Inovācijas – arī piemājas dārziem Apriņķis.lv
- Autors: Kristīne Irtiševa, Vispārīgās ķīmijas tehnoloģijas institūta pētniece, RTU Materiālzinātnes un lietišķās ķīmijas fakultātes, ķīmijas tehnoloģijas programmas, doktorante
Biomasas pirolīzes procesa shēma. Avots – rpr.gov.lv
Aizvadītajā desmitgadē medijos daudz ir diskutēts par inovācijām, to nozīmi un lomu kā ikdienas dzīves komforta nodrošināšanai, tā uzņēmējdarbības eksporta potenciāla veicināšanā, kas tieši tiek saistīts ar sabiedrības un valsts sociālekonomisko izaugsmi. Diemžēl šīs diskusijas lielākoties apraujas ar inovāciju aplūkošanu programmēšanas, sadzīves elektrotehnikas un autotransporta ražošanas nozarēs, lai gan inovācijas aptver ikvienu mūsu dzīves sfēru.
Kā vienu no Latvijas produktiem, kura efektivitāti esam pētījuši, un vēlos atzīmēt ir bioogle. Tā ir dabīga izejviela, ko iespējams izmantot jebkura lieluma lauksaimniecībā no lielajām integrētajām komercsaimniecībām līdz piemājas dārzkopībai, būtiski veicinot augsnes auglību, sekmējot kultūraugu sakņu sistēmas straujāku attīstību. Bioogle (bio-char) atstāj paliekošu ietekmi uz augsni, kā arī nozīmīgi stimulē augšanu, tādējādi palielina ražību.
Kāpēc bioogles ir efektīvas pat piemājas dārzā
Bioogle ir īpašā veidā sadedzināta koksne vai cita veida biomasa, kas ilgtermiņā spēj pozitīvi ietekmēt augsnes auglību. Zinātnes valodā runājot, bioogli iegūst pirolīzes procesā, augstās temperatūrās no 100-1000℃,un atšķirībā no krāsnī kurinātas malkas, bioogļu izgatavošanas rezultātā praktiski nepaliek pelnu, jo tas notiek bezskābekļa vidē. Interesanti ir tas, kā pelnu sastāvā ir atrodams mazs daudzums bioogles. Nozīmīgākais bioogles parametrs ir tās īpatnējais virsmas laukums. Tas apraksta bioogles spēju piesaistīt jonus uz savas virsmas, tajā skaitā arī mikroorganismus. Faktiski bioogles ar salīdzinoši nelieliem pielāgojumiem spēj ražot ikviena kokogļu fabrika, kas gatavo grila ogles vai arī koģenerācijas stacijā, ar noteikumu, ka tiek izmantota biomasa bez smago metālu piejaukuma.
Bioogles neitralizē augsni un pazemina skābuma līmeni tajā. Jāatceras, ka daudzi augi ir jūtīgi uz skābu augsni, taču ir arī tādi augi kā egles, priedes, rododendri, kas aug skābā vidē, taču pat viņiem nepieciešams neitralizēt vidi līdz optimālām pH. Tas notiek, jo šie augi paši veido skābu vidi, taču ja tā ir pārāk skāba, augs sāk nīkuļot. Šādā vidē augu mazās saknītes (spurgaliņas) nespēj uzņemt barības vielas, veidojas gļotains slānis, caur kuru netiek cauri barības vielas un ūdens. Augi vairs nespēj attīstīties un sākas lapu dzeltēšana. Arī Latvijas Valsts meži šobrīd veic pētījumu par bioogļu izmantošanu koku augšanas veicināšanai valstij piederošajos mežos.
Pateicoties augstajai temperatūrai, kādā ir izgatavotas bioogles, tām ir ļoti poraina struktūra, un tas atstāj tiešu ietekmi uz apstrādātās augsnes, kurā notiek augu sakņu sistēmas attīstība, kā arī mikroorganismu un sēņu vides nodrošināšana. Neaizmirsīsim, kā mūsu mazajiem draudziņiem arī ir kaut kur jādzīvo. Kopsumma bioogles sevī absorbē mikro un makro elementus, kas tālāk tiek nodoti augiem un ietekmē ražību.
Savukārt, sajaukumā ar minerālvielām bioogles palīdz uzturēt augsnei nepieciešamo mikroelementus un makroelementus pēc tam pakāpeniski tos atdot, ilgstoši funkcionējot kā augsnes uzlabotājam un ļaujot augam dabiski izvēlēties konkrētajā brīdi tieši tam, nepieciešamās vielas. Vislabāk bioogles sader ar slāpekli un fosforu, kur slāpekļa anjoni ir tiešie augšanas stimulatori. Ir pētījumi, kur tiek piedāvāts bioogli izmantot notekūdeņu attīrīšanā, tādējādi uz sevi adsorbējot slāpekļa un fosfora jonus.
Taču ir jāņem vērā, ka šie ūdeņi satur arī mikroplastmasu, mikroorganismus un aktīvas vielas. Lielākais izaicinājums augsnes uzlabošanai ir barības vielu izskalošanās. Pasaulē ir vairāki pētījumi, kas apskata veidus, kā mazināt to izskalošanos. Viens no veidiem, kas pašlaik tiek izskatīts ir bioogles granulas, kas pakāpeniski sadalās augsnē. Turklāt, palielinot ūdens saistīšanas spēju, augsnē iestrādātas bioogles palīdz augiem arī labāk pārciest sausuma periodus.
Jāatzīmē, ka ogļu pozitīvās īpašības cilvēki bija novērojuši jau senatnē. Tā, piemēram, kūlas dedzināšanas laikā biomasa pārogļojās un bagātināja augsni. Ņemot vērā postu, kādu šāda metode nodara dzīvajiem organismiem, un uguns bīstamību, kūlas dedzināšana viennozīmīgi ir atavisms, bet savs labums no lauksaimniecības viedokļa senatnē šim procesam ir bijis.
Atkarībā no bioogļu izgatavošanai izmantotā izejmateriāla un pielietotā pirolīzes tehnoloģiskā procesa tiek iegūti produkti ar atšķirīgām fizikāli ķīmiskajām īpašībām un, tādējādi dažādu ietekmi uz augsni. Ja ASV lielākoties bioogles izgatavo no augu valsts produktiem, tad, piemēram, Latvijas kokogļu rūpnīca Marienburg bioogļu izgatavošanai izmanto 85% alkšņa koksnes. Atkarībā no bioogļu ķīmiskā sastāva, apstrādes temperatūras, pašas tehnoloģijas, kā iegūst bioogli, atšķiras to izmantošanas iespējas.
Atsevišķās valstīs bioogles mēdz izmantot pat 4 – 6 tonnu apmērā uz hektāru. Pašlaik notiek darbs ar receptūras izstrādi, lai augsnē tiktu iestrādāta tikai 1 tonna bioogļu uz hektāru. Gaidāmi nākamie pētījuma soļi. Pašreiz notiek pētījumi, kā rezultātos tiktu iegūta bioogļu granulas ar pievienoto vērtību, tas ir izmantojot otrreizējos resursus, kas ikdienā ir atkritumi, kā piemērām, dolomītmilti, kafijas atlikumi utt.
Saimniekot mūsdienīgi jeb kāpēc tas ir svarīgi
Bioogles kā lauksaimniecībā perspektīvs produkts šobrīd piedzīvo strauju intereses pieaugumu pasaulē. Ja vēl 2017. gadā pasaulē bija pieejamas aptuveni 1000 biooglēm veltītas publikācijas, tad pērn to skaits sasniedza 4000. Nesen Zviedrijā bija liela konference, kas veltīta bioogļu izmantošanai mežsaimniecībā, kur Pasaules vadošie pētnieki dalījās ar pieredzi un saviem pētījumiem. Lielākais jautājums, kas visus interesē, no kādas biomasas ir visizdevīgāk iegūt bioogli. Svarīgi ir pieturēties pie vienotiem kritērijiem, lai izvērtētu bioogles iespējas.
Kā bioogļu nozīmīgākās unikālās īpašības jāmin ilgtermiņa iedarbība uz augsni, kas ilgst desmitgadēm, un draudzīgums apkārtējai videi. Kāds lasītājs varētu paveicāt, kāda vaina ir tradicionālajam minerālmēslojumam? Nekāda! Tas tiek ražots pēc gadu desmitiem rūpīgi izstrādātām formulām un, pareizi lietojot, dara savu darbu. Tomēr ir kāds mīnusiņš — minerālmēsli augsnē ilgi nesaglabājas. Ar pirmajām lietavām tie tiek aizskaloti, nonāk gruntsūdeņos un prom ir. Vislabāk ir kombinēt minerālmēslus ar citu augsnes uzlabošanas veidu, kas samazina izskalošanas varbūtību.
Aizvadītajos gados sastopamies arī ar būtiskiem augsnes mēslojuma ierobežojumiem komerciālajiem lauksaimniekiem. Turklāt šogad, ņemot vērā starptautisko situāciju, būtiski saasinājušies gan jautājumi par minerālmēslojuma pieejamību, gan to cenu, kas atkarībā no konkrētās produkcijas ir pieaugusi divas līdz pat trīs reizes. Tā kā tieši ar mēslojumu ir saistīta potenciālā mūsu mazo un lielo lauku ražība, arvien būtiskākas paliek metodes, kas ļauj samazināt minerālmēslojuma izmantošanu.
Vēl vairāk, samazinot minerālmēslojuma izskalojumu tiek tieši aizsargāta apkārtējā vide. Ja mūsu lauki atrodas upju tuvumā, tad ar savu rīcību mēs ietekmējam ne vien to ekosistēmu, bet arī Baltijas jūras vidi. Nav tā, ka viena atsevišķa saimniecība spēj nelabvēlīgi ietekmēt vidi kopumā. Jāsaprot, ka uzkrājoties šiem resursiem, tie spēj sasniegt koncentrācijas, kas patiešām negatīvi ietekmēs vidi, taču Latvijā mēs esam pieradījuši savu labo praksi lauksaimniecībā. Šajā jomā visvairāk “grēko” ražotnes un ūdens attīrīšanas stacijas.
Svarīgi, ka, pieaugot oglekļa uzkrājumam augsnē, proporcionāli samazinās augsnes radītās siltumnīcefekta gāzu emisijas. Jau nelielas bioogļu piedevas samazina slāpekļa oksīda (N2O) un metāna (CH4) emisijas, kas rada 300 un 25 reizes lielāku siltumnīcefektu nekā CO2.
Latvijas zinātnes inovācijas
Latvijas zinātnei ir ar ko lepoties. Pašlaik sadarbībā ar “Silava” vadošo mežzinātnes ideju, pētījumu un lietišķo izstrādņu centru veicam pētījumus šajā jomā. Būtiskus pētījumus ir veikuši arī Latvijas Universitātes vadošie pētnieki, izstrādājot vairākus
Noslēdzoties lauka pētījumiem, veiksim bioogļu granulu patentēšanu un jaunais produkts pie patērētājiem varētu nonākt līdz 2023.gada nogalei. Bioogļu granulas ir ne vien inovatīvs, bet arī eksportspējīgs produkts. Prognozēju, ka absolūti lielākā daļa Latvijā saražoto bioogļu granulu pēc projekta noslēguma eksportēsim, jo pasaules tirgū ir augsts pieprasījums šādiem materiāliem. Bioogļu granulas izgatavot nav sarežģīti, bet tas ir svarīgs posms, lai būtiski paplašinātu to izmantošanas ērtumu un globālo transportējamību. Tā kā bioogles ir vietējas izcelsmes materiāls, aicinu to izmantot hobija dārzkopībā jau šobrīd, uzlabojot augsnes auglību un ražību, jo to efektivitāte lauksaimniecībā ir neatkarīga no granulēšanas procesa.
Pēdējos 5 gadus mēs veicam pētījumus šajā jomā. Bioogle vienmēr ir bijis mūsu pētījuma objekts, taču atšķirība ir tāda, kā to var iegūt pētījumu ceļā vai izmantot esošos jau pieejamos resursus, lai izstrādātu produktus, kas būtu gan zinātniski, gan lietderīgi ikdienas dzīvē un komercializējami. Mēs esam izstrādājuši unikālu produktu, kas būtu atbilstoši cirkulārā un ilgtspējīgas ekonomikas principiem atbilstošs.