Ræktun orkujurta á bújörðum forsendur og framtíðarhorfur

Transcription

1 Ræktun orkujurta á bújörðum forsendur og framtíðarhorfur Þóroddur Sveinsson og Jónatan Hermannsson Landbúnaðarháskóla Íslands Inngangur Hér á landi hefur á undanförnum árum verið talsverð og vaxandi umræða um möguleika á ræktun lífmassa til eldsneytisframleiðslu. Eldsneyti sem þannig yrði framleitt myndi þá koma í stað innfluttnings á jarðefnaeldsneyti að einhverju leyti. Þessi umræða hefur meðal annars farið fram á vettvangi Fræðaþings landbúnaðarins (t.d. Hólmgeir Björnsson 2006, 2008). Umræða um notkun búfjáráburðar í sama tilgangi hefur einnig aukist á undanförnum misserum og fyrstu rannsóknarniðurstöður á gasframleiðslugetu íslenskrar kúamykju eru birtar á þessu Fræðaþingi í annarri grein (Svanhildur Ósk Ketilsdóttir og Þóroddur Sveinsson 2010). Hvort tveggja tengist þetta landbúnaði sem að undirstöðunni til er búfjárrækt og ber því að skoða ræktun orkujurta og nýtingu búfjáráburðar til orkuframleiðslu í samhengi. Í þessari grein verður gerð tilraun til þess að meta hvaða tegundir orkujurta koma til greina að rækta á bújörðum hér á landi. Einnig eru metnar uppskeruvæntingar og mögulegt flatarmál lands sem hægt væri að leggja undir þessa ræktun án óheyrilegs stofnkostnaðar og án þess að það raski umhverfissjónarmiðum sem eru uppi í dag. Áætluð uppskera orkujurta í formi lífdísels úr jurtaolíu með úrdrætti og esterifiseringu og etanóls eða metans úr kolvetnum með gerjun og eimingu eru byggðar á innlendum heimildum (Hólmgeir Björnsson o.fl. 2004, Þóroddur Sveinsson og Jónatan Hermannsson 2009) og fjölda erlendra heimilda. Í þessari grein verður hins vegar ekki fjallað um framleiðslu eldsneytis úr orkujurtum með háhita- og efnatækni. Þar er áætluð skilvirkni lægri (Evans Geraint, 2007). Mögulegt ræktarland á bújörðum var áætlað með aðstoð ráðunauta búnaðarsambandanna, þeirra Friðriks Jónssonar, Önnu Margrétar Jónsdóttur, Eiríks Loftssonar og Halldórs Gíslasonar og stuðst var við skýrslur Hólmgeirs Björnssonar, Jóhannesar Hr. Símonarsonar, Kristjáns B. Jónssonar, Ingvars Björnssonar og Guðmundar H. Gunnarssonar til Íslenska lífmassafélagsins um ræktunarmöguleika á lífmassa til etanólframleiðslu á Suðurlandi og Norðausturlandi (Rit LbhÍ nr. 13, 2007). Eldsneytisafurðir orkujurta Úr orkujurtum eru framleiddar þrjár grunngerðir eldsneytis: 1. Lífdísel úr forðaolíum jurtafræs (að mestu ómettaðar fitusýrur). 2. Etanól úr forðasykrum (glúkön [sterkja], frúktön og sukrósa) það er tiltölulega einföldum fjölsykrungum, sem auðvelt er að kljúfa niður í einsykrunga. Sú framleiðsla er þekkt frá fornu fari. Nýjung er hins vegar að nú er í þróun tækni til að brjóta niður kolvetni úr frumuveggjum (sellulósa + hemisellulósa [+ lignin = lignósellulósa]). Sellulósi (beðmi) er kolvetnakeðjur úr glukósa (hexósi) og hemisellulósi er sambærilegar en mun flóknari keðjur, mest úr pentósum. Með sýru- eða háhitameðhöndlun (>120 C) mun hægt að búta þessar keðjur niður og gera þær viðráðanlegar fyrir rétta lífhvata (ensím). Lignín verður hins vegar ekki brotið niður og magn þess í lífmassa verður því mælikvarði á gæði hans. 36

