Konopářský svaz České republiky
Technické konopí jako alternativa pro český venkov

Bioetanol: životaschopné biologické palivo? – II. část

16/09/05

Bioetanol může být vyráběn z široké palety cukrů a škrobů pocházejících z plodin, jako například cukrová třtina, cukrovka, kukuřice, pšenice a brambory.

Plodiny pro výrobu etanolu


     Jak bylo uvedeno v I. části článku, etanol může být vyráběn z široké palety cukrů a škrobů pocházejících z plodin, jako například cukrová třtina, cukrovka, kukuřice, pšenice a brambory. Tento článek se soustředí na cukrovou třtinu, cukrovku, kukuřici a pšenici, protože tyto čtyři plodiny již mají značný komerční význam, co se týká produkce bioetanolu.


 


Cukrová třtina


     Cukrová třtina je široce pěstována v tropických oblastech. V roce 2003 organizace FAO oznámila, že 108 výrobních zemí má celkovou produkci 1,33 miliard tun. Deset zemí je zodpovědných za téměř čtyři pětiny světového celkového objemu výroby, přičemž Brazílie a Indie společně vyrábějí 50,6 % tohoto množství. 


     Deset hlavních producentů produkuje cukrovou třtinu při výnosu, který kolísá od 47,9 tun na hektar v případě Pákistánu do 85,1 tun v Austrálii. Neexistuje jasná korelace mezi publikovanou aplikační dávkou hnojiv a výnosem na hektar. Například jsou publikovány významné rozdíly ve výnosu a výtěžkem cukru mezi Indií a Pákistánem, totiž pákistánskou oblastí Pandžáb (výnos 43 t/ha, výtěžek 8,44 %), indickou oblastí Pandžáb (63 t/ha, výtěžek 9,39 %), pákistánskou oblastí Sindh (57,3 t/ha, výtěžek 9 %), indickou oblastí Gujarat (89,6 t/ha, výtěžek 11,34 %). Pákistán používá dvakrát více dusíku, cca stejné množství P2O5, ale mnohem menší množství K2O než Indie. V Indii je hnojeno 90 % cukrové třtiny. 


     Hlavní producent Brazílie používá hnojiva na 75 % plochy plodiny v průměru 240 kg/ha v poměru 4 : 3 : 5 a získává průměrné výnosy 72,4 t/ha (aplikační množství hnojiva kolísá široce v Brazílii od 105 kg/ha na severu do 247 kg/ha ve středozápadě). Spojené státy americké používají hnojiva na 100 % plochy plodiny v průměru 360 kg/ha v poměru  5 : 2 : 11 a získává výnos 77,8 t/ha. Na první pohled se ukazuje, že 120 kg/ha hnojiva navíc poskytne zvýšení výnosu o 5,4 t/ha, ale při absenci informací o podmínkách, jako jsou rozdíly klimatu a obdělávání, nemůže být sestaveno přesné srovnání. Ale je pravděpodobné, že výnosů nad 75 t/ha získávaných všemi producenty by mohlo být dosahováno hnojením veškeré plochy plodiny při úrovni ekonomického optima a předpokladu osvojení si praktik dobrého obdělávání. Jestliže by to bylo realizováno, mohlo by to mít za výsledek produkci navíc cca 220 milionů tun cukrové třtiny z téže plochy půdy. Jestliže tento objem by navíc  byl přeměněn na bioetanol, mělo by to malý vliv na obchod s cukrem, protože celá rostlina, obsah cukru a vylisovaná cukrová třtina může být spotřebována v zařízení na etanol. Ale zůstávala by možnost výběru prodávat cukr, když jsou ceny cukru vysoké a proto by trhy s cukrem a bioetanolem čelily krajní míře nestability.  


     Podnik na etanol s výrobní kapacitou 500 000 t by vyžadoval množství cukrové třtiny z plochy cca 200 000 ha. Takový podnik by byl umístěn tak, aby veškeré potřeby cukrové třtiny byly získávány z okruhu cca 25 km. Byla zvolena kapacita 500 000 t etanolu, protože ta by odpovídala velikosti trhu s benzinem a měla by za výsledek nejnižší náklady produkce.


 


Cukrovka


     Cukrovka je pěstována v oblastech s mírným podnebím. V roce 2003 organizace FAO oznámila, že 63 zemí produkuje celkem 233,5 milionů tun. Deset zemí je zodpovědných za 57,8 % světového celkového objemu produkce. Ani jedna země není odpovědná za více než 12,5 % tohoto množství. 


     Deset hlavních producentů  produkuje cukrovku při výnosu, který kolísá od 20 t/ha v případě Ukrajiny do 73,0 t/ha v případě Francie. Podobně jako u cukrové třtiny není jasná korelace mezi výnosem na hektar a aplikačními dávkami hnojiv. Francie a Belgie mají podobné výnosy (73 a 70,7 t/ha), ale Francie používá 218 kg živin/ha a Belgie 315 kg živin/ha. Německo má nižší výnos 59,3 t/ha, ale používá 370 kg živin/ha. Itálie má dokonce nižší výnos – 32,9 t/ha (méně než polovina výnosu Francie), ale používá 205 kg živin/ha (velmi podobné Francii).


     Dá se předpokládat, že výnos aspoň 50 t/ha by mohl být získán při zvýšení úrovně používání hnojiv v těch zemích (jako Turecko, Ruská federace a Ukrajina), které měly v roce 2003 nižší výnosy. Zvýšení výnosu by mohlo mít za výsledek získání dalších 61 milionů tun cukrovky ze současné plochy, což by zvýšilo světovou produkci na cca 294 milionů tun. Jestliže by tento objem navíc byl zcela věnována na produkci bioetanolu, mělo by to za výsledek malý zmatek na trhu s cukrem.


     Podnik na etanol o kapacitě 500 000 t by vyžadoval množství cukrovky z plochy cca 600 000 ha. Takový podnik by mohl být umístěn tak, aby veškeré potřeby cukrovky  mohly být získány z okruhu cca 45 km. Ale zdá se pravděpodobné, že a) podniky na bioetanol na základě cukrovky by byly umístěny vedle rafinerií cukru a b) tyto podniky na bioetanol by měly kapacitu menší než 500 000 t. Například organizace British Sugar oznámila plány pro podnik na bioetanol o kapacitě 55,000 t při své rafinérii cukru ve Wissingtonu.


 


Kukuřice


     Kukuřice je jedna z nejvíce pěstovaných plodin na světě. V roce 2003 organizace FAO oznámila, že 163 zemí produkovalo celkově 640 milionů tun. Deset zemí bylo odpovědných za 80 % světového celkového objemu výroby a jedna země, Spojené státy produkovala  poněkud více než 40 % tohoto množství.  


     Deset hlavních producentů produkuje kukuřici při výnosu, který kolísá od 2,1 t/ha v případě Indie do 8,9 t/ha ve Spojených státech. Ve Spojených státech je hnojena veškerá plocha kukuřice průměrnou dávkou 310 kg živin/ha v poměru živin 15 : 7 : 9. Indie používá mnohem méně hnojiv – pouze 55 % plochy plodiny bylo hnojeno průměrnou dávkou 48,9 kg/ha v hrubém poměru 12 : 5 : 3. Jako u jiných plodin zde diskutovaných, korelaci mezi používáním hnojiv a výnosem je obtížné zachytit, ale je jasné, že země s vysokými výnosy – Spojené státy americké, Francie a Kanada používaly více než třikrát tolik hnojiv na hektar než země s nízkými výnosy – Mexiko, Indie, Indonésie a Jižní Afrika. Výjimkou je Argentina, která má relativně vysoký výnos 6,5 t/ha, zatímco pouze 40 % plochy dostalo hnojiva v nízké dávce 77 kg živin/ha.  


     Výnosy kukuřice ve Spojených státech se zvýšily z 1,7 t/ha ve 30tých letech  na více než 8,8 t/ha v roce 2003 bez jakéhokoliv využívání genetických modifikací. Dá se předpokládat, že výnosy kukuřice by mohly být zvýšeny v mnoha zemích optimalizací používání hnojiv. Světový průměr je 4,5 t/ha zatímco průměr hlavní desítky producentů je 5,5 t/ha. Jestliže by světový průměr mohl být zvýšen na 5,5 t/ha, pak by to mělo za výsledek 143 milionů tun navíc (zvyšující světovou produkci na 783 milionů tun), aniž by to vyžadovalo využívání jakékoliv další půdy. Možnost stoupajícího výnosu, ale spíše udržení než zvyšování úrovně produkce by umožnilo, aby půda byla  k dispozici pro pěstování jiných energetických plodin. Na rozdíl od cukrové třtiny a cukrovky, musí být brány v úvahu vedlejší produkty procesu výroby etanolu z kukuřice, protože mají tržní hodnotu, která bude kolísat s úrovní dodávky a poptávky.  


