Způsoby úpravy odpadní dřevní biomasy z řezu jabloní Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i. Odbor systémů hospodaření na půdě Crop Research Institute, Prague, Czech Republic Division of Crop Management System Způsoby úpravy odpadní dřevní biomasy z řezu jabloní za účelem energetického využití USŤAK S., MUŇOZ J., USŤAKOVÁ M. Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., Praha 6 - Ruzyně Výzkumný tým 02: Technologie pro udržitelné zemědělství a obnovu krajiny (TUZOK)

V ČR je zbytková dřevní biomasa získávána především z lesnictví. V rezortu zemědělství je však hlavním zdrojem zbytkové dřevní biomasy pěstování ovocných dřevin, především jabloní, jejichž rozloha v ČR zabírá více než 50 % celkové plochy ovocných dřevin, dále následují peckoviny (v klesajícím pořadí dle pěstitelských ploch slivoň, višeň, třešeň, meruňka a broskvoň) se souhrnnou plochou 38,2 %, dále následuje hrušeň s cca 5 % podílu plochy, zbylých cca 6 % připadá na ovocné keře červeného a černého rybízu a angreštu. Dřevní zbytková biomasa z ovocných stromů je v ČR a EU výhledově perspektivní alternativou k získávání relativně velkého množství kvalitní lignocelulózové biomasy, a tedy k produkci levné bioenergie z této suroviny.

Obr. 1. Zastoupení ovocných druhů v sadech ČR v roce 2016, % podíly z celkové plochy* Poznámka: * celková plocha neboli 100 % je 14 248 ha (je to o cca 1/5 menší rozloha ve srovnání s rokem 2012)

Tabulka 1: Vývoj ploch sadů u hlavních ovocných druhů v ČR v posledních pěti letech Ovocný druh 2012 2013 2014 2015 2016 % 2016/ 2012 Angrešt 3 2 - 33 % Broskvoň 652 584 564 407 349 - 47 % Hrušeň 753 767 790 745 710 - 6 % Jabloň 9 071 9 080 9 023 7 975 7 178 - 21 % Meruňka 1 105 1 075 1 061 925 824 - 25 % Rybíz černý 347 375 358 332 - 4 % Rybíz červený 891 887 797 642 586 - 34 % Slivoň 2 041 2 072 2 126 2 056 1 996 - 2 % Třešeň 952 957 954 901 889 - 7 % Višeň 1 753 1 647 1 557 1 425 1 382 C e l k e m 17 568 17 421 17 249 15 436 14 248 - 19 % Zdroje: Situační a výhledová zpráva MZe 2015 a Registr sadů ÚKZÚZ Brno, 2016

Tabulka 2: Produkce dřeva z prořezu jabloní a hrušní v čerstvé hmotě v některých státech Evropy v závislosti na způsobu pěstování a řezu Země Způsob pěstování Šířka řádku [m] Typ řezu Frekvence řezu Produkce řezu [t/ha/rok] Itálie Extenzivní 4 - 6 Ruční 1 1,4 - 2,6 Intenzivní 4 Kombinovaný Španělsko 2 - 4 Francie 2 - 3 3 - 4 Polsko Tradiční 4 - 5 <6 1,5 – 4,5 Nizozemsko 4,5 Slovinsko 2 Ukrajina <7,5 Česko 3 2,5 - 3 (zdroj - studie CIRCE, 2014)

Objekty a metody řešení Obr. 3. Proces štěpkování

Tabulka 10: Palivoenergetické parametry topných pelet ze dřeva z prořezu jabloní Jedn. Původní vzorek Bezvodý stav voda % hm 8,23 - prchavá hořlavina 74,26 80,92 neprchavá hořlavina 14,82 16,15 popel 2,69 2,93 spalné teplo MJ/kg 18,31 19,95 výhřevnost 16,92 18,65 Tabulka 11: Obsah základních prvků v topných peletách ze dřeva z prořezu jabloní Prvek Jedn. Původní vzorek Bezvodý stav C % hm 46,79 50,99 H 5,48 5,97 N 1,05 1,14 S 0,07 0,08 O 35,61 38,80 Cl 0,09

