Culturi Energetice

Culturile energetice

Culturile energetice sunt plante cultivate în scopul producerii de energie. Acestea include plante care sunt folosite pentru a produce biocombustibil, dar şi copaci care sunt plantaţi pentru a obţine lemn de foc.

Culturile agricole energetice sunt culturi destinate obţinerii de produse cum sunt: biocarburanţi (combustibil biologic - biodiesel, motorină ecologică) şi energie electrică sau termică.

Plantele care se pretează pentru astfel de culturi sunt: rapiţa, soia, în mod special, dar şi porumbul, cânepa, plopul tremurător, sorgul, paiele, tulpinile şi frunzele de sorg, porumb sau soia.

În UE folosirea culturilor energetice pentru obţinerea de biocarburanţi a devenit o practică frecventă. Pentru obţinerea energiei electrice şi termice, deocamdată se folosesc mai puţin. Ţări ca Austria, Germania, Franţa folosesc biodieselul în alimentarea tractoarelor şi maşinilor agricole şi există foarte multe benzinării în acest scop.

În timp, tendinţa este ca întreaga cantitate de carburanţi utilizată în special în spaţiul UE, să provină din culturi bioenergetice.

Biodieselul este un combustibil cu caracteristici identice cu ale motorinei. Poate fi utilizat in formă pură sau în amestec, la autovehicolele existente şi pot folosi actualul sistem de distribuţie al carburanţilor convenţionali.

Prelucrarea materiei prime se face în rafinăriile petroliere şi în secţii speciale de producţie de pe lângă fabricile de ulei alimentar. Astfel de fabrici în ţara noastră se găsesc în zona de sud a ţării. Teoretic biodieselul - motorina ecologică - se obţine printr-un procedeu simplu, comparabil cu cel prin care se produce berea. Resturile care rămân pot fi refolosite şi utilizate la fabricarea săpunurilor, în industria farmaceutică şi cea cosmetică.

În ţara noastră, se preconizează că anul 2008 va fi anul de vârf în ce priveşte interesul pentru producerea de biodiesel. Încă din anul 2006 investitori români şi străini şi-au exprimat interesul pentru acest sector. Este vorba de firme mari ca: Petrom, Rompetrol, Lukoil.

Promovarea culturilor energetice şi introducerea carburanţilor bio presupun următoarele avantaje:

- scăderea poluării mediului înconjurător, prin reducerea emisiilor de gaze poluante;

- culturile energetice asigură furnizarea de carburanţi în condiţii de siguranţă şi de protecţia mediului şi promovarea resurselor regenerabile de energie;

- dat fiind faptul că la nivel mondial zăcămintele de petrol scad progresiv şi foarte repede, a fost nevoie de găsirea unei alternative de producere a combustibilului pentru tractoare şi maşini agricole.

Selectarea biomasei lignocelulozice. Argumente pentru cultivarea Mischantus sp.

Deşi cele mai studiate şi eficientizate tehnologii de obţinere a bioetanolului pleacă de la materiile prime cu un conţinut ridicat de poliglucide omogene (amidon şi celuloză), sursa cu cel mai mare potenţial şi cu impactul negativ cel mai mic pentru obţinerea bioetanolului, este reprezentată de biomasa lignocelulozică. Aceasta reprezintă peste 80 % din biomasa globului şi nu constituie sursă de materie primă pentru industria alimentară, reducând în consecinţă impactul pe care folosirea resurselor de hrană pentru obţinerea de energie îl are asupra securităţii alimentare.

Principala sursă de biomasă lignocelulozică este lemnul. Totuşi, există o gamă foarte variabilă de resurse lignocelulozice care pot fi convertite la biocombustibili: copaci cu viteză mare de creştere (plopul, salcia, eucaliptul), culturi agricole ( de zahăr, rapiţa, trestia de zahăr), culturi perene (Miscanhtus sp.), plante erbacee cu viteze mari de creştere (Panicum Virgatum, “iarba elefant”), reziduuri (lemnul provenit de la toaletarea copacilor şi din construcţii, deşeurile agricole sau cele provenite ca urmare a procesării producţiei vegetale în industriile alimentare), deşeuri şi subproduse (talas, rumegus, hârtie, fracţia organică a deşeurilor municipale etc).

