IARBĂ ENERGETICĂ Încadrare: Soi omologat în anul 2004 în UNGARIA Origine: ObŃinut prin ameliorarea încrucişată a gramineelor spontane culese de pe solurile sărăturoase din zona aridă a Câmpiei Ungare şi zona aridă din Asia Centrală. Este un genotip specific, rezultat a 10 ani de muncă de cercetări continue. Caracteristici botanice şi agronomice (agroculturale): Este o plantă ierboasă, o graminee perenă, cu perinitate lungă 10- 15 ani, cu tufă deasă, de talie înaltă. Din modul de înfrăŃire apar rădăcini puternice care pătrund adânc în sol /1,8 - 2,5 m/ formând o masă mare de rădăcini cu un grad ridicat de solubilizare a substanŃelor nutritive, asigurând o foarte bună capacitate de recuperare a rezervei de apă din sol de la mare adâncime. Prin masa mare de rădăcini asigură solului o structură măzărată. Tulpina apare tot din modul de înfrăŃire, este o plantă cu tufă deasă, mulŃi fraŃi, a cărei culoare este cenuşiu - verzui, cu frunzele rar înserate de-a lungul tulpinii. Tulpina este erectă, cu suprafaŃa netedă, solidă, cu rezistenŃă foarte bună la cădere. înaltă de 1,8 - 2,2m. Culoarea frunzelor este cenusiu - verzuie, poziŃionate oblic, cu suprafaŃa limbului foliar aspră şi marginea limbului zimŃată. InflorescenŃa este un panicul spiciform, lung de 20 - 30 cm. Lăstarii apar la mijlocul lunii aprilie, viguroşi şi mulŃi la număr, iar înflorescenŃa apare la sfârşitul lunii iunie, începutul lunii iulie. Maturizarea boabelor are loc în luna iulie - august, când are loc şi recoltarea mecanizată a boabelor cu combina de recoltat cereale. Boabele au forma de landjă cu diametrul de 0,8 - 1,2 cm, iar masa a o mie boabe este de 6,0 - 6,5 g. Fotografii despre iarba energetică "Szarvasi-1":

Motivarea muncii de cercetare - ameliorare: În secolul al XX - lea dezvoltarea rapidă a industriei petroliere a dus la marginalizarea rapidă a resurselor energetice pe bază de biomasă (masă vegetală) într-o pondere estimată la sub 10%. Este cunoscut faptul că folosirea exagerată a resurselor energetice pe bază de cărbune, a cauzat până la urmă schimbarea compoziŃiei aerului, provocând dezechilibre cu consecinŃe grave. În ultimii 150 ani cantitatea de CO2 din aer a crescut cu 28%, concentraŃia de metan cu 50%, a oxizilor de dinitrogen cu 13%, câtă vreme în aceeaşi perioadă procentul de oxigen a scăzut cu 10%, ajungând ca pondere la 19%. Formarea acestei stări nedorite precum şi scăderea stocurilor de cărbune, petrol, uraniu, fac ca oamenii să se orienteze spre noi surse de energie stabile, nepoluante şi rentabile. Întrebarea este în ce măsură aceste surse noi de energie pot să înlocuiască cu succes sursele clasice cu care omenirea este obişnuită de secole? Cu ajutorul noilor resurse putem asigura o alternativă de urmat sau nu? Analizarea amănunŃită a problemei, ne îndeamnă spre căutarea soluŃiilor alternative, depistarea noilor surse şi aplicarea rezultatelor, cercetărilor la nivel naŃional şi mondial. În zilele noastre putem spune că ne stau la îndemână rezultate care ne conduc a cunoaşte căile care trebuiesc urmate în viitor. Devine o necesitate atât folosirea noilor resurse energetice regenerabile cât şi felul de a ne gospodării cu ele în aşa fel încât în UE Ńelul este ca aceste resurse energetice să ocupe o pondere de 12% din totalul de resurse energetice folosite până în 2010, iar din sursele de energie electrică până la 22%. Luând în studiu posibilităŃile ecologice ale zonei noastre, sursa cea mai sigură de energie regenerabilă este biomasa energetică, având în vedere că pe lângă avantajul de a fi prietenoasă cu mediul, concură şi la rezolvarea problemelor acute ale dezvoltării rurale. În legătură cu schimbarea structurii producŃiilor agricole cât şi a ponderii diferitelor culturi ne putem aştepta la următoarele rezultate: - suprafaŃa terenurilor arabile în viitor, mai ales în zonele unde se aplică o tehnologie extensivă va scădea cu 1,0 - 1,5 milioane hectare.

