A biomassza termesztés és feldolgozás függősége a klímaváltozástól

biomassza_clAz Alföldi Erdőkért Egyesület őszi Kutatói Napján „A biomassza termesztés és feldolgozás függősége a klímaváltozástól” címmel tartott előadást Szalay Dóra és Prof. Dr. Palocz-Andresen Mihály a Nyugat-magyarországi Egyetem Erdőmérnöki Karáról. Előadásuk anyagát most az Erdő-Mező Online is közzé teszi.

Az Alföldi Erdőkért Egyesület engedélyével a Kutatói Nap többi előadása is olvasható az Erdő-Mező Online portálon!
A cikk alján ajánlót és tartalomjegyzéket is talál!

A BIOMASSZA TERMESZTÉS ÉS FELDOLGOZÁS FÜGGŐSÉGE A KLÍMAVÁLTOZÁSTÓL

Szalay Dóra – Prof. Dr. Palocz-Andresen Mihály
Nyugat-magyarországi Egyetem, Erdőmérnöki Kar, Erdészeti-műszaki és Környezettechnikai Intézet.
szalayd@emk.nyme.hu

Összefoglalás

A népesség növekedésével egyre nagyobb igény alakul ki a jövőben az energia, az üzemanyagok és az élelmiszerek iránt is, amelyhez társulhatnak a klímaváltozás kedvezőtlen hatásai. Bár a mezőgazdaság esetében a termésingadozás a múlt század elején is hasonló értékeket mutatott, mint napjainkban, azonban a mezőgazdaságban megtermelt növények jelenlegi felhasználása sokkal több irányú. Több növényfajta egyre nagyobb szerepet játszik a növekvő energiaigény kielégítésében. Ez a hasznosítás ipari jellegű termelést, betakarítást és szállítást igényel, mivel az energianövények hasznosításához alkalmazott berendezések, pl. reaktorok, kazánok vagy ipari kemencék üzeme is állandó igénnyel bír.

Az erdészeti biomasszára szintén egyre nagyobb az igény, azonban a klímaváltozás következtében az elmúlt ötven évben növekedtek a biotikus és abiotikus károk, sőt az utóbbi 20 évben fordult elő szinte az összes kárrekord, az elmúlt 10 évben gyakran halmozottan.

Bevezetés

A klímaváltozás és annak hatásai napjaink egyik legkutatottabb kérdésköre. A biomassza termesztés szempontjából az egy éves szántóföldi növények termés és biomassza hozamában érezteti rövidtávon leginkább hatását, így ott követhető legjobban figyelemmel. Ugyanakkor ez az a terület, ahol leginkább ki is lehet küszöbölni ezen káros hatásokat. Az erdők esetében sokkal nehezebb következtetni a klímaváltozás konkrét hatásaira. Az erdők alapvetően ki vannak téve különböző természeti veszélyeknek, amelyet az éghajlatváltozás súlyosbít, de ezeket a hatásokat szétválasztani nehézkes, mennyiségileg pontosan meghatározni nem lehetséges (Zöld Könyv, 2010).

A biomassza egyéb megújuló energiaforrásokkal szembeni alkalmazásának előnye a rövidtávú időjárás változástól való nagyobb függetlenség. A biomassza energetikai hasznosítása Magyarországon kiemelt jelentőségű, a megújuló energiaforrások közel 90 %-át alkotják. Nagymértékben hozzájárul a hazai megújuló energiák hasznosítását ösztönző célkitűzéshez, amely a Megújuló Energia Direktíva szerint 2020-ra 20% megújuló energiaforrás részarányt céloz meg az EU-n belül. Magyarországon a Nemzeti Megújuló Energiahasznosítási Cselekvési Terv reális célkitűzésként a kötelező minimum célszámot (13%) meghaladó, 14,65%-os részarány elérését tűzte ki 2020-ra. A megújuló energiahasznosítás jelenleg 7% körüli értéket tesz ki a teljes primer energia felhasználáson belül. Emellett 2020-ra 10% megújuló energia részarány elérése a cél a teljes üzemanyag felhasználáson belül, azonban az Európai Bizottság felülvizsgálta a korábbi bioüzemanyagcélkitűzéseket, és azt javasolta, hogy az élelmiszernövény-alapú bioüzemanyagok
felhasználását legfeljebb 5 százalékban korlátozzák. Ez az érték Magyarországon jelenleg 6%,  a bekeverési arány mintegy 4,8%-ot tesz ki a benzin és a gázolaj esetében is.

