Dřevěný popel – odpad, nebo cenná surovina?
Zvýšený zájem o energetické využívání dřevní suroviny s sebou přináší nárůst produkce dřevěného popela. Dokonalým spálením dřevní hmoty vzniká 6–10 % popela. Při předpokládaném zvyšování objemu spalované biomasy může popel do budoucna představovat závažný problém, může však být i významnou druhotnou surovinou. Chemické rozbory potvrzují příznivé zastoupení živin a prvků, popel lze vhodně využít jako přírodní hnojivo omezující acidifikaci půdy a potenciální nevyváženost živin. Složení popela kolísá v závislosti na vstupní surovině a procesu zpracování. Širšímu použití popela jako hnojiva musí předcházet jeho chemický rozbor a zjištění potřebné hnojivé dávky. Dosavadní zahraniční poznatky potvrzují příznivý hnojivý efekt na většině stanovišť.
V posledních letech se zvyšuje zájem o energetické využití dřevní biomasy. Česká republika se při vstupu do EU zavázala do roku 2010 zdvojnásobit podíl obnovitelných zdrojů energie na 6 %, do roku 2030 by tento podíl měl dosáhnout 18 %. Jednou z možností dosažení tohoto závazku může být spalování biomasy, zejména dřeva. Spalováním dřevní suroviny (kůry, dřeva, pilin, listí, štěpky, celulózy, kalů z celulózových a papírenských odkalovacích nádrží, nebělených dřevěných vláken apod.) vzniká popel. Dokonalým spálením dřeva vzniká průměrně 6–10 % popela, nedřevnatá příměs jeho podíl zvyšuje. Fyzikální a chemické složení popela závisí na charakteru spalované suroviny, místě jejího původu, způsobu zpracování dřeva a technologii procesu spalování.
Popel obsahuje mnoho makro i mikroelementů, potřebných pro růst rostlin (viz tabulka), většina těchto živin je původně získána z půdy a atmosféry v průběhu růstu stromu. Popel je všeobecně zásaditý s vysokým podílem vápníku, hořčíku, fosforu, draslíku a dalších prvků. Obsah uhlíku značně kolísá podle použité technologie spalování; efektivním spalováním vzniká světle hnědý popel s minimálním obsahem uhlíku. Obsah dusíku je nízký, aplikací popela se nezvyšuje vstup dusíku do prostředí. V pojetí komerčních hnojiv může mít průměrný vzorek dřevěného popela základní živiny (N-P-K) v poměru 0–1–3. Kromě makroelementů je popel také zásobárnou mnoha živin, potřebných pro růst rostlin pouze ve stopovém množství.
Prvky představující environmentální problémy jsou v popelu zastoupeny velice řídce. Koncentrace těžkých kovů v popelu je obecně nízká a podobná půdám, na kterých spalovaná biomasa vyrostla. Pokusy s vyluhováním kadmia a dalších těžkých kovů z granulovaného popela simulovaným kyselým deštěm ve Skandinávii prokázaly velice pozvolné vyluhování. Těžké kovy lze z popela separovat během zpracování, separace však výrazně zvyšuje náklady na výrobu. Popel lze považovat za vhodné přírodní hnojivo dodávající nedostatkové prvky, svým složením se může blížit běžně používanému vápenci (tabulka). Zpětným rozptýlením dřevěného popelu v lesích lze působit proti pokračující acidifikaci půd a potenciálnímu nedostatku živin v budoucnosti a tím přispět k trvalé udržitelnosti lesní produkce. Obsah látek v popelu je však značně variabilní, proto musí širšímu využití popela předcházet jeho rozbor.Výzkumy využití dřevěného popela v lesnictví
Spalování biomasy přimělo některé státy k vypracování návodů na využití popela v zemědělství a lesnictví. Problematika využití dřevěného popela jako hnojiva je dlouhodobě řešena ve státech s vysokým potenciálem dřevní suroviny (Skandinávie, Severní Amerika, německy mluvící země), většina dosavadních poznatků tak pochází z těchto oblastí.
Aplikace dolomitického vápence snižuje aciditu půd se současným dodáním živin, zejména vápníku a hořčíku. Aplikací dřevěného popela se kromě dodání vápníku a hořčíku zvýší i obsah draslíku, fosforu a dalších prvků. Doporučovaná dávka popela v současnosti dosahuje 3–4 tuny za dobu obmýtí na hektar v závislosti na stanovištních podmínkách a složení popela, pokusně však byly aplikovány výrazně vyšší dávky bez náznaku negativního vlivu na lesní porosty. Výsledky půdních rozborů v Německu a Skandinávii potvrdily hnojivý efekt popela, míra zvýšení pH a zásoby živin závisely na stanovištních podmínkách, složení popela a jeho dávce. Neutralizační efekt hnojení je poměrně dlouhodobý. Pokud nebyl popel zapracován hlouběji do půdy, změny půdních vlastností se týkaly pouze svrchních půdních horizontů. Změna pH a dodání živin může na některých stanovištích způsobit zvýšené vyplavování sloučenin dusíku vlivem narušení vzájemného poměru živin a zrychlení mineralizace humusových vrstev.