- în zonele cu agricultură extensivă, pe solurile cu potenŃial natural de producŃie scăzut (cca. 700 - 800.000 ha) se practică o agricultură neeconomică, cu pierderi anuale mari pe unitatea de suprafaŃă. Tocmai aceste suprafeŃe pot fi readuse şi folosite economic, asigurând un venit economic sigur prin cultivarea ierbii energetice "Szarvasi-1". Recunoscând diversitatea folosirii biomasei rezultate din cultivarea ierbii energetice "Szarvasi-1" în anul 1980, pentru prima dată în Europa Institutul Agricol de Cercetare-Dezvoltare din Szarvas S. A. a început ameliorarea gramineelor pretabile pentru producŃia de biomasă energetică. Scopul programului de ameliorare: Ameliorarea speciilor de gramineae, care pot să asigure o cantitate mare de substanŃă uscată pe unitatea de suprafaŃă, celuloză de calitate superioară, un efect bun asupra terenurilor luate în cultură, producŃii sigure şi de bună calitate, efect benefic asupra terenurilor ( agroecosisteme, refugiu şi habitat pentru păsări şi animale sălbatice mici), surse de venit pentru zonele defavorizate. Principalele cerinŃe agro - pedologice ale ierbii energetice "Szarvasi-1":

• Cercetările autohtone cât şi cele din străinătate (China, Turcia) au arătat că iarba energetică "Szarvasi-1" tolerează foarte bine precipitaŃiile medii anuale de 250 - 2000 mm (adaptabilitate foare mare faŃă de condiŃiile de mediu), la o temperatură medie anuală de 5 - 19 grade C, la un pH al solului cuprins între valorile de 5 - 9, pe soluri sărăturoase, gleice. RezistenŃa la secetă, îngheŃ şi toleranŃa faŃă de conŃinutul solurilor concentraŃia cationilor de sodiu (Na) este net superioară faŃă de cea a pădurilor de foiase şi conifere.

• Valoarea economică, precum şi caracteristicile botanice (înrădăcinare puternică, ocrotirea solului, restabilirea structurii solului) oferă noi perspective în vederea cultivării acestei specii.

• De netăgăduit: perinitatea, longevitatea acestei plante este de 10 - 15 ani. • Caracterizare fitosanitară: este tolerant faŃă de făinare, mediu tolerant faŃă

de atacul de rugina brună. • Cheltuielile aferente pentru înfiinŃarea culturii pe un hectar este de 5 ori mai

mică în comparaŃie cu înfiinŃarea unei păduri. • ProducŃiile sunt asigurate anual, faŃă de pădure, unde recoltarea are loc

odată la 20 - 70 ani, aşa: - asigură venit anual - randamentul folosirii maşinilor de recoltare este net superior

• Cultivarea şi recoltarea nu necesită aparatură specifică sofisticată ca în cazul exploataŃiilor forestiere.

• Cultivarea plantei nu necesită o schimbare a structurii culturilor sau a categoriilor de folosinŃă a terenurilor agricole. Sola cultivată cu iarba energetică poate fi desfiinŃată oricînd, parcela eliberată putând fi introdusă în asolamentul în care se poate cultiva oricare plantă fără restricŃii.

• Este o plantă bioameliorativă deosebită - cu înrădăcinare profundă 1,8 - 2,5 m, asigură protecŃie antierozională şi deflactivă - toleranŃă faŃă de conŃinutul de sodiu al solului are efect ameliorativ asupra solului.

• Asigură o cantitate mare de biomasă uscată: 10 - 23 t/an/ha. Are valoare calorică superioară - 14-18 MJ/kg - (echiv. cu a salcâmului, cărbunelui brun).

• În multe domenii de folosire înlocuieşte lemnul (hârtie, industria de construcŃii, industria alimentară, etc.), concurând în acest fel la salvarea multor hectare de teren forestier.

• Prin luarea în cultură asigurăm noi resurse de energie reciclabilă, obŃinem produse industriale noi, cu rentabilitate economică superioară. Ajută la răspândirea zonelor independente energetic.

• Prin luarea în cultură a ierbii energetice "Szarvasi-1" obŃinem un produs agricol nou cu posibilităŃi de desfacere asigurate.

• Habitusul de 1,8 - 2,5 m asigură instalarea zonelor noi de agrobiocenoză, area propice pentru diferite specii de păsări şi alte mamifere.