2 3. Metan úr frumuveggja- og forðakolvetnum oft í blöndu með búfjáráburði og öðrum lífrænum úrgangi. Auðveldast er að vinna lífdísel úr jurtaolíum eins og t.d. fræi repjunnar og er það gert með úrdrætti og s.k. trans-esterifiseringu. Einnig er tiltölulega auðvelt að vinna etanól úr forðakolvetnum eins og t.d. korni, rófum, maís og sykurreyr og er það gert með gerjun og eimingu. Báðar þessar aðferðir eru gamalþekktar og þróaðar og eru undirstaða lífeldsneytisframleiðslunnar í heiminum í dag. Hins vegar er ekki talið, að ræktun orkujurta í framleiðslu af þessu tagi geti aukist mikið frá því sem nú er af ýmsum ástæðum. T.d. er slík ræktun í samkeppni við matvælaframleiðslu og umhverfislegur ávinningur er ekki mikill og hefur jafnvel verið dreginn í efa (Houghton J. o.fl., 2006). Etanól er einnig unnið úr lignósellulósa með flóknum og enn sem komið er dýrum gerjunaraðferðum. Þær eru enn á þróunarstigi. Lignosellulósi er talin verða undirstaðan í lífeldsneytisframleiðslu heimsins í nánustu framtíð, eftir að manninum hefur tekist að þróa skilvirkari og ódýrari aðferðir við ræktun og vinnslu á þessu hráefni (t.d. Science Daily 29. júlí, 2008). Það er vegna þess að þennan lífmassa má rækta á svæðum utan við mögulega akuryrkju eins og t.d. á víðáttumiklum þurrum gresjum og skógarbeltum meginlandanna. Umhverfislegur ávinningur af því að nota lignosellulósa sem grunnhráefni er einnig meiri en í annarri lífeldsneytisframleiðslu. Þá má auk orkujurta nýta margskonar verðlítinn en kolvetnaríkan úrgang úr akuryrkjunni í þessa vinnslu (Houghton J. o.fl. 2006). Erlendis hefur metan um all langt skeið verið unnið úr búfjáráburði og lífrænum úrgangi á sorphaugum með gerjun metanbaktería. Metan sem safnað er úr sorphaugum Reykjavíkur er líka notað á samgöngutæki. Rannsóknir sýna að orkujurtir einar eða í bland með búfjáráburði eru gott hráefni í metangerjun. Metangerjun er skilvirk leið til að breyta lífmassa í nothæfa efnaorku en gallinn er að hún er á gasformi. Þess vegna þarf vinnslustöð að liggja við eða mjög nálægt nægilega stóru markassvæði sem getur nýtt metan á farartæki. Hér á landi myndi ræktun orkujurta til metanframleiðslu takmarkast við vinnslustöðvar sem hefðu búfjáráburð sem grunnhráefni og þá fyrst og fremst kúamykju. Tegundir orkujurta Mögulegar orkujurtir sem hægt er að ræktar hér á landi eru taldar upp í 1. töflu. Þar kemur fram að þetta er fjölbreyttur flokkur jurta sem skilar ólíkum orkuafurðum og eru ræktaðar á mismunandi landi. Hér verður einungis fjallað um orkujurtir í ræktunarlandi bújarða. Repja/nepja Repja (Brassica napus var. oleifera) og nepja (Brassica rapa var. oleifera) eru þekktar og vinsælar grænfóðurtegundir hér á landi og á jaðarlandbúnaðarsvæðum heimsins þar sem þær þykja góðar beitarjurtir. Annars staðar þar sem ræktunarskilyrði eru betri, eru þessar tegundir (aðallega repjan) ræktaðar til þroska vegna fræsins. Fræið er mjög olíuríkt. Repjuolían er notuð sem matarolía, einnig við ýmiss konar iðnað og nú síðast til eldsneytis. Hún kemur næstum fullbúin úr pressunni. Fyrir matarolíu þarf einungis að sía olíuna. Fyrir notkun á vélar þarf aðeins að fella út glyserólhluta olíunnar með metanóli. 37

