Енергетичні рослини в якості сировини для біопалива
Найбільш актуальними завданнями, що стоять перед державою, є скорочення споживання занадто дорогим імпортного палива - природного газу і нафти - і пошук власних альтернативних поновлюваних джерел енергії з одночасним вирішенням екологічних проблем і розвитком енергозберігаючих технологій.
Відомо, що через п'ять-десять років розвідані запаси нафти будуть вичерпані на 60-65%, видобуток скоротиться на 30-40%, а потреба в споживанні збільшиться. Крім того, за розрахунками вчених, розвіданих світових запасів природного газу вистачить лише на 50-60 років, нафти - на 25-30, вугілля - на 500-600 років. Тому все більше виникає потреба залучати нетрадиційні джерела енергії, засновані на біоенергетичної сировини.
Активне нарощування промислового виробництва призводить до забруднення навколишнього середовища (води, ґрунту, повітря). Досить шкідливим і небезпечним для живих організмів є забруднення природного середовища токсичними речовинами, важкими металами, а викиди в атмосферу промисловими підприємствами великої кількості СО2 викликають велику небезпеку для навколишнього середовища і призводять до створення парникового ефекту. Але в останні роки як в світі, так і в країнах СНД зокрема, в зв'язку з подорожчанням енергоносіїв, все більше уваги стали приділяти біопалива, яке виробляється з високопродуктивних енергетичних культур.
Виробництво енергії з поновлюваних джерел, включаючи біомасу, динамічно розвивається в більшості європейських країн. Наприклад, основною сировиною для виробництва біопалива в Бразилії є цукрова тростина, в США - кукурудза (по 1 т кукурудзи на силос можна отримати від 200 до 400 м3 біогазу). У європейських країнах, а особливо в Німеччині, постійно збільшується виробництво біопалива з цукрового буряка. Одним з найбільш перспективних альтернативних джерел енергії на сьогодні є тверда біомаса органічного походження, в тому числі і рослинного, яка є екологічно чистим поновлюваним джерелом енергії. Енергія біомаси еквівалентно 2 млрд т у. п. / рік, що становить близько 13-15% загального використання первинних енергоресурсів світу.
Значна увага в світі приділяється проблемі переробки біомаси з метою отримання біопалива. Біомаса в енергетиці може бути використана безпосередньо шляхом спалювання або як паливо - після попередньої переробки в дизельне паливо, етанол або газ. Джерелом енергетичної сировини можуть бути як побічні продукти рослинного походження (солома, соняшникове лушпиння, стебла кукурудзи і ін.), Щорічні відходи яких складають до 50 млн т, так і спеціально призначені для цього т. Зв. енергетичні рослини, які є головним абсорбентом вуглекислого газу, зменшуючи його кількість в атмосфері. Вони утворюють високі врожаї біомаси, яку можна було б використовувати на енергетичні цілі для виробництва біопалива. Енергетичні рослини цінні великим урожаєм і невибагливістю до вирощування. За відносно короткий часовий період можуть давати великі прирости біомаси. У перерахунку на еквівалент енергії витрати на вирощування таких культур значно менше, ніж вартість енергоносіїв, отриманих від традиційних джерел.
Використання рослинної біомаси за умови її безперервного відновлення (наприклад, нові лісові насадження після вирубки лісу) не призводить до збільшення концентрації СО2 в атмосфері. Вибір того чи іншого енергетичного культури залежить від багатьох факторів: тип грунтів, місцезнаходження ділянки та доступ до вологи, вид ландшафту подібне. Обов'язково потрібно визначитися з термінами і способами збору врожаю, його зберіганням, переробкою і транспортуванням (економічно доцільна відстань транспортування біомаси як палива не повинна перевищувати 50 км). Велика кількість рослин було досліджено для визначення потенційної можливості використання в якості енергетичних культур, але тільки деякі види досягли комерційного рівня та вирощуються на великих площах. Серед них найбільш поширеними є: міскантус, світчграс, верба, тополя (висаджують їх приблизно на 10-15 - до 30 років, підготовка грунту для їх вирощування не вимагає великих енергетичних витрат, урожай збирають взимку або навесні з використанням звичайної сільськогосподарської техніки), а також цукровий та кормовий буряк і цукрове сорго. Міскантус Відноситься до сімейства злакових (Gramineae). Це багаторічна трав'яниста культура з добре розвиненою кореневою системою, яка досягає 2,5 м глибини і більш. Така коренева система сприяє дуже доброму використанню елементів живлення і води з грунту. Стебло є дуже міцним і відрізняється великою витривалістю до механічних пошкоджень, оскільки містить велику кількість лігніну і целюлози. Рослини досить добре зимують, стійкі до опадів і сильного вітру в зимовий період. У натуральному середовищі рослини міскантусу ростуть до 2 м заввишки і більш. Вимогливість міскантусу щодо води набагато вище, ніж доступні середньорічні опади - близько 700 мм опадів на рік. Але незважаючи на це, споживання води на вироблення 1 кг сухої маси досить невисока (близько 250-300 кг). Ґрунти під висів міскантусу вибирати некислі (рН = 6,5), особливо протягом перших двох років вирощування, з рівнем грунтових вод нижче 1 м. Спосіб розмноження впливає на перезимівлю посіву першого року вирощування. Рослини, розмножені поділом кореневищ, зимують краще, ніж розмножені з культур способом in vitro. Серед них краще перезимовують рослини великі (понад п'ять нирок), ніж малі (до п'яти нирок). Тривалість вирощування рослин на одному полі - до 20 років, період комерційного вирощування - близько 15 років.
Європейські вчені впевнені у швидкому тріумфі біопалива, а проста тополя зіграє в цьому свою далеко не останню роль.