Folosirea ierbii energetice în scop energetic 1) 1. Iarba energetică, ca material combustibil solid Lignoceluloza ocupă o pondere tot mai mare la nivel european în ceea ce priveşte asigurarea sursei de materie solidă in cazane, etc. Cultivarea plantelor energetice este motivată prin prisma analizei productivităŃii, impactului asupra mediului înconjurător, a eficienŃei economice.

Productivitatea pe unitatea de suprafaŃă a ierbii energetice în fenofaza înfloritului este demnă de luat în calcul în comparaŃie cu celelalte plante energetice /tabel nr. 1./

Rezultatele analizelor de laborator demonstrează elocvent faptul că iarba energetică posedă calităŃi superioare din punct de vedere energetic pentru că valoarea calorică se situează în apropierea valorii cărbunelui brun, şi depăşeşte valoarea calorică a lemnului şi a altor plante gramineae. Cheltuielile pentru producerea unei unităŃi calorice este cea mai redusă /tabel nr. 2./.

Pe baza compozitiei a elementelor din iarba energetică "Szarvasi - 1"putem constata, că cantitatea de sulf este foarte redusă 0,12%, doar a 15 - 30 - a parte fată de cantitatea de sulf din cărbune, aşa în cazul arderi emanatia de SO2 este minimă.Comparativ cu cantitatea de cenusă rămasă în cazul arderi cărbunelui care este 12 - 15% ,cantitatea de cenuşă rămasă din iarba energetică "Szarvasi - 1" este 2,8- 4,2% , care, cu conŃinutul de potasiu şi fosfor, are proprietăŃi de ameliorare a solului.

Arderea corespunzătoare a ierbii energetice se poate face după o prelucrare prealabilă ex. balotare, mărunŃire, presare /brichetare, granulare/, pelletizare.

2) Producerea gazului din materie energetică de origine vegetală 2.1.ObŃinerea gazului pirolitic din iarbă energetică Din diferitele forme de apariŃie a produselor vegetale, putem obŃine energie gazoasă care ocupă o pondere tot mai mare. Iarba energetică "Szarvasi-1" prin producŃia mare de masă uscată, componenŃa bună a materiei, prin tehnologia de cultivare uşoară şi sigură poate deveni cea mai ieftină materie primă pentru obŃinerea gazului. În urma transformării ierbii energetice în energie termică de la 0 - 1000 grade C la un interval de treaptă termică de 50 - 50 grade C cantitatea şi calitatea gazului obŃinut a fost analizat de către D.T.I. Chemical Technology Institute din Danemarca. Rezultatele analizelor sunt prezentate în cele ce urmează: Producerea de gaz: Cea mai mare cantitate de gaz se obŃine la temperatura de 350 grade C. La temperatura de 325 grade C se observă o reacŃie exotermică cu producere intensivă de gaze /Figura nr. 1./. În procesul de producŃie a doua reacŃie importantă are loc la intervalul de temperatură cuprinsă între 500 - 700 grade C. În zona celorlalte temperaturi producŃia de gaze este constant ascendentă. În urma

pilorizei (arderii) în total se obŃine 197 NJ gaz raportat la un kilogram materie uscată /Figura nr. 1./. Date amănunŃite sunt prezentate în tabelul nr. 4. Datele tabelului arată procesele care se petrec in timpul pilorizei: - sub 200 grade C factorul primordial este eliminarea apei - 200 - 400 grade C interval unde se produce CO şi CO2 - 450 - 650 grade C cantitatea de metan creşte, arată valori ridicate - 550 - 1000 grade C creşte concentraŃia gazelor în H2 care se stabilizează la o valoare ridicată

Putere calorică Cantitatea de gaz rezultat în urma arderii variază /Figura nr. 2./. La începutul arderii /250 - 400 grade C/ creşte cantitatea de CO2, care duce la scăderea puterii calorice. Cea mai mare putere calorică se obŃine la temperatura de ardere de 500 grade C, /32,8 MJ/Nm3/ /Tabel nr. 4./. Pentru a avea cifră de comparaŃie amintim că gazul obŃinut din lemnul de foc are puterea calorică de 4,0 - 6,0 MJ/Nm3.

2.2 ObŃinerea biogazului din iarba energetică "Szarvasi-1" Biogazul este un produs rezultat în urma descompunerii anaerobe a materiei organice. Orice materie organică este propice pentru producerea biogazului.