3 1. tafla. Tegundir orkujurta (hráefni) sem hægt er að rækta hér landi, vinnslutækni og orkuafurðir. Gerð lands Tegundir (megin hráefni) Vinnslutækni Orkuafurðir Ræktunarlönd Akurlendi Repja/nepja (forðaolía) Esterummyndun Lífdísel Bygg (forðasykrur) Eins þrepa gerjun Etanól Rófur/næpur (forðasykrur) Eins þrepa gerjun Etanól Kartöflur (forðasykrur) Eins þrepa gerjun Etanól Hampur (sellulósi/hemi-) Fjöl þrepa gerjun Etanól Hálmur (sellulósi/hemi-) Fjöl þrepa gerjun Etanól +búfjáráburður Fjöl þrepa gerjun Metan Graslendi Fjölær grös (sellulósi/hemi-) Fjöl þrepa gerjun Etanól +búfjáráburður Fjöl þrepa gerjun Metan Annað gróðurlendi Landgræðslusvæði Fjölær grös (sellulósi/hemi-) Fjöl þrepa gerjun Etanól +búfjáráburður Fjöl þrepa gerjun Metan Alaskalúpína (sellulósi) Fjöl þrepa gerjun Etanól Víðir (sellulósi) Fjöl þrepa gerjun Etanól Skóglendi Víðir/ösp o.fl. (sellulósi) Fjöl þrepa gerjun Etanól Nepja er mun fljótari til þroska en repjan og öruggari í ræktun, en gefur aftur á móti minni uppskeru. Báðar tegundirnar eru til bæði sem vor- og haustafbrigði. Haustafbrigðin hafa reynst nýtanleg hérlendis. Þau taka vorið snemma og bæði repja og nepja ná þroska í góðsveitum. Ræktunarsvæði repju og nepju er þrengra en hjá mörgum öðrum tegundum orkujurta. Þær þola hvorki svellalög, vatnsaga né frostlyftingu að vetri og þurfa hlýtt sumar. Því má ætla að ræktun þeirra muni einskorðast við góðsveitir um miðbik Suður- og Norðurlands. Að frumkvæði Siglingastofnunar Íslands voru repja og nepja ræktaðar í tilraunaskyni á um m 2 spildum hvor á níu stöðum víðsvegar um land árin Ræktun tókst mjög misvel, en við því hafði verið búist. Þar sem ræktun tókst vel og ekki urðu áföll við uppskeru varð fræuppskeran (við 92% þ.e.) frá kg/ha (nepja, Möðruvöllum) til kg/ha (repja, Þorvaldseyri) (Þóroddur Sveinsson og Jónatan Hermannsson 2009). Með þeim tækjabúnaði sem fyrir hendi var í sumar var olían sem náðist um 33% af heildarþunga fræs. Það hlutfall gæti orðið betra með nýrri pressu. En miðað við þetta getur afraksturinn af hektara orðið lítrar af díselolíu, 120 lítrar af glyseróli, kg af repjumjöli, sem er afbragðspróteinfóður, og kg af hálmi, sem nýst getur á ýmsan hátt, til dæmis sem lífmassi í etanól- eða metanframleiðslu. Siglingastofnun Íslands og Ólafur Eggertsson á Þorvaldseyri hafa nú tekið upp samstarf um alvöruræktun á repju til olíuframleiðslu. Verið er að koma upp á Þorvaldseyri nauðsynlegum tækjabúnaði til pressunar og vinnslu olíunnar. Benda má á, að þetta er eina framleiðsla orkujurta, sem komin er í gang hérlendis, þótt á tilraunastigi sé. Allt annað er enn á hugmyndastigi. Korn (bygg), heilsæði og hálmur Bygg (Hordeum vulgare) er eina korntegundin, sem ræktuð er að einhverju marki hérlendis. Hér eftir mun orðið korn notað um bygg nema annað sé tiltekið. 38

4 Korn er gamalreynt hráefni í etanólframleiðslu við fyrsta stigs gerjun. Hálmur getur að sama skapi verið góður kostur fyrir annars stigs gerjun. Nánast engar líkur eru á að til falli úrgangskorn, þannig að ef nota á það í lífmassa þá þarf að rækta það sérstaklega í því augnamiði. Hálmur getur hins vegar fallið til í nokkrum mæli sem aukaafurð við kornrækt. Hálmur sem hráefni í orkuvinnslu líkist fjölærum grösum og inniheldur mikið af lignósellulósa.dæmi um efnainnihald þurrefnis í hálmi er 40-45% sellulósi, 30-50% hemisellulósi, 8-12% lignin, 5% aska, 4% sykrur og um 2% fita (McDonald o.fl. 2002). Ef slegið er nærri jörðu við kornskurð og kornið er sæmilega þroskað, þá skiptist uppskeran nokkurn veginn til helminga í hálm og korn. Um hluta landsins er hálmur notaður í svepparækt, einnig sem undirburður undir skepnur og jafnvel hrossafóður. Nýlega er að auki hafin framleiðsla á hálmkögglum til undirburðar. Hálmur virðist að mestu nýttur eins og er. Með aukinni kornrækt gæti þó orðið til