Renata Šarjaková, 19. červenec 2006
Optimální druhy a odrůdy obilí pro produkci bioetanolu

Podle Kjótského protokolu se v Rakousku musí od 1. 10. 2005 přimíchávat do fosilních paliv pro zážehové a vznětové motory 2,5 % biopaliv (vztaženo ke spodní výhřevnosti).

Tato procentní míra se od 1. 10. 2007 zvyšuje na 4,3 % a od 1. 10. 2008 na 5,75 %. Za biopaliva se přitom kromě jiných považují bioetanol a čistý rostlinný olej. V podstatě jsou pro výrobu bioetanolu použitelné všechny rostlinné suroviny obsahující sacharidy, přičemž v Evropě hrají kvůli použitelným množstvím nejdůležitější roli druhy obilí. Ve výrobním procesu se přitom musejí škrob a sacharidy odbourávat na fermentovatelné cukry.

Globální kapacity pro bioetanol

 

2004 mil. m3

Cíl milionů m3

Cílový rok

Brazílie*

16,0

20,5

2010

USA**

14,4

28,4 ***

2012

EU**

0,4

1,3

2006

Kanada***

0,3

1,4

2007

Thajsko*

0,05

1,5

2006

*cukr, **kukuřice/obilí, ***včetně malých množství bionafty

Aby bylo možno odbourávat v obilí obsažený škrob na fermentovatelné cukry, musí se tento nejprve rozpustit ve vodě. Škrob nahromaděním vody nabobtná a zahřátím zmazovatí. Stálým mícháním a s přidáním škrob štěpících enzymů (beta-amylázy, glukoamylázy) se drť zkapalní a fermentovatelný cukr (maltóza, glukóza) jsou k dispozici jako substrát pro lihovarnické kvasinky. Etanol se získává následující fermentací a destilací. Podle složení sacharidů u jednotlivých druhů obilovin se musejí očekávat rozdílné velikosti přeměny na fermentovatelné cukry a následná výtěžnost etanolu. Maximální teoreticky možné množství alkoholu je 56,7 kg nebo 62,2 l etanolu na 100 kg škrobu. Podle dosavadních zkušeností, především z Německa, přitom poskytuje nejvyšší výtěžnosti pšenice následovaná tritikale. Kvůli výrazně vyšším obsahům neškrobových sacharidů (ß-glukan, fruktan, arabinoxylan, hemicelulóza) jsou žito a také ječmen o něco níže v množstvích alkoholu, která se podle množstevní jednotky sušiny obilí mohou vyrobit. Jako další zápor ječmene je nutno uvést vyšší podíl hrubé vlákniny, která má jako doprovodný produkt za následek nižší krmnou hodnotu vznikajících sušených lihovarnických výpalků (DDGS, Destillers Dried Grains & Solubles – sušené obilné výpalky).

Ceny a použitelnost
Vedle výtěžnosti mají pro výběr obilné suroviny na výrobu etanolu velký význam také použitelná množství a ceny surovin. Pšenice je přitom s ročním výkonem trhu caa 1,1 milionu tun s náskokem nejrozšířenějším použitelným druhem obilí. U žita to jsou pouze relativně malá množství, která jsou v Rakousku k dispozici, kromě toho, které se používá k výrobě jako mlýnské žito. Tritikale se v současnosti v Rakousku pěstuje převážně ve šlechtitelských podnicích, takže na trhu jsou v současné době k dispozici pouze velmi malá množství. Zde by se musela nabídka eventuálně stimulovat kontrakty, zvláště když by rovněž neměla, jako velmi důležitý faktor “surovinových nákladů” (také jako žito) pro zpracovatele, být dávána přednost možnosti intervence a tím všeobecně nižší cenové úrovni. Pro výrobce by byla o něco nižší cena tritikale ve srovnání se pšenicí akceptovatelná, protože tritikale má jako jediný druh obilí ve srovnání s krmnou pšenicí vyšší výnosnost (při současné tendenci odpovídajících o něco nižších výrobních nákladech).

 

Výtěžnost etanolu z různých druhů obilí

 

