metu agrobiomasę panaudoti Lietuvos energetikoje galima trimis pagrindinėmis kryptimis: biodujų, kietojo biokuro ir biodegalų gamybai. Tos pačios tendencijos pastebimos visame Baltijos jūros regione, kur vyrauja panašios politinės, klimatinės ir dažnai ekonominės sąlygos.

Energetikos sektoriuje ir pramonėje kuro ir energijos gamybai naudojama ir dalis žemės ūkio atliekų bei produktų. Šiaudai – antrinė žemės ūkio produkcija, iš dalies gali būti vertinama ir kaip žemės ūkio atliekos bei sudaranti didžiausią augalinės kilmės atliekų potencialą. Lietuvoje biokurui ruošti per metus surenkama apie 130–140 tūkst. t šiaudų, kurių didžioji dalis panaudojama granulėms gaminti. Vis dėlto beveik visos šalyje pagamintos šiaudų granulės yra eksportuojamos į užsienį.

Specialistų teigimu, ekonomiškai pagrįstas šiaudų potencialas sudaro ne mažiau negu 0,5 mln. t, iš kurių būtų galima pagaminti apie 1500 GWh šiluminės energijos. Tai sudarytų tris ketvirtadalius energijos kiekio, kurį gali generuoti miško kirtimo atliekos. Šiaudai yra kasmet atsinaujinantis energijos šaltinis, dėl šios priežasties jie gali tapti tik patrauklesni vartotojams.

Nors vienu metu buvo kilęs didelis susidomėjimas žilvičiais ir kitais energiniais augalais, Lietuvos įmonėse buvo netgi kuriamos technologijos tokiam kurui deginti, bet tam tikros tokio kuro ypatybės (rūgštinėje aplinkoje atsirandanti korozija, šildymo paviršių užsinešimas dėl žemos pelenų lydymosi temperatūros) ir dėl to aukšti įrangos eksploatacijos kaštai bei trumpesnis jos gyvavimo laikas nebuvo palankūs plėtoti šio kuro gamybą ir naudojimą. Tad šiuo metu tokia praktika labai menkai išplėtota.

Lietuvos įmonėse gaminami pirmos kartos transporto degalai bioetanolis ir biodyzelinas, kurie maišomi į iškastinio kuro pagrindu gaminamus degalus. Biodujos Lietuvoje gaminamos prie kiaulių ir galvijų kompleksų iš žemės ūkio atliekų ir vandenvalos įmonėse, taip pat sąvartynuose (sąvartyno dujos). Nors biodujų gamybos technologijos nėra pigios, bet biodujų gamyba atlieka ir didelę aplinkosauginę funkciją: utilizuojamos ypač taršios atliekos (mėšlas ir srutos), mažinamas perteklinis azoto kiekis dirbamoje žemėje ir nemalonūs kvapai šalia didžiųjų gyvulininkystės kompleksų esančiose gyvenvietėse. Be to, biodujų gamybos atliekos gali būti naudojamos kaip vertingas substratas dirvožemiui tręšti.

Pasaulyje vyraujantys moksliniai tyrimai ir potenciali biomasės panaudojimo plėtra nukreipta daugiausia į antros kartos biodegalų gamybą, taip pat į naudojamos biomasės diversifikaciją, kai naudojama ne viena konkreti biomasės rūšis, bet įvairios biomasės mišiniai, į kuriuos patenka tiek medienos, tiek žemės ūkio, miestų ar pramonės atliekos.

Antros kartos biodegalų sąvoka yra palyginti plati, į ją įeina daug produktų, gaminamų įvairiomis technologijomis ir naudojant žaliavos įvairovę. Naujai plėtojamų technologijų grupė konversijos būdu galės gaminti antros kartos įvairių transporto rūšių biodegalus, pramonės įmonių žaliavą ir kurą bei pastatų energiją.

Antros kartos biodegalai gaminami iš daug lignoceliuliozės turinčios žaliavos. Dažniausiai tai mediena, bet gali būti naudojami ir kiti sumedėję augalai, pavyzdžiui, kai kurios energinės žolės ar sumedėjusios maistinių augalų atliekos.

Šiuo metu vis daugiau dėmesio pasaulyje sulaukia biodujų išgryninimas iki biometano, kurį galima toliau naudoti kaip antros kartos transporto biodegalus bei įpurkšti į tinklus kaip gamtinių dujų pakaitalą.

Galima pagaminti ir bioanglį iš šiaudų ir kitų žemės ūkio atliekų ar energinių augalų pirolizės technologiniuose įrenginiuose, kuri gali būti naudojama kaip kepsninių ar buitinių katilų, židinių ar krosnelių kuras, taip pat kaip vertingų medžiagų turtingos trąšos.

***

Lietuvos energetikoje galimos šios agrobiomasės naudojimo plėtros kryptys:

• biodujų gamyba ir jų utilizavimas naudojant mini- ar mikrokogeneraciją ūkiuose saviems šilumos ir elektros poreikiams;
• agrobiomasės atliekų perdirbimas į kuro granules;
• biometano gamyba.