hálmur umfram þarfir, sem þá mætti nota í lífmassa Ræktun á korni beinlínis til framleiðslu lífmassa er kostur, sem vert er að taka til athugunar. Eðlilegast er að korn og hálmur verði upp skorin saman á sama hátt og heilfóður. Ekki er fært að áætla meiri uppskeru að meðaltali en 7 tonn af þurrefni á hektara. Það er svipuð uppskera og fá má af vallarfoxgrasstúni. Kostir heilfóðurs af korni umfram vallarfoxgras er að kornið inniheldur mikið af auðgerjanlegri sterkju. Korn þarf hins vegar árlega jarðvinnslu. Kartöflur Kartöflur (Solanum tuberosum) eru sterkjuríkar og afbragðshráefni til fyrsta stigs gerjunar. En þær eru dýrar í ræktun og ekki er raunhæft að ætla að þær verði ræktaðar sérstaklega til framleiðslu eldsneytis. Hins vegar má hugsanlega nota til þess smælki, skemmdar kartöflur og það sem ekki selst af uppskeru hvers árs. Tölur um hversu mikið fellur til af úrgangskartöflum á ári hverju liggja ekki fyrir en áætla má það á eftirfarandi forsendum: Kartöflur eru ræktaðar í um 800 hekturum og uppskera er um 4 tonn ha -1 af þurrefni að meðaltali (20 tonn ha -1 fersk, þurrefni 20%). Úrkast og óseldar kartöflur geta verið um fjórðungur uppskeru í meðalári eða um 800 tonn af þurrefni alls (Ólafur Geir Vagnsson, munnlegar upplýsingar). Hugsanlegt er að nota megi það til framleiðslu etanóls eða metans. Rófur/næpur Um rófur (Brassica napus var. rapifera) eða næpur (Brassica rapa var. rapifera) má í stórum dráttum segja það sama og um kartöflur. Þær eru heppilegar til gerjunar en dýrar í ræktun einkum vegna þess hve erfitt er að vélvæða upptöku og meðferð. Ef hugað er að úrgangsrófum, þá er þar ekki um auðugan garð að gresja. Framleiðsla á rófum er ekki nema brot af því sem ræktað er af kartöflum (5 10%) og úrkast líka hlutfallslega minna.því verður hér hvorki reiknað með rófum né næpum sem mögulegu hráefni til etanólfamleiðslu. Hampur Hampur (Cannabis sativa) er einær tegund og talinn álitlegur til framleiðslu lífmassa í nágrannalöndunum, til dæmis Norður-Svíþjóð. Ólíkt öðrum einærum tegundum sem hér eru taldar upp er uppistaða uppskerunnar í hampi lignósellulósi, líkt og í fjölærum grösum. Tilraunir með ræktun hamps hér á landi gefa ekki ástæðu til að ætla að hann geti tekið öðrum kostum fram við aðstæður hérlendis, t.a.m. er hann mjög 39

5 áburðarfrekur og ekki eins öruggur í ræktun og t.d. bygg sem gefur þar að auki meiri lífmassa (Þóroddur Sveinsson 2009). Fjölær grös Fjölær grös eru rík af lignósellulósa og geta gefið mikla uppskeru með lágmarks tilkostnaði. Ekki eru fyrir hendi íslenskar rannsóknir á því hvaða grastegundir sem ræktaðar eru hér á landi henta best til etanól- eða metanframleiðslu. Telja verður líklegt að vallarfoxgras verði þar ofarlega á blaði. Metangerjunarhæfni túngrasa og skilvirkni (l metan kg -1 lífmassi) hefur verið rannsökuð erlendis meðal annars í Þýskalandi (Mähnert P. o.fl. 2005), Danmörku (Møller H. o.fl. 2007), Írlandi (Beatrice M. S. o.fl., 2009) og Finnlandi (Mari S. o.fl. 2009). Etanólgerjunarhæfni grasa hefur einning verið rannsökuð (Alvo P. & Belkacemi K. 1997, Khaled Belkacemi o.fl. 1998, Badger P.C. 2002) sem sýnir að skilvirkni etanólgerjunar (l eldsneyti kg -1 lífmassi) er lægri en við metangerjun. Etanól hefur þó það framyfir metan að vera í fljótandi formi. Gæði grasa til gerjunar, hvort heldur í etanól- eða metanframleiðslu er mjög breytileg milli grastegunda