Što je Miscanthus?

We are growing a sustainable future.

U posljednjih 35 godina otkako je Miscanthus x giganteus prepoznat u Europi kao energetski usjev za proizvodnju biomase, interes za njim konstantno raste. Istraživanja su dovela do mogućnosti uspostave održivih sustava za uzgoj, žetvu, te korištenje usjeva Miscanthusa za proizvodnju energije.Visoki prinos biomase po hektaru, niska razina pepela i vode, visoka energetska učinkovitost u usporedbi sa sličnim usjevima te sposobnost da preživi u hladnim uvjetima i na lošim tlima čine Miscanthus x giganteus ključnim usjevom za proizvodnju biomase.

Izračunata energetska iskoristivost Miscanthusa je 1:32, što je više od bilo koje druge poljoprivredne kulture uključujući i kulture kratkih ophodnji kao što su vrba (1:30), pšenica (1:9) ili uljana repica (1:4). Jedna tona biomase Miscanthusa može zamijeniti 0,6 tona ugljena, 400 litara ulja, u čemu se također pokazao boljim od slame, konoplje, prosa itd.

SirovinaPrinos suhe tvari (tST/ha/g)Donja ogrjevna vrijednost (MJ/kg ST)Proizvodnja energije po hektaru (GJ/ha)Udio vlage u žetvi (%)Udio pepela (%)
Miscanthus18 – 3217.50300 – 56015.003.00
Slama2 – 417.0035 – 6015.008.00

Konoplja

10 – 1816.80170 – 300N/AN/A
Vrba8 – 1518.50280 – 31553.002.00
Topola9 – 1618.70170 – 30049.001.50
Arundo donax13 – 3516.30245 – 57050.005.00
Phalaris arundinacea6 – 1216.30100 – 13013.004.00
Divlji proso9 – 1817.00N/A15.006.00
Akacija5 – 1019.50100 – 20035.00N/A
Drvo3 – 518.70N/A50.001.00 – 1.50
  • Sa prosječnim prinosom od 20+ tona suhe biomase od četvrte godine nakon uspostave nasada te visokom razinom celuloze (45%-52%), Miscanthus x giganteus predstavlja jedan od najperspektivnijih usjeva takve vrste koji uspijeva na području Europe odnosno u njenim klimatskim uvjetima.
  • Samo u prve dvije godine od uspostave nasade potrebno je poduzeti mjere zaštite od korova, te gnojidbu. Za preostalih 20-30 godina koliko je eksploatacijsko razdoblje biljke, uslijed padanja lišća na tlo (što pospješuje organsku strukturu tla), te brzog rasta i gustog sklopa Miscanthusa, te mjere više nisu potrebne.
  • Potreba za gnojivima je vrlo mala (od treće godine nakon sadnje 30-60 kg N/ha). Miscanthus spada u C4 biljke. Uoči zime nutrijenti se spuštaju iz zelenih dijelova biljke u rizom i skladište za idući vegetacijski ciklus. Lišće uoči zime pada na tlo i tako poboljšava organsku strukturu tla i omogućuje dodatna hranjiva za rizom.
  • Za razliku od drugih višegodišnjih usjeva, usjev Miscanthusa nije problem ukloniti. S obzirom da je biljka sterilna, ne postoji opasnost od invazivnosti.

Miscanthus predstavlja ključnu energetsku kulturu čija biomasa se može koristiti za proizvodnju biogoriva, te u biorafinerijama za proizvodnju raznih tekućih goriva i kemikalija. Visoki prinosi biljke, te visok sadržaj ugljikohidrata i lignina predstavljaju veliku važnost za daljnju proizvodnju biogoriva.

 

Celuloza (%)

HemicelulozaLignin (%)H:L odnosPepeo (%)Udio vlage (%)
43.06 – 52.2024.83 – 33.989.27 – 12.586.20 – 8.902.16 – 3.474.10 – 4.90
*H:L odnos: odnos hemiceluloze i lignina

Biomasa Miscanthusa se može koristiti u direktnom izgaranju isto kao i nafta, plin ili ugljen, može se preraditi u pelete/brikete ili usitnjeno za direktno izgaranje. Također, može se koristiti i kao sirovina za proizvodnju biogoriva. Miscanthus se još može koristiti za:

  • Izgaranje u svrhu proizvodnje električne energije i topline
  • Prerade u tekuća biogoriva
  • Papirnu industriju, proizvodnju celuloznih vlakana i materijala na bazi celuloze te proizvodnju pulpe i pakirne ambalaže
  • Za proizvodnju lakih ploča i panela u građevini
  • Proizvodnju proizvoda kao što je bioplastika i biotekstil
  • Stelja za životinje

U sljedećoj tablici prikazani su rezultati analize sastava biomase s područja Hrvatske:

Karakteristika kvalitete% u suhoj tvari% u uzorku
Ukupna vlaga18.80
Klor0.0330.027

Sumpor

0.1060.086
Sastav pepela% u suhoj tvari% u uzorku
P2O51.831.48
Na2O0.480.39
K2O4.663.78
CaO5.774.68
MgO5.634.56
Al2O30.580.47
TiO20.020.02
Fe2O30.320.26
SiO379.3664.28
SO31.341.08
Temperatura tališta pepela°C
SST - temperatura skupljanja1200
DT - temperatura deformacije1230
HT - temperatura hemisfere1260
FT - temperatura tečenja1300

S obzirom na postavljene ciljeve koji vode prema što većoj energetskoj neovisnosti, lokalne zajednice se trebaju fokusirati na proizvodnju energije iz resursa koji su dostupni na njihovoj, lokanoj razini. Uzgojem Miscanthusa osim što se podiže razina energetske neovisnosti na lokalnoj razini, također se kroz otvaranje novih radnih mjesta i uvođenjem novih tehnologija doprinosi razvoju ruralnih krajeva. Miscanthus x giganteus predstavlja obnovljivi, ekološki prihvatljivi izvor energije, te njegov uzgoj u ruralni područjima može imati direktne pozitivne učinke. Samo jedna biorafinerija može izravno i neizravno stvoriti preko 300 radnih mjesta.

Energetska iskoristivost Miscanthusa je 1:32, što je više od bilo koje druge poljoprivredne kulture uključujući i kulture kratkih ophodnji kao što su vrba (1:30), pšenica (1:9) ili uljana repica (1:4). Jedna tona biomase Miscanthusa može zamijeniti 0,6 tona ugljena ili 400 litara ulja.. Uzgajati Miscanthus je isplativo:

• Prinosi su do 30 tona suhe biomase po hektaru

• Do 16 mm BTU/ton suhe biomase

• 10-15 % vlage u vrijeme žetve

• Visoka učinkovitost vezanja ugljika 5.2-8.2 Tc/ha/god

• Niska koncentracija pepela – čisto izgaranje

GorivokWh/tCijena/tEuro/kWhVrijednost po GJ
Miskantus (sječka)3.80560 €0.016 €4.36 €
*€4.36 po Giga Joule-u je ekvivalent €0.16 po litri loživog ulja.

Lignin i celuloza-hemiceluloza predstavljaju ključnu ulogu u sastavu Miscanthusa. Iako je nešto zahtjevnije osloboditi šećer iz biomase Miscanthusa, njegova biomasa nudi nekoliko prednosti nad ostalim celuloznim sirovinama. Prije svega, Miscanthus x giganteus nije hrana, odnosno njegov uzgoj je isključivo u energetske svrhe. Jeftiniji je, daje visoke prinose, te se savršeno uklapa kao rješenje za proizvodnju dostatnih zamjenskih količina biogoriva, biokemikalija nad fosilnim gorivima.

Celuloza (%)

HemicelulozaLignin (%)H:L odnosPepeo (%)Udio vlage (%)
43.06 – 52.2024.83 – 33.989.27 – 12.586.20 – 8.902.16 – 3.474.10 – 4.90
*H:L odnos: odnos hemiceluloze i lignina

 

Još jedna od beneficija uzgoja Miscanthusa je ona ekološka, odnosno njegova sposobnost da skladišti ugljik što pospješuje smanjenje emisije stakleničkih plinova. Korištenje Miscanthusa u energetske svrhe de facto predstavlja ugljik-neutralno gorivo s obzirom da količina ugljika koja se oslobađa prilikom izgaranja, je usvojena od strane biljke za vrijeme njenog rasta. Također, uzgojem Miscanthusa biti će smanjena emisija stakleničkih plinova uslijed smanjenog korištenja gnojiva.