Látható, hogy a növekvő energiafelhasználás és a szigorú célkitűzések kielégítésében a biomasszának nagyon fontos szerepe van, amelyet a klímaváltozás nagymértékben befolyásolhat. Ezért az elmúlt évek során a világ több pontján számos klímamodellt fejlesztettek ki, amelyek segítségével kisebb-nagyobb bizonytalanságok mellett lehetőség van a jövő időjárásának meghatározására.

A klímaváltozás hatása a biomassza termesztésre

Ha az elmúlt közel 100 év egyéves szántóföldi növényeinek terméshozamát vizsgáljuk, akkor azonnal szembe tűnik, hogy a termés hozambeli ingadozása már a 20. század első felében is megmutatkozott, azonban kisebb intenzitással. Két, a bioüzemanyag gyártás szempontjából fontos növényt választottunk ki vizsgálatainkhoz. A kukorica a bioetanol gyártás, míg a repce a bidízel gyártás fő alapanyaga.

Az 1. ábra szerint 1922-től napjainkig 3 fő szakaszt különíthetünk el. Az 1922-től 1955- ig tartó időszakban elsősorban szerves trágyát alkalmaztak, a műtrágyák a felhasznált tápanyag csupán 5%-át tették ki [Gombás, 2010]. A termésingadozás az egymást követő évek hozamkülönbségeit vizsgálva átlagosan 27%-ot tett ki a terméshozamhoz viszonyítva.

Az ezt követő időszakban az 1980-as évekig egy folyamatos hozamnövekedést figyelhetünk meg termésben, amely annak köszönhető, hogy a szerves trágya és a felhasznált műtrágya aránya megváltozott, 85% lett a műtrágya és 15% az istállótrágya (Gombás, 2010). Emellett megkezdődött egy komoly növénynemesítési tevékenység a minél kedvezőbb terméshozamok elérése érdekében.

Az utolsó szakasz – az 1980-as évektől napjainkig – már komoly termésingadozást mutatnak, két egymást követő év terméshozama között 3,8 t/ha terméskülönbség is előfordult. De ez megtévesztő, hiszen az egymást követő évek eltéréseit vizsgálva az ingadozás átlagosan 23%-ot tett ki a terméshozamhoz képest. Ez alacsonyabb az 1922-től 1955-ig terjedő időszakhoz képest.

biomassza_tabl1

Magyarországon bár kedvezőbb az éghajlat a kukoricatermesztésre, mint tőlünk nyugatra, mégis számos más EU-s ország átlagtermése alatt van. Ehhez társul, hogy az egyre szélsőségesebb időjárás, mint az árvíz, belvíz, aszály következtében nagyon nagy a fent már említett termésingadozás. Ennek nyomán az elmúlt 10 év átlagához képest 2003-ban és 2007-ben 35-40%-al kevesebb kukorica termett. Ugyanez az érték Ausztriában és Németországban maximum 18 %-os volt [Szalay, 2009].

Mindez annak köszönhető, hogy Magyarországon sokkal alacsonyabb szintű az infrastruktúra és a gépállomány, valamint kisebb az öntözött területek nagysága, ezáltal a biomassza termesztés nem tudja kiküszöbölni az időjárás viszontagságait.

Az éghajlatváltozást az erdők estében az abiotikus és a biotikus károk mértékén keresztül lehet leginkább kimutatni. A magyarországi erdőkben összesített erdőkárok, ezen belül mind a biotikus, mind az abiotikus erdőkárok, növekvő tendenciát mutatnak az elmúlt közel fél évszázadban [Gombás, 2010].