     Podnik na výrobu etanolu s kapacitou 500 000 t by vyžadoval zrno kukuřice z plochy cca 1 milionu ha. Takový podnik by mohl být umístěn tak, aby veškeré požadavky na zrno kukuřice by mohly být získávány z okruhu cca 65 km. Ale jestliže zařízení na výrobu etanolu by mohlo zpracovávat jak zrno kukuřice, tak slámu, pak by byla vyžadována mnohem menší plocha plodiny a podnik by mohl získávat veškeré své potřeby suroviny z menšího okruhu. Kapitálové náklady podniku na výrobu etanolu by tak byly mnohem vyšší kvůli větší komplexnosti výroby.


 


Pšenice


     Pšenice je také hlavní světovou plodinou. V roce 2003 byla pěstována ve 123 zemích. Přehledy organizace  FAO ukazují, že v tomto roce bylo vyprodukováno 557,5 milionů tun pšenice. Deset zemí bylo zodpovědných za 69 % světového celku, ale neexistuje jedna dominantní země, jak je tomu u kukuřice. Čína, hlavní producent v roce 2003, produkovala 15,5 % světového celkového objemu výroby.   


     Deset hlavních producentů produkuje pšenice při výnosu, který kolísá od 1,7 t/ha v případě Ruské federace do 6,5 t/ha u Německa. Světový průměrný výnos v roce 2003 byl 2,67 t/ha. Jako u jiných plodin zde diskutovaných, korelace mezi používáním hnojiv a výnosem je obtížné určit jinak než v obecném smyslu, že země s vyššími výnosy (Francie s 6,3 t/ha a Německo s 6,5 t/ha) používají nejvyšší dávky živin (230 kg/ha a 235 kg/ha), zatímco země s aplikací nízkých průměrných aplikačních dávek živin, jako například Turecko a Pákistán, dosahují nízkých výnosů. Třetí největší producent, Spojené státy, dosahují výnosu poněkud  přesahujícího světový průměr při 3,0 t/ha a používá 150 kg živin/ha. Kanada má dokonce nižší průměrný výnos při používání průměrné aplikační dávky živin 82 kg/ha. Čína aplikuje průměrně 237 kg/ha (nejvyšší úroveň ze špičkové desítky) a dosahuje průměrného výnosu 3,9 t/ha, ale to množství značně pod úrovní  používané Francií a Německem.  


     Statistika výnosů ukazuje, že je možné zdvojnásobit průměrné výnosy 2,8 t/ha (v roce 2003 podle světového přehledu) na 5,6 t/ha (stále nižší než výnosy v Německu a Francii) optimalizací vstupů včetně používání hnojiv. To by mohlo umožnit, aby více než 500 milionů t pšenice bylo přeměněno na bioetanol, aniž by to mělo vliv na množství, které je k dispozici pro lidskou spotřebu a bez jakéhokoliv zvýšení plochy využívané pro pěstování pšenice. Podobně jako u kukuřice, možnost stoupajícího výnosu, ale spíše udržení než zvýšení úrovně produkce by umožnilo, aby půda byla využívána pro pěstování jiných energetických plodin.


     Podnik pro produkci etanolu s kapacitou 500 000 t  by vyžadoval množství pšenice získané z 1,3 milionů ha. Takový podnik by mohl být umístěn tak, aby veškerá potřeby suroviny mohly být získány z okruhu cca 65 km. Jestliže by bylo možné zpracovávat kromě zrna i pšeničnou slámu na etanol, pak plocha pěstování by byla menší a vzdálenost, ze které měla být surovina transportována, také.


Fertilizer International, 2005, č. 406, s. 47 – 56


 


Bioetanol: životaschopné biologické palivo? – I. část


Bioetanol: životaschopné biologické palivo? – III. část


Bioetanol: životaschopné biologické palivo? – IV. část


Poslat článek emailem Vytisknout článek Článek : 39262 ; Vydáno : 2.9. 2005 ; Autor : Vo