Potenciál přírody v cirkulární ekonomice - MiscanValue - CORNET

| autor: Pavel Mohrmann0

miscanthus-4016069_640.jpg
zdroj: Pixabay

Mezinárodní projekt, který podporuje cirkulární ekonomiku, má i českého zástupce. Je jím klastr WASTen.

Společným jmenovatelem projektu je biomasa trvalé traviny s názvem Miscanthus giganteus – ozdobnice obrovská a především náhrada základní suroviny pro výrobu papíru – dřeva. O podrobnostech projektu jsme si povídali s ředitelem klastru Wasten, Radkem Hořenovským.

Na čí popud projekt vznikl a jakou roli v něm hraje klastr WASTen?

Projekt vznikl na popud prof. Valentiny Pidlisnyuk, Dr.Sc. z Fakulty životného prostředí UJEP v Ústí n.L, která myšlenku vzniku tohoto projektu poprvé konzultovala s partnery z Technické univerzity v Drážďanech (TUD) a Papiertechnische Stiftung (PTS) se sídlem v Heidenau, což je v současné chvíli největší papírenský závod v Německu. Oba němečtí partneři projekt uvítali jako příležitost pro výzkum v oblasti využití Miscanthu ve výrobě ekoproduktů, PTS Heidenau především v projektu spatřilo obchodní i výzkumný potenciál na náhradu papíru alternativními materiály.

Klastr WASTen zastřešuje projekt na české straně a koordinuje výzkumnou činnost všech zapojených výzkumných organizací (FŽP UJEP, VŠCHT a VŠB TU Ostrava). Plní především roli leadera výzkumu, zajišťuje rozšíření informací o průběhu projektu mezi odbornou veřejnost prostřednictvím konferencí a workshopů.

Jaký je vůbec smysl projektu? Co bylo důvodem pro zapojení subjektů takto mezinárodně?

Hlavním cílem či smyslem projektu je inovace výroby papírových produktů a celulózy a výrobků z nich s využitím biomasy trvalé traviny Miscanthus x giganteus (ozdobnice obrovská), která bude produkovaná trvale udržitelným způsobem především na marginálních půdách (znečištěné půdy, okrajové půdy apod.) a post-těžebních lokalitách.

Mezinárodní charakter projektu je dán především potřebou každého zúčastněného subjektu jak z České republiky tak z Německa, který je ve svým know-how a zkušenostmi v projektu nenahraditelný. Projekt zároveň utvrzuje Česko-saské vztahy, které již v minulosti klastr WASTen navázal partnerstvím se saským klastrem Energy Saxony.

Můžete osvětlit role dalších subjektů?

Na české straně se na projektu podílí tři významné univerzity – FŽP UJEP v Ústí n. L., VŠCHT Praha a VŠB TU Ostrava, z nichž každá má v projektu své nezastupitelné místo.

  • FŽP UJEP zajišťuje biomasu miscanthu pro celý projekt, zkoumá dopad biocharu na pěstování Miscanthus x giganteus, provádí větší část potřebných chemických analýz (obsahy polutantů, výhřevnost biomasy, půdní parametry…), podílí se na rekultivacích s využitím Miscanthus x giganteus, zabývá se půdní mikrobiologií a výzkumem přeměny biomasy Miscanthus x giganteus na buničinu
  • VŠCHT se zabývá především výzkumem hodnotového řetězce využití miscanthu pro výrobu papíru a lepenkových obalů, dále analýzami trvalé udržitelnosti (LCA, LLC, EIA), vytvořením modelu LCA a jeho ověřením.
  • VŠB TU na svých laboratorních a poloprovozních zařízeních provádí především experimentální výzkum zpracování odpadů z miscanthu termickým rozkladem a připravuje produkci biocharu.
  • TU Dresden především zkoumá přípravu vláken z biomasy miscanthu, jejich skladování a úpravu pro další využití v papírenském průmyslu
  • PTS zkoumá vlastnosti biomasy z miscanthu a vyvíjí vhodné metody přípravy papíru a lepenkových obalů z miscanthu a porovnává jejich užitné vlastnosti a ekonomickou efektivitu jejich výroby

Jak silná je společenská poptávka po nutnosti nahradit ve výrobě papíru dřevo touto alternativou?

Používání nedřevních rostlinných surovin při výrobě buničiny a papíru sahá až do počátků papírenského průmyslu a zůstává pro odvětví významným zaměřením spojeným s úbytkem lesních zdrojů. Mezi nadějné alternativní rostliny patří vytrvalé energetické plodiny, přičemž Miscanthus je vedoucím kandidátem díky své vysoké rychlosti růstu, vysokému obsahu ligninu a schopnosti růst na marginálních a degradovaných pozemcích, kde je produkce potravin zakázána. Poslední jmenovaný faktor vylučuje konkurenci s výrobou potravin.

O produkty z biomasy Miscanthu je velký zájem, protože jich lze ročně vyprodukovat velké množství, přičemž délka doby růstu plantáže je 20–25 let. Biomasu Miscanthu lze využít jako podestýlku pro zvířata, mulče pro použití v zahradnictví a izolace ke zlepšení úspory energie. Z Miscanthu lze také vyrobit kompostovatelné potravinářské zboží, které by nahradilo výrobky z biologicky nerozložitelného plastu.

Mezi stavební možnosti využití patří dřevovláknitá deska, dřevotříska a kompozity. Miscanthus má vysoce kvalitní celulózu pro materiálové aplikace a je vynikajícím zdrojem celulózy, kde je důležitá vysoká jeho kvalita. Zajímavé je také využití nanocelulózy z této plodiny, přičemž celulóza z Miscanthu používaná pro výrobu papíru je jedním z předmětů projektu MiscanValue.

Celulóza pro výrobu papíru je rozdělena do tří hlavních kategorií: dřevovlákna, nedřevná vlákna a sběrový papír, jejichž podíl v papírovém průmyslu je 63%, 3% a 34%. Zvyšující se potenciál nedřevních zdrojů je především důsledkem snižování lesních zdrojů. Celkový potenciál nedřevních rostlinných surovin, které lze zpracovat na buničinu, je přibližně 2,5 miliardy tun ročně a každoročně se obnovuje.

Buničinu z vytrvalé travní biomasy lze přidat do existující dřevní suroviny, zpracovat jednotlivě nebo smíchat s odpadním papírem. Kromě toho je diverzifikace vkladů surovin v papírenském a vláknitém průmyslu a rostoucí využívání nedřevěných materiálů v rámci poptávky Strategie EU v oblasti biohospodářství podporující výrobu obnovitelných biologických zdrojů a zpracování důležitých produktů a bioenergie. Naléhavá je také náhrada buničiny a recyklovaných vláken přírodními alternativami.

Z tohoto pohledu vypadá Miscanthus, oblíbená vytrvalá nepotravinářská plodina, slibně. Robustnost a fyziologické vlastnosti, jako je hluboký, hustý a rozsáhlý kořenový systém, umožňují rostlině přizpůsobit se různým půdám a podmínkám prostředí. Vysoké výtěžky s výrazným obsahem lignocelulózy, nízké nároky na přísun živin a nízká náchylnost vůči škůdcům a chorobám činí z Miscanthu vynikající surovinu pro výrobu vlákenných materiálů.

Kromě toho, vzhledem k běžným environmentálním problémům v Sasku a České republice v důsledku kontaminovaných post-těžebních a vojenských pozemků, přinese využití Miscanthu v těchto oblastech další pozitivní výsledky, včetně zlepšení kvality půdy, zabránění půdní a vodní erozi a snižování emisí skleníkových plynů.

Mohl byste říci, v čem je výhoda této rostliny, kolik se ušetří, a jak významně šetrnější pak bude výroba papíru?