en þó meira eftir því á hvaða þroskastigi grösin eru slegin (Lehtomäki o.fl. 2008). Møller H.B. o.fl. (2007) sýndu að gott jákvætt samband er á milli meltanleika grasa til metangerjunar og vambarmeltanleika grasa í búfé. Meltanleikinn minnkar í báðum tilvikum með auknum þroska grasanna (1. mynd). Lífgasmeltanleiki lífræns þurrefnis, % R 2 = 0,84 y = 1,054x Meltanleiki lífræns þurrefnis (in vitro ), % 1. mynd. Samband lífgasmeltanleika (metanbakteríur) og vambarmeltanleika (in vitro) í grösum. Byggt á Møller H.B. o.fl. (2007). Hér á landi hafa menn skoðað áhrif sláttutíma vallarfoxgrass á uppskeru og efnainnihald m.t.t. orkuvinnslu (Hólmgeir Björnsson o.fl. 2004). Gerjanleikinn var þó ekki mældur. Vallarfoxgrasið var slegið frá 20. ágúst til 22. mars á árunum á tilraunastöð LbhÍ á Korpu. Vallarfoxgras sem slegið er í ágúst gefur hámarks þurrefnisuppskeru en þá er það fullskriðið, stönglar vel trénaðir og blómgun er lokið. Uppskera lífræns þurrefnis mældist mest í ágúst og september eða um 6,5 t ha -1 (2. mynd) en minnkaði niður í um 3,5 t ha -1 þegar leið fram að næsta vori sökum veðrunar og molnunar. Tilgangurinn með því að seinka slætti er að fá meðfærilegri lífmassa í vinnslu og til að lækka áburðarkostnað. 40

6 Lífrænt þurrefni, kg ha ágúst 5. sept. 15. okt. 22. mars Sláttutími vallarfoxgrass mynd. Áhrif sláttutíma vallarfoxgrass á uppskeru lífræns þurrefnis. Byggt á Hólmgeiri Björnssyni o.fl. (2004). Erlendar rannsóknir sýna að metangerjanleiki grasa sem slegin eru fyrir eða við skrið er meiri en grasa sem slegin eru eftir blómgun (t.d. Møller H.B. o.fl. 2007) en aðrar rannsóknir sýna þó ekki jafn skýr áhrif (Lehtomäki A. o.fl. 2008, Mari S. o.fl. 2009). Flestar grastegundir, eins og t.d. vallarfoxgras, sem slegnar eru snemma gefa aftur á móti minni heildar lífmassa en ef þær eru slegnar seint. Snemmslegin grös þarf jafnframt að tvíslá á vaxtartímanum sem eykur kostnað og gerjunarhæfni endurvaxtar er minni en frumvaxtar (Mari S. o.fl. 2009). Hvaða grastegundir og sláttutími/ar gefa mest mt.t. eldsneytis uppskeru og hagkvæmni í svona ræktun er ekki hægt að ákvarða nema með rannsóknum. Ef farið yrði útí ræktun fjölærra grasa fyrir etanól- eða metanframleiðslu verður það helst að gerast í tiltölulega stórri og samfelldri ræktun nálægt vinnslustöðvum. Nauðsynlegt er að verka grösin til að útiloka kolefnistap líkt og gert er með fóðurgrös. Algengasta aðferðin hér á landi er að forþurrka heyið og rúlluverka. Rúlluverkun er tiltölulega dýr verkunaraðferð og því full ástæða til þess að skoða aðrar verkunaraðferðir. Sennilega má lækka þennan kostnað umtalsverrt með því að verka grösin í stórum plastyfirbreiddum útistæðum nálægt ræktunarstað. Áður yrðu grösin forþurrkuð hæfilega á velli og fínsöxuð í stæðurnar. Síðan yrðu verkuðu grösin keyrð í vinnslustöðvarnar eftir þörfum. Uppskeruvæntingar Áætluð eldsneytisuppskera orkujurta er fundin út þannig; l lífdísell/metan/etanól ha -1 = skilvirkni þurrefnis * kg þurrefni (orkujurt) ha -1 Til eru nokkuð góðar upplýsingar um þurrefnisuppskeru orkujurta miðað við gefin ræktunarskilyrði. Skilvirknin ræðst af stærð nýtanlega hluta þurrefnisins til eldsneytisframleiðslu en hann er mjög breytilegur eftir orkujurtum. Í olíufræi fer það eftir olíuinnihaldi og fitusýrusamsetningu fræsins og þar er hægt að áætla skilvirknina með góðri nákvæmni. Í orkujurtum sem nýttar eru til gerjunar í framleiðslu á etanóli er einnig tiltölulega auðvelt að áætla skilvirkni í 1. stigs vinnslustöðvum sem nota aðallega forðasykrur (korn, maís, rófur, kartöflur) sem hráefni. Öðru máli gegnir um orkujurtir úr lignósellulósa (2. stigs vinnslustöðvar). Samkvæmt skoðuðum heimildum er skilvirknin í etanólgerjun afar breytileg og ræðst 41

7 hún af efnahlutföllum lignósellulósans, gæðum formeðhöndlunar (niðurrifs), gæðum gerjunarumhverfis og tegundum örvera sem eru notaðar við gerjunina. Sömuleiðis er skilvirkni metangerjunar úr lignósellulósahráefni mjög breytileg. Hér er þó gerð tilraun til að áætla eldsneytisuppskeru úr þeim orkujurtum sem hægt er að rækta á Íslandi (2. tafla). Í töflunni er ekki sýnd áætluð lífdísel uppskera úr olíufræstegundunum repju og nepju. Árin voru gerðar tilraunir með vetrarafbrigði þessara tegunda og þær tilraunir sýndu að hægt er á völdum stöðum, að ná sambærilegri fræuppskeru hér á landi og þekkist í öðrum löndum (Þóroddur Sveinsson og Jónatan Hermannsson 2009). Hér áætlum við að uppskeran geti verið sem svarar um 1200 l af lífdísel ha -1 að jafnaði. Samkvæmt 2. töflu skila 1. stigs orkujurtir ekki áþreifanlega meiri eldsneytisuppskeru en bestu 2. stigs orkujurtir eins og vallarfoxgras, þrátt fyrir meiri tilkostnað við ræktunina. Mesta eldsneytisuppskeru af ha gefur korn og hálmur samanlagt. 2. tafla. Áætluð skilvirkni og etanóluppskera úr mismunandi orkujurtum borið saman við áætlaða metanuppskeru úr sömu tegundum. 1 Eins þreps gerjun (1. stig) Fjölþrepa gerjun (2. stig) Etanól úr glukósa (hexósum) korn kartöflur næpur hálmur kálblöð vallarfoxgr. sykru- og sellulósainnihald í þe. 0,78 0,83 0,75 0,50 0,55 0,55 nýtanlegar forðasykrur/sellulósi 0,95 0,95 0,95 0,70 0,90 0,80 hlutfallsleg etanóluppskera 0,51 0,51 0,51 0,51 0,51 0,51 skilvirkni glukósagerjunar 0,90 0,90 0,90 0,75 0,75 0,75 Etanól úr xylósa (pentósum) hemisellulósainnihald í þurrefni 0,29 0,03 0,29 nýtanlegur hemisellulósi 0,90 0,90 0,90 hlutfallsleg etanóluppskera 0,51 0,51 0,51 skilvirkni xylósagerjunar 0,50 0,50 0,50 Eldsneyti úr 1000 kg þe. etanól, kg etanól, l lífdíselígildi, l Áætluð þe. uppsk. af ha, kg Eldsneytisuppskera af ha etanól, l ha metan (100%), l ha lífdíselígildi, l ha -1 (etanól) lífdíselígildi, l ha -1 (metan) ) Alvo P. & Belkacemi K. 1997, Badger P.C. 2002, Hatzis C. o.fl. 1996, Khaled B. o.fl. 1998, Mähnert P. o.fl. 2005, Mari S. o.fl. 2009, Møller H. B. o.fl. 2007, Prochnow A. o.fl

8 Möguleg framleiðslugeta í ræktuðu landi á Íslandi Fyrir stórfellda framleiðslu á lífmassa þarf mikið ræktunarland. Til að ná hagkvæmni í framleiðslu þarf það að vera víðáttumikið, auðræktanlegt og samfellt. Hvergi eru til upplýsingar um ræktunarland af því tagi og því var brugðið á það ráð að leita til staðkunnugra. Þar urðu fyrir valinu héraðsráðunautar búnaðarsambandanna. Þeir tóku góðfúslega að sér að meta land, hver í sínu umdæmi, og áætla stærð þess lands sem hentað gæti til stórræktunar og væri þó enn ónotað. Niðurstaðan er birt í 3. töflu. Óhætt er að segja, að hún hafi komið á óvart. Land, sem hentar til stórræktunar, er miklu minna en talið hefur verið til þessa. Það er innan við helmingur af núverandi túnstærð og svigrúm til ræktunar er ekki nema brot af því, sem áður hafði verið áætlað. Að einhverju leyti skýrist það af kröfunum, sem gerðar eru um samfellu og gæði. Vinnsla lífmassa til undirbúnings