Ublažavanje efekta ugljika

• Energetski sadržaj MG iznosi oko 19 MJ kgˉ¹. Jedan hektar proizvodi energiju ekvivalentnu 3.300 - 5.700 litara loživog ulja, a prosječna kuća srednje veličine izgara oko 3000 litara nafte godišnje, što ispušta 8,2 tona CO2

• MG je ugljično neutralno gorivo jer ugljik koji se oslobađa tijekom izgaranja biljke apsorbiran u njihovom rastu i razvoju.

• Emisija stakleničkih plinova iz uzgoja MG bit će manja od onih iz ostalih poljoprivrednih aktivnosti. Rezultat je to manjih količina gnojiva i nedostatka emisija povezanih sa životinjama.

Sekvestracija ugljika:

• MG može skladištiti (sekvestrirati) ugljik sprečavajući njegovo ispuštanje u atmosferu. Sekvestracija se događa kada su unosi ugljičnog dioksida veći od uklanjanja iz žetve i razgradnje.

• Ugljik se čuva u korijenima MG-a, kao i u ostavicima. Pored toga, povećanje ugljika u tlu dogodit će se ako se MG zasadi u nekad obrađivano zemljište. Ugljik sekvestiran od miskantusa može se dodatno povećati ako se nasadi koriste za bioremedijaciju otpadnih voda i mulja.

Osim svega gore navedenog, miskantus nije prehrambena kultura poput kukuruza koji se koristi za proizvodnju etanola ili šumski proizvod poput uobičajenog drveta, tako da ne utječe na cijene hrane i drva. Miskantus se može učinkovito uzgajati na marginalnim tlima, ublažavajući pritisak na poljoprivrednike i vlasnike zemljišta zbog pretvaranja postojećih površina.

Tijek rasta kulture Miscanthus x giganteus je jednostavan. Iz podzemnih rizoma novi izdanci rastu svake godine. Ti izdanci se razvijaju u uspravnu, robusnu stabljiku koja može doseći 0.5 – 1m visine, promjera 10mm, u periodu od sadnje do kraja kolovoza u prvoj godini. Stabljike imaju izgled sličan bambusu, obično su ne razgranate i sadrže spužvastu unutrašnjost. Od treće godine nadalje može se očekivati maksimalna visina 2,5 do 3,5 metra.

Nakon prvog jesenskog mraza, hranjiva se vraćaju u rizome. Lišće se suši i pada na tlo te poboljšava organsku strukturu tla. Stabljika se preko zime suši te do ožujka količina vlage u stabljici Miscanthusa pada na manje od 20%. Nakon toga slijedi mehanička žetva, a početkom proljeća se ponavlja ciklus rasta.

Prve godine Miscanthus x giganteus razvije dvije do tri stabljike. Druge godine oko 15, a treće godine kada naraste oko 2,5 metra visine razvije oko 50 stabljika po biljci. Željeni prinosi se mogu očekivati od treće godine nakon sadnje. Potencijal rasta ovisi o temperaturi, kapacitetu vode u tlu, količini padalina i suncu. S toga možemo zaključiti da su sunčeva svjetlost i vlaga vrlo bitni.

Prinosi će se mijenjati ovisno o starosti usjeva i okolišnim uvjetima specifičnim za područje na kojem se uzgaja. Usjevu je potrebno tri do četiri godine da dosegne zrelost i kapacitete visokih prinosa (do pet godina na jako marginalnim tlima). Nakon ove početne faze, idućih, minimalno 15 godina, Miscanthus je u polju i žetva se odvija svake godine. Prinosi su u prvoj godini oko 2-3 tone po hektaru, te nisu vrijedni žetve. Stabljike nije potrebno kositi i one se mogu ostaviti u polju za iduću godinu. Međutim, kako se u proljeće planira aplikacija translokacijskih herbicida, te je stabljike potrebno ukloniti kako bi se izbjegla neželjena apsorpcija djelatne tvari. Nakon druge godine, žetva se odvija redovno. Prinosi druge godine mogu varirati od 8-10 tona/ha, a treće godine između 16-25 tona/ha sa količinom vlage od 20%. Prinosi dostižu maksimum nakon 3-4 godine. Razlog varijacije u prinosima u početnim godinama i godinama kada biljka dostiže svoj maksimum ovisi o sadnom materijalu, gustoći sadnje, tipu tla i klimi. Opskrba vodom može utjecati na dulji period tzv. početne faze.