Pokud jde o ekonomický odhad využití biomasy Miscanthu pěstované na marginálních nebo mírně kontaminovaných půdách k výrobě balicího papíru, je hlavním cílem projektu zajistit, abychom zvolili nejoptimalizovanější způsob pro všechny použité postupy. Hlavním cílem německo-českého projektu MiscanValue je zajistit kompletní hodnotový řetězec Miscanthu od udržitelného obhospodařování půdy na různých marginálních pozemcích přes kultivaci, sklizeň, skladování až po zpracování biomasy na vlákna, buničinu, vláknité materiály a balicí papír.

Současně budou odpadní části Miscanthu produkované během zpracování včetně kontaminovaných rostlinných tkání z pole využívány pyrolýzou k alternativní výrobě energii a biocharu, který bude následně opět použit na polích. K dosažení tohoto cíle je třeba splnit různé požadavky, jako je zvýšení výtěžku, nepřetržitý přísun surovin, zajištění bezpečných produktů, správné zpracování na vláknité materiály a papír a účinná přeměna vedlejších produktů.

Rozvinutý hodnotový řetězec bude relevantní pro oběhové hospodářství a bude zahrnovat přístup „zero waste”. Navrhovaný projekt celkově přispěje ke strategii EU v oblasti biohospodářství a posílí přeshraniční spolupráci mezi saskou provincií a Českou republikou.

Existuje zde nebezpečí, že se Miscanthus stane průmyslovou plodinou, jako je například řepka či kukuřice, s jejímž pěstováním vyvstanou stejné problémy jako u řepky a kukuřice?

Miscanthus je velká vytrvalá a rhizomatózní tráva s velkou rozmanitostí druhů, nejoblíbenější je Miscanthus x Giganteus: hybrid Miscanthus sinensis a Miscanthus sacchiflorus. Tento konkrétní hybrid je použit v projektu. Výnos Miscanthu se pohybuje od 8 do 45 t suché biomasy ha-1 s dlouhou udržitelnou produktivitou po založení (20-25 let). Díky procesu fotosyntézy C4 Miscanthus účinně transformuje sluneční energii na biomasu.

Kromě toho má potenciál sloužit jako surovina pro průmyslové aplikace, například jako podestýlka nebo stavební materiál. Kromě těchto výhod, které Miscanthus poskytuje, přispívá také k některým službám pro životní prostředí, mezi něž patří ukládání uhlíku, snižování množství oxidu uhličitého a také stabilizace půd, které byly mírně kontaminovány stopovými prvky.

Jako vytrvalá plodina se Miscanthus obvykle vysazuje pouze jednou a poté poskytuje roční výnos po celou dobu životnosti tj. 20–25 let. Hlavními charakteristikami Miscanthu jako perspektivní plodiny na biopaliva jsou: výjimečná adaptibilita pěstování v různých klimatických a pedologických podmínkách, možnost pěstovat v půdách nižší kvality, vysoké výnosy sušiny, vysoká energetická hodnota, výjimečná odolnost vůči chorobám a škůdcům, nízké nároky na výživové ošetření.

Jedná se o přírodní sterilní hybrid, který ve srovnání s jinými energetickými plodinami zabraňuje nekontrolovanému šíření. Miscanthus se množí rhyzomy (ne semeny), nehrozí žádné nebezpečí, že by se rostlina mohla nekontrolovaně rozšířit.

Výsadba Miscanthu v kontaminovaných půdách může zvýšit obsah uhlíku v půdě, zlepšit stabilitu agregátu a schopnost zadržovat vodu. Zlepšující se účinek rostlin na půdu je přisuzován především rozkladu podzemních orgánů a zbytky kořenů v půdě ukázaly, že rozklad odpadu a podzemních orgánů Miscanthus poskytuje půdě velké množství organického uhlíku, což zvyšuje půdní organická hmota, podporuje cyklování živin v půdě, zlepšuje strukturu, strukturu a kapacitu půdy zadržující vodu, snižuje ztrátu živin v půdě.

Tento obsah je uzamčen

Pro zobrazení se přihlaste do účtu s aktivním předplatným.

Komentáře

  1. Tento článek zatím ještě nikdo neokomentoval.

Okomentovat

Partneři

Satturn
AB Plast
Partner - SOVAK
EAGB
Faircare
Inisoft
Xylem
Seven energy