Biokuro pelenai – amžinas biologinių trąšų šaltinis

Šį rašinį chemijos specialistė Nacionalinėje visuomenės sveikatos priežiūros laboratorijoje bei Lietuvos agrarinių miškų ir mokslų centro doktorantė Kristina Cirtautaitė parašė 2018m. vykusiam mokslo populiarinimo rašinių konkursui. Primename, kad panašių rašinių, publikuoti šiame puslapyje laukiame nuolatos. Juos siųskite [email protected]

Kristina Cirtautaitė

Iš biomasės gaminamas biokuras vis dažniau tampa mokslinių tyrimų objektu. Biomasę sudaro tokios biologiškai skaidžios biologinės, pramoninės bei komunalinės kilmės atliekos, kaip šiaudai, nendrės, žievės, šakos, pjuvenos ir pan. Didelį Lietuvos plotą užima miškai ir krūmai, todėl pagrindinė ir labiausiai populiari biokuro rūšis yra mediena. Biokuras – vienas iš atsinaujinančių energijos šaltinių, kurių atsiradimą nulemia gamta. Būtent dėl šios priežasties sparčiai didėja biokuro panaudojimas daugelio šalių energetikoje.

Naudodami atliekas, švarindami miškus, bandydami sunaudoti viską ką tik galime paimti iš gamtos nesusimąstome, kad po viso degimo proceso kaupiasi didžiuliai kiekiai pelenų. Svarbu suprasti, kad pelenai – tai po degimo proceso liekantis nebedegantis likutis. Juos sudaro nedegios ir nelakios mineralinės medžiagos, kurios yra daugiausia oksidų ir netirpių karbonatų formoje. Dažniausiai, tai kaip gamtai pavojinga atlieka, yra priduodama į sąvartynus ir tik maža dalis naudojama statybinių medžiagų gamyboje bei dirvožemio kalkinimui, tręšimui.

Lietuvoje per metus susikaupia tūkstančiai tonų pelenų. Tai šarminga (pH ~13), didelį tūrį užimanti (piltinis tankis 300 kg/m3) atlieka. Dėl šių savybių ją labai pravartu naudoti ten, kur yra rūgštūs dirvožemiai (pH <5,5). Pelenuose gausu augalams ir dirvožemiui reikalingų maistinių medžiagų: fosforo, kalio, kalcio, magnio, natrio, geležies, mangano – iš viso net apie trisdešimt makro ir mikro elementų. Naudingos pelenų tręšimo savybės buvo žinomos prieš tūkstantmetį, tačiau didelės pelenų sankaupos šiuo metu kelia problemų ne tik šiandieninėje Lietuvoje, bet ir Europoje.

Vis dėlto suprasti vien tik biokuro bei pelenų specifiką nepakanka. Ne ką mažiau svarbu suvokti ir gamtoje vykstančius procesus, t. y. kaip su pelenais į dirvožemį patenka reikalingi mikro ir makro elementai. Atlikti praktiniai eksperimentai įrodo, kad pelenai nėra tik atlieka. Jie taip pat gali būti panaudojami kaip žaliava, nes vis dėlto kas yra iš gamtos – tas turi būti sugrąžinta gamtai.

1 pav. Bioenergijos ciklas. Šaltinis: autorės darbas.
1 pav. Bioenergijos ciklas. Šaltinis: autorės darbas.

Pradėkime nuo to, kad ekosistemoje procesų kaita vyksta cikliškai ir praktiškai visuomet sutelpa į du santykinai uždarus ratus – mažąjį bei didijį (1 pav.). Viskas, žinoma, prasideda nuo saulės energijos ir biomasės. Gyventojai vartoja žemės ūkio produktus, o susidariusias atliekas meta į kompostavimui skirtą vietą. Kompostavimas – tai biologiškai skaidžių (žaliųjų sodo, daržo, virtuvės) atliekų tvarkymo būdas, kai dėl natūraliai vykstančių irimo procesų susidaro kompostinė žemė. Tai padeda išvengti atliekų kaupimo sąvartynuose, leidžia mažinti išlaidas skirtas atliekoms tvarkyti ir taip pat prisideda prie švaresnės bei saugesnės aplinkos. Subrendęs kompostas, kuris sugrįžta į aplinką, yra vertinga trąša praturtinanti žemę maistingomis medžiagomis (azotu, fosforu, kaliu) bei gerinanti dirvožemio struktūrą.