Printre materiile prime putem aminti: - producŃia secundară din cultura cerealelor,dejecŃiile lichide (purinul de la fermele zootehnice) - resturi şi reziduri din industria alimentară - ape uzate - gramineae energetice /în afara de specii lemnoase//de pildă: plante energetice/ Biogazul conŃine aproximativ 60 - 70% metan, 30 - 40% CO2. Valoarea calorică este de 22 - 23 MJ/NM3.

PosibilităŃi de folosire a ierbii energetice "Szarvasi-1" Cercetările efectuate cu iarba energetică din ultimul deceniu, precum şi rezultatele practice obŃinute ne îndreptăŃeşte ai conferi numele de iarbă industrială. De altfel posibilităŃile de folosire a acestei plante se regăsesc în multiple ramuri industriale. 1. Folosirea în scop energetic (material combutibil sub formă solidă, gazoasă, lichidă) Iarba energetică poate asigura materia de bază atât pentru instalaŃiile de încălzire obişnuite (sobe) cât şi pentru instalaŃiile automatizate. Domeniile de perspectivă pentru folosirea ierbii energetice sunt: - încălzirea caselor de locuit, construcŃii publice, garaje industriale, construcŃii agro - zootehnice, sere, solarii, ciupercării etc. - punerea în funcŃiune a instalaŃiilor de răcit, uscare (plante medicinale) - producerea energiei electrice, prin gazul obŃinut în urma fermentării producŃiei de iarbă. - obŃinerea bioalcoolului (folosit în industria automobilului) 1.1. Oferte de folosire ca material combustibil solid. A. Recoltarea prin balotare - folosirea baloŃilor ca material combustibil BaloŃii pot fi folosiŃi ca material combustibil în mod eficient în cazane special construite. Folosit în flux continuu, parametrii obŃinuŃi sunt de bună calitate.

B. Recoltarea prin balotare - folosirea materialului desfăcut şi mărunŃit în prealabil. Materialul mărunŃit poate fi folosit singur sau în amestec cu alte materiale combustibile. (ex. la termocentrale) C. Recoltarea prin balotare - folosirea sub formă de brichete. Scopul fabricării biobrichetelor şi a biopeleŃilor este acela ca în urma procesului să obŃinem un material combustibil cu un volum mic, capacitate calorică superioară cărbunelui, să fie uşor conservabil, usor manipulabil, rezistent la întemperii, să conŃină puŃin sulf şi să fie prietenos cu mediu. Brichetele fabricate din iarba energetică se obŃin prin presare fără folosirea materialelor adezive. Este o cerinŃă importantă ca umiditatea materiei de bază să nu depăşească 15-16%. Prin procesul de presare se crează o temperatură care duce la eliberarea vaporilor de apă, ca urmare volumul materiei supuse presării scade considerabil, pe când masa volumetrică creşte considerabil. Astfel se obŃin formele de brichetare dorite. Caracteristicile principale ale brichetelor din iarba energetică: - valoare calorică ridicată 17 MJ/kg - densitatea brichetelor: 1,29 Kg/dm3 - umiditatea scăzută: % - cenuşă puŃină: 3,6% - raport de presare: 6,97:1 - diametru: 75mm - fărîmiŃare: 0,6-1% Arderea brichetelor poate avea loc în sobe obişnuite, cazane, cămine etc. D. Recoltarea prin balotare - folosirea prin arderea sub formă de peleŃi. PeleŃii nu sunt altceva decât nişte mini brichete fabricate ca combustibil solid având diametrul de 6-8 mm, lungimea de 20-30 mm, obŃinute sub o presiune mare, fără adaos de adeziv. În Ńările U.E., Danemarca, ElveŃia, Suedia se folosesc ca material combustibil în cantitate foarte mare. Folosirea peleŃilor în Europa şi America este în continuă creştere. În scopul fabricării peleŃilor s-au construit fabrici care asigură producerea şi vânzarea a milioane tone de peleŃi pe an. Rezultatele din mai multe state membre a U.E. arată reuşita folosirii acestei plante. 1.2 ObŃinerea biogazului Procesul de piroliză Pentru descompunerea termică a ierbii energetice în scopul obŃinerii gazului, materialul este încălzit în prealabil. Gazul obŃinut astfel poate fi folosit în mai multe direcŃii. Cu ajutorul motoarelor cu ardere internă se pot pune în funcŃiune generatoare electrice, sau gazul obŃinut astfel poate fi folosit direct în termocentrale. Procesul de fermentare: Pentru fermentare, biomasa se poate folosi singură, sub formă de masă verde, sau în amestec cu bălegar, purin, apă reziduală. Materia organică rezultată în urma procesului de fermentare poate fi folosit nemijlocit ca îngrăşământ organic de foarte bună calitate, având un conŃinut bun în elemente nutritive. 1.3 ObŃinerea bioalcoolului În industria automobilelor se acordă o atenŃie tot mai mare pentru fabricarea combustibilului biologic. În acest scop am început cercetările cu iarba energetică, pentru a vedea, din cantitatea de zahăr şi celuloză produsă de către iarba energetică, prin ce metode şi cu ce rezultate putem obŃine bioetanol.

2. Folosirea în industria hârtiei. Rezultatele cercetărilor întreprinse înpreună cu Institutul de Cercetare a Hârtiei sunt foarte promiŃătoare. Rezultatele analizelor de laborator confirmă faptul că foile fabricate din celuloza obŃinută din iarba energetică "Szarvasi-1" au caracteristici favorabile. Folosirea ierbii în acest scop asigură alternativa salvării suprafeŃelor întinse de păduri, precum şi la obŃinerea producŃiei de celuloză în zone aride, lipsite de păduri. 3. Folosirea ca fibră industrială. La Fabrica de Plăci Lemnoase S.A. din Mohács, prin folosirea tehnologiei actuale din iarba energetică s-au obŃinut plăci fibroase de iarbă cu calităŃi egale cu ale plăcilor fibroase din material celulozic lemnos. Această fabrică de plăci este cea mai mare din Ungaria La Fabrica de Plăci Lemnoase S.A. din Mohács ea foloseşte anual in procesul de fabricaŃie 70000- 100.000 tone materie uscată pe un an. Plăcile fibroase şi combinaŃiile lor obŃinute din alte specii se folosesc pentru învelirea şi izolarea diferitelor suprafeŃe din industria construcŃiilor, industria mobilei, a caselor prefabricate etc. 4. Folosirea în furajarea animalelor. Prima coasă a ierbii energetice în fenofaza de înflorit este recomandată a se folosi în scop industrial, iar coasa a doua şi a treia (în funcŃie de umiditatea asigurată culturii) se poate folosi pentru producerea de masă verde, fîn, semifîn, păşunat. 5. ÎnbunătăŃirea însuşirilor solului. Această specie tolerează bine solurile saline (soloneŃuri, slonceacuri, solodii), solurile bazice. Preferă soluri sărăturoase cu apa freatică la mică adâncime, locuri băltoase, băltirile de apă - ca urmare poate readuce în circuitul agricol suprafeŃe de teren nelucrate sau abandonate în prezent. Cu ajutorul masei mari de rădăcini care penetrează în sol până la adâncimea de 1,8 - 2,3m pe lângă refacerea structurii solului asigură în sol şi o cantitate mare de materie organică, ceea ceajută în procesul de formare a humusului. Cercetările de producŃie efectuate pe soluri cu o capacitate naturală de producŃie scăzută (5-15 coroane de aur, aparŃine sistemului de bonitare a fertilităŃii naturale a solurilor în Ungaria) arată că această plantă poate fi cultivată cu succes şi pe solurile nisipoase. Deci putem constata, că proprietăŃiile agronomice, energetice şi industriale ale ierbii energetice "Szarvasi - 1" sunt foarte perspecivice din punct de vedere energetic, a agroecologiei, a protecŃiei mediului, a utilizării solului şi a economiei, sunt unice din mai multe privinŃe comparat cu alte culturi de plante, care sunt potriviŃi tot pentru aceelaş scop.

Dintre materiile de bază care se pretează pentru producerea biogazului merită atenŃia cuvenită gramineaele energetice menŃionate /Figura nr. 3./. Iarba energetică "Szarvasi-1" precum şi celelalte linii şi soiuri de perspectivă folosite sub formă de masă verde, amestecate cu bălegar de bovine şi dejecŃii lichide pot fi folosite cu eficienŃă ridicată pentru producerea biogazului. Din datele prezentate în schiŃa nr. 3 reiese elocvent faptul că din diferite tipuri de biomasă aceea obŃinută din iarba energetică are perioada cea mai scurtă de fermentaŃie iar producŃia de gaz obŃinută este bună, doar în 15 - 20 zile de fermentaŃie cantitatea de gaz obŃinută este de 0,5 m3 raportat la un kilogram de materie organică. PosibilităŃile de valorificare a biogazului este multiplă, iar biomasa rezultată în urma descompunerii este una dintre cele mai valoroase surse de refacere a fertilităŃii solului.