Украина только частично обеспечивает себя собственными энергоресурсами и вынуждена импортировать около половины ископаемых энергоносителей. Так, докризисного 2013 было импортировано энергоносителей (в основном природного газа и нефтепродуктов) на сумму около $ 21800000000. Таким образом, современная энергетическая политика Украины в значительной степени базируется на импорте энергетического сырья, цена которой постоянно растет. И эта тенденция все более усиливаться, потому добыча ископаемых источников энергии сокращается, и в ближайшей перспективе запасы этих энергоносителей будут исчерпаны. Поэтому освоение нетрадиционных и возобновляемых источников энергии в нашей стране следует рассматривать как важный фактор повышения уровня энергетической безопасности и снижение антропогенного воздействия энергетики на окружающую среду.
Учитывая аграрную направленность экономики страны и благоприятные почвенно-климатические условия для выращивания растений, перспективным сегментом возобновляемой энергетики для Украины биоэнергетика.
К основным преимуществам растительной биомассы как источника энергии можно отнести экологическую чистоту выбросов по сравнению с ископаемыми видами топлива, отсутствие негативного влияния на баланс углекислого газа в атмосфере. При сгорании биотоплива на основе растительной биомассы в атмосферу выбрасывается меньше углекислого газа, чем поглощается растениями в процессе фотосинтеза, образуется в 20-30 раз меньше оксида серы и в 3-4 раза меньше золы по сравнению с углем. Побочным продуктом в процессе производства жидкого и газообразного биотоплива и в результате сгорания твердого биотоплива является органическое вещество, которое можно использовать в качестве удобрений. Выращивание биоэнергетических культур, производство и использование биотоплива создает дополнительную занятость сельского населения и является источником дохода, в частности, в сельской местности, где остро ощущается нехватка рабочих мест.
На решение этих задач и была направлена ??комплексная проблема «Разработка и внедрение в производство устойчивых технологий выращивания и переработки биомассы энергетических культур и использование твердого биотоплива как альтернативы ископаемым источникам энергии», работа над которой продолжалась в течение 2007-2014 годов. Авторский коллектив из нескольких научных учреждений и предприятий, обеспечивающих выпуск оборудования для производства альтернативных видов топлива, — доктор сельскохозяйственных наук, профессор, академик НААН Украины Я.М.Гадзало (НААН Украины), доктор сельскохозяйственных наук, профессор, академик НААН Украины М.В.Роик (ИБКиЦБ), доктор сельскохозяйственных наук, профессор В.М.Синченко (ИБКИЦБ), доктор биол. наук, член-корреспондент НАН Украины Н.В.Заименко (Национальный ботанический сад им. Гришко), канд. техн. наук О.М.Ганженко (ИБКиЦБ), канд. сельскохозяйственных наук М.Я.Гументик (ИБКиЦБ), канд. сельскохозяйственных наук В.М.Квак (ИБКиЦБ), руководитель ООО «Научное производственное объединение« Экотех »В.А.Якубовський, директор компании ООО« Саликс Энерджи »И.В.Гнап — обосновал пути ее реализации и определил этапы (три) для достижения цели: 1 — получение сырья для производства биотоплива; 2 — производство твердого биотоплива; 3 — производство твердотопливных котлов.
Первый этап — разработка и внедрение устойчивых технологий выращивания биоэнергетических растений как дешевой, экологически безопасной и качественной сырья для производства биотоплива.
В настоящее время в Украине сырьем для производства твердого биотоплива в основном являются отходы деревообрабатывающей промышленности (опилки, щепа), солома зерновых и зернобобовых культур, подсолнечная лузга и др. Поступления растительного вторсырья нестабильное и носит сезонный характер, что негативно влияет на эффективность работы заводов по производству твердого биотоплива. Поэтому ученые сделали акцент именно на выращивание новых видов высокопроизводительных деревьев и многолетних енергорослин, что позволит ежегодно получать необходимое количество биомассы.
Почвенно-климатические условия большинства регионов Украины являются благоприятными для выращивания многолетних энергетических растений группы С4, способных интенсивно трансформировать энергию солнца в энергоемкую биомассу. Эти растения не требовательны к плодородию почвы, не требуют значительного использования удобрений и пестицидов, предотвращают эрозию почвы, способствуют сохранению и улучшению агро-экосистем и обеспечивают низкую себестоимость биомассы. Итак, энергетические растения можно культивировать на малопродуктивных землях, которых в Украине, согласно статистическим данным, насчитывается более 8 млн га.
* * *
К таким растениям относится мискантус (Miscanthus) многолетняя злаковая культура, которую на протяжении многих лет выращивают в Америке и Западной Европе как источник биоэнергии. За счет высокой урожайности сухой биомассы (до 25 т / га), высокой теплотворной способности (5 кВт / ч / кг, или 18 МДж / кг), низкой естественной влажности стеблей на сборе (до 25%) мискантус является эффективной по сравнению с другими сельхозкультурами растением для производства твердого биотоплива. Одна тонна сухой массы мискантуса эквивалентна 400 кг сырой нефти, 1,7 т древесины, 515 м3 природного газа, или 620 кг каменного угля. Стебли мискантуса могут быть высотой до 4 метров и содержат 64-71% целлюлозы, что обуславливает его высокую энергетическую ценность.
Цивилизованные страны мира давно и успешно развивают сферу мискантуса. Интенсивные исследовательские работы с этой культурой проводятся в Германии, Великобритании, Италии, Франции, Испании, Польше еще с начала 1980-х годов. 1994 начат и ряд международных проектов по выращиванию мискантуса и создание комплексных предприятий, которые, кроме производства энергии (тепловой, электрической), выращивают необходимую для этого биомассу, самостоятельно ее перерабатывают на биотопливо и производят теплогенерирующее оборудования на твердой биомассе.
Собственно, и опыт выращивания мискантуса в Украине свидетельствует: с агропромышленной плантации мискантуса можно уже через два года после ее закладки и в течение следующих 20 лет ежегодно собирать с одного гектара по 20-25 тонн сухой массы и производить из него различные виды продукции: биотоплива (твердые , жидкие, газообразные), биологические стройматериалы (например, легкий бетон), волокна для автомобильных кузовных деталей, сырье для производства целлюлозы и технической бумаги. Используют ее в сельскохозяйственных целях (например, компост в животноводстве или корм для КРС), в декоративном цветоводстве, для изготовления изоляционных материалов. Возможно ее применение и для укрепления почв, улучшения экологического состояния окружающей среды — увеличение биологического разнообразия дикой природы, включая птиц и млекопитающих, и тому подобное.
В ИБКиЦБ созданы новые высокопроизводительные адаптированы к условиям Украины сорта мискантуса: Осенний Зорецвит, Лунный луч и Снежная королева. Разработан и запатентован способ клонального микроразмножения мискантуса в культуре in-vitro и механизированную технологию выращивания этой культур; разработан и изготовлен специальный агрегат для посадки Ризом мискантуса. Совместно с компанией Энерго-Аграр заложено производственные плантации мискантуса в Хмельницкой области, а в системе опытно-селекционных станций и исследовательских хозяйств ИБКиЦБ — рассадники для размножения мискантуса.
* * *
Новой перспективной энергетической культурой для Украины также просо прутоподибне или свитчграс (Panicum virgatum), что относится к многолетних злаковых культур.