Energia biomasy

(wierzba energetyczna)

Biomasa jest to substancja organiczna powstająca w wyniku procesu fotosyntezy.

Pozostawiona na powierzchni gleby w postaci mulczu (resztki pożniwne, zielony nawóz, chwasty) poprawia jej sprawność, a po przyoraniu i humifikacji staje się próchnicą. Może być źródłem odnawialnych nośników energii. Racjonalne spalanie biomasy nie powoduje zwiększenia ilości dwutlenku węgla w atmosferze (tylko w ograniczonym zakresie zwiększa stężenie dwutlenku siarki).

Materiały i paliwa odpadowe z biomasy, tzn. odpadki drewniane, trociny, kora, słoma, siano, darń, łęty, strąki fasoli, pestki owoców, zepsute ziarno, mogą być spalane w sposób ekologicznie bezpieczny i efektywny energetycznie.

W zależności od formy życiowej tkanki akumulacyjnej energii słonecznej występują następujące nośniki odnawialnej energii z biomasy:

1. części zdrewniałe (np. celulozowate) - drewno, słomy zbóż itp., siano oraz produkty uboczne, jak wytłoki, makuchy itp. z przetwarzania nasion i owoców - są źródłem energii odnawialnej z nośnika określanego biomasą - alternatywa dla kopalnych paliw stałych i ich przetworów, węgli kopalnych.

2. produkty rolnicze cukrowo- skrobiowe - ziemniaki, buraki, zboża, owoce - wysokoenergetyczne.

3. dodatki do paliw z wytworzenia nośników typu alkohole i estry - alternatywa zmniejszenia użycia benzyn z ropy.

4. tłuszcze z produktów rolniczych - oleje: rzepakowy, słonecznikowy, sojowy, palmy olejowej (kokosowy), gorczycy, rzepiku, rzodkwi, lnu, oliwek - są źródłem energii odnawialnej z wytworzenia nośnika określanego EMR biopaliwo - alternatywa dla mineralnego oleju napędowego z ropy.

5. odpady przetwórcze z grupy I, II, III i inne - bakteryjna produkcja z metanu - są źródłem energii odnawialnej z wytworzenia nośnika określanego biogazem - alternatywa dla gazu ziemnego i innych gazów przemysłowych

POZYSK BIOMASY

Biomasa jest to substancja organiczna powstająca w wyniku procesu fotosyntezy. Przyrost biomasy roślin zależy od intensywności nasłonecznienia, biologicznie zdrowej gleby i wody. W Polsce z 1 ha użytków rolnych zbiera się rocznie około 10 ton biomasy, co stanowi równowartość około 5 ton węgla kamiennego.

W roku 1984 biomasa roślinna pokrywała 13% światowej produkcji energii, w tym Kanada pokrywała biomas¹ 7% potrzeb energetycznych, a USA 4% potrzeb. W roku 1990 udział biomasy w światowej produkcji energii wynosił 12%.Ogólnie z 1 ha użytków rolnych zbiera się rocznie 10 - 20 t biomasy, czyli równowartość 5 - 10 ton węgla. Rolnictwo i leśnictwo zbierają w Polsce biomasę równoważną pod względem kalorycznym 150 mln ton węgla

Biopaliwa stałe używane mogą być na cele energetyczne w procesach bezpośredniego spalania, gazyfikacji oraz pyrolizy w postaci:
· drewna i odpadów drzewnych (w tym zrębków z szybko-rosnących gatunków drzewiastych tj.: wierzba, topola)
· słomy jak i ziarna (zbóż, rzepaku)
· słomy upraw specjalnych roślin energetycznych z rodziny Miscanthus, Topinambur itp.
· osadów ściekowych,
· makulatury,
· szeregu innych odpadów roślinnych powstających na etapach uprawy i pozyskania jak też przetwarzania przemysłowego produktów (siana, ostatek kukurydzy, trzciny cukrowej i bagiennej, łusek oliwek, korzeni, pozostałości przerobu owoców itp.)
  Różnorodność materiału wyjściowego i konieczność dostosowania technologii oraz mocy powoduje, iż biopaliwa wykorzystywane są w różnej postaci. Drewno w postaci kawałkowej, rozdrobnionej (zrębków, ścinków, wiórów, trocin, pyłu drzewnego) oraz skompaktowanej (brykietów, peletów). Słoma i pozostałe biopaliwa z roślin nie-zdrewniałych są wykorzystywane w postaci sprasowanych kostek i balotów, sieczki jak też brykietów i peletów.
Wartości opałowe produktów biomasy na tle paliw konwencjonalnych wynoszą:

Słoma żółta	14,3 MJ/kg
Słoma szara	15,2 MJ/kg
Drewno opałowe	13,0 MJ/kg
Trzcina	14,5 MJ/kg
Etanol	25 MJ/kg
Węgiel kamienny	25 MJ/kg
Gaz ziemny	48 MJ/kg

