Każda odmiana kukurydzy może być wykorzystana jako substrat w biogazowni, do produkcji biogazu. Jednak jeśli proces fermentacji ma być jak najbardziej efektywny, to powinniśmy sięgać po odmiany przeznaczone do produkcji biogazu. Odznaczają się one wyższą zawartością polisacharydów strukturalnych w porównaniu do odmian kiszonkowych, które z kolei powinna cechować większa zawartość skrobi. Przy doborze odmian kukurydzy na biogaz powinniśmy kierować się: wczesnością (liczba FAO), wielkością plonu suchej masy i wydajnością produkcji biogazu.

WCZESNOŚĆ ODMIAN

O przydatności odmiany do produkcji kiszonki i dalej biogazu decyduje zawartość suchej masy roślin, przede wszystkim łodyg i liści, ponieważ w procesie fermentacji z włókna surowego uzyskujemy więcej metanu niż ze skrobi ziarna. Stąd przy produkcji biogazu wydaje się bardziej pożądana uprawa odmian późniejszych (FAO 250-370), które odznaczają się wysokim plonem wegetatywnym biomasy. Dysponują bowiem większą liczbą dni do zbudowania odpowiednio dużej biomasy, ponieważ kolby i ziarno wytwarzają później niż odmiany wcześniejsze. Z odmian o dłuższym okresie wegetacji z powstałego biogazu może powstać o ok. 4600 kWh więcej energii niż z odmian wczesnych. Wpływ odmiany na wydajność biogazową i metanową oceniał zespół naukowców: dr hab. Zbigniew Dworecki oraz dr hab. Agnieszka Anna Pilarska i inni z Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu. Naukowcy stwierdzili, że odmiana ma znaczący wpływ na wydajność biogazową i metanową. Różnice w wydajnościach wynikają z odmiennego składu chemicznego masy kiszonkowej uzyskanej z poszczególnych odmian, różnej zawartości związków lignocelulozowych oraz ich budowy.

W konkluzji wyników swojej pracy, którą przedstawiono w ramach monografii „Produkcja energii odnawialnej w tym biogazu, w aspekcie ochrony środowiska” Instytutu Technologiczno-Przyrodniczego w Falentach, podkreślili, że odmiany różnią się między sobą zawartością cukrów, białek, tłuszczy. Im większa zawartość tych związków, tym wyższa wydajność biogazowa oraz metanowa.

STANOWISKO MA ZNACZENIE

Nie zawsze siew odmian późniejszych jest dobrym rozwiązaniem. W rejonach o chłodniejszym klimacie, szczególnie na północnym wschodzie kraju, powinno się uprawiać odmiany o krótszym okresie wegetacji. Jeśli wysialibyśmy odmiany późne, wówczas wyższe będą koszty nawozowego wykorzystania produktu pofermentacyjnego. Problemów może nastręczać konieczność wykonania zabiegów agrotechnicznych, które przypadną w późnych terminach. Stąd sięgając po odmianę kukurydzy, kierować powinniśmy się przede wszystkim dopasowaniem do stanowiska, w którym rośliny będą mogły osiągnąć fazę dojrzałości pełnej, a dopiero w dalszej kolejności – parametrem plonu suchej masy. Wprawdzie pod względem plonu suchej masy lepsze wyniki dają odmiany późniejsze, to jednak różnice w plonie suchej masy będą widoczne wówczas, gdy porównamy np. mieszańce najwcześniejsze (FAO 180) w zestawieniu z mieszańcami z pogranicza średnio późnych i późnych (FAO 290-350), czyli zestawiając skrajne formy wczesności.

METAN, ZAWARTOŚĆ SKŁADNIKÓW W ROŚLINIE

W trakcie wegetacji roślin kukurydzy zachodzą procesy tożsame dla odmian wczesnych i późniejszych. W początkowym etapie rozwoju kukurydzy powstają wegetatywne części roślin zawierające węglowodany strukturalne - włókno surowe. Podczas dalszej wegetacji następuje lignifikacja (drewnienie) włókna surowego, wykształcane jest ziarno, w którym magazynowana jest skrobia. Im większa zwartość skrobi i związków lignino-celulozowych w trakcie wegetacji, tym mniejsza podatność na fermentację metanową takiego surowca. Tę zależność można szybko zauważyć u odmian wczesnych. Z uwagi na krótszy okres wegetacji mają przeważnie niższy plon suchej masy, ponieważ potrzebują mniej czasu na dojrzewanie ziarna. Jest to moment, w którym jednocześnie zachodzi lignifikacja włókna surowego w łodygach i liściach. Proces lignifikacji włókna surowego utrudnia przeprowadzenie fermentacji bakteriom metanowym, dlatego taki substrat jest mało przydatny dla biogazowni.

GOTOWOŚĆ DO ZBIORU

Zbiór powinniśmy przeprowadzać przy zawartości 28 proc. suchej masy u odmian późnych i przy 35 proc. u odmian wcześniejszych. Zarówno zbyt wysoka, jak i zbyt niska sucha masa nie jest wskazana, ponieważ pogarsza parametry kiszonki na biogaz. Przy niskiej występują straty związane z wyciekiem soków kiszonkowych, natomiast za wysoka zawartość suchej masy sprawia trudności z ugniataniem kiszonki, co z kolei prowadzi do strat w trakcie przechowywania. Przy zawartości suchej masy w całej roślinie na poziomie 28-35 proc. uzyskujemy substrat odpowiedni dla fermentacji metanowej. Kukurydza jest wówczas w fazie tworzenia kolb i ziaren. Zawartość białka surowego, włókna surowego i jego komponentów (celuloza, hemiceluloza, lignina) oraz skrobi, cukrów w roślinach, jest na optymalnym poziomie.   

Zdaniem eksperta
Kamil Kozłowski, dyrektor ds. energetycznych Zakładu Zagospodarowania Odpadów w Poznaniu

Pomimo ukierunkowania polskiego rynku biogazu rolniczego w stronę modelu duńskiego, który to charakteryzuje się wykorzystaniem w biogazowniach odpadów z rolnictwa (m.in. gnojowicy i obornika), w naszym kraju nadal jednym z głównych substratów biogazowych jest kiszonka z kukurydzy. Z punktu widzenia wysokiej wartości energetycznej tego substratu bardzo istotny jest odpowiedni termin zbioru kukurydzy. Optymalny jest zbiór roślin znajdujących się w fazie woskowej, gdy zawartość suchej masy oscyluje między 30 a 34  proc. w całych roślinach. Bardzo istotna jest również odpowiednia konserwacja materiału, który powinien zachować swoje parametry energetyczne przez okres co najmniej roku. Dlatego ważne jest możliwie szybkie, jednocześnie dokładne uformowanie pryzm, co pozwala na stworzenie warunków beztlenowych odpowiednich do prawidłowego rozwoju bakterii kwasu mlekowego. Nie należy zapominać także o skutecznym odizolowaniu wierzchnich warstw pryzmy od wpływu warunków atmosferycznych. Dokładnie rozłożony i ubity materiał powinien być przykryty szczelną folią chroniącą przed wnikaniem wody deszczowej, dostępem powietrza oraz promieniowaniem UV. Niewłaściwa konserwacja może spowodować zmniejszenie produkcji biogazu nawet o 20 proc.