Didysis ratas irgi prasideda nuo biomasės bei saulės energijos. Kaip jau minėta anksčiau, iš biomasės ir atliekų yra gaunamas biokuras, kuris vėliau yra deginamas. Degimo metu gyventojai gauna šilumos energiją, o apie 5-10 procentų biokuro masės grįžta į aplinką pelenų pavidalu. Dalis gautų pelenų yra kaupiama sąvartynuose, kita dalis išbarstoma į laukus. Tuo tarpu trečias mums šiuo metu aktualiausias variantas – tai iš biokuro pelenų daromos trąšos, kurios atitinkamai praturtina dirvožemį fosforu, kaliu, kalciu, magniu ir kitais makro bei mikro elementais.

Vis dėlto pelenų trąšų gamybai tinka ne visi pelenai. Taikant tokį trąšų gamybos metodą pelenai turi būtų sausi, o neleistinų medžiagų kiekis neturi viršyti leistinų normų. Kitaip sakant, sunkiųjų metalų (chromo, kadmio, vario, cinko, nikelio, švino ir kt.) koncentracijos negali viršyti leistinų normų, kadangi šių metalų koncentracijų didėjimas neigiamai veikia dirvožemio mikroorganizmų veiklą ir aktyvumą.

Svarbu pabrėžti, kad norint naudoti pelenus tiesiog iš savo namų krosnies ar židinio, prieš tai juos būtina persijoti per tam tikro akučių dydžio sietą ir naudoti grynus, be anglies likučių. Nors pelenai gerina dirvožemio struktūrą, tačiau, kaip ir bet kurias kitas trąšas, juos reikia naudoti labai saikingai. Pelenų normos priklauso nuo trijų faktorių: 1) dirvožemio agrocheminių savybių, kurias būtina ištirti prieš tręšimą; 2) pelenų maistinių medžiagų kiekio; 3) auginamų augalų. Kiekvieną kartą būtina išsiaiškinti kaip skirtingi augalai gali reaguoti į dirvožemį patręštą pelenais. Kaip jau minėta ankščiau, pelenai pasiteisina ten, kur dirvožemis rūgštus. Jeigu per daug jų pribersime neutraliame (pH ~7) ar šarminiame (pH >7) dirvožemyje, tuomet nauda bus maža ir tikėtina, kad galima net pabloginti esamą situaciją.

Siekiant įrodyti pelenų, kaip naudingos žaliavos naudą buvo naudojami granuliuoti pelenai su rišamaisiais komponentais bei specialūs pelenų ir komposto mišiniai. Granuliuojant pelenus svarbu parinkti optimalų granulių drėgnį, tankį bei stiprumą. Nuo pelenų dalelių dydžio priklauso reakcijos greitis – miltelių pavidalo pelenai daug greičiau sureaguoja nei granulės. Vis dėlto tręšimas granulėmis yra aplinkai saugesnis būdas nei tręšimas palaidais negranuliuotais pelenais. Be to, granuliavimas sumažina pH rodiklio grubų veikimą į dirvožemį ir į augalus, kuris atsiranda naudojant didelius kiekius birių pelenų. Prieš bet kurį granuliuotų pelenų naudojimą dirvožemyje, būtina ištirti jų cheminę sudėtį.

