Koszty i korzyści wykorzystania roślin energetycznych - wyzwania dla przyjaznego zarządzania środowiskiem

Biomass energy has been recognized as one of the most promising and most important renewable energy sources in near future. It was emphasized that besides of woody plant species as energetic plants can be also used both crops (mainly maize, rapeseed, sunflower, soybean, sorghum, sugarcane) and non-food plants (e.g. switchgrass, jatropha, algae). Energetic plant was characterized as a plant grown as a low cost and low maintenance harvest used to make biofuels, or directly exploited for its energy content (heating or electric power production). Moreover, by-products (green waste) of crops and non-food plants can be also used to produce biofuels. It was stressed that European production of biodiesel from energy crops has grown steadily in the last decade, principally focused on rapeseed used for oil as a substance in FAME (fatty acid methyl ester) production. Similar tendency was observed for bioethanol (as a biocomponent in gasoline) prepared mainly from maize or cereals. At present bioethanol and biodiesel primarily produced from the crops (maize and rapeseed) are used in the traffic. However, in the past these crops were used only as a food. Consequently, a new ethical problem appeared: discrepancy between utilization of maize and rapeseed as a food or as an alternative source of energy. New biotechnological approach showed that energetic plants have also significant application for environment friendly management, mainly in phytoremediation technology. Phytoremediation was presented as a cleanup technology belonging to the cost-effective and environment-friendly biotechnology. Thus several types of phytoremediation technologies being used today were briefly outlined.Energia biomasy jest uznana za jedno z najbardziej obiecujących i najważniejszych odnawialnych źródeł energii. Podkreślono, że oprócz gatunków roślin drzewiastych, jako rośliny energetyczne mogą być również wykorzystywane uprawy (głównie kukurydzy, rzepaku, słonecznika, soi, sorgo, trzciny cukrowej) i inne rośliny niespożywcze (np. proso, jatrofa, glony). Uprawa i zbiór roślin energetycznych wymaga niewielkich kosztów, a wykorzystuje się je do produkcji biopaliw lub bezpośredniego uzyskania energii (ogrzewanie lub produkcja energii elektrycznej). Ponadto, produkty uboczne upraw (odpady zielone) i inne rośliny niespożywcze mogą być także wykorzystywane do produkcji biopaliw. Podkreślono, że europejska produkcja biodiesla z roślin energetycznych stale rośnie w ostatnim dziesięcioleciu, koncentrując się głównie na oleju rzepakowym stosowanym w produkcji FAME (estry metylowe kwasów tłuszczowych). Podobne tendencje zaobserwowano w przypadku bioetanolu (jako biokomponentu benzyny), otrzymywanego przede wszystkim z kukurydzy i zbóż. Obecnie bioetanol i biodiesel, wytwarzane głównie z kukurydzy i rzepaku, są stosowane w transporcie. Natomiast w przeszłości rośliny te były używane tylko jako żywność. W konsekwencji pojawiły się nowe problemy etyczne wynikające z rozbieżność między wykorzystaniem kukurydzy i rzepaku jako żywności lub jako alternatywnego źródła energii. Nowe podejście biotechnologiczne pokazuje, że rośliny energetyczne mają również duże znaczenie dla przyjaznego zarządzania środowiskiem, szczególnie w fitoremediacji. Oczyszczanie za pomocą fitoremediacji jest uważane za technologię oszczędną i przyjazną dla środowiska. W skrócie zaprezentowano niektóre z obecnie wykorzystywanychrodzajów fitoremediacji

Gatunki roślin energetycznych niekonkurujące z rolnictwem konwencjonalnym

The objective of this contribution is to evaluate such energetic plants that will not compete with conventional agriculture. Our analysis is based on definition of energetic plant - a plant grown as a low cost and low maintenance harvest used to make biofuels, or directly exploited for its energy content (heating or electric power production). It was emphasized that besides of woody plant species as energetic plants can be also used both crops and non-food plants. Besides switch grass (Panicum virgatum L), jatropha (Jatropha curcas L) or algae some species from family Euphorbiaceae and Asteraceae store high concentration of triacylglycerols and latex, that can be used for production of biocomponents into the fuels. Species Amaranthus sp., Miscanthus sinensis Anderss., Euphorbia marginata L, Ambrosia artemisifolia L, Helianthus tuberosus L, and Solidago canadensis L successfully grown under climatic conditions of Slovakia, are presented as a potentially used energetic plant species - herbs - that will not compete with the crops. However, it should be stressed that mentioned species are (like jatropha) invasive plants. Since production of biofuels from crops as well as from non-food plants is still actual, carbon dioxide emission and energy balance of biofuel production is presently intensively discussed. Life-cycle analysis (LCA) appeared as a useful tool to appreciate impact of biofuels on the environment. LCA is presented as a scientific method to record environmental impacts from fuel production to final disposal/recycling. This approach is also known as “well to wheel” for transport fuels or “field to wheel” for biofuels. In order to investigate the environmental impacts of bioenergy and biofuels it is necessary to account for several other problems such are acidification, nitrification, land occupation, water use or toxicological effects of fertilizers and pesticides.Celem pracy było wytypowanie takich roślin energetycznych, które nie będą konkurować z rolnictwem konwencjonalnym. Punktem wyjścia przedstawionej analizy jest definicja roślin energetycznych - roślin uprawianych przy niskich kosztach utrzymania i zbioru, stosowanych do produkcji biopaliw lub bezpośrednio wykorzystywanych do produkcji energii (ciepła lub wytwarzania energii elektrycznej). Podkreślono, że oprócz gatunków roślin drzewiastych roślinami energetycznymi mogą być również zboża i rośliny niebędące pożywieniem. Oprócz trawy (Panicum virgatum L) i jatrofy (Jatropha curcas L), niektóre gatunki glonów z rodziny Asteraceae i Euphorbiaceae zawierające duże stężenia triacylogliceroli i lateksu, mogą być wykorzystane do produkcji biokomponentów paliw. Gatunki Amaranthus sp., Anderss Miscanthus sinensis, Euphorbia marginata L, Ambrosia artemisifolia L, Helianthus tuberosus L, Solidago canadensis L mogą być pomyślnie uprawiane w warunkach klimatycznych Słowacji. Rośliny te przedstawiane są jako potencjalnie użyteczne gatunki roślin energetycznych, niekonkurujących z uprawami roślin spożywczych. Należy jednak podkreślić, że wymienione gatunki (np. jatrofa) należą do roślin inwazyjnych. Ponieważ produkcja biopaliw zarówno z roślin uprawnych, jak też z roślin nieżywnościowych jest nadal prowadzona, dlatego emisja ditlenku węgla i bilans energii z biopaliw obecnie są intensywnie dyskutowane. Analiza cyklu życia (LCA) to użytecznenarzędzie określania wpływu biopaliw na środowisko przyrodnicze. LCA jest przedstawiona jako metoda naukowa, pozwalająca na ocenę oddziaływania paliwa na środowisko od produkcji do ostatecznej jego likwidacji/recyklingu. Takie podejście jest również znane jako „szyb naftowy do koła“ dla paliw transportowych lub „pole do koła“ w odniesieniu do biopaliw. W celu zbadania wpływu bioenergii i biopaliw na środowisko należy uwzględnić kilka innych problemów, takich jak zakwaszenie, nitryfikacja, użytkowanie terenu, zużycie wody lub toksycznych nawozów i pestycydów