Tehnika, Tehnoloģijas

Latvijā ražotā digestāta augsnes mēslošanas vērtība

Latvijas lauku saimniecībās darbojas 40 biogāzes ražošanas stacijas, kas izmanto kūtsmēslus, un to skaits vēl turpina palielināties. Tādēļ daudziem tagad ir pieejams jauns augsnes mēslošanas līdzeklis – biogāzes ražošanas iekārtās pārstrādātā biomasa jeb digestāts.

Salīdzinājumā ar kūtsmēsliem digestāta izmantošana būtiski samazina smaku un nevēlamo gāzu emisiju apkārtējā vidē, turklāt digestātā esošās augu barības vielas ir pārgājušas tiem vieglāk uzņemamā formā. Tādēļ digestāta lietošana var dot augstākas ražas.

Taču digestāta sastāvs ir mainīgs, jo atkarīgs no biogāzes ražošanas izejvielām un tehnoloģiskā procesa. Tādēļ Latvijas Lauksaimniecības universitātē veikti pētījumi, lai skaidrotu galveno izejvielu veidus, kurus Latvijā lieto biogāzes ražošanai, noteiktu pārstrādes procesā iegūtā digestāta ķīmisko sastāvu un tā saistību ar ražošanā izmantoto biomasu.

Šo pētījumu ietvaros apmeklējām 21 biogāzes ražošanas staciju, tas ir, aptuveni pusi no visām valstī ierīkotajām biogāzes ražošanas stacijām, un ieguvām informāciju par biomasas sastāvu, diennakts patēriņu, digestāta un tā pārstrādes produktu (atspiedu, digestāta sulas) uzkrāšanas veidu un ilgumu, kā arī iespējamo izmantošanu biogāzes ražošanas procesā, piemēram, pārstrādājamās biomasas šķidrināšanai.

Katrā apmeklētajā biogāzes ražošanas stacijā tika paņemti kūtsmēslu un digestāta paraugi, bet to analīzes veica akreditētā laboratorijā SIA Vides audits. Analīzēs noteikts paraugos esošais sausnas un organiskā vielas daudzums, pH līmenis, kopējā slāpekļa un amonija slāpekļa, kālija (K2O) un fosfora (P2O5) daudzums.

Biogāzes ražošanas izejvielas

Apsekojot biogāzes ražošanas stacijas, konstatēts, ka tikai divās izmantoja viena veida biomasu: vienā – tikai cūku šķidrmēslus, bet otrā – tikai putnu mēslus. Visās pārējās stacijās lietoja vairākkomponentu biomasu, bet visbiežāk – kūtsmēslus kopā ar kukurūzas skābbarību. Turklāt katrā biogāzes stacijā izmantota atšķirīga biomasas komponentu procentuālā attiecība. Tādēļ visas biogāzes ražošanas stacijas iedalījām trīs grupās.

1. Stacijas, kas pārsvarā izmanto liellopu kūtsmēslus (gan šķidrmēslus, gan pakaišu kūtsmēslus).
2. Stacijas, kas pārsvarā izmanto cūku šķidrmēslus.
3. Stacijas, kas pārsvarā izmanto dējējvistu bezpakaišu mēslus (iegūst, putnus turot sprostu baterijās).

Noskaidrojās, ka Latvijā ir salīdzinoši maz biogāzes staciju, kurās izmanto dējējvistu mēslus, turklāt pēdējos gados to skaits ir pat mazinājies. Tas tādēļ, ka šie mēsli satur smiltis un sīkus akmeņus, kas nogulsnējas bioreaktoru apakšējā daļā, izraisot to pakāpenisku piesērēšanu un saražotās gāzes daudzuma mazināšanos. Tādēļ kopumā pētījumos tika iekļautas 11 biogāzes stacijas, kurās pārsvarā izmanto liellopu kūtsmēslus, deviņas stacijas, kurās pārsvarā izmanto cūku šķidrmēslus, un divas stacijas, kurās pārsvarā izmanto dējējvistu bezpakaišu mēslus.