Jak wynika z przeprowadzanych badań statystycznych, corocznie w Polsce rolnicy wypalają na polach około 10 milionów ton słomy zbożowej i rzepakowej. Do tej liczby dodać należy jeszcze około 1,5 miliona ton odpadów drzewnych. To już są ilości niebagatelne, a odpowiednio przetworzone stanowić mogą tanie źródło energii cieplnej oraz wymierny dochód dla całej społeczności lokalnej.
Pod względem energetycznym 2 tony biomasy równoważne są 1 tonie węgla kamiennego. Także pod względem ekologicznym biomasa jest lepsza niż węgiel gdyż podczas spalania emituje mniej SO2 niż węgiel. Bilans emisji dwutlenku węgla jest zerowy, ponieważ podczas spalania do atmosfery oddawane jest tyle CO2 ile wcześniej rośliny pobrały z otoczenia. Biomasa jest, zatem o wiele bardziej wydajna niż węgiel, a w dodatku jest stale odnawialna w procesie fotosyntezy.

PRODUKCJA I WYKORZYSTANIE DRZEWA WIKLINOWEGO

Za paliwo przyszłości uważa się drewno wiklinowe z plantacji energetycznych. Pod względem energetycznym dwie tony suchego drewna równoznaczne są jednej tonie węgla, tak wiec rolnicy uprawiający wiklinę jako surowiec energetyczny mogą uniezależnić się od wydatków na zakup węgla.
Z jednej sadzonki pędowej, czyli tzw. zrzezu (odcinek łodygi średnicy około 1 cm i 20-25 cm długości), wyrasta w ciągu jednego roku kilka pędów (2-3), które ścina się w zimie, a w ciągu następnego roku ze wspólnego pnia powstaje już około 40-60 łodyg, z których w następnych latach przeżywa około 10 na 1m2. Najlepsza okazała się wierzba wiciowa (salix viminalis), intensywnie nawadniana i nawożona, dająca produkcję rzędu 12-15 ton suchego drewna na hektar w ciągu roku. Wierzba jest ścinana nisko nad ziemią, co 3 lata, a następnie odrasta na nowo.
Wyprodukowane na plantacjach energetycznych drewno może być wykorzystane jako paliwo w kotłowni centralnego ogrzewania, zasilając dom mieszkalny, suszarnię rolniczą, szklarnię, a nawet lokalną elektrociepłownie lub poddane dalszej obróbce w procesach destylacji, fermentacji itp. Opanowano już technologię suchej destylacji do produkcji biometanolu, a w perspektywie wodoru.
Ciepło spalania suchego drewna wynosi 13 MJ/kg, czyli około dwa razy mniej niż dobrego węgla kamiennego, ale więcej niż zamulonego torfu lub słabej jakości węgla brunatnego. Przy produkcji drewna na poziomie 12 t/ha w ciągu roku uzyskuje się produkcję równoważną 6 t węgla kamiennego na hektara/rok, co przy cenie węgla 400 PLN za tonę daje roczny dochód z hektara na poziomie 2400 PLN.
Z doświadczeń płynących z zagranicy wynika, że plantacje wiklinowe pod względem ekonomicznym przynoszą rolnikom większy zysk niż produkcja zbożowa (Szwecja) czy produkcja owiec (Walia).
Nakłady energetyczne na rozwój plantacji wiklinowych, w porównaniu z efektami energetycznymi przy spalaniu drewna, są jak 1:10. Do nakładów zalicza się wszelkie prace uprawowe, transport oraz ewentualne zrębkowanie faszyny.
Rynek na opał drzewny jest dopiero w stadium organizacji. Ważnym czynnikiem stymulującym rozwój plantacji energetycznych jest nadprodukcja żywności w wielu krajach Unii Europejskiej, gdzie rolnicy wprowadzają uprawy energetyczne jako alternatywę wobec tradycyjnych płodozmianów, ponieważ żywność będzie coraz tańsza, a energia coraz droższa. Jednak najważniejsze korzyści plantacji energetycznych wynikają z faktu, ze są to zasoby odnawialne, spalanie drewna nie zagraża środowisku oraz tworzy się nowy rynek surowców i pracy na wsi.

UPRAWA ORAZ PRODUKTYWNOŚĆ WIERZB ENERGETYCZNYCH NA GRUNTACH ROLNICZYCH

Z prognoz zmian intensywności wykorzystania rolniczej przestrzeni produkcyjnej wynika, iż polskie rolnictwo stanowić będzie w coraz szerszym zakresie źródło surowców dla przemysłu i lokalnej energetyki. Pewną alternatywą są szybko rosnące krzewiaste wierzby, których biomasa może być wykorzystana do chemicznego przetwórstwa (celuloza, metanol) oraz jako odnawialne, ekologiczne paliwo.

