Вплив на ґрунт від використання біомаси з проміжних і покривних культур для виробництва біометану

Традиційно, в Україні проміжні й покривні культури вирощуються для подальшого використання як зеленого добрива (сидерати) та для виробництва кормів. Використання проміжних і покривних культур для виробництва біометану — це новий напрям, що потребує комплексного аналізу можливостей та передумов для його успішного розвитку в умовах України.

Експерти UABIO в межах проєкту “Розвиток сектору біометану в Україні“ розробили важливу Аналітичну записку №1: “Виробництво передового біометану з проміжних і покривних культур”, яка охоплює всю необхідну інформацію про вирощування проміжних і покривних культур в Україні та подальше використання цих рослин для виробництва біогазу й біометану. Зокрема цей документ висвітлює тему впливу на ґрунти від використання такої біомаси для виробництва біометану.

Переваги для ґрунтів

Одним з найважливіших аспектів сталості біомаси як сировини для отримання біопалив є відсутність конкуренції з виробництвом продуктів харчування і кормів. У випадку енергетичного використання проміжних і покривних культур важливим питанням також є наскільки змінюється виконання цими культурами їх традиційних агротехнічних функцій (захист ґрунту від ерозії, покращення якості ґрунту та ін.).

Результати теоретичних досліджень європейських фахівців (2022 р.) свідчать про те, що застосування покривних культур для виробництва біогазу із наступним внесенням дигестату на поле позитивно впливає на накопичення вуглецю у ґрунті та зменшення викидів СО2 із ґрунту.

Якщо прийняти вміст органічного вуглецю (Сorg) у надземній частині покривної культури за 100 одиниць, то його баланс при зароблянні біомаси у ґрунт становить від -4 до 28. У випадку анаеробної ферментації надземної біомаси покривної культури із поверненням дигестату на поле, баланс органічного вуглецю є позитивним і становить 9…29. При цьому зберігається виконання покривною культурою її традиційних екологічних функцій (захист ґрунту від ерозії та ін.), а ризик негативних впливів є невеликим.

Австрійські дослідження

Австрійські фахівці провели більш ніж 5-річне польове дослідження впливу на ґрунт і ґрунтові води від вирощування та використання покривних культур для виробництва біогазу (проєкт Syn-Energy 2010-2015 рр.). Було досліджено 5 варіантів покривних культур, більшість з яких — суміші щонайменше 3-х видів рослин з 50% бобових.

Результати дослідження показали, що при збиранні біомаси покривних культур з урожайністю 2,5 т с.р./га з поверненням еквівалентного обсягу дигестату на поле, надходження вуглецю гумусу в ґрунт становить 112 кг/га. Якщо ж ці самі покривні культури заробляють у ґрунт як зелене добриво, надходження вуглецю гумусу становить лише 80 кг/га. Що вище врожай біомаси з гектара, то більше позитивний вплив на вміст гумусу. При вирощуванні покривних культур на біогаз обсяг біомаси є більшим через ранній посів і пізнє збирання. Порівняно з полем під паром, ризик ерозії зменшується на 50% від вирощування покривних культур, що ідуть на виробництво біогазу. Для покривних культур, що використовуються як зелене добриво, цей ефект менший.

Французькі дослідження

Позитивні результати щодо збереження запасу вуглецю в ґрунті отримано також при моделюванні прикладів вирощування покривних культур як сировини для БГУ із поверненням дигестату на поле у Франції. Було досліджено 4 приклади у різних регіонах країни:

1. Іль-де-Франс (паризький регіон, океанічний клімат, тип ґрунту — Лювісолі);
2. південно-західний регіон (клімат від океанічного до середземноморського, типи ґрунту — Лювісолі, Кальцісолі);
3. Рона-Альпи (центр та південний схід, помірно-континентальний клімат, тип ґрунту – Лювісолі);
4. східний регіон (океанічний клімат, тип ґрунту – Камбісолі).

Представлені в літературі результати досліджень стосуються здебільше регіону Іль-де-Франс (1-й варіант сівозміни), тому саме ці дані наведено нижче. Всього для регіону Іль-де-Франс було розглянуто три варіанти сівозмін із різними покривними культурами.

У Франції найбільш розповсюдженою покривною культурою, що залишається у полі, є гірчиця (Sinapis alba). Зазвичай її сіють із середини серпня до середини вересня, а заробляють у ґрунт — у період із листопада до січня. У варіанті 1 сівозміни покривною культурою для отримання сировини для БГУ був озимий ячмінь (висівання восени, збір врожаю навесні).

Прийнято, що у всіх варіантах сівозмін весь обсяг пожнивних решток основних культур повертається у ґрунт. Визначено, що основна річна кількість гумуфікованого вуглецю попадає у ґрунт з надземною частиною рослинних залишків, і у випадку залишення покривної культури в полі цей обсяг більший.

Втім, загальний річний обсяг внесення вуглецю в ґрунт (залишки основної культури, залишки покривної культури, дигестат) є вищим для випадку вирощування покривної культури як сировини для БГУ із поверненням дигестату на поле — 1,37 т гуміфікованого вуглецю/га/рік проти 1,27 т гуміфікованого вуглецю/га/рік при зароблянні біомаси покривної культури у ґрунт.

Моделювання стану ґрунту протягом 30-річного періоду показує, що вміст органічного вуглецю може збільшитися з 50 т С/га (вихідне значення) до 50,5 т С/га для випадку вирощування покривних культур для зброджування із поверненням дигестату. В альтернативному варіанті (залишення біомаси на полі) вміст органічного вуглецю може зменшитися до 49,4 т С/га.

Ознайомитися із повним документом Аналітичної записки №1 на сайті UABIO

---

Аналітична записка підготовлена в межах виконання проєкту “Розвиток сектору біометану в Україні“, який фінансується Енергетичним Співтовариством за підтримки агентства Великої Британії з міжнародного розвитку (FCDO) і виконується ГС “Біоенергетична асоціація України” (UABIO). Дякуємо експертам UABIO за підготовку цього документу!