Uprawa wierzby energetyczna jako działalność o charakterze prośrodowiskowym, na przykładzie wykorzystania osadów ściekowych do nawożenia

Wierzba energetyczna zwana jest niekiedy „wierzbą szybkorosnącą” ze względu na jej dużą szybkość odrastania i wysokie tempo wzrostu na wysokość lub „wierzbą krzewiastą”, ze względu na pokrój roślin. Uprawa wierzby w celu jej wykorzystania do produkcji energii użytkowej rozpoczęta została w Szwecji w latach 70-tych ubiegłego wieku.
To właśnie w Szwecji opracowano technologię uprawy i wykorzystania tej rośliny, a w latach 90-tych w wyniku prowadzenia prac hodowlanych w ośrodku w Svalöv otrzymano odmiany wierzby charakteryzujące się wysoka produktywnością. Potem w kilku ośrodkach w Europie (między innymi na Uniwersytecie Warmińsko-Mazurskim w Olsztynie) prowadzono i kontynuuje się prace hodowlane nad otrzymaniem form wierzby charakteryzujących się dobrym pokrojem, odpornością na choroby i szkodniki o wysokim plonie biomasy użytkowej o jak najwyższej wartości opałowej.
Generalnie w naszym kraju uważa się, że uprawa wierzby w celu produkcji energii użytkowej na gruntach ornych jest dla rolników potencjalną szansą dywersyfikacji ich dochodów, ponieważ biomasa „rolna” staje się coraz bardziej pożądana przez wielkie przedsiębiorstwa energetyki zawodowej jak i przez sektor energetyki cieplnej, ponieważ świadomość konieczności stosowania źródeł energii odnawialnej jest w tych sektorach coraz to bardziej powszechna wskutek wprowadzania uregulowań wymuszających stosowanie takich źródeł energii, a ich niestosowanie łączyć się będzie z dolegliwymi i bezwzględnie stosowanymi karami.
Mało mówi się jednak w Polsce o efektywnych ekonomicznie możliwościach stosowania wierzby w projektach mających na celu poprawę jakości środowiska w połączeniu z produkcją „energetycznej” biomasy rolnej. Jest to jeden z przejawów bardziej ogólnego trendu myślenia, mającego swoje źródła jeszcze w Polsce na temat zagadnień szeroko i nowocześnie pojętej ochrony środowiska. Wszystko co dotyczy  tej problematyki traktowane jest ciągle jeszcze jako nieprzyjemna (najczęściej narzucana z zewnątrz) konieczność, wskutek tego następować ma ograniczenie możliwości działania firmy. Przede wszystkim jednak postrzega się takie rozwiązania jako źródło kosztów, a nie jako potencjalne możliwości zdobywania dochodów i korzystnego image dla władz lokalnych, firmy energetycznej, czy oczyszczalni ścieków.
Chciałbym tu wrócić do wierzby energetycznej i przedstawić pewne jej zastosowania, które łączą w sobie atrakcyjne biznesowo rozwiązanie problemu odpadów z produkcją biomasy przeznaczonej na cele energetyczne.
Jednym z takich rozwiązań jest zastosowanie ścieków i osadów ściekowych na plantacji wierzby energetycznej. Ładunek substancji pokarmowych plus materia organiczna zawarta w osadach ściekowych są najczęściej najzwyczajniej marnotrawione na składowiskach odpadów czy w specjalnie budowanych spalarniach, które jednak nie rozwiązują problemu utylizacji tego groźnego sanitarnie odpadu, bowiem spalanie osadów pociąga dodatkowo za sobą wielkie nakłady energetyczne na wysuszenie i spalenie tego odpadu. Wiadomym z drugiej strony jest fakt, że nie wszystkie osady nadają się do rolniczego wykorzystania, co dokładnie określa Rozporządzenie Ministra Rolnictwa dnia 2 września 2002 na ten temat. Nie znaczy to jednak, że większość oczyszczalni ścieków produkuje osady niemożliwe do wykorzystania da polach. Zdecydowana, bowiem większość takich obiektów gdzie oczyszczane są wyłącznie ścieki komunalne lub komunalne z dodatkiem ścieków pochodzących z przemysłu rolno-spożywczego wytwarza osady, które mogą być bez stwarzania żadnych problemów natury środowiskowej wykorzystywane rolniczo. Wydaje się, że osady ściekowe będące nieuniknionym a jednocześnie niechcianym produktem oczyszczalni ścieków, postrzegane są jedynie jako uciążliwy odpad, a nie jako zasób nadający się do efektywnego wykorzystania. Rzecz jasna w szeregu miast naszego kraju, w szczególności w aglomeracjach przemysłowych, ścieki komunalne dopływające do oczyszczalni ścieków są wymieszane ze ściekami przemysłowymi i ze ściekami z kanalizacji burzowej, co powoduje ich skażenie szkodliwymi związkami i przez to całkowicie uniemożliwia rolnicze wykorzystanie osadów.
Jednak można z pełną odpowiedzialnością postulować rolnicze czy szerzej przyrodnicze, wykorzystanie tych osadów ściekowych, których skład chemiczny pozwala na to, co więcej uważam, że powinno to być preferowanym sposobem ich utylizacji. Warto tu wspomnieć, że w zasadzie jedyną alternatywą dla zastosowania przyrodniczego jest termiczne przekształcanie osadów, co jest obarczone wszelkimi wadami procesów spalania z jednej strony (z najbardziej dolegliwych dla środowiska można tu wymienić emisję szkodliwych związków, trudności z zagospodarowaniem stałych produktów spalania i dużą energochłonność procesu) i także wadami technologii pirolizy (niedojrzałość technologiczna, ryzyko emisji szkodliwych gazów).
Uprawa roślin energetycznych, a w szczególności roślin energetycznych wieloletnich to jeden z bezpieczniejszych sposobów takiego właśnie postępowania z osadami. W dobie powszechnej ekonomizacji przesłanką do zastosowania osadów ściekowych w rolnictwie powinien być fakt, że większość samorządów miejskich i gminnych poszukuje jak najtańszej metody zagospodarowania odpadów, a coraz bardziej ostre regulacje prawne wymuszają na tych samorządach spełniania coraz to bardziej restrykcyjnych norm. Budząca się w naszym kraju świadomość odpowiedzialności lokalnych decydentów za środowisko powoduje, że w decyzjach tego typu bierze się także pod uwagę wymagania ekorozwoju czyli w tym przypadku znalezienia zrównoważonego środowiskowo sposobu utylizacji wszelkich odpadów.
Dlaczego właśnie zastosowanie plantacji roślin energetycznych wieloletnich stwarza taką szansę trwałego i zrównoważonego środowiskowo sposobu postępowania z osadami ściekowymi? Wynika to z następujących przyczyn:
–    biologii wierzby, a co najważniejsze z ogromnym zapotrzebowaniem tej rośliny na składniki pokarmowe, co wraz z niezwykle dużą powierzchnią chłonną jej systemu korzeniowego powoduje, że składniki pokarmowe (biogeny) zawarte w osadach zostaną zasymilowane i nie będą powodowały problemów środowiskowych, a szczególnie gigantyczna powierzchnia systemu korzeniowego (która jeszcze może być zwiększona poprzez sztuczną mikoryzację) i znakomite wykorzystanie składników pokarmowych z osadów powoduje, że ryzyko skażenia wód gruntowych jest zminimalizowane. Wierzba także wskutek stosunkowo długiego okresu wegetacji w ciągu roku wykazuje dodatkowo tak duże zapotrzebowanie na składniki pokarmowe. Ponadto, co dwa-trzy lata biomasa jest zbierana i składniki pokarmowe wędrują poza plantacje i wierzba energicznie i szybko odrasta znów stając się zdolną do pobierania dużych ilości składników mineralnych;
–    niespożywczego i niepaszowego zastosowania wytworzonego plonu biomasy, dzięki temu ryzyko sanitarne przedostawania się zarówno szkodliwych substancji (metale ciężkie, zanieczyszczenia organiczne) do łańcucha pokarmowego jest absolutnie minimalne podobnie jak i niewielkie jest ryzyko sanitarne skażenia żywności czy pasz wytwarzanych w tych warunkach;
–    zachowania obrotu składników mineralnych w agroekosystemie, pobierane przez rośliny uprawiane na polach składniki mineralne (pochodzące z naturalnej zasobności gleby, nawozów organicznych i mineralnych) przenoszone są zazwyczaj bezpowrotnie do przestrzeni miejskiej bowiem stąd już nie wracają do agroekosystemów a z cennych składników pokarmowych zamieniają się w niechciane odpady organiczne (stałe odpady komunalne, ścieki i osady ściekowe). Użycie ich do nawożenia roślin poprzez zastosowanie na polach osadów ściekowych powoduje zamknięcie obiegu składników pokarmowych w całym lokalnym „ekosystemie gospodarczym”;