Uprawa wierzb krzewiastych na plantacjach polowych może dać rolnikom wiele korzyści ze względu na:

• niskie nakłady pracy;

• niską energochłonność uprawy (małe zapotrzebowanie na nawozy i pestycydy);

• wysoką produktywność;

• możliwość wykorzystania dużych powierzchni gleb do uprawy;

• możliwość zastosowania standardowych maszyn do uprawy gleby, sadzenia i z drobnymi adaptacjami do zbioru biomasy;

• nieograniczony rynek (przyszłościowo);

• bezpieczna uprawa dla środowiska (integracja celów społecznych: rolnictwa i środowiska).

Charakterystyka botaniczna rośliny

Rodzaj wierzba (Salix L):

• należy do rodziny wierzbowatych (Salicaceae);

• obejmuje ponad 300 gatunków;

• występuje jako drzewa, krzewy i krzewinki.

Krzewiaste gatunki wierzby, tworzące długie elastyczne pędy, nazywane wikliną. W zależności od tempa wzrostu i innych cech mogą one być wykorzystywane na różne cele. W praktyce istotne znaczenie ma wierzba konopianka (Salix viminalis). Wykorzystywana jest bardzo często na cele koszykarskie. Jednak w ostatnich latach szybko rosnące formy, mające wysoki potencjał produkcyjny biomasy, coraz szerzej wykorzystywane są na cele energetyczne.

Ogólna charakterystyka rośliny

Wierzba jest rośliną:

• dwupienną;

• owadopylną.

Liście:

• pojedyncze;

• całkowite;

• ułożone najczęściej skrętolegle;

• pierzasto unerwione;

• blaszki liściowe mają zróżnicowane kształty(od okrągłych do równowąskich, o brzegach całych lub ząbkowanych.

Kwiaty:

• zebrane w kwiatostany, zwane są kotkami;

• są one cienkie, walcowate, krótko osadzone;

• rozwijają się wczesną wiosną, przed rozwojem liści lub rzadziej równocześnie z liśćmi;

Dzięki obecności pączków wzrostowych na korzeniach, w strefie przyłodygowej, gatunki z rodziny Salix mają zdolność wytwarzania nowych pędów w kolejnych okresach wegetacji.

Wymagania klimatyczno-glebowe

Z opracowanej przez Światową Organizację Meteorologiczną (WNO) komputerowej prognozy wzrostu i produktywności wierzb krzewiastych na plantacjach polowych wynika, że w Polsce istnieją korzystne warunki do produkcji drewna z wierzb. W analizie tej przyjęto średnio 210 dni okresu wegetacyjnego w Gdańsku i 215 dni w Krakowie. Suma opadów w Polsce wynosi średnio od 500 do 700mm. Na podstawie tej symulacji ustalono, że średnia produktywność wierzb krzewiastych w warunkach polskich może wynieść ok.14 ton suchej masy drewna z 1 ha w ciągu roku.

Plantacje wierzby energetycznej mogą być lokalizowane w rejonach, w których gleby od marca do końca października są dostatecznie uwilgotnione.

Wierzba reaguje szczególnie wyraźnie na przebieg warunków atmosferycznych od połowy czerwca do końca sierpnia (w tym okresie przypada maksymalny przyrost masy roślinnej). Opady i umiarkowanie wysoka temperatura w tym okresie wpływają na wysokość plonów prętów wikliny. Susza powoduje spadek plonowanie nawet o 50%. Jest ona szczególnie niebezpieczna w okresie przyjmowania się zrzezów. Oprócz wody dostarczonej z opadów deszczu, duże znaczenie dla wikliny ma wilgoć nagromadzona w glebie po zimie oraz odpowiedni poziom wody gruntowej.

Zalecane rodzaje gruntów pod uprawę wierzb z rodziny salix viminalis to:

• grunty użytkowane rolniczo (płużnie) o klasach bonitacji III do IV;

• gleby aluwialne napływowe oraz mady;

• gleby nadmiernie wilgotne, ale nie zabagnione (obecnie wykorzystywane jako użytki zielone);

• grunty niższych klas bonitacji (V), pod warunkiem ich nawadniania i nawożenia np. osadami ściekowymi;

• gleby zanieczyszczone przez przemysł np. metalami ciężkimi.

Wybór i przygotowanie stanowiska

Przed założeniem plantacji należy uwzględnić:

- właściwe jej rozplanowanie w terenie, które umożliwi zmechanizowanie prac polowych tj.

• sadzenie;

• nawożenie;

• pielęgnacja;

• zbiór.

- wydzielenie dróg technologicznych (dostępnych porą zimową)
- istniejące przeszkody naturalne, jak na przykład linie wysokiego napięcia ( trzyletnie rośliny osiągają 5-6 m wysokości); - wykonanie analizy glebowej tj.

• ustalenie zasobności gleby i wielkości potrzebnego nawożenia mineralnego;

• odczyn gleby (pH) powinien być zawarty w granicach 5,5- 7,5.