Izvor:  Miscanthus Best Practice Guidelines

Since Miscanthus x giganteus (MG) is a sterile hybrid, the crop cannot be planted from seeds, but instead must be established with vegetative materials such as seedlings, plantlets or rhizomes (root growths – shown in Figures). Some other varieties of Miscanthus can be invasive, so it is important to choose true MG rather than other varieties. Using vigorous and healthy planting material is vital. For phytosanitary reasons, MG rhizomes should only be sourced from European or Mediterranean countries. There is currently no rhizome certification or quality standards protocol available anywhere.

MG can be adapted to various kinds of soil conditions, fields need to have well-drained soils, and the soil pH level is recommended to be in the range of 5.5-8. A soil test in the year before MG stand establishment can suggest the amount of lime that would be required to attain the recommended pH. Lime needs to be applied at least six months prior to the planting of MG.

A plant population of 13,000-15,000 plants per hectare is optimal in an established GM plantation. To achieve the target population, over-planting in the first year is recommended since 20-30% of the plants may not grow, so planting rate of 18,000 rhizomes/ha (0,75 x 075 m) is estimated to give an emergence of 13-15,000 plants/ha. This rate allows for some establishment losses while still providing the plant density required to achieve optimal yields from year three onwards and effective weed suppression through competition.

For good soil contact, rhizomes should be planted at a depth of 5-10 centimeters. Planting is typically done in late spring after the last frost. April – May is the recommended planting time, and a longer growing season in the first year helps rhizome growth. Early planting takes advantage of springtime soil moisture and allows an extended first season of growth and enables larger rhizome systems to develop.

Nitrogen, phosphorus, and potassium are three key nutrients that are vital for growth of MG and can be applied any time before or after planting. Water is also vital for rhizome growth, so irrigation is highly recommended in drier areas. Weed control is very critical for MG, especially in the early establishment stage. Competition from weeds could lower the establishment rate or even cause a complete establishment failure for the MG stand. For land is to be converted from fallow or forage, weed control should be started the year before rhizome planting by pre-planting herbicide tolerant crops followed by a winter cover crop. In the spring of the planting year, tillage, burndown, and application of a pre-emergence herbicide are recommended to help control weeds. Once properly established, the MG stand can outperform weeds and should not require any herbicide application after establishment (year 2 and beyond). Fertilizer amounts in the first year are recommended at the same level as would be applied for growing corn. From the second-year forward, fertilizer application is linked to the removal of nutrients through harvesting, and there is a recommended rate by USDA (2011) accounting for the removal of each dry ton of MG biomass during harvest.

Based on growing conditions, MG dry-matter yields range from 15-25 t/he with lower yields at more northern latitudes due to harsher winters. Harvest can occur in the second year and can be carried out for an estimated 20 years before the field needs to be replanted.  After growing vigorously during the summer, MG stops growing during autumn. The leaves drop off the crop and the stems dry as the winter proceeds reaching a moisture content of approximately 30% the following spring. Harvesting is optimal when the moisture content is less than 20% and when it is easier to store MG, also the calorific value of biomass increases with decreasing moisture content. Early harvesting can produce a product with high moisture and leaf content which will be unsuitable for many applications. Delayed harvesting can damage the new growth of the emerging crop. Consequently, the optimum time of harvest is between these two extremes. MG can be harvested by mowing and baling or can be cut and chipped. Harvesting of biomass can be done with a silage harvester or a mower-conditioner if baled. When harvesting, 5-10 centimeters of stubble should be left in the field to reduce moisture and soil content in the biomass bales by avoiding contact with the soil and picking up leaf litter. Overall, caution while harvesting is required to produce clean bales to deliver to the energy plant for combustion or processing.

Zainteresirani ste?

POSJETITE NAŠU TRGOVINU
i osigurajte svoju isporuku

Ako imate bilo kakvih pitanja, slobodno nas kontaktirajte. Članovi našeg tima rado će vam pomoći u izboru proizvoda prema vašim potrebama!

 
hr
en_US hr