Ha az 1. ábra utolsó 32 évét emeljük ki és vetjük össze az erdőkben keletkező károk kiemelkedő éveivel, jó összefüggéseket találhatunk.

biomassza_tabl2

A biotikus károk vonatkozásában az egyik leginkább súlytott év a 2007-es (60 000 ha), de kiemelkedő volt 1993-as év is (51 ezer ha). Ezekben a kiemelkedő években az összes abiotikus kár több mint 95%-át öt kárforma adta: az aszálykár, a fagykár, a hókár a törés, a széltörés-széldöntés, illetve a nyári jégkár (Hirka et.al,, 2010).

biomassza_tabl3

Az 1. táblázatból kitűnik, hogy a legtöbb kárforma az elmúlt 20 évben mutatkozott a legnagyobb mértékben. Sőt az elmúlt 10 évben általában halmozottan jelentkeztek.

A klímaváltozás hatása a biomassza feldolgozására

Mint az 1. ábrában láthattuk, már a 19. század elején is voltak terméshozambeli ingadozások, sőt az akkori hektáronkénti termésmennyiséghez képest magasabbak, mint napjainkban. A mai termesztési szinthez viszonyítva azonban ezek az ingadozások igen csekélyek. További problémát okoz, hogy manapság sokkal nagyobb rétű ezek felhasználása.

Míg korábban a kukorica csupán élelmiszernövényként szolgált, addig napjainkban a bioetanol gyártás egyik legjelentősebb alapanyaga, emellett a szár és a szalma is egyre nagyobb mértékben kerül hasznosításra. Amennyiben gyakoribbá válnak az aszályos évek és rendszeresen jelentkeznek szélsőséges időjárási viszonyok, az energetikai területek folyamatos alapanyag ellátása akadozhat. Ez a tendencia azért igen hátrányos, mert az energiaigény drasztikusan növekszik, és ez által a biomassza felhasználására is egyre nagyobb igény jelentkezik.

biomassza_tabl4

A fő termékek mellett a mezőgazdasági melléktermékek, mint a szalma és szármennyiségek, a növénynemesítési folyamatok következtében is erős mennyiségbeli változáson mennek keresztül, lásd 3. ábra.

biomassza_tabl5

A klímaváltozás negatív hatására bekövetkező esetleges változások következtében ezért várhatóan nagyobb népgazdasági kár keletkezhet, mint a múltban.

Következtetés

A fenti következtetések alapján a jövőben egyre nehezebb lesz megtervezni az energia növények, különösen az első generációs bioüzemanyag alapanyagául szolgáló gabonanövények termesztését. A bizonytalanságok és az idöjárási szélsőértékek, különösen a vegetációs időszakban fellépő aszályos időszakok aránya növekedni fog.

Várható az időnkénti magas terméskiesés, amely a 2007-es év aszályos időszakában is megmutatkozott. Ennek nyomán az akkor tervbe vett bioetanol üzemek közül számos nem valósult meg, főként a magas alapanyagárak miatt. Az ilyen szélsőséges, kiszámíthatatlan, és igen változékony időjárásra a jövőben egyre inkább fel kell készülni. Emellett a klímaváltozás hatására az országban a hőmérséklet emelkedésére számíthatunk, ami a biodízel alapanyagául szolgáló, inkább a hűvös, csapadékosabb területeket kedvelő repce termésterületének beszűkülését okozhatja.

Ezt a jövőben kiválthatja egy a napjainkban még fejlesztés alatt álló technológia, a második generációs üzemanyagok előállítása. Ezek alapanyagául a mezőgazdasági és erdészeti termelés során keletkező, jelenleg kihasználatlan melléktermékek szolgálhatnak. Hátránya, hogy az eljárás fejlesztés alatt áll, és megvalósítása költséges.