Pirmās grupas biogāzes ražošanas stacijās liellopu šķidrmēsli veido vidēji 45,5% no kopējās izejvielu biomasas, liellopu pakaišu kūtsmēsli – 5,5%, bet putnu mēsli 1%. Tādējādi dažāda veida kūtsmēsli kopumā ir nedaudz vairāk par 50% no kopējās biomasas. Vēl salīdzinoši liels ir izmantotās kukurūzas skābbarības īpatsvars (33% no kopējās biomasas), bet jau ievērojami mazāk tiek izmantoti mazvērtīgi graudi un to atsijas, klijas utt. – tikai vidēji 3,5%. Citu veidu biomasas izejvielas, kas veido 4,5%, ir notekūdeņu dūņas, mazvērtīgi kartupeļi, bet dažkārt arī cita pārtikai neizmantojama augkopības produkcija. Turklāt atsevišķās biogāzes stacijās pie biomasas izejvielām pieskaita arī pārstrādes procesā iegūto digestātu vai no tā atspiesto sulu, tādējādi palielinot izejvielu vidējo mitrumu.

Otrajā biogāzes staciju grupā lielāko biomasas daudzumu veido cūku šķidrmēsli (68%), bet papildus lieto arī liellopu pakaišu kūtsmēslus (vidēji 2,5% no kopējā daudzuma). Kukurūzas skābbarības daļa šajā gadījumā ir 20,5%, mazvērtīgi graudi vai to atsijas – 3%. Arī šajā gadījumā atsevišķās biogāzes stacijās svaigajai biomasai piejauc digestātu vai no tā atspiesto sulu – vidēji 6% apjomā.

Šajos pētījumos bija iekļautas tikai divas biogāzes stacijas, kurās pārsvarā izmantoja dējējvistu bezpakaišu mēslus. Turklāt vienā no tām lietoja tikai dējējvistu mēslus, bet otrā – vēl papildus arī liellopu šķidrmēslus un kukurūzas skābbarību. Vidējais dējējvistu mēslu procentuālais daudzums ir 62,5%, liellopu šķidrmēslu – 5%, bet kukurūzas skābbarības – 32,5%. Taču saskaņā ar nedaudzo pētījumos ietverto staciju skaitu šiem datiem ir tikai orientējoša nozīme.

Digestāta paraugu analīžu rezultāti

Digestāta vidējais sausnas daudaums ir 5–7%. Tas ir atbilstošs tehnoloģiskām prasībām, jo šāda mitruma biomasa ir pietiekami šķidra, lai to varētu fermentatorā pārmaisīt. Digestāta vidējā pH vērtība ir 7,6–8,25. Tātad masa ir vāji sārmaina. Ņemot vērā, ka mūsu augsnēm visbiežāk ir skāba reakcija, digestāts to neitralizē, tādējādi uzlabojot augu spējas uzņemt barības vielas no augsnes.

Būtiskāks rādītājs ir kopējais slāpekļa daudzums, kā arī tā daudzums amonija formā, jo pēdējo augi izmanto vispilnīgāk. Digestātā salīdzinājumā ar kūtsmēsliem slāpekļa daudzuma daļa, kas pārgājusi amonijā formā, ir nedaudz lielāka, bet īpaši tas izpaužas, ja pārstrādājamā biomasa satur daudz putnu mēslu.

Digestātā, kas iegūts no putnu mēsliem, ir arī daudz kālija un fosfora (pārsniedz 6% no sausnas). Savukārt paaugstināts amonija slāpekļa un fosfora daudzums ir no cūku mēsliem iegūtajā digestātā, bet vismazāk amonija slāpekļa un fosfora ir digestātā, kas iegūts, ja pārsvarā izmanto liellopu kūtsmēslus (nepārsniedz 3% no sausnas).

Savukārt kālija daudzumu maz ietekmē digestāta izejvielu sastāvs. Ja biogāzes ražošanai izmantoti dējējvistu mēsli, tad vidēji K2O digestātā bija 6,15%, bet, ja tas iegūts, pārsvarā lietojot liellopu kūtsmēslus vai cūku šķidrmēslus, tad K2O nedaudz pārsniedz 5,0% līmeni.

Digestāta salīdzinājums ar lauksaimniecības dzīvnieku šķidrmēsliem

Gan liellopu, gan cūku šķidrmēsli pēc sausnas daudzumaa un fizikāli mehāniskām īpašībām ir līdzīgi digestātam, un tos visus sekmīgi lieto kā augsnes mēslošanas līdzekļus. Tādēļ 3. un 4. attēlā ir dots NPK salīdzinājums kūtsmēslos pirms to izmantošanas biogāzes ražošanai un pārstrādes procesā iegūtajā digestātā.

Pēc 3. attēla var secināt, ka NPK daudzums digestātā ir aptuveni divas reizes lielāks nekā liellopu šķidrmēslos. To var skaidrot ar pārējo biogāzes ražošanas izejvielu ietekmi, jo liellopu šķidrsmēsli veidoja tikai 45% no kopējo biogāzes ražošanas izejvielu daudzuma (sk. 1. att.), bet 55% bija cita veida biomasa (tostarp kukurūzas skābbarība, liellopu pakaišu kūtsmēsli, graudu paliekas utt.). Taču citāda situācija veidojas tad, ja digestātu iegūst biogāzes stacijās, kurās pārsvarā izmanto cūku šķidrmēslus. Šajā gadījumā cūku šķidrmēsli ir 68% no kopējās biomasas (1. att). Tādēļ tie arī lielākā mērā nosaka paša digestāta ķīmisko sastāvu, bet līdz ar to gan slāpekļa, gan arī fosfora digestātā ir mazāk nekā tā ieguvei izmantotajos šķidrmēslos. Savukārt kālija daudzums abos gadījumos ir praktiski vienāds (vidēji 5,5%).

Pētījumos arī konstatēts, ka slāpekļa digestātā ir īpaši maz (1–2% līmenī), ja svaigajai biomasai pievieno pārstrādes procesā iegūto digestātu vai tam atspiesto sulu. Šādu risinājumu lieto galvenokārt svaigās biomasas šķidrināšanai, taču, to izmantojot vairākkārt, biomasā palielinās slāpekļa zudumi, kas negatīvi ietekmē iegūtā digestāta kvalitāti.

Atšķirīgs slāpekļa daudzums konstatēts arī svaigajā digestātā un no tā iegūtajās atspiedās. Pēc sulas atspiešanas digestāta sausnas daudzums palielinās līdz 25–29% un to var uzglabāt sakrautu kaudzē, taču slāpekļa daudzums atspiedu sausnā jau ir 2,5–3,5 reizes mazāks nekā svaigi iegūtajā digestātā (digestāta sausnā). To sekmē atspiedu fizikāli mehāniskās īpašības, jo atspiedas ir salīdzinoši irdenas, un tādēļ, tās uzkrājot sabērtas kaudzē, var notikt pastiprināta slāpekļa emisija apkārtējā vidē.

Galvenās pētījumu atziņas

Digestāta ķīmiskais sastāvs ir atkarīgs no biogāzes ražošanai izmantotajām komponentiem. Jo tās satur vairāk augu barības biogēnos elementus (NPK), jo lielāks to daudzums ir arī digestātā. Tādēļ augsnes mēslošanai vērtīgāks ir tāds digestāts, kura ieguvei izmantoti putnu vai cūku, nevis liellopu kūtsmēsli. Turklāt digestāta kvalitāti uzlabo arī svaigās biomasas papildināšana ar mazvērtīgiem graudiem vai to pārstrādes produktiem: klijām, atsijām utt. Taču nav vēlams svaigajā biomasā iekļaut pārstrādes procesā iegūto digestātu vai no tā atspiesto sulu, jo tas mazina digestātā esošo NPK daudzumu.

Mainīgs ir arī amonija formā esošā slāpekļa daudzums, ko satur digestāts. Šis rādītājs ir palielināts, ja biogāzes ražošanai izmantoti putnu un cūku mēsli (sasniedz 5–6% vai vairāk). Taču mūsu pētījumi neapstiprināja literatūrā minēto tēzi, ka digestāts satur lielāku amonija formā pārgājušā slāpekļa daudzumu nekā tā ieguvei izmantotie kūtsmēsli. Tādēļ var secināt, ka šis apstāklis ir lielā mērā atkarīgs no izejvielu kopējā sastāva: izmantoto kūtsmēslu veida un procentuālā daudzuma, kā arī pārējo izejvielu veida un daudzuma.

Gan kūtsmēslos, gan arī digestātā esošais slāpeklis ir gaistošs. Tādēļ jebkura digestāta pārjaukšana (pārstrāde), kā arī tā ilgstoša uzglabāšana atmosfēras apstākļu ietekmē (saulē, vējā, lietū) samazina tajā esošo slāpekļa daudzumu. Piemēram, realizējot sulas atspiešanu, digestāta sausnas daudzums palielinās līdz 25–29% un to var uzglabāt sakrautu kaudzē, taču N atspiedās ir 2,5–3,5 reizes mazāk nekā svaigajā digestātā.

Vairāk lasiet žurnālā Agro Tops
Mans_V1_reklamam

Pievienot komentāru