Výhřev-nost bezvod-ného Tabulka: Základní parametry různých forem tuhého paliva ze dřeva z řezu jabloní Název položky Teploty tavení popelu Sypná hmot-nost, kg/m3 Výhřev-nost bezvod-ného vzorku MJ/kg Obsah popele, % suš.   Emise CO na 13% O2 Emise NOx popel DT °C popel HV popel FT štěpka jabloní 1150 1170 1200 200-270 18,62 3,06 brikety jabloní 1160 1180 350-450 18,63 3,02 pelety jabloní 1210 1220 550-600 18,65 2,93 548 440 pelety standardní (smrk) >1340 n.s. 19,06 1,50 423 173

Popel z biomasy jako hnojivo: Z palivářského hlediska je velmi důležité nejen elementární složení tuhých biopaliv, ale rovněž obsah základních živin a rizikových prvků v palivu a v následném popelu, který určuje možnost jeho zpětného využití jako hnojiva. Pokud se popel nevyužije jako hnojivo, může to přinést uživateli vysoké náklady spojené s likvidací popelu jako nebezpečného odpadu.

Tabulka 12. Celkový obsah nutričních elementů v dřevních peletách ze štěpky z řezu jabloní a v jejím popelu (% sušiny) Prvek Štěpka jabloní Popel štěpky Průměr + ISP-0,95 N 0,619 0,208 n.s. S 0,047 0,024 P 0,064 0,031 K 0,337 0,129 10,13 4,43 Ca 0,57 0,286 17,5 11,2 Mg 0,062 0,034 1,73 0,87 Na 0,008 0,002 0,27 0,06

B Fe Mn As Cd Co Cr Cu Hg Mo Ni Pb Zn Tabulka 13. Celkový obsah vybraných rizikových a stopových prvků v dřevních peletách ze štěpky z řezu jabloní a v jejím popelu (mg/kg suš.) Prvek Štěpka Popel štěpky Limitní obsahy Průměr + ISP-0,95 v popelu Al 36,8 12,6 1180 530   B 7,62 3,18 224 142 Fe 42,6 35,1 1480 985 Mn 6,12 2,73 213 72 As 0,187 0,232 7,26 6,54 20 Be 0,009 0,005 0,28 0,22 Cd 0,0087 0,0032 0,30 0,12 5 Co 0,264 0,183 10,1 7,5 Cr 0,413 15,3 8,71 50 Cu 4,21 1,52 153 63 Hg 0,048 0,032 0,134 0,62 0,5 Mo 0,065 0,031 2,2 1,1 Ni 0,29 0,19 10,3 6,26 Pb 0,82 0,433 27,3 14,2 V 0,39 0,24 12,2 6,9 Zn 6,10 2,56 182 78 ISP-0,95 - interval spolehlivosti průměru 0,95 neboli odchylka průměru pro koeficient spolehlivosti P = 0,95, tj. 95 %

Závěry: Bylo prokázáno, že drcením a komprimací takové dřevní biomasy lze zásadním způsobem vylepšit mechanicko-fyzikální vlastnosti; palivářské vlastnosti se mění pouze v nepatrné míře. Zlepšení těchto vlastností se projevuje především v zásadním zvýšení sypné hmotnosti, a to cca 2-násobně u briket a 3-násobně u pelet, ve srovnání se štěpkou, což podstatně zlepšuje podmínky pro logistiku těchto výrobků. Štěpkování rovněž zvyšuje sypnou hmotnost dřevní biomasy z řezu stromů jabloní, která v přepočtu na sušinu dosahuje 2 až 4 násobku původní dřevní hmoty. Pelety ze dřeva jabloní mají ve srovnání se standardními peletami zhotovenými ze smrkového dřeva bez kůry mírně horší palivářské vlastnosti, a to vyšší obsah popelu a horší emisní charakteristiky, přesto výhřevnost jabloňových pelet je pouze nepatrně nižší (o cca 2 %). Toto zhoršení je zapříčiněno především vyšším podílem kůry u dřeva z řezu stromů jabloní. Z hlediska dosažení požadované kvality tuhých biopaliv pro potřeby domácností lze doporučit především úpravu briketováním. V případě malých dopravních vzdáleností od producenta k uživateli tuhých biopaliv je vhodnější přímé využití štěpky, zejména v obecních kotelnách. Z hlediska ekonomické efektivity se doporučuje upřednostňovat lokální využití dřevní biomasy z řezu ovocných stromů.

Thank you for your attention Děkuji za pozornost Thank you for your attention