Alkohol l/t sušiny

Škrob % v sušině<0}

Pšenice

422-468

66,2-72,5

Tritikale

432-449

67,5-72,0

Žito

422-500

63,0-68,0

Pramen: BAYWA AG, Dr. Rosenberger, Analýzy ze sklizně 2003 a 2004


Požadavky na odrůdy
Šlechtění a vývoj optimálních odrůd pro výrobu bioetanolu s sebou přináší vedle již známých cílů šlechtění (výnos, pevnost, atd.) také některé nově povšimnutí hodné parametry jako vysoký obsah škrobu nebo vysokou výtěžnost etanolu. Jako nejvíce vypovídající parametr pro vhodnost nějaké odrůdy k výrobě etanolu se ukazuje výnos bioetanolu na plochu. Ten se udává jako výnos zrna.ha-1 a výtěžnost etanolu, přičemž v první řadě je rozhodující výnos zrna. Fermentační kvalita obilí je definována jako výtěžnost bioetanolu na jednotku hmotnosti suroviny. Výživově fyziologické nebo pekárenské parametry kvality jsou z lihovarnického hlediska nedůležité. Na základě negativní korelace mezi obsahem bílkoviny a škrobu se ve výrobě etanolu požadují odrůdy s nízkým obsahem bílkoviny v zrnu a s vysokým obsahem škrobu. Pro zvláště na škrob bohaté partie lze zaručit cenové příplatky. Obsah bílkoviny a výnos zrna rovněž korelují negativně. Proto také existuje požadavek na velmi vysoký výnosový potenciál, který by se již měl přednostně realizovat s relativně nízkou nabídkou dusíku. Naštěstí jsou zde v souladu zájmy životního prostředí (snížené používání dusíkatých hnojiv) s požadavky zemědělců (vyšší plošné výnosy, vysoká účinnost dusíku) a průmyslu (vysoké obsahy škrobu, nízké náklady na surovinu). Největší potřeba výzkumu určitě spočívá v otestování odrůd a šlechtitelských kmenů na vhodnost k výrobě bioetanolu v rakouských výrobních podmínkách. Rozhodujícím kritériem přitom je genotypická výtěžnost bioplynu a za určitých okolností také rozdíly mezi odrůdami v rychlosti a fermentovatelnosti. K tomu budou potřebné široké analýzy výtěžnosti odrůd a ve vývoji se nacházejících šlechtitelských kmenů. Střednědobě jsou pro šlechtitele rostlin samozřejmě nutné nepřímé selektivní parametry a rychlometody pro posouzení velkého počtu linií. Podle německých zkušeností se zdá být obsah škrobu dobrým nepřímým parametrem pro selekci na výtěžnost etanolu. Střednědobým cílem je vypracování kalibrace se silnou vypovídací schopností přístrojů NIT nebo NIR pro výtěžnost etanolu, k čemuž je ovšem nejprve nutná řada exaktních výzkumů ve fermentačním pokusu, aby se mohly vytvořit příslušné cejchovací křivky ke krmné pšenici. Z agronomického hlediska se požadují odrůdy s dobrou pevností a rozsáhlými tolerancemi vůči chorobám, neboť se mají dosahovat vysoké plošné výnosy se současně co možná nejnižším použitím provozních prostředků, aby bylo možno náklady na jednotku udržovat na odpovídající nízké úrovni. zvláště velký význam se přitom přikládá Toleranci vůči fusáriu, neboť ve výrobním procesu bioetanolu dochází k 2,5 až trojnásobnému zvýšení koncentrace mykotoxinů z obilné suroviny na krmivo DDGS [(z 1 t obilí vznikne vedle téměř 400 l (nebo caa 360 kg) alkoholu přibližně 330-350 kg sušených lihovarských výpalků, které obsahují všechny mykotoxiny výchozího produktu)].

Zhodnocení lihovarských výpalků
Aby se lihovarské výpalky mohly zhodnocovat jako krmivo, mělo by být zatížení mykotoxiny z obilné suroviny v každém případě pod 40 % mezní hodnoty krmiva. Po vzniku bioetanolu a lihovarských výpalků v poměru přibližně 1 : 1 má zhodnocení lihovarských výpalků pro zařízení na výrobu bioetanolu velký hospodářský význam. V ideálním případě se lihovarské výpalky mohou prodávat jako vysoce kvalitní krmivo (DDGS). Jako nejvýznamnější důsledek byly průmyslovými zařízeními pro výrobu bioetanolu v Německu stanoveny nejen minimální požadavky na hektolitrovou hmotnost, ale již také nejvyšší meze pro obsah DON suroviny. Partie obilí, které tyto hodnoty DON překračují (například 0,35 mg.kg-1 v Zeitzu, 1,0 mg.kg-1 ve Schwedtu a Zörbigu), se proto nemohou jako surovina pro výrobu bioetanolu prodávat.

Souhrn
Pšenice a při odpovídajícím rozšíření pěstování také tritikale se v rakouských podmínkách jeví jako nejzajímavější suroviny pro výrobu bioetanolu. Vývoj odrůd s vysokými výnosy, pevných, zdravých a vybavených optimálními obsaženými látkami představuje novou výzvu pro šlechtění obilí. Vzhledem k již značným množstvím, která může trh s biologickými pohonnými hmotami přijmout, se budou šlechtitelé rostlin tomuto novému úkolu věnovat s odpovídajícím nasazením.

Der fortschrittliche Landwirt, 2005, č. 23, s. 12                         Zdroj info ÚZPI


Hodnocení 1 | 2 | 3 | 4 | 5 => průměr 000
K článku nebyl zatím napsán žádný komentář