Przygotowanie stanowiska pod przyszłą plantację wierzb krzewiastych powinno rozpocząć się w roku poprzedzającym sadzenie. Gleba pod polową plantację energetyczną powinna być przygotowana tak jak pod inne rośliny rolnicze: zboże, rzepak, czy okopowe.

W zależności od poziomu kultury rolnej i od przedplonu, najczęściej powinny być wykonane następujące zabiegi:

• odchwaszczenie;

• dostosowanie składników pokarmowych gleby do potrzeb wierzby;

• prawidłowe uprawienie gleby.

Bardzo ważnym jest sadzenie wierzby w odchwaszczonej glebie, ponieważ walka po posadzeniu jest utrudniona i bardzo kosztowna.

Jeżeli przeznaczona pod wierzbę glebę była odłogowana lub są to użytki zielone, najczęściej stosuje się następujące zabiegi:

• koszenie i zebranie chwastów;

• na chwasty szczególnie wieloletnie jak: perz, ostrożeń czy powój należy zastosować Roundup w dawce 4-8 litrów na hektar;

• talerzowanie;

• bronowanie;

• głęboka orka przed zimą.

Bardzo ważny zabiegiem jest zimowa głęboka orka przy użyciu pługa z przedpłużkami na głębokość nie mniejszą niż 35-40 cm. Orka ta miesza wysiane wcześniej nawozy fosforowo- potasowe z warstwą orną gleby.

Dobór gatunków

Do uprawy na plantacjach energetycznych wykorzystywane są różne gatunki szybko rosnących wierzb krzewiastych:

• salix viminalis;

• salix amigdalina;

• salix dacyclados;

• etc.

Najodpowiedniejszymi do uprawy w Polsce są różne formy z gatunku Salix viminalis - wierzba konopianka i jej wewnątrz i między gatunkowe krzyżówki.

Klony wykorzystywane do zakładania plantacji energetycznych powinny charakteryzować się między innymi:

• intensywnym wzrostem roślin;

• szybkim odrostem pędów po zbiorze;

• odpornością na choroby i szkodniki;

• dobrą mrozoodpornością;

• korzystną morfologią pędów;

• dobrą jakością drewna;

• rozmnażać się wegetatywnie.

Najodpowiedniejsze formy wg. Katedry Hodowli Roślin i Nasiennictwa Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego w Olsztynie zostały przedstawione w tabeli.

Nazwa klonu	Numer klonu w kolekcji UWM
Salix viminalis x S. dasyclados ssp. Baltica	1001
Salix viminalis selecta x S. americana	1019
Salix viminalis HS 7/55 klon 22	1023
Salix viminalis x S. viminalis lanceolata	1033
Salix viminalis cul. Piaskówka	1040
Salix viminalis x S. amigdalina	1046
Salix viminalis var. gigantea	1047
Salix viminalis var. regalis	1048
Salix viminalis 082	1054

Przy doborze klonów zwracać należy uwagę min. na:

• rodzaj gleby;

• przeznaczenie surowca wierzbowego;

• częstość zbiorów surowca wierzbowego;

• warunki fizjograficzne upraw wierzby;

• poziom wód gruntowych;

• nasłonecznienie;

• długość okresu wegetacyjnego;

• itp.

Sadzenie

Sadzenie odbywa się:

• wczesną wiosną i wówczas sadzenie powinno odbywać się tak wcześnie jak to jest tylko możliwe;

• jesienią, po zakończeniu okresu wegetacji, kiedy uwilgotnienie gleby jest bardzo dobre. Przed sadzeniem wiosennym pole powinno być całkowicie przygotowane jesienią.

Wierzbę rozmnaża się wegetatywnie za pomocą zrzezów (sztobrów, sadzonek) tzn. kawałków pociętego pędu, które po wysadzeniu do gleby ukorzeniają się, tworząc nowe rośliny.

Materiałem nasadzeniowym są zrzezy (sztobry), charakteryzujące się:

• długość 20-25cm;

• grubość od 5 do 15mm;

• najlepiej sadzonki wykonane z odrostów jednorocznych lub dwuletnich.

Wcześniej przygotowane sadzonki powinny być przechowywane w chłodni w temperaturze ok. 4oC w warunkach dużej wilgotności. Na 4 dni przed sadzeniem zrzezy wyjmuje się z chłodni (lub zimnej piwnicy), po czym korzystnie jest umieścić je w wodzie (unikając całkowitego zanurzenia) na okres 2-3 dni w celu pobudzenia ich wzrostu.

Sadzonki powinny znajdować się jak najbliżej miejsca sadzenia i muszą być zabezpieczone przed nasłonecznieniem i działaniem silnego wiatru, ponieważ ograniczy to ich wysuszanie.

Gęstość sadzenia uzależniona jest następujących czynników:

• wielkość i przeznaczenie plantacji (plantacja mateczna, zbiór na biomasę;)

• rozstawu kół maszyn rolniczych, zwłaszcza ciągników i maszyn towarzyszących przy sadzeniu, pielęgnacji oraz zbiorze z plantacji;

• cykl pozyskiwania biomasy ( co roku, co dwa lata lub co trzy lata).

W warunkach Polski wysadza się od 20 do 60 tys. sadzonek na 1 hektar.

Najczęściej jest to 40 tys. sztuk sadzonek na jeden hektar w rozstawie 0,75m międzyrzędzia i 0,33m odległości w rzędzie. Zrzezy sadzi się równo z glebą lub ich wierzchołki mogą wystawać 1-3 cm nad powierzchnię.

W Szwecji sadzi się zrzezy w równoległych rzędach. Odległość między rzędami wynosi 0,75 m, następnie 1,25 m, znów dwa rzędy w odległości 0,75 m, odstęp 1,25 m itd. (sadzenie pasowe). Odległość między zrzezami w rzędzie wynosi 0,50 m, co daje obsadę około 15 000 zrzezów na hektar (przy powyższym sposobie sadzenia zakłada się zbiór roślin w cyklach 3-letnich).

Przy sadzeniu należy pamiętać o biegunowości sadzonek. Posadzenie niezgodne z właściwym kierunkiem wzrostu opóźnia rozpoczęcie wegetacji o około 3 tygodnie. Wierzbę sadzić można ręcznie lub maszynowo.

Pielęgnacja i nawożenie roślin

W pierwszym roku plantacja wierzby krzewiastej jest narażona na dużą konkurencję ze strony chwastów, dlatego zwalczanie ich w pierwszym roku wegetacji roślin jest podstawowym zbiegiem uprawowym.

Duże zachwaszczenie plantacji wierzb krzewiastych w pierwszym roku jest najczęstszą przyczyną niepowodzenia uprawy tego gatunku w kolejnych latach!

Po zasadzeniu zrzezów (zanim zaczną rozwijać się pędy, 1-3 dni po sadzeniu) należy zastosować herbicydy doglebowe:

Nazwa środka	Dawka środka w kg/ha
Azotop	1,5-2,5
Bladex 50 WP	2,0-5,0
Bladex 500S.C.	3,0-4,0

Jeśli chemiczna walka z chwastami nie daje zadawalających wyników i wystąpi zachwaszczenie wtórne trzeba zastosować pielęgnację:
- mechaniczną, maszynami do uprawy międzyrzędzowej;
- ręczną.

Bardzo ważne jest, aby mechaniczne zwalczanie chwastów rozpocząć zanim chwasty rozwiną silny system korzeniowy. Najczęściej w okresie wegetacji wymagane jest dwukrotne spulchnienie międzyrzędzi w celu zniszczenia chwastów.

Po zakończeniu pierwszego okresu wegetacji plantacje należy skosić zimą w celu stymulowania wzrostu i rozkrzewienia roślin w następnych latach uprawy (pozyskane pędy nadają się do produkcji zrzezów). Z jednego ha wierzby w pierwszym roku można uzyskać materiał do posadzenia na ok.5-7 ha nowej plantacji.

W dalszych latach użytkowania na dobrze prowadzonej plantacji szybko rosnących wierzb krzewiastych chwasty nie stanowią zagrożenia dla roślin. W okresie wegetacji na chwasty jednoliścienne można stosować nalistne herbicydy selektywne np. Fusilade Super EC, Targa 10 EC, Targa Super 5 EC.

Zarówno w pierwszym roku uprawy jak i po ścięciu wierzba narażona jest na zniszczenie przez zwierzynę łowną. W celu zabezpieczenia przed zgryzaniem części zewnętrzne plantacji o szerokości 7-10 m należy spryskiwać repelentem STOP Z w rozcieńczeniu 3 %.

NAWOŻENIE ROŚLIN

Przy ustalaniu wysokości nawozów mineralnych pod wierzbę należy uwzględnić:

• zasobność gleby;

• skład mechaniczny;

• pH gleby;

• przedplon.

Pierwszy rok uprawy

Pierwszy rok traktowany jako faza wstępna. Należy zadbać o właściwy rozwój systemu korzeniowego i rozkrzewienia się roślin.

Należy pobrać próbki glebowe celem określenia zawartości makro i mikroelementów w glebie i uzupełnić braki składników pokarmowych. W tym okresie należy bardzo ostrożnie dawkować nawozy.

Nawożenie mineralne NPK zastosować w proporcji 30:10:30 kg/ha.

Panuje pogląd, że w pierwszym roku po wysadzeniu nawożenie plantacji wikliny na glebach zasobniejszych w składniki mineralne jest w zasadzie zbędne. Dawniej plantacje zakładano przeważnie na oborniku, nie stosując nawożenia mineralnego w pierwszym roku uprawy. Obecnie zaleca się stosowanie nawozów zielonych (głównie mieszanek roślin strączkowych ) uprawianych jako przedplon.