Změny půdních charakteristik se mohou příznivě projevit na růstu a zdravotním stavu porostů. Dosavadní výsledky potvrzují nárůst obsah živin v kořenech a zmnožení produkce a větvení jemných kořenů. Intenzivní růst kořenů se může příznivě projevit i zvýšením přírůstu stromů, míra zvýšení však závisí na stanovištních podmínkách, složení popela, dřevině, jejím věku a délce sledovaného období. Nejvýraznější nárůst objemového přírůstu porostů byl zjištěn ve Skandinávii na primárně chudých rašelinných půdách po předchozím odvodnění.
Dřeviny mohou reagovat na hnojení popelem také prodloužením vegetační sezóny, u buku bylo zjištěno její prodloužení až o 14 dnů vlivem opožděného zbarvení a opadu listí. Přísun draslíku z hnojiva by však měl ovlivnit vyzrávání výhonů a eliminovat nebezpečí poškození časnými mrazy. Dřeviny po hnojení vykazují vyšší odolnost vůči poškození biotickými faktory, ve Švédsku byla zjištěna nižší náchylnost kořenů k poškození houbovými patogeny. Na plochách hnojených dřevěným popelem se projevil rovnoměrnější růst nadzemní a podzemní části dřevin a zvýšená vitalita kořenů. Na úpravu chemismu půd mohou negativně reagovat ostatní složky prostředí (vegetace, půdní biota), tato reakce je však podobná reakci na obdobné vápnění či hnojení.Aplikace dřevěného popela
Dřevěný popel jako jemný prášek byl v minulosti aplikován rozprašováním nebo ve vodním roztoku. Pro obtíže při transportu a aplikaci (vysoká prašnost, nasáklivost) se v současnosti přechází spíše k jeho granulaci nebo jiné formě hutnění. Použitá technologie granulace může ovlivnit průběh vyplavování živin. Výzkumy poukazují na určitá rizika uplatnění popela jako hnojiva v závislosti na použité technologii aplikace, stanovištních podmínkách a složení popela. Při mechanizované aplikaci zvyšuje pohyb stroje po porostu nebezpečí hutnění půdy a poškození kořenů, slabě stabilizované popeloviny mohou zapříčinit poškození přízemní vegetace, na některých chudších lokalitách může dojít sníženou přístupností dusíku k poklesu přírůstu a při použití nevhodného popela vzniká nebezpečí nahromadění těžkých kovů a dalších toxických látek v půdě. Použití popela jako hnojiva proto musí předcházet chemický rozbor popela a posouzení stanovištních podmínek, teprve na základě zhodnocení výsledků šetření lze navrhnout dávku a postup hnojení. V lesním prostředí byly zkoušeny aplikace různého množství (rozpětí 1 až 16 tun na hektar), nižší dávky a opakovaná aplikace jsou z hlediska využitelnosti prvků dřevinami vhodnější. V průběhu aplikace dřevěného popela na půdu musí být kladen velký důraz na ochranu materiálu před splachem na nechtěný povrch či do spodní vody. Obecně nejvhodnějším termínem pro aplikaci je podzim. Půdní pH je v tomto období nižší, půdy jsou obvykle sušší a lépe prostupné a popeloviny mají dostatek času reagovat s půdou před zvýšenou potřebou živin pro růst v jarním období.Současné využívání dřevěného popela v ČR
Produkce dřevěného popela je u nás všeobecně nízká, jeho využívání neexistuje. Popel z domácností spalujících dřevo je omezeně používán do kompostů a pro zahrádkářské účely, většinou však končí jako součást domovního odpadu. Také využití popela produkovaného z větších zdrojů (zpracovatelé dřevní hmoty, kotelny na biomasu) je zatím omezené, popel se většinou ukládá spolu s dalším odpadem na běžných skládkách. Možnost spalování biomasy nabízejí pouze některé elektrárny podniku ČEZ, podíl spalování biomasy je však nízký. Biomasa se přidává jako doplněk k spalovanému hnědému uhlí nebo ligninu, vlastnosti vzniklého popela jsou díky omezenému množství spalované biomasy velice blízké běžnému elektrárenskému popílku. Zdroje dřevěného popela u nás existují, jeho větší využívání je zatím však omezeno z důvodu rozptýlenosti zdrojů, nízkému množství a časové rozkolísanosti produkce.
Možnost návratu odejmutých živin do lesního prostředí dělá z dřevěného popela významný prvek udržitelného hospodaření v lesích. Míra jeho využívání u nás bude záviset na legislativním zázemí a ekonomické náročnosti výroby a aplikace.
Příspěvek vznikl v rámci poskytnuté institucionální podpory výzkumu a vývoje z veřejných prostředků jako výsledek řešení výzkumného záměru MZe ČR č. 0002070201 Stabilizace funkcí lesa v biotopech narušených antropogenní činností v měnících se podmínkách prostředí.
Adresa autorů:
Ing. Jiří Souček, Ph.D.
Ing. Ondřej Špulák
VÚLHM, VS Opočno
E-mail: Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript. , Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.
Dřevěný popel může být v lese významný zvláště z těchto hledisek:
- kompenzuje ztrátu živin po těžbě a tím napomáhá k naplnění trvalé udržitelnosti lesního hospodářství,
- dodáním živin zvyšuje odolnost půd vůči dalšímu okyselování vlivem imisí,
- redukuje vyplavování kyselých srážek do vodních toků a tím zlepšuje kvalitu vody,
- znamená opětné uplatnění prvků v produkčním procesu za snížení množství nevyužitelného odpadu na úložištích,
- v některých případech znamená zvýšení produkčního potenciálu stanoviště.