–    ekonomiką systemu; tam gdzie stosowane są osady ściekowe, wiadomo, bowiem że aby uzyskiwać wysokie plony muszą w uprawie roślin rolniczych być zastosowane odpowiednie dawki nawozów mineralnych, a ponieważ wskutek użycia osadów ściekowych zmniejsza się zapotrzebowanie plantacji na nawożenie mineralne, przecież w wieloletnim cyklu uprawy wierzby wydatki na nawozy mineralne mogą być bardzo istotnym składnikiem kosztów, które to można znakomicie zminimalizować poprzez zastosowanie składników pochodzących z darmowego osadu ściekowego, przekazywanego przez oczyszczalnie ścieków nieodpłatnie, a w najbardziej korzystnych warunkach za dodatkową opłatą dla rolnika. Poza tym w każdym kraju koszty spalania osadów czy innego sposobu przemysłowej utylizacji są bardzo wysokie, w porównaniu do kosztów zastosowania osadów w rolnictwie. Poza tym przy wielkiej różnicy w kosztach utylizacji osadów oczyszczalni opłaca się płacić rolnikowi – producentowi biomasy energetycznej płacić za utylizację osadów cenę, która będzie wynosiła niewielki ułamek kosztów alternatywnej technologii utylizacji, co spowodować może zwiększenie zainteresowania rolników taką działalnością. Rolnik staje się nie tylko producentem żywności, ale także jego działalność staje się elementem w łańcuchu oczyszczania ścieków i taka aktywność stanowić może opcję pożądanej dywersyfikacji dochodów rolników;
–    wytwarzania energii odnawialnej biomasy na polach nawożonych osadami ściekowymi. Energia ta jest objęta subsydiami, ale także co nie mniej cenne w dłuższej perspektywie to fakt, iż rolnictwo przestaje być tylko i jednie konsumentem energii z zewnątrz, a staje się jej producentem i  także staje się ważnym ogniwem w oczyszczaniu ścieków, przez to przyczynić się może do poprawy jakości środowiska, w części przynajmniej zdejmując z siebie pewne widoczne już odium działalności gospodarczej powodującej eutrofizację wód powierzchniowych i znacznego skażenia wód gruntowych biogenami.
Jeśli stworzy się system, w którym prowadzić się będzie następujące operacje: produkcja prądu i ciepła z biomasy, która będzie produkowana na okolicznych polach, nawożonymi będą ściekowymi z lokalnej oczyszczalni ścieków doprowadzić to może to zamknięcia obiegu składników pokarmowych w skali lokalnej i do ograniczenia zanieczyszczania atmosfery gazami szklarniowymi i wód składnikami biogennymi.
To, że nie jest to mrzonka, ale możliwa do realizacji koncepcja można będzie przekonać się biorąc udział w bezpłatnym seminarium prowadzonym przez szwedzkich specjalistów w dniu 9 października 2009 w Olsztynie. Taki zamknięty system udało się, bowiem stworzyć w gminie Enköping. To do tej gminy w środkowej Szwecji w każdym tygodniu przybywają wycieczki pracowników samorządowych, specjalistów inżynierii środowiska z całego świata, czy też fachowców od wykorzystania energii odnawialnej. Ogromne zainteresowanie tym rozwiązaniem jest w Chinach. Warto, dlatego zgłosić swój udział w seminarium, bo to specjaliści ze Szwecji przyjadą do Polski dzięki staraniom Ministerstwa Spraw Zagranicznych Królestwa Szwecji, Marszałka Województwa Warmińsko-Mazurskiego i Rektora Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego w Olsztynie.