undir gerjun þarfnast mikils hita. Því hefur verið hugsað til þess að nýta jarðhita af háhitasvæðum til þess og reisa lífmassaverksmiðjur þar sem hitinn er. En nú háttar hvergi svo til að háhiti sé í nágrenni við víðáttumikið ræktunarland. Því bætist flutningskostnaður á óunnum og unnum lífmassa óhjákvæmilega við annan kostnað við framleiðslu hans. Hluti af mögulegu ræktunarlandi verður ekki nýtanlegur til lífmassaframleiðslu af þeim sökum. En þótt ekki sé tekið tillit til þess og teknar grófar tölur úr 2. og 3. töflu (2.000 l díselolía/ha og ha lands) má sjá að við getum í allra mesta lagi náð t af díselolíuígildi úr lífmassa af íslensku ræktunarlandi. Það eru í mesta lagi 15% af olíu- og bensínnotkun þjóðarinnar nú (Hagstofa Íslands, 2010). 3. tafla. Land, sem þegar er í ræktun, og möguleikar á stórræktun til viðbótar samkvæmt áætlun héraðsráðunauta í hverjum landshluta. Landshluti Tún- og grænfóður -rækt Kornrækt Í ræktun alls Hægt að rækta til viðbótar Möguleg aukning ræktunar Orkujurtir Lignósellulósi ha ha ha ha % ha ha Suðurland Vesturland Húnavatnssýslur Skagafjörður Norðausturland Austurland Alls/mt olía Til að útskýra nánar tölur í 3. töflu má taka fram eftirfarandi: Mögulegt ræktunarland á Suðurlandi og Norðausturlandi var metið við gerð skýrslu um ræktun lífmassa í þeim landshlutum (Rit LbhÍ nr. 13, 2007). Ræktunarland í öðrum landshlutum var metið í janúar 2010 að beiðni höfunda þessarar greinar. Höfundar gera sér grein fyrir því að forsendur matsins munu ekki hafa verið alveg þær sömu 2007 og Meiri kröfur voru gerðar til samfellu lands við fyrra matið en það síðara. Misræmið virðist fyrst og fremst koma fram á Suðurlandi. Mögulegt ræktunarland þar er að líkindum nokkru stærra en gefið er upp í töflunni væri það metið á sama kvarða og notaður var í öðrum landshlutum. 43

9 Þakkir Greinarhöfundar færa héraðsráðunautunum Friðriki Jónssyni, Önnu Margréti Jónsdóttur, Eiríki Loftssyni og Halldóri Gíslasyni bestu þakkir fyrir framlag þeirra til greinarinnar. Einnig þökkum við þeim, sem stóðu að úttekt á ræktunarlandi á Suðurog Norðausturlandi árið 2007, þeim Ingvari Björnssyni, Guðmundi H Gunnarssyni, Jóhannesi Símonarsyni, Kristjáni B Jónssyni og Hólmgeiri Björnssyni. Heimildir Alvo P. & Belkacemi K., Enzymatic saccharification of milled timothy (Phleum pratense L.) and alfalfa (Medicago sativa L.). Bioresource Technology, Vol.61, No.3, Áslaug Helgadóttir og Jónatan Hermannsson, Ræktun fóðurs í framtíðinni. Ráðunautafundur 2001, Áslaug Helgadóttir og Jónatan Hermannson, Verðmæti ræktunarlands. Ráðunautafundur 2003, Badger P.C., Ethanol from cellulose: A general review. In: J. Janick and A. Whipkey (eds.), Trends in new crops and new uses. ASHS Press, Alexandria, VA s Beatrice M. Smyth, Jerry D. Murphy & Catherine M. O Brien, What is the energy balance of grass biomethane in Ireland and other temperate northern European climates? Renewable and Sustainable Energy Reviews 13 (2009) Evans Geraint, Liquid Transport Biofuels - Technology Status Report. International Biofuels Strategy Project. The National Non-Food Crops Centre, York YO10 5DG, UK, 135 s. Hagstofa Íslands, Olíunotkun Sótt 27. janúar Vefslóð: Hatzis C., Riley C. & Philippidis G.P., Detailed material balance and ethanol yield calculations for the biomass-to-ethanol conversion process. Applied Biochemistry and Biotechnology, vol. 