Zarówno do przygotowania gleby przed sadzeniem, jak i w dalszych latach dobrym nawozem może być osad ściekowy. Zawsze jednak należy stosować osad o badanym składzie, który jest dopuszczalny do zastosowania w rolnictwie.

Po pierwszym roku uprawy pędy powinny być wycięte w okresie zimowym, co będzie stymulowało rozkrzewienie roślin w drugim i następnych latach wegetacji.

Drugi rok uprawy

W drugim roku rośliny należy nawozić intensywnie NPK odpowiednio 80:30:80 kg/ha.W tym czasie składniki pokarmowe pobierane z gleby są wykorzystywane przez rośliny do tworzenia dużej liczby pędów, liści i korzeni.

Trzeci i dalsze lat uprawy

Nawozy NPK zastosować w ilości 80:30:80 kg/ha. Po opadnięciu liści i uformowaniu się warstwy ściółki, zapotrzebowanie na nawożenie mineralne jest nieco niższe, ponieważ część składników pokarmowych roślin przyswajają z rozkładającej się biomasy liści.

Produktywność wierzby krzewiastej

W pierwszy roku po wysadzeniu:

• zrzezy ukorzeniają się;

• wytwarzają 1-3 pędy nadziemne;

• pędy osiągają wysokość od 1 do 2,5 m wysokości;

• grubość pędów 7-13 mm.

W drugim roku uprawy:

• rośliny wytwarzają nieporównywalnie od pierwszego większą liczbę pędów (od kilku do kilkunastu ), jest to efekt ścięcia roślin po pierwszym okresie wegetacji;

• wysokość roślin 2,6-3,0 m

• średnia grubość pędów 13 mm

W trzecim roku uprawy (pędy dwuletnie na trzy letniej karpie):

• rośliny uzyskały wysokość 3,3- 4,5 m

• średnia grubość pędów 20 mm

Wysokość trzyletnich pędów na czteroletniej karpie wahała się od 5,5 do 6,0m, a średnia grubość pędu wynosiła 30mm.

Plon suchej masy drewna wierzby w jednym z badań wyniósł średnio 17,5 t/ha/rok.

Plon drewna wzrastał wraz z opóźnianiem terminu zbioru. Najwyższy był on przy zbiorze roślin, co 3-lata (21,55 t/ha/rok). Plon suchej masy drewna u badanych form był zróżnicowany, najwyższy plon dała Salix viminalis 082 (średnio 21,72 t/ha/rok). Produktywność użytych w doświadczeniu form była najwyższa, gdy zbierano je w cyklu 3-letnim. Plon suchej masy drewna w tej kombinacji zawarty był w przedziale od 18,55t/ha/rok do 26,44t/ha/rok w zależności od klonu.

Pozyskiwanie drewna rozpoczyna się zwykle po dwóch latach uprawy i może odbywać się w cyklach: jednorocznych, dwuletnich lub trzyletnich.

Całkowity okres użytkowania karpy określa się na około 30 lat. Po tym okresie glebę należy rekultywować.

Zbiór wierzby krzewiastej

Do zbioru wierzby krzewiastej w powyższych rotacjach przystępujemy:

• po zakończeniu okresu wegetacji;

• gdy z pędów opadną liście;

• w praktyce przypada to od 15 listopada i trwa do końca marca, czyli do rozpoczęcia przez rośliny nowego okresu wegetacji .

Pędy powinny być ścinane na wysokości 5-10 cm nad powierzchnią gleby.

Na wiosnę niskie karpy wypuszczają nowe pędy, które można eksploatować w powyższych cyklach zbioru. Produkcja na plantacji krzewiastych wierzb może przebiegać bez większych zakłóceń przez okres 20-30 lat.

Zbiór uzależniony jest od dalszego przeznaczenia:
- zbiór na sadzonki;
- zbiór na biomasę.

Do zbioru roślin w cyklach jednorocznych można wykorzystać silosokombajny do zbioru kukurydzy współpracujące z ciągnikami, które rozdrabniają materiał na zrębki (zbiór na biomasę), lub ścinanie przy użyciu sekatorów, pił spalinowych, kosiarek listwowych (zbiór na sadzonki).

Do zbioru roślin w cyklach dwu- lub trzyletnich można użyć kombajnu do zbioru kukurydzy Class Jaguar ze zmodyfikowanym aparatem tnącym. Kombajn ten rozdrabnia pędy na 3-5 cm zrębki, które są następująco wydmuchiwane do pojemnika znajdującego się na kombajnie lub na przyczepę ciągniętą przez ciągnik jadący obok kombajnu (tak jak przy zbiorze kukurydzy).Inne maszyny stosowane do zbioru wierzb krzewiastych ścinają i wiążą całe rośliny w wiązki. Na plantacjach niewielkich obszarowo rośliny szybko rosnących wierzb krzewiastych mogą być pozyskiwane ręcznie przy użyciu pił łańcuchowych niezależnie od cyklu zbioru. Tak pozyskana biomasa może być przechowywana w stertach a następnie rozdrabniana za pomocą rębarek do drewna.

Zastosowanie

PRZEMYSŁ I ENERGETYKA

• Produkcja celulozy,

• Produkcja metanolu,

• Produkcja biomasy dla celów energetycznych,

• Produkcja ekranów akustycznych, mat drogowych itp.

• Architektura ogrodowa: ogrodzenia, altany itp.

OCHRONA GLEBY

• Rekultywacja terenów przemysłowych,

• Tworzenie stref ochronnych wokół zakładów przemysłowych,

• Tworzenie stref ochronnych wokół wysypisk śmieci,

• Rekultywacja skarp piaskowni,

• Wstrzymanie erozji wzgórz pozbawionych naturalnej roślinności.

OCHRONA WODY

• Tworzenie stref ochronnych wokół oczyszczalni ścieków,

• Tworzenie plantacji w celu degradacji osadów z oczyszczalni,

• Utrwalanie i umacnianie brzegów zbiorników wodnych,

• Tworzenie hydrobiologicznych oczyszczalni ścieków.

OCHRONA POWIETRZA

• Tworzenie stref ochronnych wokół dróg i autostrad.

Znaczenie gospodarcze

Formy drzewiaste wierzby mogą być wykorzystywane w bardzo różny sposób.

Drewno wierzbowe znajduje zastosowanie do:

• wyroby sklejki;

• płyt pilśniowych i wiórowych;

• mas celulozowych.

Tarcica wierzby:

• elementy konstrukcji mebli;

• opakowania drewniane;

• wyroby papiernicze;

• garbniki;

• środki lecznicze (kwas salicylowy);

• rysownice;

• narzędzia rolnicze;

• sprzęt gospodarstwa domowego;

• galanteria drzewna (np. zapałki)

Długie wiązki gałęzi wierzbowych, nazywane faszyną, oraz nieokorowane wałki o średnicy około 8-10mm, mają zastosowanie w budownictwie wodnym do umacniania brzegów kanałów, rzek i potoków, wałów przeciwpowodziowych itp.

Krzewiaste wierzby sadzi się w ramach rekultywacji terenów przemysłowych i stref ochronnych wokół fabryk, nie tylko ze względu na tolerancję na zanieczyszczenia, ale również na pionierski charakter tych gatunków, zdolnych do opanowania terenów charakteryzujących się często silnym zakwaszeniem, brakiem wody i substancji organicznej. Podobne zastosowanie mogą znaleźć wierzby na silnie toksycznych wysypiskach śmieci i odpadów.

Nasadzenia wierzbowe, poza wartościami użytkowymi, wpływają korzystnie na mikroklimat otoczenia:

• powstrzymują erozję gleby;

• umacniają i upiększają krajobraz;

Salix Viminalis polecany jest ostatnio w ochronie środowiska na terenach przemysłowych skażonych metalami ciężkimi, przy rekultywacji gleb, przy drogach szybkiego ruchu, budynkach mieszkalnych i inwentarskich.

Oprócz tego plantacje wiklinowe spełniają funkcję biologicznych oczyszczalni ścieków, które odprowadzane na pola wiklinowe są biologicznie rozkładane i oczyszczane.

Drewno wierzbowe jest bogate w celulozę. W drewnie pędów jednorocznych Salix Viminalis stwierdzono 49,2% celulozy, natomiast w 3-letnich pędach 51,6%. Potwierdzają to wyniki badań przeprowadzonych w Irlandii Płn. Wskazują one możliwości wykorzystania pędów Salix viminalis do produkcji masy celulozowej, z której można otrzymać dobre jakościowo tektury faliste i niższej jakości papier gazetowy i maszynowy. Przydatność tego drewna wzrasta, gdy pozyskuje się pędy w dłuższych cyklach rotacji (3-4 letnie).

Dawniej drewna wierzbowego używano do wyrobu czółen, koryt, kabłąków oraz obręczy do beczek. Drewno to było też często używane jako materiał budowlany oraz szalunkowy w postaci żerdzi. Jako lekki materiał służyło też często do wyrobu palet malarskich i protez.

Obecnie coraz większe znaczenie nabiera uprawa wierzby na cele energetyczne. Wykorzystanie wierzby jako źródła energii, to nowy dochodowy kierunek produkcji rolniczej.

Wierzbowy surowiec energetyczny ma tę właściwość, że jest w zasadzie niewyczerpalnym i samo-odtwarzającym się źródłem, w odróżnieniu od surowców kopalnianych, których zasoby są ograniczone. Ponadto spalane drewno jest znacznie mniej szkodliwe dla środowiska niż produkty np. spalania węgla.