Felhasznált irodalom
EURÓPAI BIZOTTSÁG (2010): Zöld Könyv. Erdővédelem és erdészeti információcsere az Európai Unióban: erdeink felkészítése az éghajlatváltozásra. SEC(2010)163 final.
Hirka A. (szerk.) (2006): A 2005. évi biotikus és abiotikus erdőgazdasági károk, valamint a 2006-ban várható károsítások. Növényvédelem, 42 (5), 247,
Hirka et al. (2010): Abiotikus erdőkárok Magyarországon (1961-2009). Erdészeti Lapok, CXLV. évf. 7-8. szám.
Hirka A. (szerk.) (2013): A 2012. évi biotikus és abiotikus erdőgazdasági károk, valamint a 2013-ban várható károsítások. Erdészeti Tudományos Intézet, NÉBIH Erdészeti Igazgatóság.
Katonáné G. K. (2010): Birtoktervezési és rendezési ismeretek 13. A fenntartható erdőgazdálkodás tervezése, nyílvántartásának rendszere. Nyugat-magyarországi Egyetem, Digitális Tankönyvtár. http://www.tankonyvtar.hu/hu/tartalom/tamop425/0027_BTRI13/ch01s02.html
KSH (2013a): http://www.ksh.hu/agrarcenzusok_hosszu_idosorok
KSH (2013b): http://www.ksh.hu/thm/3/indi3_1_2.html
MGSZH (2006): http://www.mgszh.hu/erdeszet_cd/htm/7_3_2_fejezet.htm
Szalay D. (2009): Biomassza alapú cseppfolyós üzemanyag előállításának lehetőségei, különös tekintettel a második generációs bioüzemanyagokra. Diplomamunka, Sopron.

—————-

A következő napokban az alábbi előadás-anyagokat is olvashatja portálunkon az Alföldi Erdőkért Egyesület Kutatói Napjáról:
– A lakitelki erdők leírása, különös tekintettel az őshonosság tükrében – ELOLVASOM >>>
– Az őshonosság fogalmával kapcsolatos elvárások és kétségek – ELOLVASOM >>>
– A Két Víz közének védett és Natura 2000 erdei a változó környezeti viszonyok mellett – ELOLVASOM >>>
– A Szatmár-Beregi kocsányos tölgyesek erdőgazdálkodási tapasztalatai – ELOLVASOM >>>
– Fehérnyár klónok teljesítményvizsgálata alföldi száraz, homoki termőhelyen – ELOLVASOM >>>
– Őshonos nyárfajok genetikai változatossága a Dunántúlon – ELOLVASOM >>>
– Szolnoki árapasztó csatornában végzett beavatkozások árvízre gyakorolt hatásai – ELOLVASOM >>>
– Új hazai, ERTI szelekciójú fűz klón teljesítmény vizsgálata szabadalmi bejelentés megalapozására – ELOLVASOM >>>
– Szelektált akác származások virágzásbiológiai vizsgálata Tiszántúl száraz homoki termőhelyen – ELOLVASOM >>>
– Kocsányos tölgy állomány talajnedvességének változása lékes felújítás során – ELOLVASOM >>>
– Hazai kocsánytalan tölgy állományok faanyag-minőségi kérdései– ELOLVASOM >>>
– Kisalföldi nemesnyár hibridek szárítása – ELOLVASOM >>>
– A magyarországi erdők energetikai célra hasznosítható faanyaga – ELOLVASOM >>>
– Energetikai ültetvények égési jellemzőinek vizsgálata – ELOLVASOM >>>
– A biomassza termesztés és feldolgozás függősége a klímaváltozástól —-
– Rövid vágásfordulójú energetikai ültetvények lombtömegének vizsgálata, szénkörforgalomban betöltött szerepe – ELOLVASOM >>>
– Forvarderek alkalmazási lehetőségei napjainkban – ELOLVASOM >>>
– Talajművelő szerszám végeselem modellezése ELOLVASOM >>>
– Repceszárból előállított pellet hasznosításának ökoenergetikai kérdései – ELOLVASOM >>>

(Forrás: aee.hu – Engedéllyel közzétéve: Erdő-Mező Online – www.erdo-mezo.hu)

erdomezolike

Hozzászólások

hozzászólás

Vélemény, hozzászólás?