57/58, Hólmgeir Björnsson, Áslaug Helgadóttir, Jón Guðmundsson, Þóroddur Sveinsson, Jónatan Hermannsson, Feasibility study of green biomass procurement. RALA 029/JA s. Hólmgeir Björnsson, Lífmassi sem hráefni til iðnaðar og orkugjafi. Fræðaþing landbúnaðarins 2006, Hólmgeir Björnsson Líforka líka á Íslandi? Fræðaþing landbúnaðarins 2008, Houghton John, Weatherwa Sharlene & Ferrell John, Breaking the Biological Barriers to Cellulosic Ethanol: A Joint Research Agenda A Research Roadmap Resulting from the Biomass to Biofuels Workshop December 7 9, 2005 Rockville, Maryland. U.S. Department of Energy, 218 s. Jónatan Hermannsson, Ræktunarbelti á Íslandi. Handbók bænda 51, Khaled Belkacemi, Ginette Turcotte, Damien de Halleux & Philippe Savoie, Ethanol production from AFEX-treated forages and agricultural residues. Applied Biochemistry and Biotechnology, Volume 70-72, Number 1 / March, (Online) Lehtomäki Annimari, Biogas Production from Energy Crops and Crop Residues. Jyväskylä studies in biological and environmental science 163. Academic dissertation. Department of Biological and Environmental Science, University of Jyväskylä, 94 s. Lehtomäki A., Viinikainen, T.A. & Rintala, J.A., Screening boreal energy crops and crop residues for methane biofuel production. Biomass Bioenergy 36, Mähnert P., M. Heiermann & B. Linke, Batch- and Semi-continuous Biogas Production from Different Grass Species. Agricultural Engineering International: the CIGR Ejournal. Manuscript EE Vol. VII. December, 11 s. 44

10 Mari Seppälä, Teija Paavola, Annimari Lehtomäki 2 & Jukka Rintala, Biogas production from boreal herbaceous grasses Specific methane yield and methane yield per hectare. Bioresource Technology 100, McDonald P., R.A. Edwards, J.F.D. Greenhalgh & C.A. Morgan, Animal Nutrition. 6th. ed. Pearson Education Limited, s , 634. Møller, H.B., S. G. Sommer & B. Ahring Methane Productivity of Manure, Straw and Solid Fractions of Manure. Biomass & Bioenergy 26(5): Møller Henrik B., Lisbeth Nielsen & Tina Christensen, Biogas production from different types of biomass and grass species from meadows. Erindi á: Trends and Perspectives in Agriculture NJF s 23rd, Congress, June 26-29, Vefslóð: Prochnow A., M. Heiermann, A. Drenckhan and H. Schelle, Seasonal Pattern of Biomethanisation of Grass from Landscape Management. Agricultural Engineering International: the CIGR Ejournal. Manuscript EE Vol. VII. December, Rit LbhÍ nr. 13, Framleiðsla lífmassa á Suðurlandi og Norðausturlandi skýrslur til Íslenska lífmassafélagsins, Hólmgeir Björnsson (ritstj.), 18 s. Science Daily 29. júlí, New Biomass Technology Dramatically Increases Ethanol Yield From Grasses And Yard Waste. ScienceDaily. Sótt 7. janúar 2010, Vefslóð: Svanhildur Ósk Ketilsdóttir og Þóroddur Sveinsson, Gashæfni kúamykju og möguleikar metanvinnslu í Eyjafirði. Rit Fræðaþings landbúnaðarins Vincent J. H. Sewalt, Karen A. Beauchemin, Lyle M. Rode, Surya Acharya, Vern S. Baron, Lignin impact on fiber degradation. IV. Enzymatic saccharification and in vitro digestibility of alfalfa and grasses following selective solvent delignification. Bioresource Technology, Vol.61, No.3, Þóroddur Sveinsson og Jónatan Hermannsson, Ræktun repju og nepju til olíuframleiðslu og uppgræðslu. Rit LbhÍ nr. 24, 30 s. Þóroddur Sveinsson, Uppskera hamps (Cannabis sativa) og hampyrki. Fræðaþing landbúnaðarins 2009, s