1 kg brykietu ze zrębków wierzby krzewiastej kalorycznie odpowiada 0,8 kg węgla kamiennego, a kosztuje połowę mniej!!!

Produkcja a zbyt

Zakładają własną plantację wierzby energetycznej należałoby także zastanowić się nad sposobem zbytu pędów czy także zrębków. Jako że jest to dość młody temat odbiorców tego produktu jest nadal mało, ponieważ przedsiębiorcy są niechętnie nastawieni do tego typu inwestycji. Z inicjatywą wyszła jednak elektrownia „Stalowa Wola” S.A. która 1 sierpnia 2003 r. wystosowała komunikat iż przygotowuje swoje urządzenia do produkcji energii elektrycznej i ciepła ze źródeł odnawialnych a do takich źródeł zalicza się m.in. masę drzewną powstałą z upraw roślin energetycznych- wierzby krzewiastej (SALIX VIMINALIS). Elektrownia jest zainteresowana uprawami wierzby na dużych areałach i tak od 2007 r. dla zapewnienia pełnych potrzeb Elektrowni trzeba nasadzić ok. 7000 ha. Polska jako członek UE musi wywiązać się z zobowiązań dotyczących udziału produkcji energii ze źródeł ekologicznych, który w 2010 r. musi wynieść 7,5%, a w 2020 r. do 14 % ogólnej produkcji energii. Jeżeli się z tego nie wywiążemy grozi nam import „zielonego prądu”. W tej sytuacji Elektrownia „Stalowa Wola” podjęła inicjatywę wytwarzania energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych widząc szansę nie tylko dla siebie, ale również dla rolnictwa regiony podkarpackiego, poprzez zwiększenie przychodu oraz zmniejszenie bezrobocia. Aktualnie obserwuje się większe zainteresowania produkcją biomasy z terenów znacznie odległych od Elektrowni. Jest to mniej korzystne z punktu widzenia ekonomicznego z uwagi na koszty transportu. Dlatego najkorzystniejsze efekty uzyskuje się w odległości max do 50 km. Elektrownia już obecnie deklaruje się na odbiór biomasy w każdej ilości. Przewiduje również pomoc w zakresie nasadzeń, upraw i transportu do Elektrowni.

W ślad Elektrowni „Stalowa Wola” poszła ciepłownia w Nowej Dębie, która w tym roku uruchomiła kotłownie najnowszej generacji przystosowaną do spalania biomasy np. wierzby energetycznej jak i drewna, które jest pozyskiwane ze zbierania gałęzi i konarów połamanych m.in. podczas burzy w parkach i pobliskich lasach własności miasta, które do tej pory zalegały i próchniały. Koszty nowoczesnej ciepłowni są ogromne, bo aż 10 mln złotych, lecz większa cześć tej kwoty pochodzi z funduszów UE. Z modernizacji zadowoleni są wszyscy, ponieważ miasto nie musi płacić za zanieczyszczenie powietrza i mieszkańcy, którzy nie muszą oddychać powietrzem zanieczyszczonym pyłami powstałymi ze spalania węgla. Podsumowując inwestycja ta chodź kosztowna przyniosła dużo korzyści środowisku i mieszkańcom, a że surowiec na opał jest tańszy od węgla zwróci się ona z nadwyżką po kilku latach użytkowania.

Można także wykorzystywać wierzbę na własne potrzeby do ogrzewania własnego domu, w takim celu wystarczy już kilkuarowa plantacja i odpowiednie piece przystosowane do spalania biomasy. Tradycyjne piece c.o. także nadają się do spalania zrębków czy brykietów z wierzby, lecz posiadają one mniejszą sprawność cieplną a co za tym idzie potrzeba spalania większej ilości surowca na uzyskanie takiej samej ilości ciepła.

Literatura:

1. Dr inż. Anna Grzybek; Biomasa jako alternatywne źródło energii, Warszawa 2002r

2. Prof. dr hab. Józef Tworkowski; Uprawa wierzb krzewiastych na gruntach rolniczych.

3. Prof. dr hab. Stefan Szczukowski, Dr inż. Mariusz Stolarski; Energia cieplna z wierzb krzewiastych.

4. Wojewódzki Ośrodek Doradztwa Rolniczego w Boguchwale; Uprawa i wykorzystywanie wierzby krzewiastej na cele energetyczne.

5. Gospodarstwo Handlowo- Szkółkarskie „BioStyl” w Boguchwale; Wierzba energetyczna ofertą dla Podkarpacia, Plantacje energetycznych wierzb krzewiastych.

6. Rzeczpospolita z dnia 2002.06.25; Zielony węgiel z wierzby.

7. Film instruktażowy firmy JERO Pt. „Zielony węgiel ekologiczne, odnawialne paliwo XXI wieku”

1

15

---