Aşa cum ne dovedesc experienţele noastre recente, costurile de achiziţie a combustibililor convenţionali sunt din ce în ce mai mari şi sunt dependete de factori mai puţin previzibili. La acest context se adaugă şi perspectiva din ce în ce mai clară a epuizării rezervelor de combustibili fosili, perspectivă care a determinat orientarea politicilor publice spre finanţarea cercetărilor, care au drept obiectiv identificarea de noi surse de energie. Peste toată această situaţie tronează problema încălzirii globale, consecinţă printre altele, a utilizării intensive, vreme de peste un secol a combustibililor fosili. Aşa cum am arătat anterior, biomasa lignocelulozică reprezintă cea mai abundentă sursă de energie regenerabilă. Conform unor estimări independente, masa totală a biomasei terestre (incluzând şi umiditatea) ar fi de peste 2000 de miliarde de tone, masa totală a plantelor terestre ar fi de peste 1800 de miliarde de tone, iar cea a pădurilor de peste 1600 de miliarde de tone. Aceleaşi estimări arată că biomasa terestră creşte anual cu peste 400 000 de milioane de tone şi că acumulează anual o cantitate de energie echivalentă cu 3000 • 1018 J (95 TWt). În acelaşi timp, consumul anual total al tuturor tipurilor de energie este de 400 • 1018 J (22 TWt), adică de peste 7 ori mai mic. În acelaşi timp, biomasa este exploatată pentru obţinerea de energie la un nivel echivalent cu 55 • 1018 J (1,77 TWt).

Aceste date arată că biomasa constituie un uriaş depozit de energie, capabil să asigure întreg necesarul planetei şi chiar să permită pe termen lung dezvoltarea societăţii umane. Aşa cum se poate observa în fig. 1, cele mai importante plante, sub aspectul productivităţii, sunt Miscanthus, sorgul şi stuful. Din acestea se obţin în medie aproximativ 30 de tone de biomasă la hectar, echivalentul a 12000 de litri de petrol.

Figura 1. Productivitatea unor culturi în ceea ce priveşte obţinerea de biomasă

Conform specialiştilor de la Universitatea din Illinois (unde se află cel mai important institut de cercetări din SUA dedicat acestei plante), principalele avantaje prezentate de cultivarea Miscanthus în vederea obţinerii de bioetanol sunt:

- Miscanthus este o plantă perenă, noninvazivă;

- terenurile pe care aceasta este cultivată, pot fi regenerate rapid pentru culturile alimentare (porumb, soia, fasole);

- permite obţinerea unor cantităţi mari de biomasă cu inputuri mici şi chiar fără inputuri;

- este excelentă pentru fixarea carbonului şi reconstrucţia solurilor.

Conform aceloraşi specialişti, Miscanthus poate genera anual o cantitate de biomasă din care se poate produce de până la de două ori şi jumătate mai mult bioetanol, decât cantitatea care se obţine din biomasa de porumb recoltată anual de pe o suparafaţă de un acru (aproximativ 0.405 ha).

Un studiu realizat între anii 1997 – 1999 pe 15 genotipuri de Miscanthus sp. (M. x giganteus, M. sinensis, M. sacchariflorus), cultivate în diferite locaţii din Anglia, Portugalia, Danemarca, Suedia şi Germania a evidenţiat plasticitatea ecologică extraordinară a acestora. Astfel, studiile au arătat că viabilitatea plantaţiilor de Miscanthus giganteus şi Miscanthus sacchariflorus este minimă, atunci când temperatura solului scade dincolo de limita de – 30C pe o adâncime de 3 cm. În Anglia şi Germania cele mai bune performanţe au fost realizate de Miscanthus giganteus. În Portugalia, deşi s-au obţinut rezultate foarte bune şi pentru Miscanthus giganteus, cel mai bine s-a comportat un hibrid de Miscanthus sinensis. Tot o serie de hibrizi de Miscanthus sinensis au înregistrat cele mai bune rezultate şi pentru condiţiile din Suedia şi Danemarca. Concluzia autorilor studiului a fost aceea că Miscanthus sinensis prezintă o capacitate deosebită de a performa în condiţii climatice foarte variate, în timp ce pentru centrul Europei, Miscanthus giganteus, reprezintă genotipul cel mai performant.