Kitas variantas, tai pelenų ir komposto mišiniai. Tyrimuose dažniausiai naudojama ~ 10% pelenų mišinyje, tačiau vis dar tenka spęsti klausimus kokia jų dalis yra optimaliausia. Sprendžiant šiuos klausimus susiduriama su dviem pagrindinėmis problemomis. Viena jų, tai ta pati, kad pelenai šarminga atlieka ir didelis jos naudojamas kiekis veikia neigiamai, o kita tokia, kad tolygus išmaišymas reikalauja įrangos. Taigi kartais ne visi turi galimybes pilnai suhomogenizuoti šiuos mišinius. Šiuose mišiniuose pelenai naudojami taip pat dėl to, kad pagerinti dirvožemio kokybę ir praturtinti jį fosforu, kaliu, kalciu, magniu ir kitomis naudingomis medžiagomis. Tačiau, be abejo, turi būti užtikrinta, kad pelenuose nėra daug sunkiųjų metalų ir kokybės kontrolė turi atitikti visus keliamus reikalavimus.

Atlikus chemines analizes biokuro pelenuose įsitikinta, kad sunkiųjų metalų kiekiai neviršija leistinų normų, o maistinių medžiagų koncentracijos yra gana nemažos. Įvertinus tai, praktiniam eksperimentui granuliuoti pelenai buvo gaminami pasirenkant skirtingus santykius pelenų ir rišamųjų komponentų, o sudarant mišinius atitinkamai – komposto ir birių pelenų. Taip buvo siekiama įvertinti koks tręšimo variantas yra palankiausias dirvožemiui ir augalams.

Vegetaciniam eksperimentui, lauko sąlygomis atlikti, pasirinktas miglinių šeimos augalų genčiai priklausantis augalas – vasariniai miežiai (2 pav.). Tai pati seniausia žmonių auginama grūdinė kultūra, kuri yra puikus vitaminų ir mineralinių medžiagų šaltinis. Miežiuose yra didžioji dauguma B grupės vitaminų bei vitamino A, E ir D. Be to, šį grūdinė kultūra taip pat stebina mineralinėmis medžiagomis, nes pasižymi kalcio, magnio, geležies, mangano, fosforo, jodo, vario, cinko, kobalto, bromo, chromo, stroncio bei molibdeno gausa.

2 pav. Vasariniai miežiai. Autorės nuotraukos
2 pav. Vasariniai miežiai. Autorės nuotraukos

Oro sąlygos, 2017 metų vasarą, kaip visi greičiausiai žinome nebuvo itin palankios. Vis dėlto nekyla abejonių, kad ten, kur buvo atliekamas tręšimas matosi akivaizdūs skirtumai, lyginant su netręštais variantais (kontrole). Planuotus skirtumus taip pat galima pastebėti ir tręšiant tik biriais pelenais bei pagamintais tręšimo produktais.

Kaip ir buvo galima tikėtis, skirtumus galima pastebėti tiek grudų kiekyje, tiek pačiuose grūduose. Netręštuose variantuose ir tuose, kur naudoti tik birūs pelenai, grūdai buvo menkesni, varpos ne pilnai susiformavusios, bendras jų svoris mažas. Cheminės analizės vegetacijos metu leido fiksuoti mineralinių medžiagų sunaudojimą, kas patvirtina, jog augdami vasariniai miežiai iš dirvožemio pasisavina didžiąją dalį maistinių medžiagų. Tuo tarpu į vegetacijos pabaigą medžiagų išsiplovimas sumažėja, todėl mineralinių medžiagų koncentracijos vėl padidėja. Galiausiai išmatavus chromo, kadmio, vario, cinko, nikelio ir švino koncentracijos įsitikinta, kad dirvožemis nebuvo užterštas sunkiaisiais metalais, o tai įrodo, kad šios medžiagos nepakenkė augalo vegetacijai.

Apibendrinant galima pasakyti, kad gaminant tręšimo produktus biokuro pelenai gali būti naudinga žaliava (ne tik atlieka), nes jie praturtina dirvožemį pagrindinėmis maisto medžiagomis (kaliu, fosforu, magniu, kalciu ir kt.) bei subalansuoja jo pH. Vykdant tokio tipo eksperimentus siekiama rasti optimaliausią santykį tiek granuliuotų pelenų, tiek birių pelenų ir komposto mišinių atžvilgiu. Kadangi tokius tyrimus planuojama vykdyti ne vienerius metus, palaipsniui paaiškės ir biokuro pelenų įtaka dirvožemiui esant skirtingoms oro sąlygoms.

%d bloggers like this: