Nawożenie jest jednym z kluczowych aspektów w kontekście poprawy ilości i jakości plonów. Wpływ na oba parametry ma m.in. rodzaj i ilość stosowanych nawozów. Co ma znaczenie również w aspekcie ekonomicznym. W ostatnich latach coraz więcej uwagi poświęca się pofermentowi, produktowi pochodzącemu z biogazowni rolniczych. Zainteresowanie wynika z jego nawozowych właściwości i dużego potencjału plonotwórczego. Mając na uwadze wzrost cen nawozów mineralnych, szczególnie od 2021 roku, poferment należałoby traktować jako alternatywne źródło składników pokarmowych, możliwe do wykorzystania w produkcji roślinnej.

Jednym z głównych czynników wpływających na gospodarkę światową są rosnące ceny energii elektrycznej oraz gazu ziemnego. To z kolei bezpośrednio rzutuje zarówno na sektor komunalny, jak i przemysłowy. Tendencje te mają również wpływ na wzrost cen nawozów mineralnych oraz ich dostępność, bowiem wiele zakładów ogranicza produkcję nawozów z powodu rosnących cen energii, zwłaszcza gazu ziemnego, bezpośrednio oddziałującego na ceny nawozów azotowych. Dodatkowo strategie Unii Europejskiej zakładają ograniczenie stosowania nawozów syntetycznych w celu zmniejszenia śladu węglowego produkcji rolniczej. Należy podkreślić, że ograniczenia w dostępności lub stosowaniu nawozów mineralnych mogą bezpośrednio wpłynąć na bezpieczeństwo żywnościowe, wynikające ze zmniejszenia plonów, o ile nie zostaną wykorzystane alternatywne źródła składników nawozowych. Aby utrzymać odpowiedni poziom produkcji roślinnej, ilość składników mineralnych odebrana z pól w masie plonów musi być uzupełniona odpowiednio wysokim nawożeniem. Mając na uwadze pozytywny wpływ zbilansowania składników nawozowych na wielkość i jakość plonu, należy zadbać o właściwe dostarczenie roślinom składników niezbędnych do wzrostu i rozwoju roślin. Rozwiązaniem, które w znaczący sposób może zmniejszyć negatywny wpływ ograniczeń w stosowaniu nawozów syntetycznych jest zastosowanie innych, alternatywnych nawozów organicznych, naturalnych, czy organiczno -mineralnych. Jednym z takich nawozów jest poferment pochodzący z biogazowni rolniczych. 

Produkcja i właściwości pofermentu

W rolnictwie wykorzystuje się powszechnie nawozy mineralne i nawozy naturalne, w tym obornik i gnojowicę. W większości krajów rozwiniętych zwyczajowym rozwiązaniem jest stosowanie w dużych dawkach przede wszystkim nawozów mineralnych. Jednak wzrost cen nawozów mineralnych czy obserwowany negatywny wpływ produkcji i stosowania nawozów syntetycznych na środowisko sprzyja zwiększeniu znaczenia nawozów naturalnych i alternatywnych w rolnictwie. Tym bardziej, że nawozy te oprócz makro- i mikroskładników zawierają materię organiczną, która w glebie kształtuje jej właściwości retencyjne, strukturę oraz aktywność biologiczną – cechy niezbędne dla utrzymania funkcji produkcyjnych gleby.

Poferment, będący obok wytwarzanego biogazu, produktem końcowym procesu fermentacji metanowej z biogazowni rolniczych, stanowi potencjalny nawóz organiczny lub (w przypadku bardzo dogłębnego odfermentowania) organiczno-mineralny. Gospodarka pofermentem stanowi duże wyzwanie dla właścicieli instalacji ze względu na wielkość jego produkcji, sięgającą nawet 100 tys. ton rocznie dla największych krajowych instalacji. Mając jednak na uwadze cenne właściwości, jakimi charakteryzuje się poferment, jego aplikacja czy sprzedaż może stanowić kolejną wartość dodaną dla właścicieli biogazowni rolniczych.

Ilość oraz skład pofermentu są bezpośrednio związane z substratami wykorzystywanymi do produkcji biogazu, bowiem w wyniku procesu fermentacji w wytwarzanym biogazie znajdują się tylko węgiel, wodór i tlen (składniki CH4 i CO2) – wszystkie pozostałe makro- i mikroelementy pozostają w pofermencie. Stąd nie da się odpowiedzieć precyzyjnie na pytanie o ogólny skład pofermentu, gdyż zależy on wyłącznie od stosowanych substratów na danej biogazowni. Kolejnym istotnym czynnikiem jest przebieg procesu technologicznego. Ma on wpływ nie tylko na ilość i skład powstającego biogazu, ale również na właściwości pofermentu jak: zawartość suchej masy czy materii mineralnej oraz formę w jakiej znajdują się składniki mineralne. Są doniesienia, iż niektóre technologie fermentacji (zwłaszcza zawierające tzw. hydrolizę kwaśną) prowadzą do wytwarzania składników mineralnych w formie naturalnych chelatów – czyli najbardziej przyswajalnej przez korzenie roślin. Liczne badania naukowe, w tym również przeprowadzone przez autorów artykułu wskazują, że poferment z powodzeniem może być wykorzystywany jako nawóz. Dotyczy to pofermentu bez przetworzenia, jak i po zastosowaniu wybranych metod jego obróbki. Spośród najważniejszych parametrów pofermentu, stanowiących o jego nawozowym potencjale, wymienić należy suchą masę, zawartość materii organicznej, pH oraz zawartość makroelementów, szczególnie azotu, fosforu i potasu. Coraz częściej zwraca się również uwagę na ilość i różnorodność mikroelementów (np. cynk, mangan, żelazo i inne), jako pierwiastków niezbędnych w prawidłowym rozwoju rośliny. Należy przy tym podkreślić wielką zaletę pofermentu z biogazowni stosujących wiele różnych substratów – jest to tzw. nawóz pełny, czyli zawierający wszystkie makroi mikroelementy niezbędne do dynamicznego wzrostu i wysokiego plonowania roślin. Sceptycy wspominają o zagrożeniach, jakie mogą wiązać się z zastosowaniem pofermentu do nawożenia, a związanych z obecnością tzw. metali ciężkich oraz patogenów. To ryzyko (odnośnie zawartości metali ciężkich) dotyczy jednak w praktyce jedynie pofermentu z biogazowni znajdujących się na oczyszczalniach ścieków w dużych ośrodkach przemysłowych, gdzie przerabiane ścieki mogą zawierać podwyższoną zawartość metali ciężkich. Jednak w przypadku biogazowni rolniczych, gdzie stosowane są substraty roślinne, zwierzęce czy przeterminowana żywność (o znanych i bezpiecznych właściwościach), nie ma możliwości, aby w tym zakresie poferment stanowił zagrożenie dla rośliny uprawnej i środowiska. W przypadku dobrze prowadzonych biogazowni rolniczych (zalecany zakres temperatury fermentacji to 40-42oC dla technologii mezofilnych lub od 52oC dla termofilnych) praktycznie nie występuje również ryzyko związane z możliwością przeniesienia bakterii chorobotwórczych do środowiska wraz z pofermentem. Liczne badania wykazały, że poferment jest sanitarnie bezpiecznym materiałem nawozowym. Należy przy tym podkreślić, że nawet zastosowanie jako substratów potencjalnie niebezpiecznych materiałów (odpady poubojowe czy padlina) nie zwiększa ryzyka skażenia pofermentu bakteriami chorobotwórczymi z uwagi na poddanie substratów procesom higienizacji na wejściu do instalacji.

Badania nad pofermentem

Szeroko zakrojone badania nad właściwościami i stosowaniem różnych pofermentów prowadzone są od kilkunastu lat na Uniwersytach Przyrodniczych w Poznaniu, Lublinie, IUNG czy SGGW i obejmują m.in. ich skład, bezpośrednie wykorzystanie nawozowe, separację, odwodnienie, produkcję specjalistycznych nawozów i biopaliw stałych i gazowych oraz kompostowanie. Warto bowiem podkreślić, że skład pofermentu (zwłaszcza zawartość suchej masy i materii organicznej oraz rezydualny potencjał biogazowy) jest jednym z najlepszych wskaźników efektywności procesu fermentacji w danej biogazowni. Badania prof. Wojciecha Czekały realizowane w ramach jego pracy doktorskiej („Ocena wartości rolniczej i energetycznej surowej i przetworzonej pulpy pofermentacyjnej pochodzącej z biogazowni”) wykazały kolosalne różnice we właściwościach pofermentów pochodzących z różnych biogazowni w Polsce i w Niemczech. W najlepszej badanej biogazowni stopień odfermentowania był niemal absolutny (98,5%), a z kolei zdarzały się instalacje, które wytwarzały poferment mający jedynie 65-80% stopień odfermentowania substratów. Oczywiście im mniejszy stopień odfermentowania stosowanych substratów – tym gorsza efektywność pracy biogazowni, co przekłada się także na zmniejszenie przychodów. Generalnie należy przyjąć, że efektywnie pracujące biogazownie rolnicze zasilane typowymi substratami stałymi (biomasa roślinna) wytwarzają poferment o tak niskiej zawartości suchej masy (poniżej 4%), że w ich przypadku nie ma potrzeby (ani technicznych możliwości) zastosowania separatorów do frakcji stałej (zawartość tej frakcji jest po prostu minimalna z uwagi na bardzo duże odfermentowanie wsadu).

Natomiast badania realizowane z wykorzystaniem pofermentu wytwarzanego w typowych biogazowniach wykazały, że słabo rozłożona frakcja może być wykorzystana jako wydajny substrat do produkcji biogazu. Ocenia się, że zawierać może ona nawet do 25-35% wcześniej wytworzonej ilości biogazu. Stosowane są metody na ponowne wykorzystanie tej frakcji stałej (pelletowanie czy kompostowanie), ale są one nieracjonalne z energetycznego i ekonomicznego punktu widzenia – lepiej bowiem jest zwiększyć efektywność procesu fermentacji i wytworzyć z tej frakcji większą ilość biogazu. Produkcja biogazu rolniczego z odpadów oraz racjonalne zagospodarowanie pofermentu pozwala redukować zużycie nawozów mineralnych oraz zmniejszyć ilość generowanych odpadów. W związku z powyższym, działanie takie jednoznacznie wpisują się w idee zrównoważonego rozwoju oraz gospodarki obiegu zamkniętego, przy okazji pozwalając zmniejszyć ślad węglowy w produktach rolniczych. cen gazu ziemnego i wysokich cen surowców, z których produkowane są nawozy wieloskładnikowe, jak np. fosforyty czy sól potasowa. Z tego względu warto zwrócić większą uwagę na alternatywne grupy nawozów i środków poprawiających właściwości gleby.

Podsumowanie i rekomendacje

Stosowanie nawozów jest zabiegiem pozwalającym zadbać o bezpieczeństwo żywnościowe na świecie. Z uwagi na wpływ rolnictwa na środowisko oraz ograniczone zasoby składników pochodzenia kopalnego zaleca się, aby wykorzystywać je w sposób zrównoważony. W minionym roku na rynku nawozów mineralnych wystąpiły bardzo duże zmiany dotyczące przede wszystkim gwałtownego wzrostu ich cen. To skutek m.in. aktualnych

Jednym z bionawozów, którego znaczenie wzrasta z każdym rokiem jest poferment pochodzący z biogazowni rolniczych. Ze względu na swoje właściwości, w tym zawartość składników pokarmowych niezbędnych do wzrostu i rozwoju roślin, należy spodziewać się większego wykorzystania tego produktu. Trzeba również stwierdzić, że wykorzystanie pofermentu powstałego z odpadów i produktów ubocznych jednoznacznie wpisuje się w założenia gospodarki o obiegu zamkniętym. Poza tym, stosowanie pofermentu pozwala uzyskać odpowiedni plon, przy jednoczesnym ograniczeniu negatywnego wpływu produkcji rolniczej na środowisko.  

Artykuł pochodzi z Magazyn Biomasa [link]

Autorzy tekstu:

prof. UPP dr hab. inż. Wojciech Czekała, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu dr hab. Grzegorz Siebielec,

prof. IUNG-PIB - Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa – Państwowy Instytut Badawczy

prof. dr hab. inż. Jacek Dach, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu - Członek Polskiego Stowarzyszenia Biometanu

biometan@biometan.org

+48 797 560 223

Polityka Prywatności Stowarzyszenia

Skontaktuj się z nami

mail: biometan@biometan.org

tel. +48 797 560 223

Email: biometan@biometan.org

Telefon: +48 797 560 223

Godziny pracy: Poniedziałek - Piątek 8.00 - 16.00

Biuro w Warszawie:

Jana Pawła II 70/2

00-175 Warszawa

Jesteśmy członkami:

Jesteśmy członkami: