Doktori értekezés. Fogarassy Csaba

POTENCIÁLIS SZÁNTÓFÖLDI ENERGIANÖVÉNYEINK REGIONÁLIS ELOSZLÁSA ÉS EGYES TERMESZTÉSTECHNOLÓGIAI KÉRDÉSEI

Doktori értekezés Fogarassy Csaba

Gödöllő 2000.

TARTALOMJEGYZÉK 1. Bevezetés 2. Irodalmi áttekintés 2.1. A téma jelentősége 2.2. A hazai és külföldi irányzatok jellemzői 2.3. Bioenergia-hordozók és alapanyagaik 2.3.1. Etanol 2.3.2. Olajok 2.3.3. Szilárd bio-tüzelőanyagok 2.3.4. Biogáz 2.4. Az energetikai célú növénytermesztés (szocio-) ökonómiai vonatkozásai 2.4.1. Az energia előállítás termelési költségei 2.4.2. A CO2 emisszió csökkentésének költségtényezője 2.4.3. A munkahelyteremtés gazdasági értéke 2.5. Szántóföldi növénycsoportjaink energetikai hasznosítás szerinti értékelése 2.5.1. Gabonafélék 2.5.2. Hüvelyesek 2.5.3. Gyökér és gyökgumós növények 2.5.4. Olajnövények 2.5.5. Rostnövények 2.5.6. Egyéb növények 2.6. A feldolgozott irodalom értékelése 3. Anyag és módszer 3.1. A vizsgálatok célja 3.2. A vizsgálatok körülményei 3.3. A vizsgálatok módszerei 3.3.3. Kategóriarendszer felállítása, vizsgálandó növények kijelölése 3.3.4. Adatbázis készítés 3.3.5. Térképek digitalizálása 3.3.6. Regionális eloszlás meghatározása 3.3.7. Optimalizálás 3.3.1. Kérdőíves felmérés 3.3.2. „Analitikus tréning” 4. Eredmények 4.1. ”Fuzzy Logica” alkalmazása mezőgazdasági növények termőhelyének kijelölésére 4.1.1. A termőhely-meghatározás kérdésköre 4.1.2. A Fuzzy Logika

2

4 6 6 10 21 22 24 29 32 33 34 35 36 38 39 43 43 44 46 47 48 50 50 51 51 51 52 53 53 54 55 55 56 56 56 58

4.1.3. Fuzzy műveletek alkalmazása termőhelymeghatározásra 4.2. Energianövényeink területi eloszlása 4.2.1. Területiség a növények termesztésében 4.2.2. Eredmények ellenőrzése 4.2.3. Szántóföldi energianövények értékelése 4.3. Energianövényeink területi eloszlása alapján kijelölhető speciális termesztési körzetek hazánkban 4.4. Energianövények termesztésének megítélése mezőgazdasági szakemberek körében 4.4.1. Mg-i kisvállalkozók körében elvégzett vizsgálatok konklúziója 4.4.2. Felsőfokú mezőgazdasági végzettségű szakemberek körében végzett speciális tréningek eredményei 4.5. Tudományos eredmények 4.5.1. Új tudományos megállapítások 4.5.2. Új tudományos eredmények 5. Következtetések, javaslatok 6. Összefoglalás Summary

62 67 67 73 79

Mellékletek M 1. Irodalomjegyzék M 2. Potenciális energianövényeink vizsgált agro-ökológiai igényei M 3. Az agroökológiai tényezők értékeléséhez felhasznált szintvonalas térképek M 4. Energianövényeink agroökológiai igényei alapján rajzolt regionális eloszlástérképek M 5. Energianövények elővetemény és utónövény igénye Köszönetnyílvánítás

131 115 131

3

83 87 88 93 97 97 98 102 106 110

143 146 154 162

1. BEVEZETÉS A nyolcvanas évek fellángolását követően, hazánkban az elmúlt 15 év során nagyrészt kimaradt a nemzeti agrárkoncepciókból a mezőgazdaságban keletkező szerves anyag alternatív, megújuló energetikai alapanyagként való felhasználása. Nagy áttörést jelentett a lehetőségek terén az 1998-as agrárpolitikai váltás, melynek következtében az elkövetkező évek agrárprogramjának igen fontos részét képzi a mezőgazdasági növények energia "termelésbe" való bevonása. Az mezőgazdasági energiatermelés feltehetően változásokat indukál majd a mezőgazdaságon kívül, az energia ipari szektorban is, de vélhetőleg a társadalmi és környezetvédelmi szempontok szem előtt tartása megelőzi az ebből adódó konfliktusok kialakulását. Vizsgálataim a témakörben főként arra irányultak, hogy milyen lépésekben lenne megvalósítható az előbbiekben említett energia-növénytermesztési koncepció. A technológiai feltételek nagy része, amelyek a növények tüzelőanyaggá vagy bio-üzemanyaggá való átalakítását szolgálják már a gyakorlat rendelkezésére állnak, ezek rendszerszerű összefoglalása lehet az egyik szükséges lépés. Rendkívül sok egyedi kísérlet folyik Európa szerte annak megállapítására is, hogy mely növények, hol, mekkora várható energia hozamokkal rendelkeznek a különböző környezeti, és az un. "agro-energo" technológiai feltételek mellett. Ezek ismeretében, vizsgálataim során arra fektettem különös hangsúlyt, hogy a növénytermesztés szempontjainak is megfeleltessem ezeket az energiatranszformációs rendszereket. A szakirodalom áttekintését követően az első megállapításom az volt, hogy ez idáig senki nem határozta meg a hazánkban potenciálisan termeszthető energianövény fajokat, a hagyományostól eltérő technológiai vonásokat, illetve az e növényekhez tartozó különleges vetésszerkezeteket. Dolgozatomban főként ezen hiányosságok kiküszöbölésén fáradoztam, tudva azt, hogy a gyakorlati alkalmazás technológiai feltételeinek tökéletesítése, és az energianövények piaci értékének meghatározása is csak a energetikai növénytermesztés összefüggéseinek alapos feltárása után ítélhető meg reálisan. Kutatómunkám fő motívumait a következőképpen összegezhetném. A szakirodalom feldolgozása során, a biomassza hazai és külföldi tendenciáinak ismertetése, a különböző bio-energiahordozók legújabb változatainak bemutatása után, a legfontosabb ökonómiai szempontokat felvázolva sorra vettem a hazánkban termeszthető szántóföldi energianövény fajokat. Modellt készítettem a termeszthető energetikai fajok potenciális termőhelyének meghatározására, a termesztési körzetek kijelölésére. Célkitűzéseimet az elmúlt négy évben végzett kutatómunka és szakmai eszmecserék alapján a következőkben foglaltam össze: 4

 összefoglaló elemzés készítése a Magyarországon potenciálisan termeszthető energetikai növényekre vonatkozólag, mely a hagyományos termesztés tapasztalatainak vizsgálatán keresztül, a hazai és a nemzetközi szakirodalomban fellelhető energetikai termesztés eredményein alapszik;  a potenciálisnak tartott energianövények regionális eloszlásának meghatározása, illetve a hasznosítás alapján olajnövény termesztő, alkoholnövény termesztő, szilárd biomassza növény termesztő régiókat kijelölni hazánkban;  a jövő évezred követelményeinek megfelelően szeretnék hozzájárulni a hazai agrárágazat korszerűsítéséhez, összefüggésekre rámutatni a társadalommal, környezettel, gazdasággal való kapcsolat színvonalának emelése céljából;  az energetikai növénytermesztésről egy olyan összefoglalót készítése a gyakorlati termesztés, kutatás számára, mely alapja lehet, illetve inspirálhat másokat is további kutatómunkák elkezdésére.  hazai agrárszakembereink tájékozottságának, véleményének felmérése az energetikai növénytermelés kérdéskörére vonatkozólag; Kutatásaim során nem vizsgáltam olyan kérdéseket, mint a kizárólagos energetikai termesztés esetén alkalmazandó optimális méretnagyság és a termesztés, feldolgozás jövedelmezőségének maghatározása. Nem tekintettem kiemelt célkitűzésnek a kereskedelem, a műszaki fejlesztés problémakörének vizsgálatát, a szorosan vett EU csatlakozással kapcsolatos részletek taglalását. A növénytermesztés technológiai kérdéseivel csak akkor foglalkoztam, ha azok változtak vagy esetlegesen változtathatók lennének az energetikai termesztés során. A címben szereplő témakör kiterjedtsége, komplexitása és aktualitása miatt további széleskörű kutatói vizsgálatok, nemzetközi és hazai szakemberek közötti közös programok szükségesek a még alaposabb részletek feltárásához. Továbbá a terjedelmi korlátok is arra ösztönöztek, hogy az energetikai növénytermesztéssel kapcsolatos kérdésekben a prioritás és a szelektivitás kombinálását fokozottan alkalmazzam, nem törekedve minden kérdéskör feldolgozásánál a teljesség igényére. Fokozott figyelmet fordítottam azonban a még kevéssé ismert növények, technológiák bemutatására.

5

2. IRODALMI ÁTTEKINTÉS 2.1 A téma jelentősége A mezőgazdálkodás mára már olyan szintet ért el a legtöbb fejlett országban, amely a lakosság élelmiszerszükségleteit maximálisan kielégítve a túltermeléssel küszködik. Ha nem akarunk sem túltermelni, sem a parlagon hagyott földek miatt munkanélkülivé vált tömegekkel szembe kerülni, akkor egy nagy váltásra van szükség a mezőgazdasági struktúrában. Az élelmiszertermelő funkció részleges megtartása mellett a mezőgazdaság jelentős tényezőként szerepelhet akár az energiatermelő szektorban is. Erre jó példa lehet a biológiai eredetű anyagok (biomassza) tüzelőanyagként való hasznosítása vagy belőle különböző üzemanyagok előállítása. Az energiatermelési és foglalkoztatási problémák megoldása mellett ugyanekkora súllyal szerepel a CO2 egyensúly fenntartásának szükségszerűsége is. A már mindenki által ismert üvegházhatás, ennek okozataként jelentkező globális felmelegedés fő oka a fosszilis energiahordozók felhasználására vezethető vissza. Ezzel szemben a megújuló energiahordozók - köztük a biomassza - energia transzformációja úgymond "0"-ás CO2 mérleggel jellemezhető. Ennek oka, hogy a növény fejlődése során ugyanannyi CO 2-ot épít be szöveteibe a fotoszintézis segítségével, mint amennyi aztán elégetésekor a légkörbe kerül. Alapos vizsgálatok folytak már a biomassza eredetű energiatermelés, a megújuló energiaforrások felhasználására vonatkozóan. Eredményeik alapján, a biomassza energetikai hasznosításával kapcsolatban, az erdészeti biomasszát, a mezőgazdasági melléktermékeket, állati melléktermékeket és az energetikai növénytermelést lehet megemlíteni. Ezek tehát egyúttal egy-egy megújuló energiaforrásként is szerepelnek. A biomassza ipari hasznosítása ma már hazánkban is gyakorlattá vált, sőt ezen anyagok termeléséből és hasznosításából (mezőgazdaság, erdőgazdálkodás, élelmiszeripar, egyes gyógyszeripari és könnyűipari termékek) származik a nemzeti jövedelem közel egyharmada, ami ezen erőforrásunk kiemelkedő jelentőségét mutatja. 1981-1983 között a Magyar Tudományos Akadémia végzett országos felmérést a biomassza termelés, hasznosítás akkori helyzetéről és fejlesztési lehetőségeiről. A bilógiai eredetű anyagok (biomassza) hasznosításának távlati lehetőségei című tanulmányban foglalták össze többek között a fontosnak tartott irányvonalakat, összefüggéseket, feltételeket, eszközöket és módszereket, illetve 2000-ig prognosztizálták a biomassza keletkezését és hasznosítását. Meghatározásra főként a növénytermesztés fejlesztésének lehetőségei és korlátai kerültek, mivel

6

ezek határozzák meg döntő mértékben a biomassza termelés termékösszetételét és színvonalát. A kutatás során főként azt vizsgálták, hogy feltételezett növekedési korlátok között, hogyan kell alakítani a termelés szerkezetét, a biomassza hasznosítását, a fenntartható fejlődés elérése érdekében. A felmérés módszere alapvetően a meglévő tudományos ismeretek és gyakorlati tapasztalatok összegzése és elemzése volt azzal az igénnyel, hogy a különböző területeken elért eredményeket egységes rendszerbe foglalja. Most, 16 év távlatából a felmérésre visszatekintve megállapíthatjuk, hogy a valós és prognosztizált adatok az 1990-es évig mindössze 4-8 %-os eltérést mutattak. Az 1995-ös év mezőgazdasági termelési prognózisát a valós adatokkal összevetve már egészen más képet kapunk. Néhány év távlatában a két adatsor közötti különbség 30-50 %-ra duzzadt. Ugyan az eltérés expanziójának, azaz a termelés csökkenésének számos oka van (rendszerváltás, tulajdonosi szerkezet megváltozása, állami dotáció hiánya stb.), de mégis megállapítható, hogy optimális körülményeket feltételezve, a mezőgazdaság jelenlegi potenciáljának hozzávetőleg 60 %-án teljesít. A Magyar mezőgazdaság lehetőségeinek optimális kihasználása, és a jelenlegi termelési kapacitás között tehát jelentős különbséget feltételezhetünk, ami számszerűen a mai termelési mutatók 30-40 %-kal való fokozása révén lehetne minimálissá tenni. A gazdasági helyzetet ismerve kijelenthetjük, hogy az élelmiszerpiaci viszonyok még ezen termelési kapacitás mellett sem teszik lehetővé a megtermelt javak gond nélküli értékesítését. Az élelmiszertermelés növelése helyett, tehát a kapacitás kihasználásának egy más módját lenne talán célszerű alkalmazni. Alternatív megoldásként a megtermelhető biomassza mennyiség ipari vagy energetikai célokra való felhasználása jöhet szóba. Mivel az ipari hasznosítás kapacitása csak kismértékben növelhető, az energetikai felhasználás fokozása lehet talán perspektivikus a jövőben. Ugyanakkor feltételezhető, hogy az energetikai növénytermesztés nagyobb mértékű bevezetése egy új korszakot jelent majd a mezőgazdaság életében, komplex termelési, felhasználási kultúraváltást indukálva. A jelen mezőgazdálkodásában, az energetikai célra való hasznosítás legegyszerűbb módja a melléktermékek energetikai felhasználása. A mezőgazdasági hulladékok, melléktermékek hasznosítása Magyarországon magas szinten kidolgozott technológiai feltételek mellett valósul, illetve fokozottabb mértékben valósulhat meg a jövőben. A potenciálisan feldogozható mezőgazdasági melléktermékek mennyiségének felmérése már megtörtént az elmúlt évek során. Az általam elképzelt új struktúrában, az élelmiszeripari célokra termelt növények melléktermékei mellett, a főtermékként termesztett energetikai növényekből 7

származó alapanyagok képezik a mezőgazdasági eredetű megújuló energiahordozók bázisát. Az 1. ábrán jól látható, hogy ez az új termesztési forma hogyan illeszthető be a mezőgazdasági biomassza komplex termelési és felhasználási szerkezetébe. Az ábra különlegessége, hogy benne a hagyományos növénytermesztés és az energetikai termesztés egymástól különálló egységeket képeznek. Továbbá a felosztás szerint az energetikai termesztés is elkülönül fő és melléktermék hozamokra, mely alatt az azonos véghasznosítást (energetikai) feltételezve, a különböző felhasználási formák mennyiségi differenciáltságát értem. Nevezetesen, ha a napraforgó termesztésénél a napraforgómag, illetve annak olaja a főtermék, akkor mellékterméknek a növény szár és levél részét nevezhetjük, amelyet a főtermékhez képest eltérően, szilárd tüzelőanyagként hasznosítunk. A mezőgazdasági struktúraváltás legfontosabb kérdései tehát, hogy energetikai hasznosításra a hagyományos termesztésből mekkora területek és milyen módon vonhatók ki, illetve ezeken a termőterületeken milyen energianövények termesztése javasolható. Ha az előzőekben említett mezőgazdasági potenciál maximális kihasználását tűzzük ki célul, akkor az élelmiszer fogyasztást és az exportlehetőségeket kielégítő mennyiség, a rendelkezésünkre álló szántóterület 60-70 %-án megtermelhető. A fennmaradó területeken, ami az összterület 30-40 %-a is lehet, a főtermékként hasznosított energetikai növénytermesztés tehát gond nélkül megvalósítható lenne.

Mezőgazdasági és erdőterületek

Erdőgazdálkodás

Melléktermék, hulladék

Rekultiváció talajerővis szapótlás

Melléktermék feldolgozás, has znosítás

Természeti feltételek

Növénytermelés

Talajtápanyag ellátás

Élelmiszeripar

Biogáz elõállítás Takarmány elõállítás

Takarmány Állattenyésztés

Energia tüzelés sel Trágya

Ipari hasznosítás

Élelmiszer

Energetikai növénytermesztés

Ipari feldolgozás , ipari nyersanyag

Energia

Hulladék

1. ábra A biomassza termelés és hasznosítás modell rendszere (Láng, 1984 alapján)

8

Ez tulajdonképpen a terület-felhasználásban jelentene változásokat, energetikai termesztésre a gyengébb termőképességű mg-i területek, a köz- és vasút menti területek, rekultivált szemétlerakók és az élelmiszertermelésre alkalmatlan szennyezett termőterületek kerülnének elsősorban bevonásra. A termőterületek milyensége miatt eleve megkérdőjelezhető az energetikai termesztés rentabilitása, de ha számításba vesszük a társadalmi, környezeti hasznosságot is, akkor az externális költségek internalizálásával, ami tulajdonképpen a mezőgazdasági szubvención felüli extra támogatottságot jelentene, életképesen működhet a rendszer. A mezőgazdasági alapanyagokból származó energia felhasználásával kapcsolatban is megoszlanak a vélemények. Ezzel összefüggésben, a mezőgazdaság energia önellátásra való törekvése a legerősebb irányzat, mely szerint az aktuális termőterület 30-35 %-ának felhasználása elegendő lenne a teljes mezőgazdasági energiaigény fedezésére. Ez a területnagyság elméletileg rendelkezésre áll, de mivel főleg a kedvezőtlen adottságú területek alternatív felhasználása az elsődleges cél, a gyakorlatban szinte kivitelezhetetlen. A gazdaságosságot szem előtt tartva tehát, a kitűnő adottságú területeknek nem vonhatjuk ki 35 %-át energetikai alapanyag termesztésére, mivel ezáltal a megtermelt élelmiszerek termelési költsége nagymértékben nőne, minősége pedig számottevően romolhatna. A megoldás tehát egy olyan rendszer kialakítása, amely a mezőgazdaságban termelt energiát tüzelőanyagként központi energiaellátó rendszerre vagy kisebb tüzelőberendezések részére, illetve üzemanyagként a fogyasztók számára képes előállítani. Az ilyen típusú rendszer kialakítása azért lenne célszerűbb, mert a hagyományos termesztéssel kombinált energetikai hasznosítás kusza költségvonzatai, a támogatások kialakításának szempontrendszere, a biogáz termelés mezőgazdasági hasznosításával kapcsolatos negatív tapasztalatok nem teszik lehetővé az így előállított energia értékének korrekt meghatározását. Az elmúlt évek során, az általam szakmai körökben végzett közvéleménykutatások eredményeit is figyelembe véve kijelenthetem, hogy az energetikai növények elterjesztésének egyik legfontosabb tényezője, hogy az aktuális gazdaságpolitika milyen álláspontot képvisel a témakörrel kapcsolatban. A bevezetőben már említett, 1981-es évi nagyszabású kutatás megvalósulásának legfontosabb tényezőjeként szintén a politikai akaratot nevezhetjük meg. A hetvenes évek végén lecsapódó olajválság okozta "politikai rémület", a mezőgazdaság folyamatosan növekvő termelőkapacitása, illetve a Nyugat-Európában intenzíven folyó kutatótevékenység késztette az akkori kormányt arra, hogy a mezőgazdasági biomassza potenciál feltérképezése révén, az alternatív energiahordozókban rejlő lehetőségek felmérésére hazánkban is sor kerüljön. A kutatás befe-

9

jezését követően azonban az eredmények gyakorlati megvalósítása lényegében elmaradt. 2.2 A hazai és külföldi irányzatok jellemzői A növényi eredetű anyagok energetikai célokra való felhasználása nem tekinthető újdonságnak, hisz már az ősember is ezen energiaforrás felhasználásával könnyítette meg mindennapi életét. Hosszú évszázadokon keresztül az emberiség alapvető energiaforrásaként vették számításba. Az ipari forradalom okozta gyors fejlődés volt az, amely a szintetikus termékeket gyártó vegyipar kifejlődését is generálva, először változásokat eredményezett a felhasználás vonatkozásában. Ez pontosabban a XIX. század elejére, közepére tehető. A tüzelőanyagként, textil alapanyagként vagy más ipari célokra használt növényi eredetű alapanyagokat felváltotta a "fekete arany", a kőolaj. Néhány éven belül, az intenzíven fejlődő vegyipar legtöbb termékének alapanyagává vált. A szintetikus anyagok elárasztották a világot, olcsóbbak és vonzóbbak voltak a fogyasztók számára, mint a hagyományos termékek (Grassi és Bridgewater, 1992). A megújuló forrásokból, azaz növényi alapanyagokból származó termékek csak ott tudták megtartani piaci részesedésüket, ahol speciális előnyöket nyújtottak, mint például a textilipar, vagy bizonyos mosószerek gyártása. A megújuló energiaforrások iránti érdeklődés, a hetvenes évek közepén, az első közel-keleti olajválság okozta rémületnek köszönhetően élénkült fel újra. Ekkor kezdődött meg - a fosszilis energiahordozókkal egyenértékű - megújuló energiaforrások intenzív kutatása, és az ehhez kapcsolódó technológiák kifejlesztése szinte a világ minden pontján. A bio-energiahordozók felhasználásának persze vannak korábbról is ismert formái. Külön története van a biogáz termelő egységek fejlődésének, melyeknek használata főleg Indiában, már évezredekkel ezelőtt mindennapi gyakorlat volt. A XX. század közepén sok helyen komoly biogáz erőműveket is lehetett találni a világban. A mezőgazdaságból származó melléktermékeket mindig igyekeztek felhasználni, akár energianyerés, akár ipari nyersanyag készítés céljából. A biogáz telepek nyersanyagát is a szerves eredetű melléktermékek és hulladékok képzik. (Moncada, 1992). Az 1973-as olajválság okozta krízis, illetve energiahordozó és alapanyaghiány már egy más szempontból világította meg felhasználás kérdését. Olyan energiaforrásra lett szüksége a fosszilis energiahordozókkal nem rendelkező országoknak, amely hosszabb távon rendelkezésre áll, és felhasználását semmiféle bizonytalansági tényező nem korlátozza. Az kőolajtól való gazdasági függőség sajnos akkora mérteket öltött, hogy a használati cikkek előállításának már 80 %10

a nem nélkülözheti az alapanyagot. Ezért indultak meg akkor, olyan nagy erővel az alternatív energiaforrás keresésére vonatkozó vizsgálatok. Különböző számítások születtek arra vonatkozólag is, hogy a mezőgazdaság mekkora szerves anyag termelő képességgel rendelkezik, ebből mennyi növényolaj, alkohol, szilárd energiahordozó vagy biogáz nyerhető ki. A legfontosabb eredmény, amely a vizsgálatokból kiderült, hogy megújuló energiaforrások közül a növényi eredetű biomassza az, amely szinte korlátlan mennyiségben előállítható és felhasználható. Ezt olyan tények támasztják alá, mint például az, hogy a növényi szervezeteknél hatékonyabb energia transzformációs rendszert még nem fedeztek fel, illetve belőlük szinte bármilyen típusú energiahordozó előállítható (Láng, 1985). Mivel a növényi produktum előállításának a mezőgazdasági termelés a színtere, főként az itt keletkező melléktermékek vizsgálatával kezdődtek meg a technológiai alapok, eljárások kifejlesztésének kezdeti lépései. Az első olajválság elmúltával már nem volt égetően szűkséges a ”mindenek fölött álló” energiahordozó megteremtése, de a kutatások bár nem akkora lendülettel tovább folytak az évek során. A mezőgazdasági energiatermelés elsődleges célja akkoriban már az ágazat energia önellátására, azaz a mezőgazdaságban a termelés, feldolgozás során felhasználásra kerülő energia megtermelésére redukálódott. Több száz tanulmány és elemzés is született a témakörben világszerte. Ezek a munkák főként a melléktermékek felhasználásának optimalizálását, energiahordozóként való felhasználását, az energia-felhasználás minimalizálását próbálták megoldani többkevesebb sikerrel. A legjelentősebb eredményeket a FAO által koordinált nemzetközi kutatócsapat érte el, melyek közül szeretnék megemlíteni néhány fontosabbat. Az amerikai Stout (1981), aki a technikai inputok szerepét vizsgálta az agrártermelésben, az Egyesült Államok termelési energiamérlegének példáján keresztül jutott különös megállapításokra. Az egységnyi élelmiszer (5 MJ) kibocsátásra vetített összes növénytermelési produktumot, az agrárszektorban 9,0 MJ közvetlen és közvetett energiaráfordítás terheli, amelyből a közvetlen, technikai (kemikália és gépesítés) energiahordozó felhasználás 6,2 MJ, azaz 68,8 %. A növényi termékek termelésének közvetlen energiaráfordítása tehát jóval nagyobb, mint a növénytermesztés közvetett energiaráfordítása (2,8 MJ). Az elsődleges energiaigényen kívül, egy másodlagos energiafelhasználás is szükséges a termékek fogyaszthatóvá tételéhez. Ez rendszerint sokszorosa az elsődlegesnek, az ehhez kapcsolódó energiaértékek a következők. Az élelmiszeriparban feldolgozásnál 6,5 MJ, csomagoló anyagokra 20 MJ, az élelmiszer11

szállításban 4,5 MJ, a nagy- és kiskereskedelem szféráiban 5,5 MJ, míg a háztartásokban 10 MJ, bevásárlásoknál 9 MJ, tehát összesen 65 MJ az a komlex energiamennyiség, amely egységnyi élelmiszer (5 MJ) előállításához szükséges. Az 1,9 MJ állati termék energia-egyenérték előállítását az agrártermelés szféráiban 2,0 MJ, a feldolgozóiparban ugyancsak 2,0 MJ közvetlen energiaráfordítás terhel. Az állati eredetű élelmiszerek szállítására 2,0 MJ-t, azok értékesítésére 3,0 MJ-t, a háztartáson belüli előkészítésre és fogyasztásra pedig 6,0 MJ-t használnak fel. Ez azt jelenti, hogy 1,9 MJ energiatartalmú elfogyasztott állati eredetű élelmiszer 15 MJ járulékos energiát igényel. Az adatokból elsősorban arra lehet következtetni, hogy a különböző élelmiszerek felhasználásának energiaigényében csak minimális energiafogyasztással lép fel az elsődleges mezőgazdasági termelés. Konkrétabb adatokat tükröz Bridges és Smith (1979) vizsgálatának, a kukoricatermelés és fogyasztás teljes láncolatára végzett energiainput elemzése. Melyben megállapították, hogy a termesztés 4,6 MJ összes energiaráfordítására a feldolgozó-iparban 6,0 MJ/kg, a csomagoló anyagokkal 10,2 MJ/kg, a távolsági szállítással 2,1 MJ/kg, az értékesítési hálózatban 3,1 MJ/kg, míg a bevásárlásnál és a háztartásokban 6,0 illetve 3,9 MJ/kg energiaráfordítás szuperponálódik. Ily módon a teljes vertikum energiainputja már 35,9 MJ/kg, amelyből az elsődleges termelés részesedése csupán 12,8 %-ot tesz ki. Az élelmiszer előállítás energiahordozó szükségletében, mint az előbbiekből kiderült, az elsődleges termelés mindösszesen 10-15 %-ot tesz. Ez az arány tükrözi a mezőgazdasági termelés népgazdasági összenergia felhasználásában betöltött szerepét is. Ezen belül, a mezőgazdasági termelés közvetlen energiafelhasználásának jelentős részét, 65-85 %-át teszi ki a szántóföldi szállítási, az un. mobil munkafolyamatok ellátásához szükséges hajtóanyag, valamint a hőenergia igények kielégítéséhez jelenleg leginkább használt folyékony szénhidrogének (tüzelőolaj, fűtőolaj) részaránya (Kocsis, 1995). A mezőgazdasági termékek, úgymond fogyaszthatóvá tételéhez szükséges energia mindössze 8-10 %-át teszi ki az az energiamennyiség, amely a mezőgazdaság energia-önellátásán keresztül megvalósítható lenne. Abban az esetben, ha a mezőgazdaság energia-önellátó rendszert képez, még akkor is jellemzi a folyamatot 80-90 % olyan energiafogyasztás, amelyet más energiaforrásból kell pótolni. Nem kell tehát túlbecsülnünk az ebben rejlő lehetőségeket, de törekednünk kell arra, hogy legalább a mezőgazdasági termékek feldolgozásához szükséges energia minél jelentősebb részét a biomasszából származó megújuló energiaforrások képezzék. Annak ellenére, hogy a elsődleges élelmiszertermelés közvetlen energiahordozó szükséglete az ipari országokban mérsékelt (4-10 %-os) részarányt képvisel a 12

nemzeti energiamérlegben, az agrártermelés energiaellátásának hosszú távú biztonsága, a fejlődő országokban pedig ezen nemzetgazdasági ágazat kiemelt fontosságú fejlesztése szoros kapcsolatban áll a világ általános energiahelyzetével, a nemzetközi energiaárakkal, illetve a műszaki gazdasági problémák megoldásával, mondja Pimentel (1983). Magyarország összes energia-felhasználást nézve, a szükséges energiaigény 3 %-át elégítik ki ma biomassza források segítségével. Ami főleg erdészeti biomasszát jelent. De ez az arány az egyéves és évelő energetikai növények termelésbe vonásával akár 10-15 %-ra is felmehet a közeljövőben (Marosvölgyi et al. 1999). Barótfi (1998) szerint a mezőgazdasági melléktermékek minél szélesebb körű felhasználása kell hogy legyen az első lépés az energetikai felhasználás területén. A melléktermékek felhasználására vonatkozó észrevételeit, illetve az ezzel kapcsolatos adatokat a következőképpen lehetne összefoglalni. Érdemes néhány gondolatot szánni a mezőgazdaságban keletkezett főtermék és melléktermék viszonyának elemzésére is, amely igen nagy jelentőséggel bír a mezőgazdasági termelési, hasznosítási irányok meghatározásánál. A mezőgazdaságban keletkezett biomasszából: főtermék: 22 114 ezer tonna melléktermék: 24 329 ezer tonna összesen: 46 443 ezer tonna Ez azt jelenti, hogy a mezőgazdaságban megtermelt biomasszának 52,38 % - a melléktermékként jelenik meg az energiamérlegben, amely vagy hasznosított vagy sem. A mezőgazdaságban keletkezett melléktermékekből, a nyolcvanas évek adatainak alapján,  takarmányozásra kerül - 5,1 %,  alom - 6,9 %,  tüzelő - 3,2 %,  gyökér és tarlómaradvány - 15 %,  földeken marad - 63,3 %,  egyéb - 5,7 %. Ez a földeken maradó 63,3 % hozzávetőleg 15 400 ezer tonna biomasszát jelent, ami a gazdasági energiaforgalomban nagyrészt negatív előjellel szerepel. A növényi eredetű biomassza tömegében meghatározó szerepük van a gabonaféléknek. Az összes főterméknek közel 60% - át, a melléktermékeknek lényegében 90% - át a gabonafélék termékei teszik ki. A fő és melléktermékeket együttesen véve figyelembe, a mezőgazdaság növényi termékeinek közel háromne13

gyedét adják (Láng, 1984). A következő táblázatból viszonyítási alapot kaphatunk az elmondottakkal kapcsolatban különböző gazdasági növényeink vonatkozásában (1. táblázat). 1. táblázat A különböző növények melléktermék-főtermék aránya Növény

Főtermék

Melléktermék

Őszi búza, nagy hoz. Őszi búza, normál Rozs Tavaszi búza Rizs Őszi árpa Tavaszi árpa Zab Kukorica Kukorica, rövid tenyészidejű Cukorrépa Napraforgó Édes csillagfürt Szegletes lednek

szem szem szem szem szem szem szem szem szem szem gyökér szem szem szem

szalma szalma szalma szalma szalma szalma szalma szalma szár szár leveles fej tányér szalma szalma

Fő és melléktermék arány 1:1 1:1,5 1:1,8 1:1,2 1:1,1 1:1,4 1:1 1:1,3 1:1,8 1:1 1:0,2 1:0,8 1:0,8 1:1

Forrás: Segédlet a mezőgazdasági termelőszövetkezetek éves üzemtervének elkészítéséhez. MÉM Tervgazdasági Főosztály, 1990, p. 29.

Búza esetében, a felhasználásra kerülő mellékterméken kívül, a földeken maradó mennyiség megközelítőleg 3,6 millió tonna "elpazarolt" szalmatömeget jelent, amely 55 500 millió MJ fűtőértéket képvisel. Az elmúlt évek kutató-fejlesztő munkájának eredményeképpen, egyeztetett állásfoglalás szerint, az energiacélú hasznosításra * évenként keletkezett melléktermék mennyiségek a következők (Barótfi, 1996): -

primer biomasszából (mezőgazdasági melléktermékből ) secunder biomasszából ( állattenyésztési hulladék ) tercier biomasszából (feldolgozás hulladékai ) összesen:

251 PJ 91 PJ 75 PJ 417 PJ

E potenciál még tovább növelhető az erdészeti, faipari hulladékok mennyiségével: 4,9 millió tonna szárazanyagot megközelítő,  30 PJ energiatartalommal. Elméletileg bizonyított, hogy a művelt földterületeken évente átlagosan 25 GJ/ha elsődleges energiahordozó keletkezésével lehetséges számolni; - a szélső értékek 10-100 GJ/ha, termelési kultúrától, művelési módtól függően. Ez az

*

más célra nem hasznosított vagy hasznosítható

14

energiaforrás mint melléktermék, hulladék jelenik meg, évenként és szükségszerűen (Kocsis, 1995). Hazánk népessége 2,8 százaléka az EU népességének, az összes földterületünk pedig 2,9 százalékát teszi ki az Unió egész földterületének. Az EU- ban és Magyarországon az egy főre jutó földterület így csaknem azonos: 0,9 hektár. A mezőgazdasági terület tekintetében viszont hazánk helyzete az előnyösebb, nálunk 0,6 hektár, míg az EU- ban csak 0,4 hektár az egy lakosra vetített mezőgazdasági terület. Magyarország természeti adottságai kedvezőbbek mezőgazdasági termelésre az EU egészében tapasztaltaknál. Összterületünk 66,5 %-a alkalmas mezőgazdálkodásra, az EU 45 %-os arányával szemben. A mezőgazdasági területen belül nálunk a szántóterület jóval nagyobb arányt (77 %) képvisel, mint az EU- ban (53 %). Az EU átlagában lényegesen magasabb viszont a gyümölcsös, a szőlő és gyepterület aránya. Számottevő a különbség az erdőterületet tekintve: hazánkban az erdősültség csak 19 %-os, míg az EU- ban 35 % (Halmai, 1995). Az előbbi adatokból az is kiderült, hogy hazánk agrárgazdaságára sokkal jobban jellemző a gabonafélék termelése, mint az átlag EU országokra. Ezen belül, mint azt már az előbbi számításokban is kiderült, a búza illetve a kalászos gabonák energetikai melléktermékeinek hasznosításában rejlik a legnagyobb lehetőség. Ezt támasztja alá az a tény is, hogy a főtermék az összes termelés arányában a gabonánál a legkisebb. (Csak a hüvelyesek előzik meg, de ez az összes termőterület növénytípusonkénti arányához viszonyítva elhanyagolható mértékű.) Megdöbbentő tény, hogy a gabona-biomassza több mint 60 %-os melléktermék tömegének, kevesebb mint 40 %- a (az teljes biomassza 25 %-a) kerül csak valamilyen másodlagos hasznosításra. Marosvölgyi és Berze (1994) szerint, Európa mezőgazdasága mintegy 1,2 millió tOE erdészeti és fagazdasági hulladékot illetve mellékterméket használ fel hőtermelésre. A mintegy 17 millió tOE kereskedelmi tűzifatermelés és a további 2,5 millió tOE erdészeti és faipari melléktermék közcélú hőenergetikai hasznosítása révén Európában a fagazdaság tekinthető a legjelentősebb megújuló energiaforrás termelő ágazatnak. A mezőgazdasági melléktermékek közvetlen tüzeléssel történő hasznosítása szempontjából a gabonaszalma a legjelentősebb biomassza eredetű energiaforrás, amelynek ilyen célra hasznosítható évenkénti hozama Európában mintegy 21,5 millió tOE-re tehető. Ebből jelenleg mintegy 0,3 millió tOE energetikai célú felhasználásra. A sokkal nehezebben hasznosítható kukoricaszár és egyéb száraz melléktermékek energetikai potenciálja további mintegy 7,6 millió tOE. Összességében tehát Európában mintegy 30 MtOE mezőgazdasági melléktermék hasznosítható energetikai célokra a talajszerkezet és termékenység károsodása nélkül. A környezetvédelmi szempontból talán legna15

gyobb károkat okozó állati hígtrágyából, továbbá egyéb nagy nedvességtartalmú mezőgazdasági melléktermékből anaerob erjesztéssel biogáz termelés révén további mintegy 20 millió tOE megújuló energiaforrás nyerhető (1kgOE = 41,868 MJ = 11,62 kWh ; 1kWh = 3,6 MJ = 0,086 kgOE). A hagyományos és a sokkal biztatóbb, úgynevezett energetikai növényekből nyerhető biomassza eredetű folyékony hajtóanyagok évről évre újratermelhető potenciális készletei, elsősorban az e célra rendelkezésre bocsátott területek nagyságától függ. Átlagos hozamokat feltételezve, a jelenleg Európában nehezen értékesíthető élelmiszerfelesleget termelő mintegy 8-10 millió ha földterület energetikai célokra történő hasznosítása révén, a régió élelmiszerellátásának veszélyeztetése nélkül mintegy évi 10-50 millió tOE biomassza eredetű folyékony motor hajtóanyag termelhető meg. Összegezve az elmondottakat, az agrárszektorok összes biomassza eredetű energiahordozó termelési potenciálja az európai FAO tagországokban mintegy évi 140 millió tOE -re tehető, ami közel négyszerese az agrártermelési ágazatok fosszilis energiahordozó szükségletének, és a régió összes energiafelhasználásának mintegy 10% -át teszi ki. A potenciális készletek maximális kihasználása esetén a biomassza eredetű energiaforrások, a régió fűtési célra jelenleg felhasznált folyékony energiahordozó felhasználásának mintegy 44%-át, az összes motorhajtóanyag felhasználás 15%-át helyettesítené. Mindezek alapján Marosvölgyi feltételezi, hogy a távoli jövőben, a termesztési célok, a termelési profilok és technológiák jelentős, módosítása révén az agrárágazatok a teljes mértékű energia-önellátásán kívül nettó energiatermelő ágazatokká alakíthatók át. A környezetbarát, tiszta, úgynevezett zöld energiaforrások termelése és felhasználása jelentős mértékben hozzájárulhat a fenntartható mezőgazdasági termelés és vidékfejlesztés megalapozásához, illetve a zárt CO2 ciklussal jellemezhető biomassza eredetű hajtó- és tüzelőanyagok mind szélesebb körű elterjesztése révén az egyes mikro- és makro-régiók környezetszennyezési problémáinak megoldásához. Az első olyan elképzelés, amely már nemcsak a melléktermékek feldolgozását, hanem úgymond iparszerű mezőgazdasági energiatermelés koncepcióját körvonalazta, az 1992-es Biomass for Energy, Industry and Environment Konferencián került publikálásra. A Concept of Energy Plant Farm című előadás akkor még sok vitát váltott ki, és nagyon futurisztikus elképzelésnek bizonyult. El Bassam és Dambroth (1992) koncepciója szerint a biomassza-energia rendszerek két útja képzelhető el: (a) A biomassza anyag közvetlen elégetése, ipari felhasználás útján hő vagy elektromos áram termelése; 16

(b) Olyan biomassza anyagok előállítása, amelyek C és H tartalma magas, N és O tartalma pedig alacsony, üzemanyagként használhatók fel. A biomassza feldolgozása mikrobiológiai, termikus, kemotermikus és egyéb módszerekkel valósítható meg megújuló energiahordozókká. A koncepció az (a) variáns esetében a leginkább számításba jöhető növényekként a Miscanthust fajokat, az olasznádat és az energiagabonákat nevezi meg. A (b) típusú biomasszaenergia átalakító rendszerek esetében szóba jöhető növények a szerzők szerint, csicsóka, kukorica, repce, napraforgó, édes cirok. A növényekkel kapcsolatban a szerzők hangsúlyozzák, hogy az első esetben, potenciális növényként, leginkább a magas cellulóztartalmú fajok képzelhetők el. Egy FAO-nak készült tanulmányban El Bassam (1996) az egész európai régióra vonatkozólag meghatározta a potenciálisan termelhető növényeket. Növénycsoportonként adta meg azoknak a növényeknek a listáját, amelyek adott helyen energetikai termesztés szempontjából számításba jöhetnek. A listában a szántóföldi növényeken kívül évelő fűfajok és energetikai fafajok is szerepelnek. Az Energy Plants Species (Energianövény Fajok) című könyv szerzője, szintén a már az előzőekben említett N. El Bassam, aki könyvét főként farmereknek, mezőgazdasági szakembereknek szánja. A könyv a Braunschweigi Agrárkutató Központ eredményeire és különböző EU-s kutatásokra támaszkodik, mintegy 73 energetikai szempontból potenciálisnak nevezhető növényt dolgoz fel, illetve határozza meg termeszthetőségük feltételeit Európa és a Világ viszonylatában. Ma az energianövények kutatásának legjelentősebb színterei, a különböző EU-s kutatási programok, melyek nagy előnye, hogy "átlépik" az Unió határait is. Négy nagy olyan programcsoportot különböztethetünk meg, amelyek közvetlenül a témakörhöz kapcsolódnak: FAIR, JOULE, THERMIE és az AIR programok. A programokat elemezve 62 db olyan projektet találtam az 1994-es évtől kezdődően, amelyek a biomassza előállítással, konverzióval vagy a feldolgozás kérdéseivel foglalkoztak, illetve folyamatosan foglalkoznak a jövőben is. Véleményem szerint ezen a programok eredményei lehetnek mérvadóak hazánk biomassza felhasználására vonatkozólag is. Mint azt az előzőekben már említettem, a projektek hatósugara kiterjed szinte az összes európai országra, amely révén teljes körű, megbízható eredményekre lehet számítani. Ez azért nagyon fontos mert, egy-egy ország saját kutatásainak menedzselésére, főleg ha a környezeti hasznosság a fő cél, nem tud ekkora összegeket áldozni. A különböző projektek átlagos költségvetése 250-300 ezer EUR, amely kettő, három, esetleg négy évre oszlik el. Nagyon fontos ezeknél a kutatásoknál, hogy részeredményeiket, eredményeiket mindenki számára hozzáférhetővé teszik, így azok bárki számára felhasználhatók.

17

Az Italian Biomass Association (ITABIA) az Uniós kutatási programok eredményei alapján, az energianövényekre vonatkozó fő kutatási témáknak a következőket nevezte meg az EU-ban:  különböző környezeti feltételek mellett, milyen fajok és művelési eljárások kiválasztása az optimális;  különböző szaporítási, ültetési eljárások kifejlesztése;  minimális művelési eljárások bevezetése a különböző a különböző energianövények termesztése esetén;  gazdaságos módszerek kidolgozása a gépi betakarításra, feldolgozásra és a biomassza raktározására;  a biomassza növények talajtermékenységre gyakorolt hatásával kapcsolatos tanulmányok készítése;  a biomassza növények környezetre gyakorolt negatív és pozitív hatásai. A kutatások tárgyaként az ITABIA (1999) a következő növényeket ajánlja Európában:  Egyéves növények közül: rostcirok, rostmályva (kenaf);  Évelő fűszerű növények: kárdi, kínai nád (Mischantus), olasznád, csicsóka;  Évelő fajok: fekete akác, seprűcirok, eukaliptusz, fűz és nyár. Az egyéves növények előnyei között főleg azt emelik ki, hogy termesztésük nem igényel nagy beruházásokat, illetve művelésük nagyon hasonló az élelmiszernövényekéhez. Így a farmerek könnyebben elfogadják, megszokják művelésüket. Az évelő fűfajok és intenzív fafélék között nagyon sok a hasonlóság. Az ültetés költségei mindkét típusnál igen magasak, mivel a rizómákkal, palántákkal, hajtásokkal való szaporítás igen drága, ugyanakkor a farm működtetése szempontjából az is nagyon jelentős, hogy több évre lefoglalják a termőföldet. Ezzel szemben a növények ültetvényei telepítés után, éveken keresztül alacsony költséggel fenntarthatók. Mindkét növénytípus esetében kijelenthető, hogy a környezeti terhelés alacsonyabb, mint a hagyományos termesztés esetében. Azonban fokozottan érvényesül ez az évelő növények esetén, mivel ezek igénye a kemikáliákkal és műveléssel szemben évről évre alacsonyabb, mondja Grassi és Bridgewater (1992). Carruthers (1998), aki az egyik vezető angol agráregyetem professzora, kutatócsoportjának eredményei alapján, az Európában energetikai célra felhasználható növények közül a következőket jelölte meg legfontosabbakként:    

napraforgó, cirokfélék, nádfélék, kárdi,

   

csicsóka, kínai nád, spartina fajok, fűz és nyár.

18

 olajrepce,  zöld pántlikafű,  etióp mustár,

Véleményük szerint, energetikai növények közül, a kutatások eredményei ezen növényfajok energetikai termesztést támasztják alá Nyugat-Európában. Azonban az is nyilvánvaló számukra, hogy a klimatikus adottságok, környezeti feltételek, termesztési hagyományok miatt, ez a növényi sor még kiegészülhet jó néhány valóban hasznos növényfajjal. Az elmúlt években bizonytalanság tükröződött a szakemberek véleményében arra vonatkozólag is, hogy az energianövények milyen besorolás alá essenek. Az élelmiszernövény és ipari növény kategóriák ugyanis már nem kielégítők, így a "NON-FOOD növények" lett az a kategória, amely az energianövényeket is magába foglalja. Ez tulajdonképpen az ipari növények kibővített csoportját jelenti, de nem igazán célszerű az összevonás, mivel az energianövények termesztésének alapvető céljai (környezeti, társadalmi problémák megoldása) nem azonosak az ipari növényekével. Minden esetre a "Gmundeni Nyilatkozat", amely a "Növények a Zöld Iparért"(Crops for a Green Industry) című konferencián 1998 októberében került megfogalmazásra, az energianövényeket és ipari növényeket együtt kezelendően fogalmazta meg a jövőbeni célkitűzéseket. A Nyilatkozat, amelyet a legutóbbi össznemzeti kinyilatkoztatásnak tekinthetünk, a X. Európai Biomassza Konferencia (Biomass for Energy and Indusry - 10th European Conference, Würzburg) által kijelölt irányelveken alapulva fogalmazza meg a témát érintően a jövőbeli teendőket. Néhány olyan fontosabb részletet szeretnék kiemelni ezek közül, amelyek hazánk megújuló energiapolitikájára is hatással lehetnek (www.nf2000.org/secure/Crops/Energy alapján):

I. A mezőgazdaságra és az erdészetre vonatkozó irányelvek közül: - politikai és gazdasági kereteket kell teremteni a megújuló nyersanyagok széles körű felhasználásának, amely sokkal határozottabb fellépést igényel az agrárpolitikusok részéről, mint eddig; - a jövőben sokkal jobban kell koncentrálni a "non-food programok" elindítására és széles körű kiterjesztésére Európa szerte; - feltétlenül szükséges nagyobb lökést adni a lehetséges beruházásoknak és reklámoknak, népszerűsítő akcióknak; - 2010-re a megújuló energiaforrásokból 130 millió tOE hő, elektromos és üzemanyag előállítását irányozták elő az EU-ban. II. A foglalkoztatásra vonatkozólag: - jelenleg az EU-ban 18 millió munkanélküli található, melyeknek egy része a megújuló energiaforrások fokozottabb termelése révén, úgymond "felszívható" lenne. Az ehhez kapcsolódó agrár és erdészeti foglalkoztatás, szállítás, kereskedelem, ipari feldolgozás több, mint 500 ezer új munkahelyet teremtene az Európai Unióban, és körülbelül 350 ezret a környező országokban;

19

- nagyon gyorsan szükséges tehát olyan tanulmányok elkészítése a foglalkoztatásra vonatkozóan, amelyek regionális szinten határozzák meg a lehetőségeket az EU-ban és az EU-n kívül. III. Az energiafelhasználással kapcsolatban: - az externális költségek internalizálása az energia és a szállítási szektorokban; - a különböző nemzeti programok összehangolása a célok hatékonyabb elérése érdekében; - a különböző modellek gyakorlati megvalósítása és azok gazdasági, ökológiai kiértékelése. IV. A kutatás, fejlesztésre vonatkozóan: - az ide vonatkozó alap és alkalmazott kutatások pénzügyi kereteinek növelése; - a megújuló nyersanyagok ökológiai, társadalmi, ökonómiai hasznosságának teljes körű tisztázása; - megfelelő elméleti alapot kell létrehozni a különböző gyakorlati megvalósításokhoz, a standardizálás és a mérnöki eljárások vonatkozásában is. Végül szeretnék néhány olyan Uniós kutatásról szót ejteni, amelyek az 1999-es évtől kezdődően indulnak két, három éves lefutással. A projektek címei és célkitűzései talán némiképp érzékeltetik, hogy jelenleg honnan-hová tart az európai megújuló forrásokkal foglalkozó szakmai élet. Az angol Hollingdale vezette, "Bioenergia-piac kialakítása Közép -Európában" (Development of an bioenergy market development plan for central Europe) elnevezésű projekt azért fontos számunkra, mert jelentős részt képvisel benne az a 1999-ben Budapesten megrendezésre kerülő konferencia is, melynek címe: First EC Bioenergy Market Strategy Conference for CEC (Az Első EU-s BioenergiaPiac Konferencia Közép-Európában). A projekt fő célkitűzése, hogy a NyugatEurópai Biomassza Energia Hálózatba bevonja a kelet-Európai országok kormányait, intézeteit, kereskedelmi vállalkozásait, egyetemeit stb. Hazánk Európai Unióhoz történő csatlakozásának előkészítése már köztudottan folyamatban van, a biomassza felhasználásának lehetőségeiről is készült már a közelmúltban egy tanulmány. Sági Ferenc (1998) által, az energianövényekről és a biomasszáról készített összefoglaló jól tükrözi hazánk felzárkóztatásának jövőbeli lépéseit, amely a "Mezőgazdaságunk útja az Európai Unióba" című témadokumentációs sorozatban jelent meg. Egy másik FAIR projekt, amelyet Reinhardt professzor kordinál az 1999-2000es években, főleg annak megállapítására törekszik, hogy Európában mely bioenergiahordozók alkalmazása a leggazdaságosabb, ha a környezetvédelmi és a 20

gazdasági szempontokat együtt mérlegelik. Nyolc országból vesznek részt a projekben, melynek segítségével reprezentálni kívánják az EU közösségét, főként a bioenergia termelési és üzemanyag felhasználási oldalról. A projekt címe: Bioenergy for Europe: which one fit best? A comparative analysis for the community. A harmadik nagyobb jelentőségű kutatás, amelyet az ide tartozók közül szerettem volna még kiemelni, és a "Gmundeni Nyilatkozat" célkitűzéseihez a legszorosabban kapcsolódik, a Szilárd Bioenergiahordozók Standardizálása Európában (Standardization of solid biofuels in Európa) címet viseli. A projekt vezetését a stuttgarti Kaltschmitt végzi, aki a 2000-es év végére el szeretné érni, hogy a különböző országokban folyó kutatások eredményei egymással korrekt módon öszszehasonlíthatók legyenek, és a különbözők technológiai megoldások egységesen alkalmazhatóvá váljanak Európa szerte. Mivel az energianövények termesztése és feldolgozása sokkal szorosabban öszszekapcsolódik mint az élelmiszernövényeknél, ezért úgy gondoltam az ide vonatkozó technológiák bemutatásának rövid összefoglalója mindenképpen szükséges az energianövények termesztésével kapcsolatos részek tárgyalása előtt. A következő részfejezetekben az energiahordozók típusait, illetve a különböző a hasznosítási formákat szeretném bemutatni. Nem törekedtem a teljesség igényére a kidolgozásnál, inkább arra helyeztem hangsúlyt, hogy a kutatási irányokat, a még nem ismert technológiákat mutassam be. Ezt azért tettem, mert nagyon nagy mennyiségű szakirodalom foglalkozik például a repceolaj kérdéskörével, vagy a különböző brikettálási technológiákkal. Ezek részletezésére sajnos terjedelmi okok miatt nincs lehetőség a dolgozatban. Nem feledkeztem meg azonban teljesen róluk, de mindössze említés szintjén szerepelnek a különböző részletek feldolgozásánál. 2.3 Bioenergia-hordozók és alapanyagaik Az európai és egyéb iparosodott országokban, az üzemanyagokra vonatkozó kutatási és fejlesztési munkák jelenleg olyan technológiákra koncentrálnak, amelyek szükségleteik biztonságos ellátása, és a jövőbeli piac szempontjából a legfontosabbak. Nagy jelentősége van annak is, hogy ezek a technológiák - minimális módosításokkal - alkalmazhatók a mediterrán régió kevésbé fejlett részein, illetve a Harmadik Világban is. Ezért feltételezhető nagy valószínűséggel, hogy a "megújuló energia" és technológiai környezete növekvő szerepet játszik a jövőbeni együttműködési tervekben, a régiók közötti export piacon, az iparilag fejlett, fejlődő és elmaradott országok között egyaránt. Grassi és Bridgewater már 1992-ben rámutatott arra, hogy biomasszából a hagyományos és modern folyékony üzemanyagok teljes sora nagyüzemileg is elő21

állítható, termokémiai eljárással, extrakcióval, szintézissel vagy a termék valamilyen feljavításával. Rövidtávon nagy jelentőséggel bíró, gázalapú energiaellátó rendszerek kifejlesztése a közelmúltban már szinte mindenhol megvalósult, Európában, Amerikában és Ázsia egy részén egyaránt. A hidrogén, metanol, ammónia és bio-üzemanyagok segítségével történő energiaellátás a hosszabb távú célkitűzések között szerepel. A biológiai átalakítás technológiái az enzimatikus és mikrobiológiai folyamatokon alapulnak, amelyekben pl. az előállított cukrot alkohollá vagy a kémiai iparban, illetve más folyékony üzemanyag előállításában hasznosítható "oldószerré" lehet alakítani. Élesztő alapú fermentációval pl. cukorból vagy keményítő tartalmú növényekből, desztilláció közbeiktatásával könnyedén nyerhetünk etanolt. Szilárd és folyékony hulladékok együtt vagy külön-külön is felhasználhatók metán (biogáz) fejlesztésére anaerob baktériumok segítségével. Az olajtartalmú növények pedig a legegyszerűbb fizikai, kémiai eljárások (extrakció, észterifikáció) segítségével válhatnak energiaszolgáltatóvá. Más energiakonverziós technológiák a ligno-cellulózban gazdag biomasszák átalakítására koncentrálnak. Ezek lehetnek tömörítés (pl. szilárd tüzelőanyagoknál), cseppfolyósítás (bio- olaj, metanol), gázosítás (szintézis gázok, hidrogén), hidrolízis (metanol) és porítás. A következő alfejezetekben néhány részletesebb adattal szeretnék szolgálni, melynek célja, hogy bemutassam az üzemanyag, illetve tüzelőanyag előállításának jelenlegi legmodernebb, és jövőbeli lehetőségeit. 2.3.1 Etanol A nyers növényi anyagokból való alkoholnyerés régi tradíció a mezőgazdaságban. A különböző mezőgazdasági termékekből nyert cukor fermentációja alkohol készítésre, majd desztillálása ma már jól megalapozott kereskedelmi technológia. Alkoholt hatékonyan előállíthatunk más, keményítő tartalmú alapanyagokból is (pl. búza, kukorica, burgonya, manióka stb.). A keményítő hidrolíziséből nyert glükóz is fermentálható alkohollá. A mezőgazdaságban keletkező cellulóz tartalmú biomassza célirányos felhasználása alkohol előállítására még nem terjedt el a gyakorlati életben. A cellulózhasznosítás technológiája fa, maradékanyagok és hulladékok feldolgozására korlátozódik. A lignocellulózból üzemanyag/etanolt előállító technológiák már ismertek. A kihívás ma az, hogy ezeket az egyedi technológiákat nagyobb vagy kereskedelmi mennyiségben előállítani képes üzemben gyűjtsük össze. Ezen üzemek nyersanyagaként már eleve sok melléktermék, fahulladék és maradékanyag áll rendelkezésre, amelyek valószínűleg alacsonyabb áron fognak cellulózt szolgáltatni, mint a különböző energomezőgazdasági termékek. A mezőgazdasági eredetű alapanyagok előállításának

22

célja végső soron az üzemek ellátásának komplexé tétele, maximális kihasználtságának biztosítása lesz (Ingram et al. 1995). A bio-etanol kiindulóvegyülete, az aceton-butanol-etanol (ABE) fermentáció fejlesztésére vonatkozó fejlesztések középpontjában a hyper-amylolitikus és hyper-cellulitikus klosztridium törzsek vizsgálata áll. Ezen törzsek biomaszszabutanol átalakító képessége magasabb szintű. A kinemesített törzsek 55-65 %-kal több butanolt képeznek, mint az régen ismert "ősi" törzsek (Blaschek, 1995). A kísérleti eredmények megerősítik a törzs, úgymond stabilitását, illetve feltételezik, hogy jelentős gazdasági előny származhat felhasználásuk révén a bioetanol készítésben. A bioetanol üzemanyagként való felhasználásának különböző lehetőségei vannak: - közvetlenül, dehidratálás nélkül speciális vagy módosított motorokban (Brazília, Svédország); - különböző arányban keverve benzinnel (Brazília: 22% alkohol + 78% benzin; USA: 10% alkohol+ 90% benzin); - etil-B-butil éterré (ETBE) való átalakítás után, éter üzemanyagadalékként. Az első esetben nincs szükség dehidratálásra, míg a keverékekben és az ETBE előállítás során tiszta etanol szükségeltetik. Az ETBE készítésnél abszolút alkohol használata, és csak nagyon alacsony szennyezettségi szint engedélyezett. Az ETBE egy olyan éter, amely a bio-etanol és az izobutilén közötti katalitikus reakció eredménye. Nagyon hasonlít az MTBE-hez, amely bio-etanol helyett metanolból készül, és a legismertebb éter üzemanyag. Nagyon régóta használják már a világban, Európában 1973-ban került bevezetésre mint benzin adalék (El Bassam, 1996). Az aceton-butanol-etanol lehet tehát a bio-hajtóanyag készítés egyik alapanyaga, mely azt jelentené, hogy ez tenné ki az egyik kisebb, az olajnövényekből származó olaj a másik, nagyobbik részt az "bio-üzemanyag” palettán. Az európai szabályozás a bio-etanol üzemanyagba való közvetlen keverését 5 %-ig, ETBE esetében pedig 15 %-ig engedélyezi egy 1985-ös rendelkezés alapján. Az Európai Unió Altener Programjának egyik célkitüzése az, hogy 2005-ig az üzemagyagok piaci részesedésében, a bio-üzemanyagok minimum 5 %-ot tegyenek ki. Azonban tény az is, hogy az olajvállalatok illetve az autógyárak számos európai országban nem szimpatizálnak a bio-etanol keverékek bevezetésével. Ennek egyik oka a víztolerancia hiánya és az illékonyság, mely az üzemanyag kezelésével kapcsolatban lép fel. A másik ok, hogy a keverékek árusításánál minden esetben tájékoztatni kell a vásárlót arról, hogy mit tartalmaz az üzemanyag 23

abban az esetben, ha a hagyományostól eltérő összetételű. A kutaknál elhelyezett vevő-tájékoztatók nem hozták meg a várt hatást, az új termék iránt szinte alig volt érdeklődés. Így ez a Francia próbálkozás néhány hónap múlva véget is ért (Bodson et al.,1991). Az olaj-vállalatok és autóipari cégek érdeklődése azonban ennek ellenére is megmaradt az ETBE iránt, mivel bebizonyosodott, hogy az ETBE nagyon hasonló, sőt bizonyos tekintetben jobb tulajdonságokkal rendelkezik, mint az évek óta használt MTBE. Az ETBE-nek magasabb az oktánszáma, alacsonyabb az oxigéntartalma, illetve kisebb a Reid-féle gőznyomása is. A legtöbb MTBE-t is gyártó visszajelzése szerint, akármikor megkezdődhet kereskedelmi mennyiségben az ETBE gyártására, mivel csak csekély technológiai módosítás szükséges a váltáshoz. Az akadály tehát az elegendő alapanyag (bioalkohol) hiánya, illetve az eladás és a fogyasztók tájékoztatásának megszervezése. Az alapanyaghiány, amely lehetetlenné teszi a gyártást, csak a bio-alkohol nagymennyiségű mezőgazdasági előállításával lenne leküzdhető. Az ETBE-vel kevert benzin üzemanyagok előnyei a következőkben foglalhatók össze: - a magas oxigéntartalom csökkenti a CO emissziót; - az alacsony gőznyomás csökkenti a szennyező ózon keletkezését; - oktánszám emelése révén, csökkenti a más, aromás alapú (pl. benzolok), rákkeltő oktánszám növelők használatának szükségességét. Komolyabb kísérleteket két olajipari vállalat, a francia "ELF" és az "ACRO" végzett 1995-ben. A kutatások olyan biztatóak voltak, hogy az ELF még ebben az évben megkezdte az ETBE ipari méretű előállítását, illetve megoldotta az MTBE maximális helyettesíthetőségét. Ezekről az oxidált benzin adalék anyagokról (ETBE, MTBE) még annyit kell tudni, hogy egyrészt megfelelnek az üzemanyagokkal szemben támasztott oktánszám követelményeknek, másrészt benzinnel keverve számos előnyt jelentenek a környezetkímélés szempontjából. Nagymértékben csökkentik a CO emissziót, és az el nem égett szénhidrogének mennyiségét (Ingram et al. 1995). Véleményem szerint ezekre az oxidált benzin adalékokra nagyon nagy igény lesz Európában és Amerikában is, ha meg akarjuk valósítani a levegő tisztán tartására vonatkozó elképzeléseinket 2.3.2. Olajok A növényi olajok és zsírok - ellentétben az egyszerű glükóz és fruktóz egységeket felépítő CHO-kal - molekulaszerkezetüket tekintve számos változással jellemezhetők, amelyek révén energetikai szempontból is érétkesebbnek nevezhetők. Ezen növények nemesítése és termesztése szempontjából az elsődleges szempont mindig a hektáronkénti legmagasabb olajhozam elérése volt, háttérbe 24

helyezve a minőségi szempontokat. (Megjegyzendő, hogy a különböző növényi olajok tüzeléstechnikai tulajdonságai nagyban eltérnek egymástól, pl. ha a telitett vagy telítetlen zsírok arányát, vagy a zsírsavak lánchosszúságát vesszük figyelembe, már beszélhetünk a növényi olajok minőségi különbözőségéről.) A növényi olajok a gliceridek közé tartoznak, azaz a glicerinnek a zsírsavakkal képzett észterei. Egy-egy növényi olaj többféle gliceridet, vagyis a glicerinnek a különböző szénatomszámú zsírsavakkal alkotott vegyületeit is tartalmazza (2. táblázat). A különböző kémiai folyamatokban rendszerint ez a gliceridek és a zsírsavak közötti észterkötés felszakad, ez történik az égetés folyamatában is. Abban az esetben, ha már égetés előtt sikerült ezeket a kötéseket megszüntetnünk - pl. metil-észterezésel - akkor sokkal nagyobb teljesítményt, vagy fűtőértéket kapunk. Nagyon fontos a tulajdonságok szempontjából, hogy hogyan alakul a kettős kötések száma, az olajainkat felépítő zsírsavakban. A hosszú telített láncú zsírsavak a legjobbak, a kevés kettős kötés jó éghetőséget jelent. Krakolással a hosszú telített láncok alakíthatók át jól oktánná (amely az üzemanyag fellhasználás szempontjából a legoptimálisabb vegyület). Ebből a szempontból a legkedvezőbb tulajdonságokkal az erukasav rendelkezik: C22H42O2. Húszonkettő szénatomot és mindössze egyetlen kettős kötést tartalmaz. Az egy kettős kötést tartalmazó sav aránya a repceolajban az 50 %-ot is elérheti. Viszont az ilyen repceolaj étkezésre nem használható, mert növekedésgátló és szívizomkárosító hatása van. Ezért a nemesítőink már evtizedek óta csak olyan fajtákat nemesítenek ki, amelyeknek kicsi, vagy nincs erukasav tartalma. Igy keletkezett pl. a CANOLA is, amely C22 helyett C18 -as, vagyis csak 18 szénatomot tartalmaz, és ugyanúgy egyetlen kettős kötést. A C 22:1 és a C18:1 tüzeléstechnikai vagy motortechnikai szempontból való összehasonlítása után egyértelműen kijelenthető, hogy nem volt szerencsés a nemesítés, az "ősi repce" olaja 10-30 %-kal jobb tulajdonságokkal rendelkezik mint utódja. (2. táblázatban látható, mekkora arányban van jelen a növényi eredetű üzemanyagokban a C 18:1.) (Biacs, 1997). A növényi olajok üzemanyagként való felhasználása nem új keletű dolog, már ősidők óta használják tüzelésre és világításra. A dízel motor feltalálója, Rudolph Diesel egyik motorjának hajtásához már az 1900-as Párizsi Világkiállításon mogyoró olajat alkalmazott. Rudolph Diesel, egy 1912-ben megjelent könyvében így írt: "A növényi olajok motor hajtóanyagként való alkalmazása jelentéktelennek tűnhet ma, de idővel az ilyen olajok olyan fontosak lehetnek, mint a petróleum, vagy egyéb széntermékek jelenleg" (Nitske és Wilson, 1965).

25

2. táblázat Repcetermékek finom molekulaszerkezetei zsírsavak szerint Szénszám - telítetlen kötések száma C 14:0 C 15:0 C 16:0 C 16:1 C 17:0 C 18:0 C 18:1 C 18:2 C 18:3 C 20:0 C 20:1 C 22:0 C 22:1 Telített molekulák

Repceolaj natúr % 4.4 60.5 19.2 9.4 2.0 3.3 -

RME (Győr) % 3.98 0.22 0.07 1.76 55.63 19.36 7.88 0.75 8.36 0.46 0.68 7.05

RME (osztrák) % 0.12 0.04 5.79 0.33 0.06 1.76 58.09 21.83 9.04 0.59 1.52 0.31 0.29 8.63

Egy kettős kötésű molekula

-

64.88

60.22

Két kettős kötésű molekula

-

19.36

21.83

Három kettős kötésű molekula

-

7.88

9.03

Összes telítetlen molekula

-

92.12

91.8

Telítetlen/Telített arány

-

13.07

10.5

(Forrás: Farkas F., 1993.)

Világszerte több, mint 280 olyan növényfajt ismerünk, amelyek több-kevesebb olajtartalommal rendelkeznek magjaikban, gyümölcsükben, gumójukban vagy gyökerükben. Az olaj a magvakból sajtolással, mechanikus préseléssel, előmelegítéssel vagy a nélkül vonható ki. Előmelegítéses préseléssel az olaj 95 %-a, melegítés nélkül lényegesen kisebb mennyisége (60-70 %) nyerhető csak ki. Az oldószeres extrakció az olajkinyerés leghatékonyabb és legköltségesebb módja. A magvakból az olajtartalom közel 99 %-a nyerhető így ki. A dízelmotorokban való felhasználás esetén szükség van a nyers növényi olajok finomítására. A legszélesebb körben elterjedt nézet, hogy a bio-üzemanyagot kell a mai dízelmotorokhoz igazítani, nem pedig fordítva. Annak érdekében, hogy a növényi olajok megfeleljenek a dízelmotorok elvárásainak, valamilyen szintű módosításra van szükség. A mai gyakorlat számára az észterifikálás technológiája a legelérhetőbb, és leginkább kidolgozott, mellyel számtalan kutatás és kísérlet foglalkozott az elmúlt években. Ennek eredménye, hogy Németországban 1998 végére, már 900 üzemanyagtöltő állomáson lehetett biodízelolajat (repce-metilésztert) tankolni. (Ez az üzemanyag már nem károsítja a motorokat, talajba kerülve három hét alatt biológiailag lebomlik, és ami a legfontosabb, három pfenningel olcsóbb, mint a hagyományos üzemanyag. Ez azért lehetséges, mert megújuló energiaforrásként nem terheli adóteher. Német szakemberek véleménye szerint a Német dízelolaj felhasználás maximum 5 %-át lehet biodízellel fedezni, mivel a meny26

nyiség további növeléséhez hatalmas területeket kellene repcével bevetni. Erre a mezőgazdaság feltehetőleg nem lesz hajlandó.) Az észterifikáció – a növényi olajok üzemanyaggá alakításának legismertebb módszere - folyamán tehát, a metil-észterek (RME - repce-metil-észter; SME napraforgó-metil-észter) és glicerin jelenik meg a folyamat végén. A folyamat lényege, hogy a növényi olajokat alkohollal (metanol) és katalizátorokkal (vizes NaOH vagy KOH) észterré alakítjuk. Az olajban levő triglicerid molekula másik, kevésbé közismert lehetősége a "krakkolásos eljárás" (Pernkopf et al., 1988). A krakkolás hatására keletkező termékek sajnos nagyon egyenetlenek és inkább a benzin helyettesítésére szolgálnak. Az eljárást széles hőmérsékleti tartományban kell végezni, ezért a költségek számottevőek, illetve az átalakítási veszteség is jelentős. Ezek a negatív tényezők az alacsony hatékonysággal párosulva csökkentették a "krakkolásos eljárás" iránti érdeklődést. Egy harmadik, kevésbé ismert módszer a triglicerid molekula átalakítására, a VEBA-eljárás. Az ásványi olaj különböző, hagyományos üzemanyaggá (benzin, dízelolaj, propán, bután) való finomítása során max. 20 % repcemag olajat adnak a vákuum párlatához. A növényi molekulák ekkor elszakadnak egymástól. Ezután a keveréket hidrogénnel kezelik. A létrehozott molekulák nem különböznek a hagyományos üzemanyag molekuláitól. A VEBA-eljárás előnye, hogy nem képződik glicerin melléktermék, és a keletkezett üzemanyag nem különbözik a standardizálttól. Ugyanez hátrányként is megemlíthető, mivel ezáltal megszűnik biológiai lebonthatósága. Jelentős költségnövelő tényező a folyamatban a magas H2 fogyasztás is (Vellguth, 1991). Hazánkban az észterifikálás mellett, egy egyszerűbb eljárás kifejlesztésén is dolgoztak az elmúlt években. A Gödöllői Agrártudományi Egyetem Gépészmérnöki Karán, Dr. Vas Attila professzor vezetésével folytak kutatások. A kísérletek célja az volt, hogy házilag, drága észterifikáló berendezések nélkül állítsanak elő, a dízelmotor üzemeltetésére alkalmas üzemanyagot. Az eljárás lényege röviden a következő. Hidegen sajtolt repceolajat 24 órán keresztül vizes-levegős kezelésnek vetettek alá. A kezelés után nyert szuszpenziót ülepítették. Az ülepítés során, az alsó vizes fázisban piszkos szürke színű csapadék vált ki. Ez a csapadék nem oldódott, viaszszerű volt, és melegítés hatására megkeményedett. Feltételezik, hogy ez a nagymolekulájú zsírsavakból álló vegyület felelős elsődlegesen a motor és az égőfejek károsításáért. Az olajat és az üledéket centrifugálással lehet elválasztani egymástól. Az eljárás során négy frakciót nyerünk, olaj, glicerin, víz és a szürke üledék. A biodízel elvileg közvetlenül felhasználható, mindössze a nagy sűrűség miatt 10-15 % petróleumot

27

ajánlott hozzá keverni (Vas és Gergely, 1998). Véleményem szerint az eljárás nagyon figyelemre méltó, a kutatások folytatása jelentős eredményekhez vezetne. A nyers növényi olajok, különösen finomítás után használhatók elő-kamrás (indirekt-befecskendezéses DEUTZ-motor), örvénylő-kamrás (ELSBETT-motor) dízel motorokban, vagy egyszerűen csak dízel üzemanyaggal keverve (Schottmaier et al., 1998). Nyers növényi olaj nem használható befecskendezéses dízel motoroknál, amelyeket szabványos traktorokban és autókban alkalmaznak, mert néhány órás működés után kokszosodás lép fel. Kis mennyiségű növényi olaj hozzáadása lehetséges az üzemanyaghoz minden dízelmotor esetében, de hosszútávon így is növekvő berakódást okoz a hengerben (Ruiz-Altisent, 1994). A legújabban kifejlesztett dízelmotor - az Elsbett-motor - a duotermikus égési rendszer elvén működik. Egy speciális kamrában, turbulenciásan nyers növényi olajat éget el. Egy másik motor (Deutz-fejlesztés) szintén a turbulencia elvén működik, indirekt befecskendezéssel és tisztított (észterezett) növényi olajat felhasználva. Ennek fogyasztása 6 %-kal nagyobb ugyan, mint más dízelmotoroké, de bizonyítottan erős és megbízható (Elsbett, 1991). Más források szerint (Vas, 1997) az örvénylő-kamrás indirekt befecskendezéses dízelmotorok fogyasztása 10-20 %-kal, mint az összehasonlításként használt hagyományos szabvány dízelmotoroké. Egy új fejlesztésű John Deer "Wankelmotor" viszont már univerzális tervezésű, és többek között növényi olajjal is kifogástalanul működik. A növényi olajok észterifikációja tehát lehetővé teszi a növényi olajok felhasználását a használatban lévő dízelmotorokban, akár önmagukban vagy ásványi olajjal való keverés útján. Bár a növényi olajok észtreinek alkalmazásánál még adódnak problémák, de az indirekt befecskendezéses motorok ma már szinte mindegyike azonnal alkalmas elégetésükre, különösebb veszteségek nélkül. Továbbá kiegészítésként néhány magyar vonatkozású kutatási eredmény, amelyek szintén a témához tartoznak. A GATE Mezőtúri Főiskolai Karán, Farkas (1993) MTZ-80 -as traktormotor üzemeltetésén keresztül vizsgálta az üzemanyag és a motor paramétereinek változását. Néhány adat eredményei közül: a kipufogógáz elemzése során kimutatta, hogy repce-üzemanyagos motor feleanynyi kormot, viszont 10-12 %-kal több nitrogén-oxidot bocsát ki, mint a gázolajjal hajtott motor. Szén-monoxidból és káros szénhidrogénből is 40-60 %-kal kevesebb kerül a levegőbe bio-üzemanyagot használva.

28

A növényi olajokat nemcsak üzemanyagként, hanem pl. kenőanyag, vagy natúr tüzelőanyagként is számításba vehetjük. Kenőanyagként jól bevált az eddigi szokványos ásványolaj helyett motorfűrészeknél, hidraulikus olajként, emelő berendezéseknél, kaszálógépeknél és hóekéknél (Farkas, 1993). Tüzelőanyagként a nyers repce vagy napraforgóolaj sajnos közvetlenül nem alkalmazható. Ezt árasztásos rendszerű olajkályhákban végzett vizsgálatok igazolták. Magas lobbanáspontja (180-210 oC) miatt, csak ásványi olajjal keverve égethető el. A lobbanásponton kívül, még a nyersolaj nagy viszkozitása is problémát okoz. Az égés során a folyadék felszíne nem párolog - az égést nem táplálja - ezért még az ásványi olajjal való keverésnek is szűk határai vannak. A natúr növényi olajok égéstérbe porlasztása szintén nem járható út, mivel a porlasztócsúcsokat hamar eltömítik a különböző kiválások (Pecznik, 1999). 2.3.3. Szilárd bio-tüzelőanyagok Négy alapvető növénycsoportot ismerünk, amelyek magas lignin- és cellulóztartalmuknál fogva alkalmasak szilárd bio-tüzelőanyaggá (bála, brikett, pellet, forgács, por stb.) alakításra: 1. Egyéves növényfajok, mint pl. a gabonafélék, álgabonák, kender, kukorica, repce, mustár, napraforgó, kanári köles stb. (egész növényként); 2. Évente aratott évelő fajok, mint pl. a Miscanthus és egyéb nádfajok; 3. Gyorsan növő fafajták, mint pl. a nyár, rezgő nyár, akác, fűz stb. állandó aratási ritmussal (short rotation or cutting cycle - SRC); 4. Hosszú rotációs ciklusú fafajok. Véleményem szerint az energetikai növénytermesztés szempontjából az első két növénycsoport jelenthet perspektívát. A gyorsan növő nyár és fűzesek ugyan a mező- és erdőgazdálkodás határán mozognak, de főleg hazánkban, az erdészek tekintik e területet az alternatív erdőgazdálkodás egyik járható útjának. Ezen növényekből származó nyersanyagok mechanikai kezelés vagy tömörítés, illetve egyéb átalakítás után közvetlenül felhasználhatók. A világ minden táján megtalálható biomassza nyersanyagok közül, a lignocellulózt tartalmú fajokban rejlik a legnagyobb lehetőség. A "bioelektromos energia" előállítás fő trendjei jelenleg a kombinált energia (hő és villamos) szolgáltatás felé tolódnak el. A kisebb fűtési rendszereket leszámítva, több mint 1000 MW "bioelektromos energiát" termelnek évente az európai üzemekben hagyományos vagy modern biomassza elégetése révén (Palz, 1995). A biomasszát, amely ma elsősorban ipari és mezőgazdasági mellékterméket, valamint szilárd kommunális hulladékot jelent, jelenleg elektromos áram fejleszté29

sére használják hagyományos gőzturbinákban. Az Egyesült Államok biomassza felhasználás kapacitása elektromos áram előállítására több, mint 8000 MW/év (Williams, 1995). Bár ezek az erőművek általában kicsik (többnyire 20 MW alatt) és relatíve költségesek, mégis versenyképesek lehetnek ott, ahol az olcsó biomassza források könnyen elérhetők, és a kombinált energiaszolgáltatás (hő és villamos) megoldható. Ennek ellenére, valószínű hogy nem fognak elterjedni a közel jövőben, mivel az olcsó biomassza nem lesz könnyen elérhető egy ideig (Palz, 1995). Kevésbé tőkeigényes és nagyobb hatékonyságú technológiák szükségesek a bőségesebb, de drágább mezőgazdasági biomassza források használhatóságának megteremtéséhez. Ezalatt olyan ültetvények létrehozását kell érteni, amelyeken intenzív biomassza termelés folyik kizárólag energetikai felhasználás céljából. A gazdálkodás és az energia előállítás csak ebben az esetben lehet versenyképes (Williams, 1995). Nagyobb hatékonyság és alacsonyabb tőkeigény a gázturbinák ciklusonkénti bevonásával lenne elérhető. A jelenlegi fejlesztések a felhasználás és előállítás optimalizálására koncentrálnak (Williams et al. 1995). A termokémiai gázképződéssel járó folyamatokban, szilárd biomassza nyersanyagokból, metanol és hidrogén előállítása esetén figyelemre méltóan több energiát kapunk hektáronként, mint keményítőből, cukorból előállított etanol vagy növényi olajok esetében. A problémát csak az okozza, hogy szilárd biomasszából, termokémiai eljárással történő metanol és hidrogén előállítás nagyságrendekkel drágább, mint a hagyományos üzemanyagoké. Létjogosultsága akkor lesz, ha az olaj ára a jövőben ezen árszint fölé emelkedik (Kocsis, 1988). A lignocellulóz tartalmú nyersanyagok átalakításának legígéretesebb termokémiai technológiája a pirolízisolaj (pyrolytic oil) vagy bio-olaj előállítás (bionyersolajnak is nevezik (2. ábra)). Ez az energiahordozó villám- vagy gyors pirolízis utján állítható elő, a massza tömegének maximum 80 súly %-ra vonatkoztatva. Fűtőértéke mindössze fele a hagyományos fosszilis üzemanyagoknak, de szállítható, tárolható (míg más bio-olajok csak alig) és sok olyan esetben felhasználható, ahol a hagyományos üzemanyagok csak körülményesen. Például olaj kazánokban, szárító kemencékben és esetlegesen turbinákban. Minősége feljavítható hidrogénes kezeléssel vagy más módszerekkel is, mely révén igényesebb égetőkben (gázturbinákban), és további finomítással dízel és benzin üzemanyagok adalékaként használható fel. Számtalan kiaknázatlan lehetőség kínálkozik ezeken kívül is, melyek különböző kémiai eljárásokkal valósíthatók meg. A pirolízisolaj (bio-nyersolaj) felhasználás technológiái gyorsan fejlődnek majd, ha magasabb hozamok, jobb minőségű alapanyagok előállítására kerül sor a jövőben. A katalitikus oxidáció és az extrakció ígéretes lehet a bio-üzemanyagok vagy más kemikáliák előállítására szilárd biomasszából. Az energiaforrás ipari 30

felhasználása a legnagyobb horderejű terület, mely okból kifolyólag számtalan laborban és vállalatnál folynak erre vonatkozó kutatások. Az alkalmazás ökonómiai járhatósága középszinten már zökkenőmentes (Williams, 1995).

1000 kg BIOMASSZA 100 %



210 kg szén 21%

70 kg víz 7%

590 kg bio-nyersolaj 59%

130 kg gáz 13%

Forrás: saját kutatás

2. ábra A miscanthus biomassza konverziójának mennyiségi egyensúlya

A faszenet hagyományos lassú pirolízissel állítják elő, mely esetenként a villámpirolízis melléktermékeként is keletkezik. Ipari méretekben speciális szilárd tüzelőanyagként, folyékony tüzelőként vagy aktív szén készítésére használható. A "termikus gázképzés" felhasználása elektromos áram termelésére inkább rövid távú potenciál kihasználására alkalmas, és jelenleg a világ minden részén létező technológia. Mind az atmoszferikus, mind a nyomás alatti gázosítási technológiák szorosan kapcsolódnak a gázturbinák alkalmazásához. Még vannak ugyan problémák felhasználás és a megfelelő minőség biztosítása terén, de ezek hamarosan megoldódnak. A H2, metanol, ammónia, illetve az üzemanyagok pirolitikus oxidációval való előállítása a hosszabb távú célok között szerepelnek és a legnagyobb kapacitású üzemekre épülnek. Így élvezhetnek talán a legnagyobb ökonómiai előnyöket a jövőben is. A termokémiai átalakítás technológiái alkalmasak a városi hulladék kezelésére is, analóg technológiákat és kisebb változtatásokat alkalmazva nagyon hasonló végtermékeket kapunk. A hulladék nagyon olcsó nyersanyag, melynek felhasználása egyben környezeti tehermentesítést is jelent (Shakir, 1996). A szilárd biomassza tüzelőanyagok felhasználásának legegyszerűbb formája Nyugat-Európában - főleg Németországban és Ausztriában - a biomassza eltüzelése kisteljesítményű kazánokban, vagy kisebb energiaszolgáltató központokban. A speciális kazánokban brikett, pellet, forgács, bála vagy por alakra "tömörített energiaforrások" felhasználása folyik. Ezen energiahordozók legnagyobb problémája, hogy nem eléggé koncentrált formák (kis energiasűrűség, nagy térfogat), így a tárolás és az adagolás meglehetősen körülményes. A szilárd biomassza formák (brikett, pellet) energiatartalma hozzávetőleg a barnaszén energiatartalmával egyezik meg, amely kb. 15-20 MJ/kg.

31

Tüzeléstechnikai szempontból ezen anyagok nagy oxigén, és alacsonyabb széntartalma azt jelenti, hogy az égetés során az égési levegőigény és a keletkező füstgáz mennyisége csekélyebb, mint a szenek égetésénél. A magasabb nedvességtartalom viszont fűtőérték csökkentő, és a füstgázok elvezetésénél problémát okoz a kondenzációs jelenség miatt is. Az égési folyamat másik fontos meghatározó tényezője a tűztérbe adagolt anyag formája. Nagybálák esetében, az égés első fázisában a viszonylag kisméretű tömörség következtében rendelkezésre álló nagy fajlagos felület hatására az illógázok könnyen felszabadulnak. Erősebben tömörített anyag esetén ez a reakcióképes felület kisebb, ennek következtében az anyag meggyulladása lassabb és nehezebben megy végbe, viszont maga az égés tökéletesebb lesz (Sági, 1998). 2.3.4. Biogáz A biogáz összetételét nézve 60-70 %-ban metánt (CH4), és 30-40 %-ban CO2-t tartalmaz. Szerves anyagok nedves közegben végbemenő anaerob fermentációjával keletkezik, amelyet bio-metán fejlesztésnek hívnak. Ez az eljárás főleg a mezőgazdasági termékek előállítása és az állattartás során keletkező szerves melléktermékek eltüntetésében, feldolgozásában játszik fontos szerepet. A kifejezetten biogáz termelésre termesztett növények nagyon ritkák, de azért némelyikük csak metánként hasznosítva is gazdaságosan termeszthető. A biológiai metánképzés segítségével szinte minden növény feldolgozható, míg pl. a nyersanyagok égetése nagyon alacsony nedvességtartalomhoz kötött, addig a biogáz termelés természetes nedvességtartalom mellett történik (Vas, 1997). A biogáz termelésre leginkább alkalmasak a könnyen bontható, magas szénhidráttartalmú növények. Zauner és Kützel (1986) vizsgálatai szerint a kukorica, a kanári köles és a különböző évelő fűfajok silózás és fermentáció utáni metán-hozamai voltak azonosak. A lignocellulóz tartalmú növények kevéssé alkalmasak biogáz fejlesztésére. A zöld növények, mint pl. a pántlikafű hozamának biogáz termelésre való felhasználása szintén komplikált és költséges. Az elfogadható mennyiségű, gazdaságos biogáz termelés legfontosabb feltétele, az egész éven át folyamatos nyersanyag ellátás a mezőgazdasági növénytermelés oldaláról nehézkesen megvalósítható. A biogáz fejlesztés technológiája ma nagyrészt azért épül a hulladékokra, mivel a gyakorlatban a kiindulási szervesanyag mindössze 50-60 %-ban bontható le, a többi elem visszamarad a szilárd vagy híg komposztban. Így a biogázfejlesztés tulajdonképpen a hulladékhasznosítás részének tekinthető. A megtermelt biogázt a mezőgazdaság számtalan területén lehet hasznosítani, ami főleg hő- vagy villamosenergia előállításán keresztül valósul meg. Különböző helyiségek (fejőház, istálló, keltető) fűtése, melegvízellátás, termény szárítás, tejhűtés, üvegházak, fóliasátrak fűtése stb. lehetnek a felhasználás területei (El Bassam és Dambroth, 1992).

32

A biogáz lehetőségeit nagyban javítja, ha fűtőértékét növelik. A minőség javításában a metánon kívüli gázok eltávolítását kell megoldani, amelyet lényegében a (CO2) tesz ki. A biogázt zárt tartályban lévő vizes közegen kell átbuborékoltatni. A vizet célszerű nátrium- vagy kálium-hidroxiddal lúgosítani, így a CO2 karbonátot alkotva visszamarad a vizes közegben. Az így nyert, szinte földgáz minőségű biogáz már robbanómotorok hajtására (benzin-dízel) is alkalmas. Így mezőgazdasági gépek, szivattyúk, a stabil géppark ellátása vagy akár személygépkocsik működtetésére is lehetséges. Egyetlen tényező gátolja csak az ilyen jellegű felhasználást, nevezetesen az, hogy a biogáz cseppfolyósításának költsége, a biogáz fajlagos üzemköltségéhez viszonyítva, annak további 50-60 %-a (Barótfi, 1998). Európa biogáz termelését az elmúlt évek során bekövetkezett nagyobb arányú növekedéssel jellemezhetjük. A biogáz telepek számának szaporodása főként azzal indokolható, hogy nagyon sok állattartó telep kiegészítő egységként, anaerob biogáztermelő berendezéseket működtet. Ezekre, amelyek leginkább sertéstelepek, az jellemző, hogy nem rendelkeznek nagyobb mezőgazdasági földterülettel a telepek környékén. Így a hígtrágya elhelyezésének, ártalmatlanításának a biogáz termelésben való felhasználás a legegyszerűbb módja. Ezáltal csökkenthető a telepek külső energiafogyasztása, illetve egyúttal megoldható a tenyésztés melléktermékeinek megsemmisítése is. Az eljárás azonban nagyobb mennyiségű szervesanyagot, cellulózt is igényel a megfelelő C:N arány beállításához. A szükséges szervesanyagot az állattartók alacsony költséggel termeszthető, nagy hozamú növények termesztése révén szeretnék biztosítani. Ezeket tehát biogáz energianövényeknek nevezhetjük, melyek közül a nádképű csenkesz, óriás keserűfű, szudánifű, olasznád a legjelentősebb. Termesztésüknél a legfontosabb szempont, hogy minél nagyobb cellulózhozammal rendelkezzenek hektáronként (Itabia, 1998). 2.4. Az energetikai célú növénytermesztés (szocio-) ökonómiai vonatkozásai Már a alfejezet címe is sejteti, hogy a energetikai célú növénytermesztés megítélése nem történhet kizárólag közgazdasági alapon. A jövedelmezőség mérlegelésénél ugyanolyan súllyal szerepelnek a tevékenység környezeti és társadalmi vonatkozásai, hatásai, mint az ökonómiai szempontok. Társadalmi hasznosságát figyelembe véve, tehát nem az a kérdés, hogy gazdaságos-e az energianövények termesztése, hanem az, hogy milyen eszközökkel tehető gazdaságossá. Ezen alapelvből kiindulva a Holland szakemberek három kritérium alapján értékelték - szocio-ökonómiailag - az energetikai növénytermesztést: - Az energia előállítás költségei, - A CO2 emisszió csökkentésének költségtényezője,

33

- Az egy hektárra jutó relatív munkahelyteremtés gazdasági értéke. Biewinga és van der Bijl (1996) úgy gondolja, hogy ezen három kritériumon keresztül lehet csak ésszerűen áttekinteni az energetikai növénytermesztés sokrétű gazdasági hatását. Én viszont a kritériumrendszert kiegészíteném egy, a növények termeszthetőségére vonatkozó faktorral is. 2.4.1. Az energia-előállítás termelési költségei Az energia növények ára az az ár, amelyet a farmereknek szükséges realizálniuk az energia növények eladása révén. Az ár a következő három elemből tevődik össze Lawson (1995) szerint: I. Az energia növények termelési költségei, II. Az a nettó árrés, amelyet a farmereknek szükséges megkapniuk, hogy versenyezhessenek az élelmiszertermelésből származó bevételekkel, III. Területtámogatások. A termelési költségeket négy kategóriába sorolták, melyek a következő munkafolyamatokat foglalják magukba: - telepítés költségei (magvak és dugványok ára, magágy előkészítés és vetés), - éves menedzsment költségek (bemeneti változó költségek: trágyázás, műtrágyázás, növényvédő szerek; munkaerő és gépköltségek: trágyázás, permetezés, gyomirtás; és a termőfölddel, épületekkel kapcsolatos fix költségek) - betakarítás költségei: betakarítás és tárolás, tisztítás stb. - gyomirtás, gyomlálás költségei: évelő növények gyökérrendszerének kezelése Előbbi költségkategóriák adódnak tehát össze a termelési költségek számítása során. Évelő növények esetében az egész termelési ciklust figyelembe kell venni, majd egy évre kiszámolni az aktuális termelési költségeket. Egyéves növények termesztési költsége értelemszerűen egy évre vonatkoztatható (ECU/ha/év). A szállítási és szárítási költségek azok amelyek a következő színten növelik az energianövények árát a termelési költségeken felül. A szállítás és szárítás költségei a termelőtől (farmertól) a feldolgozó (konvertáló) egység kapujáig terhelik a terméket (ECU/ha v. tonna). Az energetikai termék árának végső költségnövelő faktora az a konverziós költség, amely tulajdonképpen az energiahordozó koncenrálását, felhasználható formába alakítását jelenti. A konverzióra vonatkozó eljárások a következők lehetnek (Lawson, 1995): 1. Olaj extrakciója magvakból, a növényolaj metil észterezése, dízel motor üzemanyaggá alakítása; 2. Alkoholos fermentáció, cukorrépából, búzából, édes cirokból stb., az etanol desztillációja és benzin motorokhoz való üzemanyaggá alakítása; 3. Rostnövények elégetése energiatermelés céljából: 34

- elgázosítás (pirolízis), kombináltan hő és elektromos energia termelése céljából (CHP- combined heat and power generation) 5MW teljesítményű berendezésekben brikett vagy pellett formájában, - elgázosítás és égetés gőzfejlesztésre és gázturbinák hajtására 50 MW teljesítményű berendezésekben, - 500 MW feletti hagyományos erőművekben való elégetés szénhez keverve kb. 10 %-os arányban (co-fireing coal). Összegezve tehát, a "növényi eredetű energia" előállítása a következő költség tényezőkből tevődik össze (Biewinga, 1995): 1. Energianövény ára - termelési költségek - a farmerek nettó árrése - szubvenció, területi támogatás 2. Szállítási és Szárítási költségek 3. A Feldolgozás, Konverzió költségei 2.4.2. A CO2 emisszió csökkentésének költségtényezője A biomassza/energia konverzió egyik legfontosabb célja, az üvegházgázok emissziójának csökkentése. A CO2 emisszió csökkentésének költségtényezője mutathatja meg az energianövények termesztésének igazi hatékonyságát. A energianövényekből származó energia felhasználása révén a környezetbe jutó CO2 mennyiség a növények megújulásával a légkörből ki is vonódik. Ez azt jelenti, hogy biomassza energiaforrások esetében a CO2 mérleg egyensúlyban van, esetleg negatív (Taschner, 1993). A CO2 emisszió csökkentésének magas költsége az a tényező, amely a fosszilis energiahordozókból származó energiával szemben gazdaságossá teheti a bioenergiahordozók fokozottabb alkalmazását. Ez tulajdonképpen azt jelenti, hogy az energianövényekből előállítható bio-energiahordozók magasabb ára, a CO2 emisszió csökkentés költségeinek hiányában kompenzálódik (Biewinga és van der Bijl, 1996). Röviden, az energia árának CO2 emisszióra vonatkozó költségeit a következőképpen számíthatjuk ki: 1. Kiszámítjuk a CO2 emisszió elkerülés mértékét tonnában, egy hektárra vetítve, éves viszonylatban. 2. Második lépésként kiszámítjuk az egy hektárra jutó CO2 emisszió elkerülés értékét: a biomasszából származó energia termelési költsége, mínusz az ener-

35

giatermelés pénzbeli értéke a fosszilis energiahordozók energiaértékében kifejezve. 3. Végül kiszámítjuk a CO2 emisszió elkerülés nettó költségét tonnára vetítve, mégpedig úgy, hogy a második lépés eredményét elosztjuk az elsővel. 2.4.3. A munkahely teremtés gazdasági értéke Kormányzati vélemények és egyéb szakmai csoportok egyaránt megemlítik a biomassza energetikai felhasználásának a foglalkoztatásra vonatkoztatható pozitív hatását. A foglalkoztatás növekedése a vélemények szerint akkor valósulhatna meg optimálisan, ha a bio-üzemanyagok előállítása a háztartásokban, családi kisvállalkozások révén valósulna meg. Ezeknek a kis és középméretű vállalkozásoknak nagyon fontos szerepe lehetne vidéki területek lakosságmegtartó képességének növelésében, és e területek folyamatos fejlődésének biztosításában (Gardener, 1994). A magas munkaerő igény természetesen nem szükségszerűen pozitív. Nyilvánvaló, ha magas költséggel állítjuk elő a bio-energiahordozókat, nem biztos hogy piacképessé tehető áruvá válnak. Ebben az esetben azonban a legfontosabb szempont, a vidéki munkanélküli réteg helybentartása és bevonása a munkaerőpiacra. Ezen feltételek mellett még egy bizonyos szinten dotált munkabér kifizetése is gazdaságosabb, mint a piaci terméket elő nem állító munkanélküli segély költségtényezője. A másik igen fontos szempont, a kötelezően ugaroltatott területek mennyiségének növekedése, amelyek betartása szintén csökkenti a felhasznált munkaerő mennyiségét (Biewinga és van der Bijl, 1996). Oegema és Posma (1994) szerint, a fosszilis üzemanyagok helyettesítése repcemetil-észterrel (RME) 30 ezer hektárra vetítve 190 újabb munkahelyet eredményezne. Ezeknél a munkahelyeknél az a legfontosabb, hogy az elsődleges szektorban keletkeznének, növelve a mezőgazdaság aktivitását és a klasszikus foglalkoztatást. Ezen kívül munkahelyek teremtődnek a szállítás és a biomassza közvetlen feldolgozása révén is. A "British Association for Bio Fuels" szerint, 50 ezer tonna RME üzemanyag felhasználása révén 681 munkahely teremtődik a farmokon közvetlenül, és 381 pedig a farmokon kívül, közvetett módon. A munkahelyeteremtés gazdasági értékének kiszámítási módszere a következő: 1. Első lépésben kiszámítjuk az energianövények termesztésének munkaerő igényét, 2. Majd az egy hektárra kiszámított teljes munkaerő igényt osztjuk a referencia rendszer munkaerő igényével.

36

A Holland szakemberek által számított, egy hektárra jutó munkaerő igényeket látjuk a 3. táblázatban, szántóföldi energianövények esetében. 3. táblázat Egy hektárra jutó munkaerő igények energianövények esetében NÖVÉNY

Munkaerő igény óra/ha/hónap 17 36 17 17 10 17 9 6

Repce Cukorrépa Őszi búza Cukorcirok Kukorica Kender Kínai nád Fűz és Nyár Forrás: Biewinga és van der Bijl, 1996

A szakemberek által végzett vizsgálatok alapján készített összefoglaló táblázat, a bio-energiahordozó keletkezésének teljes vonatkozásában feltárja azokat az ökonómiai tényezőket, melyeket hat fő csoportra oszthatunk. A termelési költségcsoportban szereplő költségtényezők: telepítési költség, éves menedzsment költség (műtrágyák, munkaerő, gépszükséglet stb.), betakarítás, rizóma kezelés. Járulékos költségek között szerepel: a farmerek nettó árrése, területtámogatás, kívánt éves jövedelem. Az előkészítési költség pedig a szállítási és szárítási költségekből tevődik össze. Ezeken kívül a feldolgozás vagy kovenverzió, a CO2 emisszió elkerülés és a munkahelyteremtés gazdasági mutatóit szükséges számításba vennünk (Biewinga és van der Bijl, 1996). A 4. táblázatból kiderül, hogy az említett költségtényezők mellett, a kender és kínai nád tüzelőanyagként törénő felhasználása jellemezhető legalacsonyabb összköltséggel. Folyékony üzemanygként történő felhasználás esetén a cukorcirok, kukorica, és a repce mutatói a legjobbak. A cukorrépa-alkohol előállítása, és a kukoricából származó biogáz előállítás kiugróan magas költségszintje egyértelmüen a magas konverziós költségekkel magyarázhatók. Általánosságban azonban kijelenthető, hogy a különböző növények esetében feltüntetett összköltségeket, legnagyobb mértékben, a szárítási és átalakítási költséget határozzák meg. Ezek költségadatok nagymértékben meghatározzák a különböző energianövények perferancia sorrendjét is, amelynek kialakítása az energetiakai termesztés egyik kezdő lépésének tekintendő.

37

4. táblázat A néhány fontosabb szántóföldi energianövény termesztésének ökonómiai aspektusai, ECU/ha/év -ben; (Biewinga és van der Bijl, 1996 alapján). C.répa

Búza

Repce

extr. CHP

desztilláció

desztil . CHP

desztil. CHP

gázos./ CHP

gázosítás

köz.égetés

gázos./ CHP

gázosítás

köz.égetés

gázos./ CHP

gázosítás

köz.égetés

343

420

343

312

482

482

482

337

337

337

387

387

387

1187

1469

1187

965

977

977

977

807

807

807

816

816

816

429

616

429

449

511

439

439

507

435

435

411

338

338

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

31

31

31

1959

2505

1959

1726

1990

1898

1898

1651

1579

1579

1645

1572

1572

-529

-529

-529

-529

-529

-529

-529

-529

-529

-529

-215

-215

-215

500

500

500

500

500

500

500

500

500

500

500

500

500

930

1476

930

697

941

868

868

622

550

550

930

857

857

143

432

143

49

338

434

434

115

148

148

87

112

112

0

0

0

0

324

74

74

0

54

54

0

41

41

143

432

143

49

662

508

508

115

201

201

87

152

152

852

995

852

722

1467

1276

546

1061

923

395

802

698

299

1925

2903

1925

1468

3070

2653

1923

1799

1675

1147

1819

1708

1309

615

1735

615

672

1395

1051

363

587

516

18

903

832

455

17

36

17

17

10

10

10

17

17

17

9

9

9

C.cirok hasznos. irány telepítési ktg. éves menedzs. ktg. betakarítás ktg. Rizóma ápolás ktg. Teljes termelési ktg. farmerek nettó árrése terület támogatás kívánt éves jövedel. szállítási ktg. szárítási, raktár.oz. ktg. Teljes előkészit. ktg. konverzió ktg. Teljes költ-ség CO2 emisszió elkerülés ktg. Munka erőszük óra/ha/év

Kukorica

Kínai nád

Kender

2.5 Szántóföldi növénycsoportjaink energetikai hasznosítás szerinti értékelése Ebben a fejezetben a hagyományos növénytermesztés szerinti csoportosítás alapján szeretném a Magyarországon termeszthető szántóföldi növényeket bemutatni, úgy hogy kiemeljem azokat a kedvező "növényi tulajdonságokat", amely alapján egy-egy hagyományos növény energetikai felhasználás szempontjából is számításba vehető.

38

Mivel energetikai hasznosítás esetén nem a hagyományos értelemben vett termék – élelmiszer vagy takarmány - előállítása a cél, változnak a növénnyel szemben támasztott követelmények is. Nem cél például a gabona vagy takarmánynövények esetében a minél magasabb fehérje tartalom elérése (extra nitrogén bevitellel), mivel ebben az esetben a táplálóérték teljesen mellékes, a magasabb fehérjetartalom csak kedvezőtlen. Az energianövények növényvédelmi szükséglete is kb. 20-30 %-kal alacsonyabb szinttel jellemezhető, mivel a végtermék jellegénél fogva, nem kell hogy megfelejen például esztétikai, vagy a további feldolgozás minőségi követelményeinek. Nem kell arra sem figyelni, hogy a növény csak ehető alkotóelemeket tartalmazzon. Több növény esetében a fogyaszthatóvá tétel, az élelmiszer vagy takarmányként való hasznosíthatóság a nemesítések során csak igen jelentős relatív terméscsökkenés árán valósulhatott meg. A repceolaj esetében például a magas erukasavtartalom volt az élelmiszeripai felhasználás legjelentősebb akadálya. A nemesítésekkel elérték, hogy a növény fejlődése során nem az egészségkárosító erukasav, hanem olajsav keletkezik legnagyobb mennyiségben. Ennek ára is volt, mivel a növény sokkal érzékenyebbé vált ökológiai és növényegészségügyi szempontból is. Energetikai felhasználás szempontjából azonban az erukasav jellemezhetőbb kedvezőbb tüzeléstechnikai paraméterekkel. A potenciálisnak nevezhető mezőgazdasági növényeinkről, ezek általános tulajdonságairól a segédanyagban találhatók meg azok a részletek - általános leírás, ökológiai igények, szaporítás, termesztés, betakarítás, raktározás, feldolgozás és felhasználás - amelyek alapján hazánkban termeszthető energianövényként kiválasztásra kerültek, illetve ezen jellemzők alapján határoztam meg regionális eloszlásukat is. 2.5.1 Gabonafélék Az élelmiszerek és takarmányféleségek legfőbb forrásának ma a gabonafélék tekinthetők. Ennek következtében a gabonanövényekhez kapcsolódó termesztési, növényvédelmi eljárások, nemesítési programok nevezhetők a mezőgazdaság legfejlettebb, legkutatottabb területének. Ezért jellemzésükkel nem kívánok részletesebben foglalkozni, mindössze néhány olyan dologra szeretném felhívni a figyelmet, amelyek a hagyományos termesztéstől, illetve a gabonafélékkel szemben támasztott igényektől eltérőek, illetve okai lehetnek energianövényként való termesztésüknek, energiaforrásként való felhasználásuknak. A szeszgyártás hazánkban már a XIV. században ismert tevékenység volt, akkor égetett bor néven terjedt el a köztudatban. Alapanyagait egyedül és kizárólag a mezőgazdaság szolgáltatta. A nyersanyagok közül legfontosabb szerepe a keményítőtartalmú növényeknek, közülük egyes gabonaféléknek (kukorica, búza, 39

árpa) és a burgonyának volt. Mivel napjainkban a szintetikus alkoholgyártás olcsóbban valósítható meg, ezen növényink feldolgozása kissé háttérbe került (Pecznik, 1971). Azonban a gabonafélék szalmáját, a kukoricaszárat, csuhét öszszevetve az egyik legnagyobb elméleti biomassza forrással lehetne számolnunk a jelen mezőgazdaságában. Ez egy hatalmas potenciált jelent energetikai alapanyagként való felhasználás szempontjából is. Bár néhány növényt a gabonafélék közül használnak már energiaforrásként, energetikai termesztésbe való bevonásuknak igazi okai mégis a gabonatúltermelés jelensége, illetve a rendelkezésre álló, nagyon fejlett technológiai feltételrendszer lesz. Ez alatt a művelés, vetés, betakarítás, bálázás, raktározás, magtermesztés stb. magas technológiai színvonala értendő (El Bassam, 1996). Azok a gabonafélék, amelyeknél az egész növény kerül betakarításra, csak bizonyos körülmények között, feltételek mellett használhatók fel energianövényként. A növénynemesítők az utóbbi tíz évben is igen aktívan dolgoztak, a gabonafélék hozamai átlagosan 10-15 %-kal növekedtek. Javult a genetikai készlet, hatékonyabb lett a tápanyag-felhasználás és jobb lett a növények adaptációs képessége a különböző környezeti feltételekhez is. Ennek eredményeként a Harvest-index is kedvezőbbenb alakult. A gabonáknál elérte a 0,5 körüli értéket, amely talán már a maximumnak tekinthető. A sikerben - energetikai felhasználás szempontjából - van egy kis keserűség is. Ugyanis a teljes biomassza mennyiségének növekedésére ezeknek a ”fajtakorrekcióknak” nem volt hatása. A magmennyiség növekedése több fehérjét, jobb hasznosítási arányt jelent az élelmiszer feldolgozók számára, amely növekedés viszont egyenesen arányos az ”elégethető részek” arányának csökkenésével (Sági, 1998). A gabonanövényeknél, amennyiben energetikai célra szeretnénk felhasználni azokat, a következő jellemzők optimalizálása tartandó szem előtt különböző fajtakorrekciók, vagy nemesítés során (Anon, 1996):  Azok a fajták, amelyeknek nagyobb a Harvest-indexe, sokkal jelentősebb arányban adnak szalmát. A kisebb sikér és nagyobb szénhidrát, keményítő tartalom növeli az energetikailag hasznosíthatóság esélyeit. E tulajdonsággal az ősi, vad, nemesítetlen fajták rendelkeznek legfőképp. (De a visszanemesítéssel is óvatosan kell bánni, mivel a Harvest-index csak egy tulajdonság a sok közül. A környezeti adaptáció képessége, a betegségek elleni rezisztencia stb., az energianövények szempontjából is nagyon fontos jellemzők.);  Nitrogénfelhasználás. Az alkalmazott nitrogénműtrágya mennyisége - mely gabonaféléknél nagyon nagy költségnövelő tényező - energetikai felhasználásnál a szokásos mennyiség 20-40 %-ra redukálható, mivel a nitrogénszükséglet legnagyobb része a magvak proteintartalmának növelésére szolgál. A proteintartalom növelésére azonban nincs szükség, ha az egész növényt energetikai alapanyagként takarítjuk be; 40

 A növény egészben történő betakarítása, mely magába foglalja a levágást és begyűjtést is, egy menetben, olcsóbban, praktikusan, szinte veszteségek nélkül oldható meg;  A betakarítást nem szükséges kampányszerűen végezni, hetekkel korábban is megkezdhető, illetve kissé elnyújtható bármely gabonafélénél;  A felhasználáshoz tökéletesen alkalmazkodó génmanipulált fajok bevezetése is elképzelhető a termesztésben, ha emberi fogyasztásra vagy takarmányozásra nem kerülnek. Olyan nemesítési kísérletekre lenne szükség a jövőben, melyeknek eredményeként növekedne a gabonafélék szalmahozama a maghozam részleges megtartása mellet. Ezeket speciális energia-gabonaként termeszthetnénk szilárd biomassza tüzelőanyag céljára. Ez a felhasználás jelentősen minimalizálná a termelési inputokat, és csökkentené a környezeti igénybevételt is. Továbbá a gabonákat magas enzimtartalmuk alkalmassá teszi bio-etanol hatékony fermentációs kivonására. A kísérletek, amelyeket eddig végeztek, különösen az árpánál kecsegtetnek kedvező eredménnyel. Nagyon fontos feladat a gabonaféléknél a melléktermék, azaz a szalma vagy kukoricaszár hasznosításának megoldása. Azonban, mint az már az előző fejezetben is említettem, dolgozatomban főként a főtermékként, energetikai célra termesztett növényekkel kapcsolatos kérdéskört kívánom áttekinteni. Itt sajnos nagyon nehéz szétválasztani az élelmiszer búza vagy egyéb gabonák melléktermék szalmájának felhasználását, a főtermék energia-gabona biomassza hasznosításától. Ennek oka, hogy a gabonanövények, és ezek között is főként a búza sajátságos táplálkozástani szerepe nagyon kivételessé teszi a növénycsoportot. A gabonafélék egyik előnye a többi kultúrnövénnyel szemben, hogy magjukban olyan arányban vannak a nitrogéntartalmú és nitrogénmentes anyagok, mely révén az ember szükség esetén egyedül kenyéren is fenntarthatja életét (Láng, 1966). Ez a tény a gabonafélék energetikai hasznosítását mindig másodlagossá fogja degradálni, annak ellenére, hogy az ágazat folyamatos túltermeléssel köszködik. A hazánkban megtermelhető klasszikus gabonafélék (búza, rozs, tritikálé, árpa, zab) szerepe az energetikai vetésszerkezetek összeállításában, a diverzitás fenntartásába lehet leginkább jelentős. Ezen gabonafélékből származó bioetanolra, vagy szilárd tüzelőanyagra, mint járulékos energiahordozókra számíthatunk a jövőben, de mindenképpen számolni is kell velük. Egészen más a helyzet a kukoricával, míg Európában a cukorrépa után a második, addig Észak-Amerikában az elsőként számításba vett és vehető bioetanol nyersanyagforrásként szerepel. Alkoholkinyerésre való alkalmasságát elsősorban cukor és keményítőtartalma határozza meg. A kukorica ugyan a cukorrépától kisebb hatékonysággal alakítható át etanollá (kuk.: 32%, cukorrépa: 35%, 41

búza: 24%), de mégis kétszer akkora etanolhozamra lehet számítani esetében hektáronként, mint a búzánál (Sági, 1998). A bioalkoholt az USA-ban elsősorban motorhajtásra használják, benzinhez keverve 20%-ig alkalmazható. A benzinkutaknál is tankolható „gasohol” nevezetű bioalkohol használata esetén azoban, az üzemanyagtartályt kicsit meg kellett növelni, mivel az etanol energiatartalma kisebb a benzinénél (1 liter etanol≈0,65 liter benzin). Az Ameriai Egyesült Államokban, 1980-ban 5,45 millió hl bioetanolt termeltek, csaknem kizárólag kukoricából. Itt a bioetanol-kukorica termesztőket premizálják, kedvezményekben részesítik, így árban versenyépesek tudnak lenni a hagyományos energiahordozókkal (Pimentel, 1983). Vizsgálataim szerint, hazánkban is nagyon fontos szerepe volt az évszázad elején, közepén a kukoricából nyert alkoholnak, mivel a burgonya után a második legfontosabb szeszgyártási alapanyagként vették számításba. A kukoricát és a többi gabonafélét mechanikai felaprózás, azaz darálás után igen kifinomult technológiával dolgozták fel. A több lépcsős feltárásra azért volt szükség, mivel a gabonakeményítőt az élesztő baktériumok még oldott formában sem voltak képesek elerjeszteni. A többlépcsős eljárás azonban némileg megdrágítja az ily módon előállított növényi eredetű alkoholt. A cukorcirok és szudánifű esetében megjegyzendő, hogy ugyan a gabona növényeink közé tartoznak, de termesztésük végeredménye más főtermék, a cukorcirok cukorszirupként, a szudánifű hagyományos termesztés esetén értékes szálastakarmányként vehető számításba. Különbség még az is, hogy C4-es növényként sokkal magasabb biomassza produktummal jellemezhetők, mint klasszikus gabonaféléink. A cukorcirok termesztésének elterjedését hazánkban, illetve más országokban az a sajnálatos tényező akadályozza, hogy a növény cukortartalma főként nem kritályosítható cukorból tevődik össze, amely lehetelenné teszi kristálycukorként való kereskedelmi forgalomba kerülését (Bocz, 1992). A kukoricához hasonló termesztéstechnológiája, illetve kitűnő hazai termeszthetősége nagy perspektívát kínál a növény számára az energetikai hasznosítás terén, mivel rövid időn belül az egyik legfontosabb bio-alkohol alapanyag növénnyé léphet elő. Szintén a cirokfélékhez tartozó szudánifű térhódítása jelenleg is tart a takarmánytermesztők körében. Óriási zöldhozama szinte egyedülálló a takarmánynövények között. Átlagos feltételeket biztosítva, a növényről 80 -100 t/ha termés is várható, ami kimelkedően nagy menyiségű, 20-30 t/ha szárazanyagot jelent. Termesztett növények: Árpa - (Hordeum vulgare L.), Búza - (Triticum aestivum L.) Kukorica - (Zea mays L. Ssp. Mays), Rozs - (Secale cereale L.) Tritikálé - (x Triticosecale), Zab - (Avena sativa L.) 42

Cukorcirok - (Sorghum bicolor L.) Szudánifű - (Sorghum vulgare P.v. sudanense) 2.5.2 Hüvelyesek Az elsősorban a magjukért termesztett hüvelyesek közül, a szója és a csillagfürt magyarországi termesztése leginkább ismeretes. Mely két növényt még együttesen sem jelemezhetük nagy volumennel. Ennek leginkább oka az, hogy főként a szója termesztésének nincs hagyománya Magyarországon. A két növényt hazánkban főleg takarmányozási célból termesztik, bár a szója nemzetgazdasági jelentőségének növekedésére lehet számítani, mivel nemzetközi viszonylatban a gabonafélék után - a második legfontosabb élelmiszernövényünkké lépett elő. A hüvelyesek terméseiben a nagy fehérjetartalom jelent értéket, éppen ezért energetikai célra való termesztésüknek csak szélsőséges esetben, illetve a magvak olajtartalmának fokozott növelésével lehet esélye. A hüvelyesek közül a szója és a csillagfürt magjai rendelkeznek a legmagasabb fehérje- és olajtartalommal. A szója: 39:21, csillagfürt: 37:18 -es arányokkal jellemezhető százalékosan a fehérje- és olajtartalom vonatkozásában a magtermésben. Ezek az arányok szükség esetén nemesítéssel némiképp módosíthatók az olajtartalom javára, de megoldás lehet e növények esetében is a genetikailag módosított fajták termesztésbe vonása. Ezen a területen, főleg a szójával kapcsolatban, Amerikában igen előrehaladott kísérletek folynak már évek óta. (Mediavilla et al., 1995; Bocz, 1992). Termesztett növények: Szója - (Glycine max L.), Csillagfürt - (Lupinus spp.) 2.5.3 Gyökér és gumós növények A Magyarországon termesztett gumós növényeink szinte mindegyike alkalmas energianövényként való hasznosításra is. Ezt főként a már jelenleg is igen magas színvonalon végzett termesztéssel, és a fejlett ipari feldolgozással indokolható. Cukorrépa esetében, ha energetikai célú véghasznosítás, azaz alkoholos üzemanyag előállítása a cél, a termesztés szempontjából nem szükséges változtatásokat eszközölni, mindössze az ipari feldolgozás során, a cukor kristályosítása helyett, alkoholos lepárlást kell alkalmaznunk. Ennek következtében nagyobb mennyiségű répafejet dolgozhatunk fel, mivel az élelmiszercukorra vonatkozó tisztasági követelményeket nem szükséges betartanunk. A cukorrépához hasonlóan hasznosítható gyökeres növényünk a cikória. Termesztése csak igen kis területen jellemző hazánkban. Talajigénye a cukorrépához hasonló, de inkább mérsékeltebb igényekkel jellemezhető. Jól alátámasztja 43

ezt az a tény, hogy vad alakja, a katángkóró, gyomnövényként az egész országban elterjedt. A cikóriagyökér inulintartalma, amely egy ritkán előforduló polifruktóz, nem a cukorgyártásban, hanem a pótkávé- és inulingyártásban kerül felhasználásra. Hátránya cukorrépával szemben, hogy jóval kisebb hozamokkal jellemezhető, viszont gyökere lényegesen tovább tárolható a betakarítást követően (Antal, 1992). Hazánkban a gabonafélék után, a burgonya nevezhető a második legjelentősebb élelmiszernövénynek. Az igénytelenebbnek nevezhető, korábbi termesztési hagyományokkal rendelkező csicsókát mára teljesen kiszorította a termesztésből. Mindkét növény esetében a magas keményítőtartalom az, amely energianövénykénti hasznosíthatóságát indokolja. A burgonyából történő alkohol kinyerésnek már évszázados hagyományai vannak. Alkoholos üzemanyag előállítása a gumókból tehát nem támaszt különösebb technológiai feltételeket, de az szinte teljesen bizonyos, hogy az üzemanyag előállítás alacsonyabb költséggel jár együtt a tisztasági fok mérséklésének következtében. A csicsóka háttérbe szorítása az alacsonyabb hozamok, és a kis mértékű tárolhatóság miatt, üzemanyagként történő hasznosítás esetén is indokolt lehet. Nem szabad azonban elfelejtkezni arról sem, hogy a csicsóka betakarítása időben elcsúsztatható, gyengébb minőségű termőhelyeken is a vetésszerkezetbe illeszthető, évelő növény. Fontos megjegyezni, hogy a szintetikus alkoholelőállítás előtt, a burgonya volt a szeszgyártás legfontosabb alapanyaga, 100 liter tiszta szesz előállításához hozzávetőleg 1000-1200 kg burgonyagumót használtak fel. „Igen hálás alapanyaga” a szezsgyárátásnak a mai napig, a cukorrépa és a melasz is. Húsz tonna cukorrépából igen egyszerű és olcsó eljárással 20-22 hl szeszt lehet előállítani. A szeszgyáráts legolcsóbb alapanyagának mégis a cukorfeldolgozás egyik mellékterméke a melasz nevezhető. Ennek oka, hogy nagyrészt erjeszthető cukrot tartalmaz és erjesztéshez való előkészítése nagyon egyszerű. Az ejárás során 100 kg melaszból 30-32 liter szesz állítható elő (Pecznik, 1971). Termesztett növények: Cukorrépa - (Beta vulgaris L.), Cikória - (Cichorium intybus L.) Csicsóka - (Heliantus tuberosum L.), Burgonya - (Solanum tuberosum L.) 2.5.4 Olajnövények A legfontosabb szántóföldi növények közé tartoznak, mivel értékes olajuk táplálkozásunk nélkülözhetetlen alapanyagát képezik. Különösen a napraforgó termesztésének fő célját az étkezésiolaj-szükséglet előállítása jelenti. A 40%-nál alacsonyabb olajtartalmú napraforgófajtákat madáreleségként vagy silótakarmánynak is vetik (Antal 1992). 44

A napraforgó nagyon jól adaptálható a különböző klimatikus és talajviszonyokhoz. Jól fejlett gyökérrendszerének köszönhetően, a leginkább szárazságtűrő növények közé sorolható, ezért termesztése a déli, szemi-arid területeken is bátran javasolható. Magyarország éghajlata nagyon megfelel a napraforgó termesztésének. Az ország különböző termőtájain a rendelkezésre álló víz, vagy hő esetleg nem fedezi a tenyészidő minden szakaszában a nagyobb termésekhez szükséges igényeket, így az egymást követő tenyészidőszakok hozamai is eltérőek lesznek. Az olajhozamot, ezek az úgymond stresszelő tényezők, akkor csökkentik a legnagyobb mértékben, ha a fő növekedési időszakban vagy virágzáskor állnak fenn. Nedvességi stressz hatására például a növény leveleinek száma és mérete csökken. Ennek egyik jele, hogy a levelek párologtatása kisebb mértékű, ezáltal a tápanyagmozgás mérsékeltebb, illetve a kisebb levélfelület extenzívebb fotoszintézist is feltételez. Közepes mennyiségű termést, ha téli csapadék legalább a 300 mm-t megközelíti, öntözés nélkül is elérhetünk (Antal, 1992; Dalianis, 1996). A repce az ökológiailag igényes növényekhez sorolható. A mélyen művelhető, humuszban gazdag homokos agyagtalaj az optimális a repce termesztésére, de ezen kívül humuszos agyag, vagy vályog, illetve a vályog is nagyon megfelel. A repce talajigényét régebben sokan alábecsülték, de kiderült, hogy a nagy termések egyik legfontosabb feltétele a garantált vízellátás, főleg áprilisban a fejlődés kezdetén. Ezt csak az előbb említett, jó kultúrállapotú talajok képesek biztosítani. A tavaszi repce sokkal gyengébb gyökeret fejleszt, ezáltal jóval érzékenyebb a vízhiányra, mint az őszi, áttelelő típus. Ezért termesztése lápos vagy vizenyős területeken sem ajánlott (Honemeier et al., 1993). A repce egész tenyészideje során a származási helyének megfelelő, hűvösebb vagy mérsékelten meleg, nagy fagyoktól mentes, csapadékos, párás klímát igényli. Vetése után, kb. 80-100 napig a 2 oC feletti hőmérsklet optimális. Ez azért szükséges, hogy a gyökerek és a levelek (8-11 db) elérjék az átteleléshez szükséges fejlettséget. A téli fagyokat a gyenge fejlettségű repce nagyon megsínyli, míg a tél beálltáig megerősödött repce elég jól bírja a száraz fagyokat. A korábban vetett, túl buja repce is hajlamos a téli kipusztulásra. Fagytűrő képessége nagymértékben függ a talaj nedvességi állapotától. A repcét -6, -8 oC hideg is kipusztíthatja, ha a talaj erősen nedves, viszont száraz talajon jelenlegi repcefajtáink a néhány napig tartó -18, -22 oC hideget is kibírják. Késő télen vagy kora tavasszal, mikor a hőmérséklet tartósan 5 oC fölé emelkedik, a repce megkezdi növekedését. Nyáron elvetett repce, "nyári repce" is ismeretes, rendszerint az északi területeken használják, ahol a tél túl szigorú az ősszel vetett repce átteleléséhez (Honemeier et al., 1993).

45

Az olajnövénypiacra általában jellemző hogy termékhiánnyal küszködik, főleg a nyugat-európai régió az, amely nem tudja saját olajszükségletét előállítani. Ezért hazánk mezőgazdaságára is érvényes, hogy maximálisan igyekszik kielégíteni az exportlehetőségeket. A napraforgót főleg étkezési célra, a repcét ipari alapanyagként fogadja szinte korlátlan mennyiségben a nyugat-európai régió. A nyugat-európai csökkentett olajtermő területeknek főként növénytermesztési okai vannak. Termesztett növények: Napraforgó - (Helianthus annus L.), Repce - (Brassica napus L.) 2.5.5 Rostnövények A rostlent egyik legrégebben termesztett növényeik közé sorolhatjuk, mind a szárából nyerhető rostok, mind magjában található olaj jól ismert alapanyagok. Termesztését egyrészt ökológiai igénye, másrészt kórokozókra, kártevőkre való fokozott érzékenysége korlátozza leginkább hazánkban. Termesztése nem tervezhető biztonsággal, mivel igen vátozó terméshozamokkal jellemezhető évről évre (Ruzsányi, 1992). Energetikai termesztés szempontjából való figyelembe vételét ugyan olajtartalma és viszonylag magas szárazanyag hozama elvileg indokolhatná, de hazánk éghajlati adottságai nem biztosítanak megfelelő termésszínteket. A kender közép-Ázsiai eredetű növény, innen hódította meg évszázadok alatt az összes kontinenst. Magyarországon a történelmi időkben már termesztették a kendert. Magyarország földrajzi viszonyai, hőmérsékleti és csapadékadottságai kiválóan alkalmasak a kender termesztésére. Hazánkban az utóbbi évszázadot kivéve az északi kendert termesztették. A jóval értékesebb és nagyobb termést adó déli kender csak egy évszázaddal ezelőtt, az olasz fajták behozatala után vált ismerté. Fleishman Rudolf nemesítői tevékenységének köszönhető, hogy az 1930-as években nagy értékű magyar fajták váltották fel a külföldi fajtákat. A nemesítői munka sikeres folytatása Bócsa Iván nevéhez kötődik, aki újabb fajtákat, a hibrid kendert, az uniszex kendert is előállította (Ruzsányi, 1992). A kender egyéves, rövidnappalos, C3-as növény, hagyományos termesztésben hosszú rostjainak textilipari felhasználása okán termesztik. A földrajzilag is jól elkülöníthető termesztett alfajok mindegyike a Cannabis sativa subsp. cultához tartozik, amelyeket a következőképpen csoportosíthatjuk: északi, középorosz, mediterrán. Hazánkban elsősorban a középorosz kender-csoport jellemző: Az 50-60. északi szélességi fok között termesztik nagy területen. Tenyészideje 90110 nap. Szára 120-200 cm magasra nő (Bócsa, 1966). Kiemelkedően nagy a rost és magterméssel jellemezhető, mely révén az energetikai termesztés kapcsán is reflektorfényébe került. Az érdeklődést a növény iránt tovább fokozza, 46

hogy nagyon alacsony termelési és konverziós költségekkel jellemezhető (Long, 1995). Termesztett növények: Rotslen - (Linum usitatissimum), Kender - (Cannabis sativa L.) 2.5.6 Egyéb növények Angolperje - (Lolium perenne L.), Nádképű csenkesz - (Festuca arundinacea L.) Óriás keserűfű - (Polygonum sachalinensis F. Schmidt), Zöld pántlikafű (Phalaris arundinacea L.), Kínai nád - (Miscanthus spp.) A felsorolt növények a kínai nád kivételével a gyepnövények közé sorolhatók. A főleg takarmánynövényként hasznosított gyepek közül azért ezek a növények kerültek kiválasztásra, mert hektáronként a legnagyobb szárazanyag hozammal jellemezhetők, illetve a betakarítható mennyiség jelentős mértékben növelhető a műtrágya adagok fokozásával, vagy öntözéssel is. A gyepnövényeket a hagyományosan legelő, kaszáló, díszgyepek és sportgyepek csoportba sorolják. Ennek megfelelően eltérőek a kezelési eljárások, változik a vágások száma stb. is. A különböző hasznosítási formák között, takarmánynövényként termesztett gyepek esetében a mennyiségi viszonyok a legfontosabbak. Évi 3-4 szeri kaszálással próbálják a minél magasabb hozamot elérni úgy, hogy ezzel magas fehérjetartalom is párosuljon. Fokozott figyelmet kell fordítani azonban a gyepkultúra fenntarthatóságára is. Az állattartás részére előállított takarmányok egy része zölden, nagyob része szénaként, szárazon kerül felhasználásra (Barcsák és Kertész, 1986). A felsorolt négy gyepnövény közül, a zöld pántlikafű és az óriás keserűfű az, amelyek kiemelkedően magas hozamokkal jellemezhetők. A hektáronkénti 20 t szárazanyag mennyiség reálisan elvárható a növényektől. Ezekre a növényekre inkább a magasabb rost és szénhidrát tartalom, valamint az alacsonyabb fehérjetartalom jellemző. Hasznosításuknál is a papíralapanyagként, vagy brikettált tüzelőként való felhasználás kezd általánossá válni. Amit még ezeknél a nagy hozamú gyepfajoknál meg kell említeni, az a késleltetett betakarítás, amelyet főként a szárítási költségek csökkentése miatt alkalmaznak. Ez tulajdonképpen azt jelenti, hogy az egyszer vagy többször betakarított kultúrák esetében az utolsó kaszálást téli időszakra halasztják. Például az óriás keserűfűnél általános, hogy a teljes levéltelen föld feletti biomassza a téli időszakban kerül levágásra. A betakarításkori nedvességtartalom ugyan jóval alacsonyabb ebben az időszakban, de a betakarított összes szárazanyag tömege 10-20%-kal is kevesebb lesz (Janiak, 1996).

47

A takarmánynövényként termesztett nádképű csenkesz szinte minden egyede fertőzött egy bizonyos endofita gombával (Acremonium coenophialum), amelylyel szimbiózisban él. A gomba, mely toxikus anyagot termel, a legeltetés szempontjából igen kedvezőtlen (mérgező), egyébként pedig távol tartja a növénytől a rovarkártevőket. Takarmányként termesztve a növényt tehát gombamentesítésre van szükség, míg energetikai célra hasznosítva kifejezetten előnyös a gombásodás, mivel a rovarölő szer megtakarítással egy időben környezetkímélést is megvalósítunk (Höppner és Menge-Harmann, 1994). A egyéb növények közötti csoportosításban említett kínai nád nem tartozik a hagyományos mezőgazdasági kultúrnövények közé. Termesztéstechnológiájának részletes kidolgozását a megújuló energiaforrások igen intenzív kutatása, illetve a növény magas hozamában rejlő lehetőségek indokolják a nyolcvanas évek kezdetétől. A cukornáddal rokonságban álló C4-es növény óriási hektáronkénti szárazanyag hozammal jellemezhető (20-30 t/ha), amelyet főleg szilárd fűtőanyagként brikettálva, pelletálva javasolnak felhasználnálásra a nemesítők (Vetter et al., 1994). 2.6 A feldolgozott irodalom értékelése A fejezetek összeállításánál figyelembe kellett vennem, hogy olyan ismeretlen mezőgazdasági szakterület feldolgozására vállalkoztam, amely részleteiben nem egészen tisztázott, illetve sok olyan egyéb vonatkozása van, ami más tudományterületeket is szorosan érint. Az irodalom feldolgozása során, legnagyobb hangsúlyt a biológiai energiahordozókban rejlő lehetőségekre, illetve ezen energiahordozók különböző, még alig ismert csoportjainak és az egyes növényfajok újszerű hasznosításának bemutatására helyeztem. A különböző alapanyagokat és a hozzájuk tartozó energiahordozókat főként egy műszaki-tudományos aspektusból tudtam elemezni, mivel csak az ide vonatkozó kutatások értek el ez idáig számottevő eredményeket. Sokkal nagyobb lemaradás tapasztalható a kérdéskör társadalmi, közgazdasági vonatkozásainak tekintetében, melyről részleteket a szocio-ökonómiai vonatkozások fejezetben taglaltam. Az eddig folytatott kutatások inkább csak próbálkozásoknak nevezhetők, nem adnak konkrét választ a végleges megoldásokhoz. Azonban a feldolgozott szakirodalomból is kiderült, hogy ezeknek részleteknek a tisztázása sorsdöntő jelentőségű az energetikai termesztés létjogosultságának igazolása szempontjából. Kutatásaim részleteinek meghatározását, mégis az irodalom feldolgozás harmadik egységének alapos elemzése után jelölhettem ki leginkább. A hagyományos termesztésben jól ismert szántóföldi növények tanulmányozása során arra a megállapításra jutottam, hogy növénytermesztőink körében alig kutatott témával 48

kerültem szembe. Ennek oka valószínűleg az lehet, hogy a bioenergia-hordozók alapanyagaival folytatott kísérletek főleg műszaki szakemberek körében vannak napirenden, mivel az itt felhasznált alapanyagok a hagyományos termesztésből kielégítően biztosíthatók. A technológiai kutatások azonban szükségszerű viszszacsatolást eredményeznek a növénytermesztőkhöz, mivel például a repceolajsav nem megfelelő összetételére, a sajnálatosan alacsony szénhidráttartalomra, szárazanyagra vagy az bioenergiahordozó tárolhatatlanságára csak az ilyen jellegű kísérletek eredményei világítanak rá. Ez jelent kihívást a növénytermesztők számára a jövőben, tehát olyan alapanyagok előállítása a cél, amelyek a már meglévő technológiai eljárásokkal, vagy azok minimális módosításával energiává transzformálhatók. Hazánk növénytermesztési rendszerében azonban még nem ismeretes az energianövények fogalomrendszere sem. Hagyományos csoportosításban vettem tehát górcső alá jól ismert szántóföldi növényeinket. Megvizsgáltam, hogy élelmiszer, takarmány illetve ipari alapanyagként hasznosított növényeink közül melyek azok, amelyek alkalmasak lehetnek energetikai termesztésre is. Nem tudtam foglalkozni sajnos - az egyes növények jellemzése során - a termesztéskor felmerülő összes részletettel, amelyek esetlegesen negatív vagy pozitív irányba billenthették volna egy-egy növény esetében energetikai termesztésének megítélését, de úgy gondolom azokra a fontosabb jellemzőkre minden esetbe rávilágítottam, amelyek alapvetően befolyásolhatták a „szelekciót”. Úgy gondolom, hogy az irodalom-feldolgozás alapján világossá váltak a témakör legfontosabb szegmensei, illetve azok a feladatok, amelyek a jövőben még a további kutatásaink tárgyát képezhetik. Sajnos terjedelmi okok miatt nem tudtam foglalkozni a különböző feldolgozási technológiák részleteivel, olaj és alkohol kinyerés, brikettálás stb., melyek szintén befolyással lehetnek az energetikai termesztés milyenségére. Ezek a tényezők azonban kutatási céljaimat lényegesen nem befolyásolták, így kimaradhattak az összeállításból. A termesztett növényeinkkel kapcsolatos részletes elemzés, amely terjedelmi okok miatt sem az irodalomfeldolgozás részbe, sem a mellékletek közé nem kerülhetett be, kiegészítő segédanyag címmel külön fűzetként került összeállításra. Ezen részletek közlésének azért tulajdonítottam kiemelt jelntőséget, mert egy olyan szintetikus elemző munka végtermékének tekinthető, amely úgy készült el, hogy potenciális energianövényeinket a növénytermesztésben érvényben lévő, összes szempont alapján, az energetikai hasznosításhoz igazodva foglalja össze.

3. ANYAG ÉS MÓDSZER 49

A téma egyedisége és sokrétűsége indokolta, hogy kutatásaimat a szakterület több aspektusára vonatkozólag végezzem el. Munkám legizgalmasabb részét azonban mégis két nagyobb kutatási egység képezte, nevezetesen a társadalomtudományi vizsgálatok (kérdőíves felmérés, analitikus tréningek) és a modellkészítés. Természetesen foglalkoztam a témához kapcsolódó növénytermesztési, ökonómiai, környezetvédelmi, technológiai kérdésekkel is, de az itt specifikumként felmerülő részletek megfogalmazása során nagyban hagyatkoztam a hagyományos növénytermesztés során már tisztázott részletekre. Azonban az eredmények megfogalmazása szempontjából, ezeken az úgymond hagyományos területeken végzett vizsgálódásaim talán nagyobb súllyal szerepeltek, mint a fent említett tréningek vagy a modellezési eljárás. 3.1 A vizsgálatok célja a) Fő célként az alternatív mezőgazdálkodás, ezen belül az energetikai felhasználásra termesztett szántóföldi növények hasznosításával kapcsolatos ökológiai és technológiai paraméterek elemzését tűztem ki abból a célból, hogy meghatározhassam hazánk potenciális energianövényeit, illetve ezen növényekből előállítható energiahordozók típusait. b) Az energianövényekkel kapcsolatos általános tájékozottság felmérése, mezőgazdasági termelők körében, illetve az informáltság, új termelési rendszerek iránti fogékonyság feltérképezése hazánkban. c) Energetikai célú termesztés esetén a különböző növények termesztésének technológiai feltételei mennyiben térnek el a hagyományostól, milyen különleges telepítési, művelési, betakarítási, tárolási eljárások szükségesek az általam vizsgált növényfajok esetében. d) Az optimális, azaz minimum közepes terméshozam eléréséhez szükséges agroökológiai feltételek meghatározása magyarországi termesztés esetén. (öt ökológiai tényezőre vonatkoztatva, amelyek a következők: hőmérséklet igény, szükséges csapadék, talajvíz, talaj pH és talajtípus. e) A nyugat-európai energetikai termesztés és hagyományos növénytermesztés tapasztalatainak felhasználásával, az energianövények regionális eloszlási eredményeinek elemzése alapján szeretném meghatározni, hogy hol és milyen energianövény csoportok, energianövény termesztő körzetek alakíthatók ki hazánkban. f) Főtermékként való energetikai növénytermesztés esetén a hasznosítási irányoknak és az ökológiai adottságoknak megfelelően milyen energetikai vetésszerkezetek állíthatók össze a fenntarthatóság érdekében. g) Optimális termőhely kijelölésére, pontosítására ArcView és MapInfo programok alkalmazása során a Fuzzy Logic módszer alkalmas lehet-e? 3.2 A vizsgálatok körülményei 50

Mivel vizsgálódásaimat nagyrészt a hagyományosan termesztett növények körében végeztem, így az ide vonatkozó szakirodalom, és kutatási eredmények felhasználása alapján, az energetikai termesztés igényeit figyelembe véve dogozhattam át a növények produkciójára, vetésforgójára, betakarítására, raktározására, feldolgozására és felhasználására vonatkozó szempontokat. Országos szinten végeztem közvélemény kutatást az energianövények termesztésének szakmai megítélésére vonatkozólag, melynek célcsoportjai őstermelők, kis- és középvállalkozók, illetve felsőfokú mezőgazdasági szakemberek voltak. A téma illetve a célkitűzések azt indokolták, hogy munkám fő részét egy modell elkészítése képezze, amely a célkitűzésekben megfogalmazott eredmények elérését biztosítani tudja. A modell feltöltéséhez szükséges adatokat a szakirodalom alapján állítottam össze és az Excel 7.0 program felhasználásával rendszereztem. A vizsgálatok módszerei részben kifejtésre kerülő, térképi digitalizálást az ArcView program segítségével végeztem, a különböző térképek (hőmérsékleti, csapadék stb.) egymásra illesztésére, illetve az adatbázis kezelésére, majd a regionális eloszlás meghatározására a MapInfo programot használtam fel. 3.3 A vizsgálatok módszerei Az általam elvégzett vizsgálatokat 7 részre csoportosítottam, melyek sorrendben, de nem időrendre a következők: - Kategóriarendszer felállítása, vizsgálandó növények kijelölése - Adatbázis készítés - Térképek digitalizálása - Regionális eloszlás meghatározása - Optimalizálás - Kérdőíves felmérés - Analitikus tréning 3.3.1 Kategóriarendszer felállítása, vizsgálandó növények kijelölése A kutatás következő lépésének a világszerte élelmiszer haszonnövényként termesztett fajok közül az energetikai termesztés szempontjából potenciálisnak nevezhető növények kiválasztása tekinthető. A nyugat-európai szakirodalom 73 olyan növényt nevezett meg, amelyek optimális feltételek között gazdaságosan termeszthetők energetikai célra is. Ezen növények közül választottam ki azt a 22 növényfajt, amelyek energetikai termesztés szempontjából elemeztem dolgoza-

51

tomban. A valóban alkalmas fajok kiválasztását négy szempont alapján végeztem el:  Ökológiai alkalmasság, termesztési hagyomány;  Technológiai, művelési igény mértéke (minimalizálásra törekedve);  Egy hektárra jutó "energiatermelő képesség";  Szükséges feldolgozási, konverziós technológiák hazai fejlettsége a kinyerhető energiahordozóra vonatkozólag. A szakirodalom elemzése során a hagyományos besorolás elveit követtem, mely szerint a következő növénytermesztési kategóriákat vizsgáltam: - Gabonafélék - Hüvelyesek - Gyökér és gyökgumós növények - Olajnövények - Rostnövények - Egyéb növények A termesztés és felhasználás összehangolása után, az energianövényekre egy speciális, új kategóriarendszer összeállítását láttam jónak, mely csoportosítás az alapja a regionális eloszlás eredményeire támaszkodó energetikai növények termesztésén alapuló "energetikai vetésszerkezet"-eknek is. 3.3.2 Adatbázis készítés A szakirodalom feldolgozása alapján a vizsgált növényeket, a már említett szempontok szerint egyedi táblázatokba rendeztem. Ezek a táblázatok kódoltan tartalmazzák (a feldolgozás miatt) az egyes növények termőhelyeinek meghatározása szempontjából a feldolgozás szerint szükségesnek vélt agroökológiai jellemzőket. A táblázatok összeállításánál, a későbbiekben részletezésre kerülő „Fuzzy Logic” logikai módszer alapösszefüggéseinek szempontjait vettem figyelembe elsősorban. A rendelkezésre álló szakirodalmi adatok alapján, az évi átlagos hőmérsékletre, az évi átlagos csapadék igényre, az optimális talajvízszintre, pH értékekre és talajtípusokra határoztam meg növényenként optimális értéktartományt (=1), amelyet minimum, maximum oszlopokba rendeztem. Annak megvalósítása érdekében, hogy az a termőhely is kijelölhető legyen, ami ugymond „feltételesen optimális” a termesztésre, felső és alsó szélsőértékek adtam meg. Az íly módon összeállított adatsorból, a Fuzzy Logikát alkalmazva, a valóban optimális tartományok is meghatározhatók. A táblázatok az elmondottakhoz igazodva a következő formában (5. táblázat) találhatók meg a M 2. mellékletben.

52

5. táblázat Kínai nád ökológiai igényei KÍNAI NÁD ÉVI ÁTLAGOS HŐMÉRSÉKLET IGÉNY

ALSÓ SZÉLSŐ ÉRTÉK 5

MINIMUM

MAXIMUM

6

9

FELSŐ SZÉLSŐ ÉRTÉK 10

2

3

4

5

3

4

4

5

2 02, 03, 05, 06, 08

2 07, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18,

3 19, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31,

4 22, 23,

ÉVI ÁTLAGOS CSAPADÉK IGÉNY TALAJVÍZSZINT (tenyészidőben) PH ÉRTÉKEK TALAJTÍPUS

Forrás: saját kutatás

3.3.3 Térképek digitalizálása A Magyarország területére vonatkozó évi átlagos hőmérsékleti értékek, évi átlagos csapadék értékek, talajvízszint tenyészidőszakban, talajok kémhatása, talajtípusok országos eloszlása térképek a Magyar Nemzeti Atlaszból származnak, amelyekhez a Kartográfia Vállalat nagyított kiadásában jutottam hozzá. Méretarány = 1: 1.4.000.000 . A papírtérképek feldolgozását, az általam használt számítógépes programokhoz (ArcView, MapInfo) felhasználhatóvá tételét a következőképpen végeztem. Első lépésben a térképeket beszkenneltem, majd geokódoltam (földrajzi szélesség szerint) az ArcView program segítségével, mely a terület pontos beazonosíthatósága miatt volt szükséges. Ezt követően a vektorizálást végeztem el, mely révén különböző rétegekben felkerültek a térkép objektumai. A objektumokat (határvonalakat) a ArcView rajz készletével rajzoltam meg. A megrajzolt objektumok poligonokat alkotva jelölhetők ki a rétegeken, mely poligonokhoz attribútum táblákat kellett minden esetben létrehoznom. Végeredményként 5 db digitális térképet kaptam, amelyek egyenként legkevesebb 2000 poligont tartalmaztak a hozzájuk tartozó adatokkal (attribútumokkal). Az elkészült térképeket a MapInfo programban illesztettem egymásra, mely programot a végeredmény elérése szempontjából, az ArcView-val összehasonlítva, alkalmasabbnak találtam a kivitelezésre. 3.3.4 Regionális eloszlás meghatározása Haszonnövényeink területi, vagy regionális eloszlásának meghatározása eddig a termesztést igazoló statisztikai adatsorok, vagy az utóbbi időben a különböző termőhely értékelő rendszerek alapján történt. Az általam megfogalmazott célkitűzés, mely szerint országos szinten szeretném vizsgálni az egyes növények termeszthetőségét, a már ismert termőhely értékelési rendszerek eltérő célrendszere, illetve túlzott komplikáltságából származó pontatlanságok miatt, egy egyéni módszer kidolgozását tette szükségessé.

53

A szakirodalom alapján, minden általam vizsgált növényre vonatkozólag, a kritikusnak ítélt agroökológiai szempontokat figyelembe véve (hőmérsékleti igény, csapadék igény, talajvízszint, talaj kémhatása, talajtípusok) meghatároztam egyegy "tól - ig" értéktartományt, amely a növény termesztése szempontjából optimális feltételeket, illetve terméshozamot jelent. A kínai nád esetében ez az adatsor a következőképpen néz ki (6. táblázat). 6. táblázat Az optimális agroökológiai igények kínai nád esetében: Kínai nád Hőmérséklet igény Csapadék igény Talajvízszint t. időben Talaj pH opt. Talajigény

Optimum1

Optimum2

6 3 4 2 07, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18

9 4 4 3 19, 24, 25,26, 27, 28, 29, 30, 31

A probléma azonban az volt, hogy ezek tartományok konkrét számokkal határolódnak, tehát ha a növény igénye, pl. 500-700 mm csapadék, ekkor matematikailag a 499 vagy a 701 mm már nem tekinthető optimális értéknek. Ellenben ezekkel a paraméterekkel jellemezhető termőterületek még biztosíthatnak optimális hozamot a kérdéses növény esetében, főként akkor, ha a többi paraméter (hőmérséklet, talajadottság stb.) a kiválóhoz közelít. Ennek a konkrét számokkal nem jellemezhető „eseménynek” a modellezésére az ökológiai paraméterek által adott diszkrét halmazokból un. Fuzzy optimum, illetve Fuzzy negált (ellentét) halmazok képezhetők, melyeknek alkalmazása révén feltételesen optimális tartományok is kijelölhetők. Fuzzy Logika alkalmazására az agrárkutatásban most először, ebben az esetben került sor. Így a Fuzzy halmazokkal és tulajdonságaikkal mindenképpen szükséges részleteiben foglalkoznom, mivel a vizsgált jelenség modellezésének leírása, értelmezése szempontjából ez elkerülhetetlen. További részletek az eredmények fejezetben találhatók. 3.3.5 Optimalizálás Az optimalizálási folyamatot két részre bontottam le, melyek a következők: 1. a regionális eloszlás alapján az energetikai termesztés szempontjából kedvező termőhelyek kijelölése; 2. a különböző termőhelyeken termeszthető növények lehetséges energetikai vetésszerkezetének meghatározása.

54

A regionális eloszlás alapján, és a felállított energianövény kategóriák (alkohol-, olaj-növények stb.) szerint, olaj-növény termesztő, alkohol-növény termesztő, szilárd biomassza termesztő körzeteket jelöltem ki. Az energianövény csoportok igen különböző termesztési sajátosságokkal rendelkeznek (egyéves, évelő), illetve a tárolás, feldolgozás szinkronizálása fokozottan szükségessé teszik azt, hogy ezeket a növényeket az optimális hozamok elérése érdekében megfelelő egymásutániságban termesszük. Ennek érdekében minden egyes energianövényre meghatároztam az optimális elővetemény és utónövényeket, illetve az ide vonatkozó táblázatokban minden esetben utaltam energetikai termesztés során felmerülő sajátságokra. Így lehetőségeim szerint ajánlást tettem alkohol-, olaj-, és szilárd biomassza vetésszerkezetek kialakítására. 3.3.6 Kérdőíves felmérés Annak érdekében, hogy világos képet kapjak az energianövények termesztésének ismertségére, szakmai elfogadottságára vonatkozólag, a kérdéskörrel kapcsolatban két különböző felmérést (kérdőíves és tréninges) végeztem a mezőgazdasági szakemberek körében. A GATE Agrárgazdaságtani Tanszékén 1997-ben kezdett, majd 1998-ban folytatott kutatásaihoz kapcsolódva - mely az agrár kis- és középvállalkozások helyzetét analizálta – vizsgáltam meg, hogy milyen mértékű a tájékozottság a mezőgazdasági kis és középvállalkozók, őstermelők körében az energianövények termesztésére, felhasználására vonatkozólag. A kutatás keretén belül, országos szinten 1033 „vállalkozást” vizsgáltunk meg, melyek közül 4 megyében, 260 esetben készült kiegészítő kérdéssor az energianövényekre vonatkozólag is. 3.3.7 „Analitikus tréning” A vizsgálat célja az volt, hogy a felsőfokú mezőgazdasági szakemberek véleményét összegezhessem, megtudjam azt, hogy a témakör általános ismertetését követően, milyen lehetőségeket látnak az energianövények termesztésének a jelenlegi mezőgazdasági struktúrába való illesztésére. A kijelölt tréninges vizsgálat célcsoportjai a következők voltak: - Gazdasági kiegészítő szakos, levelező agrármérnök hallgatók; - Egyetemi kiegészítő szakos levelező mezőgazdasági üzemgazdász hallgatók; - Gazdajegyzők. 55

4. EREDMÉNYEK 4.1 Az "AgroFuzzy" analitikai módszer alkalmazása mezőgazdasági növények termőhelyének kijelölésére 4.1.1 A termőhely-meghatározás kérdésköre Dolgozatom fő célja az volt, hogy a szántóföldi növények közül, energianövényként kategorizált haszonnövényeink potenciális termőhelyeit, „optimális terméshozamok” mellett, országos szinten meghatározzam. Nem kívántam vizsgálni a meghatározás során a különböző gazdasági, logisztikai, domborzati stb. tényezőket, országos léptékű térképeket szerettem volna kapni a vizsgált enegianövények termőhelyi eloszlásáról, az agroökológiai szempontok alapján kijelölhető potenciális termőhelyek nagyságáról. Az ide vonatkozó szakirodalmat áttekintve megállapítottam, hogy az általam szükségesnek tartott információk a klasszikus agroökológiai vizsgálatokba nem illeszthető bele. Ennek oka, hogy az agroökológia a mezőgazdasági tér jellemzőinek az ember által létrehozott populációkra gyakorolt hatását vizsgálja elsősorban. Ezzel ellentétben én nem az adott termőhelyen termeszthető kultúrnövények kvalitatív vagy kvantitatív jellemzőit szerettem volna megtudni, hanem azt, hogy egy-egy szántóföldi energianövény területileg, országos szinten hol jellemezhető optimális terméseredménnyel. Jó kiindulópontot adtak azonban koncepcióm felépítéséhez a különböző, már meglévő besorolási rendszerek, amelyek közül legjelentősebbnek az Antal féle szántóföldi termőhelybesorolást, a Marosi-Somogyi féle tájrendszerezést valamint az Ángyán féle mezőgazdasági téralkalmassági vizsgálatokra alapozott, termőhelyelemzést emelném ki. Az Ángyán féle termőhelyelemzési módszer némi hasonlóságot mutat az általam készített modell alapelveivel, mivel ez is bizonyos klimatikus adottságok szerint értékeli az ország mezőgazdasági területeit, de mégis másként, más összefüggéseket keresve határozza meg azokat. Kitűzött célom megvalósítása érdekében, az általam legfontosabbnak tartott agroökológia tényezők növényenkénti korrekt meghatározását jelöltem meg. A növények vizsgálatához szükséges módszer kidolgozása volt a probléma megoldásának legnehezebb része. Ezért először részletesen meghatároztam azokat a szempontokat, amely szerint a kérdést elemezni kívántam, majd azt vizsgáltam meg, milyen matematikai vagy logikai módszer alkalmas a kivitelezésre. A feldolgozáshoz, ennek alapján, a következő menetrendet dolgoztam ki: 56

1. A potenciális szántóföldi növények termőhelyértékelés szempontjából öt legfontosabb agroökológiai jellemzőjének meghatározása, 2. A kiválasztott agroökológiai tényezők növényenkénti optimumértékeinek meghatározása szakirodalmi értékekkel; 3. Az agroökológiai tényezők valóban optimális tartományának meghatározása Fuzzy-logika, azaz kiterjesztett matematikai módszer alkalmazásával. A feldolgozás első lépése alapos szakirodalmi kutatás és tapasztalati adatok értékelése alapján viszonylag egyszerűen megvalósítható. Marosvölgyi ajánlását is követve, az optimális talajtípus, optimális pH értékkel, az éves hőmérsékletigény, az éves csapadékigény illetve az optimális talajvízszint kerültek, mint befolyásoló agroökológiai tényezők meghatározásra. A vonatkozó szakirodalom alapján növényeink ugyan jellemezhetők optimális ökológiai jellemzőkkel, pl. 400-600 mm közötti csapadék optimummal, de ezekkel a viszonylagos értékekkel pontos korrelációt felállítani nem lehet. Kiindulási alapként azonban feltétlenül felhasználhatók, ezért a szakirodalom alapján növényeim jellemzését agroökológiai paraméterekkel el is végeztem. Az alapproblémát munkám során a valódi agroökológiai optimumok kijelölése okozta. A nagy számú agroökológia paraméter - amelyek többek között a termésszintet befolyásolják - nem írhatók le diszkrét matematikai halmazokkal. Azon egyszerű okból kifolyólag, mivel nem jellemezhetők egyszerűen igaz/hamis halmazokkal. Nem mondható például az, hogy egy adott növényt csak 500 mm csapadék fölött termeszthetünk optimális hozammal, mert 499 mm még ugyanúgy megfelelő lehet a termesztéséhez. Ez az állítás azonban, matematikailag már a „nem igaz halmaz” része. Ezt fokozza még a különböző ökológiai tényezők egymásra gyakorolt hatása is, mely szintén rendkívüli jelentőséggel bír. Nevezetesen, ha egy növényre vonatkoztatva kijelentettük, hogy 500-800 mm optimális csapadék igénnyel rendelkezik, ezt megváltoztathatja az egyenletes vagy alacsonyabb hőmérsékleti hatás is, így az optimum egyszerűen 450-800 mm- re módosul. E két hatáscsoport kezelése érdekében egy olyan modellt dolgoztam ki, amely ezekre a speciális tényezőkre is képes reagálni. A modell a mesterségesen intelligensnek nevezett matematikai módszerek közé tartozó Fuzzy Logikán alapszik, mely révén nemcsak a matematikában megszokott konkrét halmazokkal jelölhetők ki a különböző tulajdonságok. A eljárás részleteinek ismertetését azért tar-

57

tom fontosnak, mert a mezőgazdasági kutatásokban még nem alkalmazott módszerről van szó. 4.1.2 A Fuzzy Logika A Fuzzy Logika egy többértékű logikai rendszer, amely úgymond középső értékeket is megenged, tehát a hagyományos, definiálható értékrendszeren túl amely alatt az igen/nem; igaz/hamis; fekete/fehér; stb. kategória rendszerek értendők - egy átmeneti tartománnyal is jellemezhető rendszerazonosítást is megenged. Olyan fogalom például, hogy meleg, vagy kellemes hűvös, hagyományosan nem írhatók le matematikai formulával, számítógépes módszerekkel sem azonosíthatók. A Fuzzy módszer megkísérli bevezetni a humán faktort a matematikai modellalkotatás rendszerébe, úgy hogy az számítógéppel is követhető legyen. A Fuzzy rendszerek egyik legalapvetőbb fogalma a Fuzzy (rész)halmaz, melynek legjellemzőbb tulajdonsága, hogy nem diszkrét. (A klasszikus matematikában diszkrét halmazokkal találkozunk.) Egy példa: Először tekintsük a 0 és 10 közötti valós számok X halmazát, melyet a vizsgált eset univerzumának hívunk. Majd definiáljuk X olyan A részhalmazát, mely az 5 és 8 közötti számokat tartalmazza: A = [5,8] A-t most jellemezhetjük a karakterisztikus függvényével, amely 1 vagy 0 értéket rendel X minden eleméhez, attól függően, hogy az eleme-e az A halmaznak, vagy sem. Az eredményül kapott függvényábra:

58

Azokról az elemekről, amelyek függvényértéke 1, azt mondjuk, hogy Az elem az A halmaz része, azokról, amelyek esetén a függvényérték 0, pedig azt, hogy Az elem nem része az A halmaznak. Ez a megközelítés nagyon sok alkalmazási területen elégséges. Könnyen találhatunk azonban olyan területeket is, melyeknél nem elég rugalmas. Például az, hogy egy-egy növény bizonyos hőmérséklet tartományban jó hozammal termeszthető-e, nem mindig egyértelműen meghatározható, sok egyéb körülmények függvénye is. Ilyen esetben az „5 és 8 között” meghatározás a „körülbelül 5 és 8 között”-et jelenti (más tényezők függvénye, hogy az 5-nél „kicsivel kisebb”, vagy a 8-nál „kicsivel nagyobb” értékek megengedettek-e). Ekkor a [5,8] diszkrét intervallum helyett az ún. „5 és 8 között” halmazt adjuk meg, amelynél a határokhoz közeli értékek lehet, hogy a halmazhoz tartoznak. Ekkor a karakterisztikus függvény értéke egy 0 és 1 közötti szám (bizonyos esetekben ezt annak valószínűségeként is értelmezhetünk, hogy a szám hozzátartozik az adott halmazhoz). Az „5 és 8 között” kifejezéssel megadott halmaz egy Fuzzy-halmaz, amelynek karakterisztikája:

Mondhatjuk-e azt, hogy egy növény legjobb eredménnyel csak egy konkrétan megadott pH-jú talajon termeszthető? Nyilvánvalóan nem, mégha létezik is egy optimális kémhatás érték. Az optimum közelében jó terméseredményeket remélhetünk, attól távolodva ez egyre kevésbé igaz. Az optimum tehát nem egyetlen pH érétékhez köthető, hanem inkább egy körülbelüli értékhez. A „körülbelül 4” kifejezéssel számot nevezzük Fuzzyszámnak, és ábrázoljuk a következőképpen:

59

Itt az 1 függvényérték az egyenlő 4-et jelenti, a 0 a nem 4-et, a 0 és 1 közötti érték pedig a körülbelül 4-et. A Fuzzy-halmazok definíciója ily módon a hétköznapi megfogalmazásainkat pontosabban írhatja le. Műveletek Fuzzy-halmazokkal: Az előzőekben definiált Fuzzy-halmazokon alapvető műveleteket is végezhetünk. A diszkrét halmazok metszet, unió és negált (komplementer) halmazaihoz hasonlóan szeretnénk hasonló Fuzzy halmazokat definiálni. A Fuzzy halmazokról írott legelső munkájában, L. A. Zadeh a minimum operátort ajánlotta Fuzzy halmazok metszetének, és a maximum operátort az uniójának képzésére. Egyszerűen belátható, hogy ezek a műveletek a 0 és 1 elemek esetén megegyeznek az eredeti diszkrét metszet és unió műveletekkel. Ez a következő példákon keresztül szemléltethető legegyszerűbben. Legyen A egy 5 és 8 között Fuzzy intervallum, és B legyen körülbelül 4 (lásd az alábbi ábrákat 3. ábra, 4. ábra).

3. ábra Fuzzy Halmaz ‘körülbelül 5 és 8’ értékekre

4. ábra Fuzzy szám ’körülbelül 4’ értékre

A következő ábra az "5 és 8 között" ÉS "körülbelül 4" műveletet mutatja (vastag kék vonal) – minimum operátor (5. ábra).

60

5. ábra A ’kb. 4 és az 5,8’ halmaz minimum operátora

Az ''5 és 8 között'' VAGY ''körülbelül 4'' a következő ábrán látható (vastag vonal) – maximum operátor (6. ábra).

6. ábra A ’kb. 4 és az 5,8’ halmazok maximum operátora

A következő ábra (7. ábra) a negációra, azaz a halmaz ellentétére mutat példát. A kék vonal az A halmaz NEGÁLT (inverz) halmazát jelöli, mely Fuzzy műveletet modellembe is beépítettem.

5

8

7. ábra Az 5,8 Fuzzy halmaz és inverz halmaza

61

4.1.3 Fuzzy műveletek alkalmazása termőhely-meghatározásra Nagyon nehéz feladat meghatározni a különböző mezőgazdasági növények területi eloszlását, mivel a klasszikus matematikában nem található olyan eljárás, amely segítségével korrektül be lehetne építeni egy-egy modellbe a különböző agroökológiai tényezőket, és azok egymásra gyakorolt hatását. A gyakorta alkalmazott normál eloszlás függvény a jelenség leírására jellegénél fogva nem alkalmazható. A Fuzzy Logika művelteinek felhasználásával a feladat azonban úgy tűnik, mégis sikeresen megvalósítható. A probléma megoldását az agroökológiai tényezők Fuzzy halmazokba rendezésével kezdtem el. Mind az öt tényezőre vonatkozóan, növényenként optimum értékeket (Fopt.1, Fopt.2), illetve szélső értékeket (Fsz1, Fsz2) határoztam meg (6.ábra). Az optimum érték tartományokat a vonatkozó szakirodalom alapján állítottam össze, a szélsőértékek közé pedig olyan értékek kerültek, amelyek feltételes termeszthetőséget biztosítanak, azaz ha egyéb ökológiai tényezők meghatározott aránya optimálissá teszi a termőhelyet, ez az érték, azáltal a kérdéses termőhely is, bekerül az optimum tartományba. A függő változó X tengelyén pl. csapadéktérkép adatainak értékeit 1-től 10-ig kódolva jelenítettem meg. A függőleges tengelyen Fuzzy logikai értékeket {0- tól 1-ig} jelöltem. Legnagyobb jelentősége a szélsőértékek megadásának volt, mivel ez határozta meg a függvény meredekségét, és kijelölés „szigorúságát” is. Az általam felvett szélsőértékeket egy µA=0,8 -as Fuzzy állandóval jelöltem meg (8. ábra).

8. ábra Fuzzy optimum és szélsőértékek kijelölése

Azért választottam a {0 - 1} –es értéktartományból a µA=0,8 –as logikai értéket, mert a termőhely kiválasztás során, a modell határfeltételeként a vizsgálandó termőhelyek esetében, négy különböző agroökológiai tényező optimális értéke mellett, az egyik (akármelyik), logikai szélsőértékkel szerepelhet. Ha az öt tényező optimumát µA=1- es logikai összértékkel vesszük, akkor négy esetében µA=0,8 -re csökken ez az érték. Esetemben a feltétel alapján, az optimális ter62

mőhely kijelölése, öt különböző Fuzzy halmaz uniójának képzése esetén µA=0,8–as logikai értékre történik. Ebből adódóan nemcsak arra van lehetőség, hogy egy-egy ökológiai szélsőértékkel jellemezhető terület is bekerüljön az alkalmas kategóriába, hanem arra is, hogy pl. két µA=0,9 –es szélsőértékkel, és három µA=1-es logikai értékkel jellemezhető termőhely is kiválasztásra kerüljön. Ennek oka az, hogy az öt halmaz uniójának logikai értéke µA=0,81, amely ez által szintén a megfelelt kategóriába sorolható. A optimum és logikai szélsőértékek a következő táblázatban látható formában kerültek feldolgozásra (7. táblázat). Minden egyes növényre szélsőérték 1,2 és optimum1,2 -ot adtam meg az öt agroökológiai tényező vonatkozásában. Az értékek a M 2. mellékletben található kódtábla szerint értelmezhetők. 7. táblázat Fuzzy halmazok kijelölése optimum és szélsőértékekkel CUKORCIROK

Fuzzy Halmaz1 évi átl. hőm. igény Fuzzy Halmaz2 évi átl. csap. igény Fuzzy Halmaz3 talajvízszint teny. időb. Fuzzy Halmaz4 pH értékek Fuzzy Halmaz5 talajtípus

ALSÓ SZÉLSŐ ÉRTÉK

OPTIMUM.1

OPTIMUM2

FELSŐ SZÉLSŐ ÉRTÉK

3

4

8

10

2

3

4

5

3

3

4

4

2

2

3

4

01, 02, 08, 10,

03, 04, 05, 07, 09, 11, 12,13, 14, 15,

16, 17, 18, 19, 24, 25, 26, 31

23, 27, 28, 29, 30,

Forrás: saját kutatás

Összefoglalóan tehát, a Fuzzy módszer alkalmazása révén úgy jelölhetők ki értéktartományok, hogy figyelembe vehetjük a különböző befolyásoló tényezők egymásra gyakorolt hatását, illetve a határértékek racionális kezelését. Ez annak köszönhető, hogy a Fuzzy halmazok révén feltételesen optimális tartományok is képezhetők, amelyek akár µA=0,3; 0,5; 0,8 logikai értékkel jelölve, elemei lehetnek a „jók” (A) vagy „rosszak” (B) halmazának (9. ábra).

9. ábra Fuzzy „jó” halmaz (A) és Fuzzy „nem jó” halmaz (B)

63

Ez konkrétan azt jelenti, ha megadjuk a vizsgált növény optimális termesztésének egyik feltételeként, a 450-700 mm évi csapadékszükséglet tartományt, akkor a 447 mm vagy a 710 mm csapadékkal rendelkező termőhelyek is bekerülhetnek az alkalmas kategóriába, miután ezt bizonyos feltételek mellett megengedjük a modellnek. Ezek az események vizsgálataim szerint Fuzzy halmaz műveletekkel jól leírhatók. Ezen kívül lehetőségünk nyílik még arra is, hogy különböző Fuzzy halmazokat képezve, azok egymásra gyakorolt hatását is modellezhessük. Ez követhető nyomon a következő magyarázó példán. Példa:  A következő optimum paramétereket adjuk meg feltételként: - évi csapadék igény (400-600 mm), - évi átlagos hőmérséklet igény (9-10,5 oC), - opt. pH értéktartomány (7-8,5). Matematikai módszerek alapján optimális termőhelyeknek kijelölhetők azok a területek, amelyek főbb agroökológiai jellemzői csapadék, hőmérséklet, kémhatás a fenti értéktartományokban mozognak. A tartományon kívül esők kizárják magukat a „jó” halmazból. Nem nyílik lehetőségünk arra, hogy a különböző jellemzők egymást kompenzálhassák, tehát ha a vizsgált termőhely jellemzői: - Csapadékra: 600 mm, - Hőmérsékletre: 10 oC, - pH = 6,8 . Ebben az esetben már nem kerülhet be a megfelelt halmazba, annak ellenére, hogy két tényezőre nézve „szuper optimális” értékekkel rendelkezik, mivel a 6,9 – es pH érték a „rossz” halmaz eleme. Ez a körülmény viszont a Fuzzy módszer alkalmazásával kezelhetővé tehető, azaz például az ilyen feltételesen optimális termőhelyek is beléptethetők a jó halmaz elemei közé. A módszer ezen tulajdonságában rejlik az az előny, amiért egyéb termőhelykijelölési módszerek elé helyezhető. A következő térképen jól látható, hogyan is befolyásolja ez a mozzanat a kijelölést, hogyan tompítja a térképek pontatlanságából származó hibalehetőségeket. A térképen sárga és piros színnel jelölt területek összessége jelöli a cukorcirok termesztésére alkalmas mezőgazdasági termőhelyeket (10.ábra). A piros színű kijelölés agro-ökölógiai tényezők ugymond, „konkrét optimum halmaza”. A ökológiai tényezők Fuzzy értéke eb-

64

ben az esetben µö=1, amely a minden szempontból 1-es logikai értékkel jellemezhező termőhelyek halmaza.

Forrás: saját kutatás 10. ábra A cukorcirok „Fuzzy optimumai”

Az így kijelölt terület nagysága 1.160.714 ha, amely ránézésre is kevesebb, mint fele, az alkalmas termőhelynek. A szélsőértékekkel elvégzett kijelölés számított értéke, ebbe bele tartoznak az úgymond feltételesen alkalmas területek is, több mint kétszer akkora termőhelyet jelöl ki: 2.775.038 ha. A nagy különbség másik része viszont abból adódik, hogy a különböző ökológia adottságokról készült országos térképek (pl. hőmérséklet) is színtvonalakkal különítik el az egymástól eltérő értékekkel jellemezhető sávokat (11.ábra), így azok is konkrét halmazokkal határolódnak, átmenet nélkül.

Forrás: Nemzeti Atlasz 11. ábra Éves hőmérskleti eloszlás térkép

65

A Fuzzy módszer az ebből adódó esetleges pontatlanságokat is képes kezelni. Például a cukorcirok sárga/piros határvonala is hőmérsékleti szintvonal jelenlétére utal (A 11. ábra pirossal keretezett részlete.), mely hőmérsékleti tartomány a feltételesen optimális halmaz része, így az „µö=1” kijelöléskor a nem jó értékek között szerepelhetett csak. Az „µö=1-as” Fuzzy kijelölés viszont az optimum területek közé helyezte, mivel a többi négy agroökológia tényezőre maximálisan optimális, azaz 1-es értéket mutattak a kijelölt termőhelyek. A példából is szembetűnik, mekkora jelentősége van a termőhelyek pontos kijelölésénél az átmenetek biztosításának, a konkrét halmazokkal jellemezett tulajdonságok összeegyeztethetőségének. Azt viszont, hogy a modellnek milyen tűrést, csúsztatást engedünk meg, az átmeneteket, tehát a „feltételesen jó” halmazokat hogyan jelöljük ki, azt csakis a szakmai tapasztalat, szaktudás határozza meg. A modell felépítése, működése tehát lehetőséget ad arra, hogy egymásba folytosan átmenő kategóriarendszereken belül is megfogalmazhassunk ingénycsoportokat, azaz esetünkben egy-egy termőhellyel kapcsolatban meghatározhassuk azt is, hogy a vizsgált növény igényeihez képest, a kérdéses termőterület alkalmatlan, csak közepes hozamok elérésére alkalmas, vagy termesztésére optimális feltételeket biztosít.

66

4.2 Energianövényeink területi eloszlása 4.2.1 Területiség a növények termesztésében Energianövényként számításba vehető 73 mezőgazdasági növény közül El Bassam (1996) 41 növényt nevezett meg, amelyek európai termőhelyeken is megfelelő hozamok mellett termeszthetők. A kutató által készített területi eloszlás térképeket összegeztem, illetve a fontosabb növényeket kiemelve készítettem el egy saját változatot (12.ábra). Ez a vázlatos eloszlástérkép képezte munkám kiindulási pontját.

Forrás: saját kutatás 12. ábra Európai energianövényeink regionális eloszlása

A térképen jól látható, mely szélességi övekhez, mely energianövények társíthatók (a hosszúsági fokokat csak tájékoztató jelleggel jelenítettem meg). A térképi felsorolást egyfajta energetikai felhasználás szerinti csoportosításban végeztem el. A hazánkban hagyományosan termesztett növények energetikai szempontból való értékelését első körben, a térkép kijelölése alapján kezdtem meg. A hazai és nemzetközi szakirodalmat figyelembe véve - a 40o-50o szélességi fokok között 37 potenciálisan számításba vehető növényt találtam. Az elemzés során, a növény ökológiai adottságaink közötti jó termeszthetőségét, illetve a hasznosítási iránynak megfelelő, optimális hektáronkénti energetikai hozamokat vettem figyelembe. Hazánk termesztési hagyományai alapján is elfogadható 22 olyan 67

szántóföldi növényt találtam, amelyeket nyolc kategóriában további teljes körű vizsgálatnak vetettem alá. A vizsgálati kategóriák a következők voltak: Általános jellemzők, Ökológiai igény, Szaporítás, Termesztés, Vetésforgó, Produkció, Betakarítás és raktározás, Feldolgozás és felhasználás. Az elemzés során arra törekedtem, hogy a hagyományos termesztés feltételei közül, az energia célú felhasználás vonatkozásában is leginkább figyelembe vehető jellemzőket emeljem ki úgy, hogy a kétféle hasznosítás között összefüggéseket keressek. A kiegészítő segédanyagban megtalálható részletes elemzés alapján csoportosítottam, illetve jelöltem ki a hazánkban jó hozamokkal termeszthető szántóföldi energianövényeinket. Az így készült rendszerezés és felsorolás a következő táblázatban látható (10. táblázat). 10. táblázat Energianövények felhasználás szerinti csoportosítása ALKOHOLNÖVÉNYEK

OLAJNÖVÉNYEK

ÁRPA BURGONYA BÚZA CIKÓRIA CUKORCIROK CUKORRÉPA CSICSÓKA KUKORICA ROZS TRITIKÁLÉ ZAB

CSILLAGFÜRT NAPRAFORGÓ REPCE SZÓJA

SZILÁRD BIOMASSZA NÖVÉNYEK

BIOGÁZNÖVÉNYEK

ANGOL PERJE ANGOL PERJE BÚZA CUKORCIROK KENDER KUKORICA KÍNAI NÁD NÁDKÉPŰ CSENKESZ KUKORICA ROZS NÁDKÉPŰ CSENKESZ BÚZA ÓRIÁS KESERŰFŰ TRITIKÁLÉ ROZS SZUDÁNIFŰ TRITIKÁLÉ ZÖLD PÁNTLIKAFŰ

Energianövényként csoportosított szántóföldi növényként azokat az évelő és egyéves növényfajokat kategorizáltam, amelyekből termesztés után szilárd, folyékony és gáznemű energiahordozó vagy alapanyag állítható elő. (Szervesanyag maradékok és mezőgazdasági melléktermékek széles skálája is alkalmas energia előállításra, ezek hasznosítása lehetőség szerint összeköthető az energetikai növények feldolgozásával.) Minden növényfaj, de főleg a magas szénhidrát és olajtartalmú növények alkalmasak folyékony energiaformák előállítására. Cukor, keményítő, cellulóz és inulin tartalom nyújt lehetőséget elsősorban etanol nyerésére. A növényi olajokat magas olajtartalmú növényekből, kémiai vagy fizikai eljárások útján nyerhetjük. Ezt követően tüzelő vagy üzemanyagként használhatjuk fel. Az olyan növények, melyek nagy mennyiségű

68

lignocellulózt tartalmaznak, direkt vagy indirekt módon alkalmasak szilárd tüzelőként energiaszolgáltatásra. A betakarítás módjától, a gazdaságosságtól, a felhasználástól függően az energetikai produkció (főtermék) lehet gyökér, gumó, szalma, ágak, levelek, gyümölcsök, magvak vagy akár az egész növény. Energetikai termesztés szempontjából a nagyobb energiasűrűségű, kiemelkedően magas hozamú fajok termesztése igazán optimális. A energianövények segítségével megvalósuló alapanyag (biomassza) termelés a következő fő célokkal jellemezhető: - Keményítő, cellulóz, inulin és cukortartalmú növények termesztése etanol előállítására; - Olajtartalmú növények termesztése bio-dízel előállítás céljából; - Szilárd biomassza termelése hő és elektromos energia előállítására, közvetlenül vagy közvetett módon elégetett tüzelőanyagon keresztül. Termikus vagy termokémiai folyamatokkal (direkt vagy indirekt elfolyósítás és gázosítás) a lignocellulózban gazdag nyersanyagok felhasználhatók metanol, bio-nyersolaj, biodízel, szintetikus gáz és hidrogén, hidrolízissel pedig etanol képzésre; - zöld biomassza alapanyag termelés biogáz előállításra. Különösen nagy hangsúlyt fektetnek a jövőbeni kutatások, a fenntartható és környezetileg elfogadható termelési rendszerek, illetve a magas energia hozamú növények azonosítására. Az általam ideálisnak tartott energia- vagy tüzelőanyag céljára termesztett növény kritériumai a következőkben foglalhatók össze: - a napenergia hatékony átalakítása biomasszává, az elméletihez közeli hozamok elérése; - hatékony ásványi anyag, tápanyag és vízfelhasználás; - minél magasabb szárazanyag tartalom; - az energiafelhasználás megfelelő egyensúlya (input-output); - alacsony input; - jó betegségek elleni rezisztencia; - környezettel való összeférhetőség, következetesség. Az energianövényekkel szemben támasztott környezeti elvárások hasonlóak az élelmiszer- vagy takarmánynövényekkel szemben támasztott követelményekhez, mivel a környezettel való összeegyeztethetőséget ebben az esetben is biztosítani kell.

69

A szántóföldi energianövények kijelölése és csoportosítása, valamint a velük szemben támasztott elvárások maghatározása után legfontosabb feladatnak a termeszthetőségi jellemzők felállítását tartottam. Az ökológia szempontok szerint történő értékelés kielégítőnek bizonyult a kiválasztás elvégzéséhez, mivel a célkitűzésemben megfogalmazottak szerint, a potenciális szántóföldi energianövényeink vonatkozásában, regionális eloszlást határoztam meg. A célom az volt, hogy megtudjam, kiválasztott növényeink mely termőhelyeken termeszthetők optimális hozamokkal. Mivel az energianövények tekintetében ökonómiai, logisztikai kérdések még nem tisztázottak, ezen feltételek beépítését nem végeztem el modellembe, de szükségtelen is volt, mert elsősorban a potenciál nagyságrendi meghatározására törekedtem. Az öt legfontosabb ökológiai szempont szerint értékeltem kiválasztott növényeimet. Ezek pedig a következők:  

talajigény csapadékigény

 

optimális pH tartomány megfelelő talajvízszint



hőmérséklet igény

A termőhelyek meghatározásánál, agroökológiai befolyásoló tényezőként szerepet játszanak a domborzati viszonyok is, de mivel erre vonatkozó kalkulációkat az összterület, erodáltság és fajlagos terméshozam csökkenés vonatkozásában a szakirodalomban találtam (Thyll, 1996), nem tartottam szükségesnek a domborzati térképek hibáiból származó pontatlanságokkal terhelni modellemet. A szakirodalom szerint, a domborzati viszonyok és a lejtős területeken keletkező különböző színtű erodáltság fajlagos terméshozam csökkentő hatása átlagosa 9,47 %- nak tekinthető. A végleges területszámításnál – domborzati viszonyok területcsökkentő hatását is figyelemben tartva - tehát úgy járhatunk, hogy az öt agroökológiai paraméter által kijelölt területet „0,9053 domborzati tényezővel” megszorozzuk. Ezzel az eljárással ugyan nem jelölhetők ki pontosan azokat a területeket, amelyek a domborzati vagy eróziós viszonyok miatt nem alkalmasak az adott növény termesztésére, de országos viszonylatban kalkulálhatunk területcsökkentő hatásukkal. A MapInfo programmal elvégzett terület-meghatározás igen meglepő eredményekre derített fényt. Az energianövényként favorizált olajrepce termesztésének határait hazánkban leginkább az ökológiai feltételek határozhatják meg, mivel alkalmas termőhelyek aránya mindössze százezres nagyságrendű. Az így előállítható bio-dízel mennyisége nem tétel a felhasználás szempontjából. Jól látható ez az arány a következő területi eloszlástérképen is (13. ábra). Hátrányosan befolyásolja a növény termeszthetőségét 3-4 éves rotáció, illetve a nehéz vetésforgóba illeszthetőség is. A repce termesztésére alkalmas mezőgaz-

70

dasági termőhelyek nagysága - modellem szerint - 220 ezer ha körül van Magyarországon.

13. ábra A repce területi eloszlása (világossal)

Szintén meglepő, de inkább pozitív meglepetésként említhető, hogy az országban alig néhány tízezer hektáron termesztett cukorcirok optimális termőterülete, a vizsgált agroökológiai paraméterek szerint 2,6 millió ha körül mozog. A cukor előállításból, kristályosíthatatlan cukortartalma miatt kiszorul cukorcirok termesztésére véleményem szerint óriási lehetőség nyílik energianövényként. A cukorcirok potenciális termesztési területe a 14. ábrán látható.

14. ábra A cukorcirok területi eloszlása (világossal)

A hagyományosnak nem nevezhető energianövényeink közül a Kínai nád az, amelyben az eloszlástérképek alapján a legnagyobb lehetőségek rejlenek. Hazánk éghajlati viszonya teljes mértékben optimális termesztésére. Korlátot egyedül a télen is magas talajvízszinttel jellemezhető termőhelyek jelentenek, mivel évelő rizómás növényként a mélyre hatoló gyökerek könnyen elfagyhatnak, berohadhatnak. Az óriási szárazanyag hozammal (20-30 t/ha) jellemezhető növényt egyedülálló szilárd biomassza energiahordozóként tartják számon egész

71

Európában. Termesztésére alkalmas területeket – a vizsgált ökológiai viszonyok között - az 15. ábra szemlélteti.

15. ábra A kínai nád (mischantus) területi eloszlása (világossal)

Az általam energianövényként definiált, illetve csoportosított mindegyik növény esetében (22 db) elvégeztem az előzőekben bemutatott területi meghatározást, amelyek kiegészítésekkel együtt a mellékletek között megtalálhatók. Néhány példa mégis szemléltetésként, hogyan alakultak fontosabb növényeink területi jellemzői (11. táblázat; vetésforgó faktor = visszatérhetőségi idő logikai százalékban kifejezve). 11. táblázat Fuzzy optimum halmazok által kijelölt termőterületek nagysága (vetésforgó faktorral, eróziós tényező nélkül számolva)

NÖVÉNY

FUZZY HALMAZOK ÁLTAL KIJELÖLT OPTIMUMOK X VETÉSFORGÓ FAKTOR

CUKORCIROK

(ha)

2.775.083 x 0,75 ha 1.199.559 x 0,75 ha 2.873.968 x 0,7 ha 3.364.830 x 0,76 ha 2.065.438 x 0,75 ha 3.306.068 x 0,2 ha 3.138.749 x 0,7 ha 239.721 x 0,25 ha

CSICSÓKA KENDER KÍNAI NÁD KUKORICA NAPRAFORGÓ ÓRIÁS KESERŰFŰ REPCE

A táblázatban szereplő adatok - az értékelt agroökológiai tényezők szerinti Magyarországon, az adott növény termesztésére optimális területnagyságot jelzik. Az un. „vetésforgó faktorral” történő szorás esetén, az évente rendelkezésre álló területméret állapítható meg.

72

4.2.2 Eredmények ellenőrzése Az elkészített termőhelymeghatározó modell eredményei csak akkor használhatók sikerrel, illetve csak akkor tekinthető hivatkozási alapnak, ha azokat a gyakorlati termesztés eredményei is igazolják. Megvizsgáltam tehát, hogy az energia növényekké minősített szántóföldi növények esetében, a különböző termesztési körzetekben - az elmúlt évek átlagában - hogyan alakultak a termelési mutatók, és ezek milyen összefüggést mutatnak az általam kapott eredményekkel. Megkönnyítette munkámat, hogy a MÉM Növényvédelmi és Agrokémiai Központ (MÉM NAK) 1981 és 1991 között, országos szintű éves jelentéseket készített főbb gazdasági növényeinkre vonatkozólag, melyeket táblatörzskönyvi adatbázisához rendelve állított össze. Az eredményeket, illetve jelentéseket éves kiadványokban közreadták, melyek alapján én is feldolgozhattam azokat.(Az 1990-es évet követően már nem készült hasonló részletességű felmérésen alapuló vizsgálat.) Főbb gazdasági növényeink közül három volt az – búza, kukorica, napraforgó –, amelyekről teljes körű dokumentációt találtam a fent említett időszakra. Az éves jelentésekből kiemeltem a termésátlagokra vonatkozó országos térképeket, melyeket ezután növényenként ötéves időszakokra átlagoltam. Vizsgált időszakként az 1983/84/85/86/87-es éveket jelöltem meg, mivel az erre az időszakra vonatkozó térképek voltak legalkalmasabbak digitális feldolgozásra. Az éves térképeket digitalizáltam, majd növényenként az 5 éves adatok alapján átlagtérképeket készítettem. Az így kapott - tapasztalati terméseredményeken alapuló - térképeket hasonlítottam össze az általam készített regionális eloszlás térképekkel. Az ellenőrzést kétféle összehasonlítás alapján végeztem el. Az első esetben a különböző térképek egymáshoz viszonyított területlehatárolásait vizsáltam. I. A Fuzzy-modell alapján készített térképek átlagosan 96,3 %-ban fedték le a tapasztalati átlagtérképek „optimális hozammal” jelölt területeit a vizsgált három növény esetében, mely hozamértékek a következők voltak:  Búza – 5 t/ha fölött,  Kukorica – 7 t/ha fölött,  Napraforgó – 2 t/ha fölött. A búza esetében a két térkép kijelölt területeinek összehasonlítása 97,6 %-os azonosságot mutatott, amely pontosan azt jelenti, hogy a termésátlagok alapján kijelölt területek 97,6 % esik egybe a modell alapján potenciálisnak feltüntetett területekkel. Az hasonlóság mértéke a 16., 17. ábrákon is jól látható. Azonban 73

az is kétségtelen, hogy a modell által kijelölt területek nagysága, összességében legalább másfélszerese, a MÉM NAK térképei alapján készített átlagtérkép szerint, legalább 5 t/ha –os hozammal jellemezhető területeknek. Annak érdekében, vagyis hogy megállapítsam a modell által jónak ítélt, de gyakorlati eredményekkel nem igazolt területek terméseredményekre vonatkozó jellemzőit, az 5 t/ha alatti egyezőségeket is megvizsgáltam. Ennek eredményeként a kijelölt területek vonatkozásában, 4,72 t/ha-os volt az a legalacsonyabb termésátlagú terület, amelyet adatokkal ellenőrizhetően modellem jónak minősített.

16. ábra Búza termőterületek modell alapján (világossal)

Forrás: MÉM NAK alapján 17. ábra Búza termőterületek termésátlagok alapján

A kukorica igen előkelő helyen áll gazdasági növényeink között, ugyanis az általam optimális termőhelyként kijelölt területek nagyságát, 1,95 millió ha körüli értéket, az elmúlt évtizedek évi átlagos kukorica termőterületei nagyon megközelítik. Az átlagosan évi 1,2 – 1,4 millió hektár kukorica termőterület a potenciális, azaz a kukorica a számára optimális termőhelyek megközelítőleg 70 %-át foglalja el.

74

A 18. és 19. ábra összehasonlítása esetén az is jól látható, hogy a kijelölt termőterületek nagysága nagyon hasonló. A kukorica esetében a területek összehasonlítása után, 96,1 %-os lefedettséget számolt a program, mely nagyobb hiba főként az olyan területeken folyó kukoricatermesztésnek köszönhető, melyeken a természetes csapadékmennyiség a kukorica igényei alatt van, de ezt öntözéssel pótolják.

18. ábra Kukorica termőterületek modell alapján (világossal)

A kimaradt és ellenőrizhető területek nagysága, a kukorica esetében nem érte el a 6 %-ot, mely szerint a modell által kijelölt területeken a minimális terméseredmények 6,85 t/ha termésátlaggal jellemezhetők.

Forrás: MÉM NAK alapján 19. Ábra Kukorica termőterületek termésátlag alapján

75

A napraforgó esetében elvégzett összehasonlító elemzés rendelkezik a legnagyobb hibaszázalékos eltéréssel. A 94,3 %-os lefedettség ennek ellenére jónak tekinthető, mivel általában a gyengébb termőhelyeken kapott helyet a növény, a monokultúrában termesztett búza, vagy kukorica után. A térképeken is jól látszik (20., 21.), hogy termeszthetősége sokkal nagyobb területi lehetőségeket rejt magában, mint azt eddig gondoltuk. Ellenben azzal is számolni kell, hogy igen agresszív növény, mely miatt rotációs ciklusa hosszú és vetésforgó illeszthetősége sem egyszerű. Nyugat-Európában termesztését éppen ezért igyekszenek elkerülni.

20. ábra Napraforgó termőterületek modell alapján (világossal)

Forrás: MÉM NAK alapján 21. ábra Napraforgó termőterületek termésátlagok alapján

76

A napraforgó esetében kialakított 2 t/ha –os termésátlag limit tulajdonképpen a mindenkori elvárások alatt van. Energetikai termesztésben a 2.5 t/ha a minimális elvárás a termésátlagokra vonatkozólag, mely következetes termesztéssel, a modellem által kijelölt termőhelyeken nagyrészt megvalósítható. II. A modellem termőhely kijelölésre való alkalmasságának vizsgálatát úgy folytattam, hogy országos eloszlásban, véletlenszerüen, 141 vizsgálati pontot jelöltem ki. A mintavételteli pontok számát, az összes vizsgált terület (14123 db) 1 %-os arányában határoztam meg. Az átlagos táblaméret nagyság pedig 650,8 ha volt. A minta sx=0,9905 átlagos standard hibával jelemzi a sokaságot. A vizsgálati pontokat tartalmazó térképet, a modellem által, kukorica számára optimális, termőhelyként kijelölt területekkel vetettem össze. A 141 vizsgálati pont közül 34 olyan termőhelyet találtam, amely a modell által készített Fuzzy optimum halmazon is belül esett (22. ábra, kék foltos kijelölés). Ezt követően csak az ugymond 34 db „megfelelt” pontot vizsgáltam. A 34 vizsgálati pontot ezután a tapasztalati átlagtérképeknek is megfeleltettem. A 7 t/ha vagy annál nagyobb kukorica termésátlaggal jellemezhető termőhelyek közül - a 34 különböző termőhelyet megjelölő vizsgálati halmazból - 32 volt azonos a vizsgálat szerint. A 34 vizsgálati pontot, az összes vizsgálati ponthalmazból kivonva, országos eloszlásban 107 olyan termőhelykijelölést található, amely nem eleme a modellem által végzett optimum kijelölésnek (22. ábra, sárga foltos kijelölés). Annak érdekében, hogy megtudjam, a 107 vizsgálati pontra vonatkozó „kirekesztés” helyes volt-e, a pontokat összevetettem a tapasztalati térkép 7 t/ha alatti kijelöléseinek területével. A 107 vizsgálati pontból 102 olyan termőhelyet találtam, amelyek a vizsgált területen helyezkedtek el.

22. ábra Optimum egyezőségek és különbségek a vizsgálati pontokkal kukorica esetében

77

Az összességében tehát kijelenthető, hogy a 141 vizsgált termőhely közül 134 esetben találtunk egyezőséget a modell kijelölése és a tapasztalati képlet között. A hibás kijelölés a kukorica esetében 7 db volt. Az adatok ismeretében tehát elmondható, hogy a modell által végzett optimum kijelölés 95,04 % ponotossággal történt. Ugyanezt az összehasonlítást elvégeztem a búzára vontkozólag is. A 141 vizsgálati pontból 65 esetben találtam egyezőséget a modell optimum kijelölésével. Ezt a 65 vizsgálati pontot a tapasztalati átlagtérkép adataival öszevetve, 59 olyan termőhelyet találtam, amelyek az Xá ≥ 5 t/ha-os területeken helyezkedtek el. A 76 db külső pont - amelyek az optimum területeken kívül estek - 5 esetben nem volt azonos a tapasztalati átlagtérkép adataival (a 23. ábra sárga foltjai jelölik a külső pontokat). A 141 vizsgálati pontból tehát a modell adatait 11 termőhelyen nem támasztotta alá a tapasztalati átlagtérkép adatsora. A két mutatót összevetve tehát megállapítható, hogy a modell által végzett kijelölés búza esetében 92,2 % pontosságú volt.

23. ábra Optimum egyezőségek és különbségek a vizsgálati pontokkal búza esetében

Az elfogadható, de a kukoricához képes pontatlanabb kijelölés véleményem szerint annak köszönhető, hogy a kukorica ökológiai tényezőkre való érzékenysége nagyobb, mint a búzáé. Ami gyakorlatialag azt jelenti, hogy a technológiai fetételek javításával, a termőhelyek búza termesztésre jobban optimalizálhatók, mint a kukorica esetében. Összefoglalóan kijelenthető tehát, hogy a gyakorlati terméseredményekkel történt összehasonlítások eredményei alátámasztják modellem jóságát, mely két növény átlagában 93,65 %-os pontosságú termőhelykijelölést eredményezett. A modell segítségével - a térképek pontatlanságából származó 1-1,5 %-os hibával

78

együtt - a termőhelyek nagyságától függően, 15-130 ha-os eltéréssel határozhatók meg a növények számára optimális termőhelyek. 4.2.3. Szántóföldi energianövények értékelése A különböző szántóföldi energianövényeket a területi eloszlás, a termesztési sajátságok alapján külön-külön értékelve, arra a megállapításra jutottam, hogy a potenciális növényeink energetikai jelentőségük alapján történő megítélése csak e két különböző kategória összehasonlító értékelése révén lehetséges. Ezeken kívül, mivel az energetikai termesztés szempontjából legfontosabbnak tartott kritérium, a „0”-ás CO2-mérleg tekinthető az energia célú növénytermesztés sarokpontjának, ezt sem lehet elhanyagolnunk egy alapvető értékelő-rendszer öszszeállításánál. A tényezőt az európai szakirodalom a csökkentett CO2-emisszió költségtényezőjeként, vagy az elkerülhető CO2 bekerülési költségeként veszi figyelembe. A számításának, illetve a növényenkénti érték megállapításának menete pedig a következő: 1. a nettó CO2-elkerülés nagyságának meghatározása (azaz a fosszilis energiahordozóval összehasonlítva, egy egység megújuló energiaforma felhasználása révén mekkora CO2-mennyiség jut a légkörbe, illetve vonódik ki onnan a növény fotoszintézise révén egy év alatt, egy hektárra vonatkoztatva); 2. a biomassza eredetű energiatermelési költségből ki kell vonnunk a megtermelt energia értékét, fosszilis energiahordozó egyenértékben; 3. ha a kettes pontban kapott értéket elosztjuk az első pontban kiszámított tényezővel, akkor megkapjuk az adott növényre vonatkozó „elkerülhető CO2 bekerülési költséget”. Minél alacsonyabb „elkerülhető CO2-bekerülési költséggel” jellemezhető egy energianövény, annál rangosabb helyet foglal el, azaz értékesebbnek tekinthető energetikai termesztés szempontjából. A fent említett szakirodalom négy különböző Európai Uniós tagországban végzett vizsgálatok összesített eredményei alapján számolt energianövényenként „elkerülhető CO2-bekerülési költséget”. Úgy gondoltam - az EU-s tagságot szem előtt tartva – hogy az itt alkalmazott termelési és bevételi költségarányok hazánk mezőgazdaságára vonatkozóan is elfogadhatóak lesznek a jövőben, így az értékelési rendszerembe torzítás nélkül beépíthetők. Annak érdekében, hogy a terméshozamok is megfeleljenek az Uniós elvárásoknak - a braunschweigi Federal Agricultural Research Center által javasolt - az energianövényekkel szemben támasztott, minimálisan elvárható 79

terméshozamszinteket alkalmaztam. Ezek termésszintek ugyan kissé magasabbak, mint a hazánkban eddig hagyományos termesztésben elért átlagos hozamok, de arányaikban mégis párhuzamba állíthatók. Az analitikus szakirodalmi vizsgálatok és az általam elkészített agroökológiai térképek elemzése alapján tehát megállapítottam, hogy energianövényként számításba vehető legfontosabb szántóföldi növények értékelése a következő tényezők összehasonlítása alapján végezhető el reálisan: - a fajlagos energetikai hozamok (Hozam), - a termesztésére alkalmas terület mérete a növényi rotáció függvényében (Terület faktor) - a növények termesztése révén elért ”CO2-elkerülés költségtényezőjének” nagysága, amely a különböző energianövények környezeti hasznosságát és annak árát hivatott jelezni, tehát azt, hogy hány tonna CO 2 nem kerül pluszban a légkörbe, és ez az adott növény esetében mennyibe kerül. A fajlagos energetikai hozamot minden növény esetében a jellemző energiahordozó(k)ra: alkohol (l/ha), olaj (kg/ha), biogáz (m3/ha), szilárd tüzelő anyag (sz.a. t/ha); egy éves időtartamra hektáronként határoztam meg, majd az értékeket MJra számoltam át. Az így kapott értékszámokat ezután indexáltam, így ezek „Energetiaki hozam indexként” szerepelnek a számításokban. Azonban az energetikai-hozam értékek és indexek is csak energetikai növénycsoportonként hasonlíthatók össze, mivel a különböző enrgiahordozók energiaegyenértéke más és más. Az adott energianövény termesztésére hazánkban alkalmas területnagyságot az előző fejezetben részletezett módszerek alapján számítottam. Mivel a növények egy tenyészidőszakban való termeszthetőségi volumenét termesztéstechnológia szempontjából a vetésváltás határozza meg leginkább, e tényező bevonását is szükségesnek tartottam az értékelésbe. Növényenként a vetésváltásra meghatározott értékeket (vetésforgó faktort) a 12. táblázat tartalmazza, amelyeket a következő módszer alapján számítottam: cukorcirok esetében, a növény három évig maradhat termesztésben ugyanazon a táblán, negyedik évben le kell váltani. Ez négyéves ciklust jelent, ami teljes termőterület vonatkozásában évente 75% (0,75) – os kihasználást feltételez. Mivel az említett kategóriarendszereket nem lehet az értékelés szempontjából ugyanakkora jelentőségűnek tekinteni, a különböző tényezők 1-től 10-ig terjedő indexálása után egy súlyozott értéket számoltam. Legfontosabb tényezőként a terméshozamot 3-as szorzóval, a területi jellemzőket pedig 2-es szorzóval láttam el. A CO2-elkerülés költségtényezője azonban negatív korrelációval számítandó

80

(minél magasabb annál kedvezőtlenebb), ezért ezt egyszeres szorzóval az előbbiekből kivontam. A felsorolt tényezőket az előzőekben említettek szerint súlyozva, a különböző szántóföldi növényeket energetikai hasznosíthatóságuk alapján egy indexszámmal jellemeztem (12. táblázat). Az indexet ECT indexnek neveztem el, amelyet az ”Energetikai Célú Termesztés” szóösszetételből rövidítettem. Az ECT index kiszámításának módját pedig a következőképpen határoztam meg: NÖVÉNYECT alkohol, olaj, sz. biomassza, biogáz = (3xHOZAM index)+(2xTERÜLET index) – CO2 költség index 6

12. táblázat Energianövények ”ECT index” számításának kiinduló táblázata NÖVÉNY/ NÖVÉNYCSOPORT

Terület mill. ha (A)

Vetésforgó faktor(B)

Területi fakt. Inex (AXB)

Energetikai hozam index

CO2 elekerülés ktg. indexe

ECT Index (0-10)

0,43 0,57 1,11 2,77 1,19 2,06 3,89

0,25 0,5 0,25 0,75 0,75 0,75 0,75

0,3 0,96 0,9 7 2,82 5,2 9,7

3 3,2 7,2 6,9 3,4 3,7 2,8

5,6 5,9 7,57 2,4 5,15 3,12 2,7

0,67 0,94 2,64 5,38 1,78 3,06 4,18

3,3 0,23 1,79 0,7

0,2 0,25 0,25 0,25

5,2 0,47 3,75 1,38

6,5 5,6 3,9 3,5

5,75 5,06 4,89 4,24

4,03 2,11 2,39 1,50

1,8

0,8

3,38

3,7

0,3

2,93

3,13

0,7

5,14

6,28

9

3,35

2,8 1,7

0,7 0,8

4,6 3,2

4 6,57

0,33 3,85

3,48 3,71

3,36 3,27 2,43 3,98

0,76 0,75 0,8 0,75

5,98 5,75 4,5 6,8

7,29 6,74 4,28 2,8

8,01 5,98 3,5 2,17

4,30 4,29 3,06 3,31

1,8

0,8

4,1

5,28

1,17

3,81

2,43 2,77 2,06

0,8 0,75 0,75

5,5 5,9 4,4

5,5 4,5 4,77

2,9 7 8,8

4,10 3,05 2,39

ALKOHOL-NÖVÉNYEK

burgonya cikória cukorrépa cukorcirok csicsóka kukorica búza OLAJ-NÖVÉNYEK

napraforgó repce csillagfürt szója

SZILÁRD BIOMASSZA NÖVÉNYEK

nádképu csenkesz óriás keserűfű kender zöld pantlikafű kínai nád szudánifű angol perje búza BIOGÁZ NÖVÉNYEK

nádképu csenkesz angol perje cukorcirok kukorica

81

Az ECT index számításának kiindulási táblázatából (12. táblázat) jól követhetők a növényekre vonatkozó jellemzők, és azoknak egymáshoz viszonyított változásai. Mivel az eredményül kapott indexszámok csak felhasználás szerinti beosztásban, energetikai növénycsoportonként mérvadóak, a csoportok közötti összehasonlítás nem ad reális képet. Az ECT index alapján értékelt energianövények, illetve növényi sorrendek felhasználási kategóriák szerint a következők (13. táblázat): olajnövények közül – napraforgó, csillagfürt, repce, szója; alkohol-növények közül – cukorcirok, búza, kukorica, cukorrépa, csicsóka, cikória, burgonya; szilárd biomassza növények közül –kínai nád, szudánifű, zöld pántlikafű, kender, óriás keserűfű. 13. táblázat Az energetikai növénycsoportonként megállapított ECT indexek Növény

Növény

INDEX

INDEX

Szilárd biomassza növ.

Alkohol-növények 1. cukorcirok

5,38

1. kínai nád

4,30

2. búza

4,18

2. szudánifű

4,29

3. kukorica

3,06

3. zöld pántlikafű

3,71

4. cukorrépa

2,64

4. kender

3,48

5. csicsóka

1,78

5. óriás keserűfű

3,35

6. cikória

0,94

6. búza

3,31

Biogáz növények

Olaj-növények 1. napraforgó

4,03

1. angol perje

4,10

2. csillagfürt

2,39

2. nádképű csenkesz

3,81

3. repce

2,11

3. cukorcirok

3,05

4. szója

1,50

4. kukorica

2,39

A szántóföldi energianövényeket tehát területi-, hozam-jellemzők valamint CO2 emisszió csökkentő hatásuk alapján értékelve a 13. táblázatban látható sorrendiség jellemzi. A különböző növénycsoportok első soraiban feltüntetett növényfajok legfontosabb közös tulajdonsága, hogy termesztésüknek hazánkban gyakorlatilag nincsenek területi korlátai. A magas energetikai hozammal termeszthető gumósnövények háttérbe szorulásának fő okaként pedig, egy a hagyományos növények termesztésben még nem alkalmalmazott szempont, a magas termelési költségekhez képest relative kicsi CO2 megkötő képesség nevezhető meg. Hazánk potenciális energianövényeit értékelve, energiacsoportonként található egy-egy kiugróan jelentősnek ítélhető energianövény. Az alkohol-növények között kiugróan magas értékekkel szereplő cukorcirok, a tüzelő-alapanyag előállításban kiemelkedő kínai nád, szudánifű vagy az olajnövények között legjelentősebb napraforgó termesztése sem oldható meg monokultúrában. Különösen az alkohol- és olajnövények esetében szükséges a megfelelő növényfaj választékkal dolgozni annak érdekében, hogy gazdálkodásunk hosszabb távon fenntartható legyen. Így egy-egy növény csoporton belüli kiemelésének gyakorlati szem82

pontból nincs jelentősége, energetikai növénytermesztés az energetikai növénycsoportokon belül meghatározott növények konzekvens termesztésével valósulhat csak meg. 4.3 A növények területi eloszlása alapján kijelölhető speciális termesztési körzetek hazánkban Az energianövények speciális felhasználása szükségessé teszi, hogy termesztésükkel növénycsoportonként foglalkozzunk. Ez azt jelenti, hogy az adott termőhelyen úgy állítsuk össze a vetésszerkezetet, hogy lehetőleg azonos véghasznosítású növények kerüljenek termesztésre. Ezt egyrész a tárolás, feldolgozás, másrészt a szükséges speciális technológiai berendezések, illetve a felhasználás indokolja. Ezért az egyik legfontosabb kérdésnek az energianövények termesztése kérdéskörön belül azt tartom, hogy melyek azok a termesztési körzetek, amelyek alkohol előállításra alkalmas, olajtartalmú vagy szilárd biomassza növények termesztésére - a megfelelő vetésszerkezet kialakítása mellett – megfelelőek. A kérdéskör vizsgálatát a M2. mellékletben megtalálható részletek kidolgozásával kezdtem. Minden egyes növény esetében meghatároztam az optimális elő- és utóveteményeket, illetve a termesztéshez kapcsolódó specifikumokat. Ezek felhasználásával energianövény-csoportonként határoztam meg a kijelöléshez szükséges feltételeket, majd a növényenkénti eloszlás-térképek alapján termesztési körzeteket jelöltem ki (M 3. melléklet). Az un. alkoholnövények közül - melyek a kiválasztás alapján a következők: cukorcirok, cukorrépa, burgonya, csicsóka, kukorica, búza, rozs, tritikálé, búza, zab, árpa, cikória, angol perje - a térképen kék színnel jelölt területeken válogathatók össze - optimális vetésszerkezetet kialakítva, minimum négy különböző alkohol-növényt feltételezve – „alkoholnövényt termesztő ültetvények” (24. ábra). Alkohol-növények termesztési körzetnagysága: 1.024.553 hektár a modell kijelölése alapján. Nézzük tehát, hogyan alkulhat az energianövényeink egymásutánisága, ha az alkohol-növénycsoporthoz tartozó növényeinknek szeretnénk, a nekik megfelelő előés utónövényeket alkalmazva, ugymond „alkohol-növényes vetészerkezetben” termeszteni. A 14. táblázat egy lehetséges változatot tartalmaz az összeállításra. Az optimális elő- és utónövényekre vonatkozó ajánlásokat a M5. melléklet tartalmazza, melyet úgy állítottam össze, hogy a hagyományos növénytermesztés szempontjai mellett figyelem vettem az energianövényekre vonatkozó specifikumokat, termesztési sajátosságokat is.

83

Az általam készített modell kijelölése alapján pedig az alábbi tájak javasolhatók alkoholnövény-kultúrák termesztésére: Mezőföld, Duna menti síkság, TolnaBaranyai dombvidék, Bácskai síkvidék, Dráva menti síkság, Kisalföld, KörösMaros köze, Berettyó-Körös vidék, Nyírség, Felső-Tiszavidék, Észak-Alföldi hordalékkúp, Belső-Somogy. 14. táblázat Lehetséges "alkohol-növényes vetésszerkezet" NÖVÉNY ÉS SORREND

KUKORICA ŐSZI BÚZA CIKÓRIA CUKORCIROK CSICSÓKA

IDŐTARTAM

HASZNOSÍTÁS

ÉVI SZÁNTÓTERÜLET ARÁNY

2 év 2 év 1év 2 év 2 év

alkohol alkohol alkohol alkohol alkohol

11 % 33 % 11 % 33 % 11 %

Forrás: saját kutatás

A megnevezett tájegységeken nyílik tehát leginkább lehetőség az akoholnövények termesztésére, ha a termesztendő fajokat az alkohol-növények energetikai növénycsoport növényei közül választjuk meg. Természetesen az egyes növények a kijelölésektől eltérő területek is termeszthetők, mivel a közös jellemzők alapján történő területi szelekció sok növény esetében jelentős területcsökkenést eredményezett.

ra aa 24. ábra Alkoholnövény-termesztő körzetek hazánkban (világossal)

Ugyanezzel az eljárással határoztam meg az optimális hozamokkal számításba vehető olajnövény-termesztő területeket is. Mivel az ide sorolható növények

84

száma mindössze négy: repce, szója, napraforgó, csillagfürt, a területek leválogatását adott termőhelyen minimum két növény termeszthetőségére szorítottam le. A modell által kijelölt területek nagysága ezáltal is mindössze 410.578 ha lett. A napraforgó és repce termesztése során, a hosszú rotácós periódus alkalmazása miatt igen nehéz lenne olyan vetésforgót alkalmazni, amelyben csak olajnövények szerepelnek. A mindössze négy olajnövény, illetve a potenciális termőhelyek csak igen „szűk” lehetőségeket biztosítanak. Az elővetemény- és utónövény-táblázatok felhasználása szerint, az olajnövények termesztésére például a következő vetésszerkezet állítható össze (15. táblázat). Ez is csak azokon a területeken alkalmazható, ahol midegyik növény termesztése javasolt A modell szerint, az így kijelölhető terület nagysága hazánkban néhány ezer hektár mindössze. (A táblázatból kitűnik, hogy nem olajnövényként a búza kapott helyet a az egyik lehetséges vetésszerkezetben.) 15. táblázat "Olajnövényes vetésszerkezet" NÖVÉNY ÉS SORREND

NAPRAFORGÓ SZÓJA ŐSZI BÚZA REPCE

IDŐTARTAM

HASZNOSÍTÁS

ÉVI SZÁNTÓTERÜLET ARÁNY

1 év 1 év 1 év 1 év

olaj olaj alkohol, olaj olaj

25 % 25 % 25 % 25 %

Középtájak szerint a következő körzetekben alakíthatók ki - legalább két olajnövény alkalmazásával - olajnövényes vetésszerkezetek: Marcal medence, Komárom-Esztergomi síkság, Mezőföld, Tolna-Baranyai dombvidék, Dráva menti síkság, Felső-Tiszavidék, Dél-Nyírség (25. ábra) A szilárd biomassza növények nagy száma már eleve nagy területi lefedettséget feltételez. Ezt tovább fokozza az ide tartozó növények viszonylag jó ökológiai türőképessége, és egyszerű termeszthetősége. Szinte mindegyik növény vetésforgóban összeegyeztethető, így kijelölésükkor alkalmazott legalább négyes összegyeztethetőség nem volt igazi szempont. Az elvégzett elemzést követően a modell 1.990.500 ha alkalmas termőhelyet jelölt meg, mely a 26. ábrán látható részleteiben, és tulajdonképpen három nagytájat teljes egészében lefed (Alföld, Kisalföld és Dunántúli dombság.)

85

25. ábra Olajnövény-termesztő körzetek hazánkban (világossal)

Az olaj- és alkoholnövényes vetésszerkezetekhez hasonló, szilárd biomassza vetésszrekezet kialaktása az előzőekben elmondottak szerint már sokkal könnyebben kivitelezhető. A nagy számú növény tág lehetőségeket biztosít számunkra, így a szelekció során fokozott figyelmet fordíthattam a technológiai folyamatok összeegyeztethetőségére és a költségek minimalizálásra is. A szilárd biomassza-termesztő körzetekben lehetséges vetészserkezet - többek között - a követező lehet (16. táblázat). 16. táblázat "Szilárd-biomasszanövényes vetésszerkezet" NÖVÉNY ÉS SORREND

KENDER SZUDÁNIFŰ KENDER ZÖLD PÁNTLIKAFŰ

IDŐTARTAM

HASZNOSÍTÁS

SZÁNTÓTERÜLET ARÁNY

2 év 3 év 2 év 3 év

brikett brikett brikett brikett

20 % 30 % 20 % 30 %

Forrás: saját kutatás

A tüzelőanyagként felhasználásra kerülő növények között igen sok évelő növénnyel találkozunk, melyeknek megfelelő vetésszerkezetbe illesztése nem különösebben fontos szempont. A kínai nád esetében minimálisan tíz éves tenyészidőszak, vagy az óriás keserűfű, szudánifű legalább öt éves termesztésben tartása inkább egynemű ültetvények kialakítását indokolják.

86

26. ábra Szilárd biomasszanövény-termesztő körzetek hazánkban (világossal)

(A vizsgálatok során az átlagos táblaméret: 650,8 ha, a vizsgált terület nagysága pedig 9.291.000 ha.) Összefoglalóan tehát, az energianövény-csoportok kialakításának meghatározó szerepe lehet annak eldöntésében, hogy a különböző energianövények milyen egymásutániságban és hol termeszthetők a termőhely szerint optimális terméshozamokat feltételezve. Az ipari növények, illetve zöldség és gyümölcsfélék termesztésénél általános szempontként figyelembe vett termesztési körzetek megvalósítása elsősorban a logisztikai tényezők és feldolgozás követelményének tekinthető. Energianövények esetében az ökológiai adottságokhoz simuló, a véghasznosítást figyelemben tartó területiség kijelölése a cél, mivel növényeink közül nem egyedileg, hanem növénycsoportonként valósítható meg leginkább a gazdaságos termesztés. A hasonló hasznosítású növények termesztése költséget és technológiai beruházást csökkentő tényezőként jelentkezik a gazdálkodás során. Az előbbieken túl mégis kijelenthető, hogy az élelmiszer célú termesztéshez viszonyítva az energianövények alkalmazása növeli az adott mezőgazdasági termőhely diverzitását, melyet az elmúlt évek alatt, a mono- és bikultúrás termesztés általánossá válása erőteljesen degradált. 4.4 Energianövények termesztésének megítélése mezőgazdasági szakemberek körében A hazai és nemzetközi szakirodalom feldolgozása, az energianövények témakörben megjelent tudományos cikkek, folyóiratok, szakkönyvek megismerése után világossá vált előttem, hogy hazai viszonylatban egy igen ismeretlen terület 87

feltérképezését vállaltam fel. Azonban hogy mennyiben helytálló ez a feltételezés, arról konkrét megbizonyosodást csak úgy szerezhettem, ha „megkérdezem” az érintett agrárszakembereket. Célom elérése érdekében, a különböző vizsgálati módszerek közül a kérdőíves lekérdezés és az „analitikus tréning” módszert találtam a legmegfelelőbbnek. Ezeket a módszereket az energianövények témakörre speciálisan kialakítva jelöltem ki célcsoportjaimat. 4.4.1 Mezőgazdasági kisvállalkozók, őstermelők körében elvégzett vizsgálatok konklúziója Vizsgálataim céljaként természetesen azt tűztem ki, hogy egy országosan reprezentatív választ kapjak a vizsgált célcsoport kérdéskört érintő véleményére vonatkozólag. Az elvégzett kérdőíves felmérés eredményeinek megfogalmazása szempontjából nagyon lényeges momentum volt a lekérdezés körülménye és jellege. Kutatási tevékenységem személyi és anyagi korlátai nem engedték meg, hogy egy önálló kutatást kezdeményezzek a kérdéskör kivizsgálása érdekében. Lehetőségem nyílt azonban - egy kérdőíves lekérdezésre alapozott - agrárgazdaságtani kutatás kezdeti fázisába bekapcsolódnom, melynek szerkezetébe beépíthettem az általam vizsgált energianövényekre vonatkozó kérdéseimet is. Ugyanakkor saját eredményeim megfogalmazásakor figyelembe vehettem azokat az agrárgazdasági tényezőket is, amelyek a teljes kérdőív kiértékelésekor kapcsolatba hozhatók voltak az energetikai növénytermesztéssel. Az országos agrárgazdasági kutatás keretén belül 1033 mezőgazdasági „vállalkozót” kerestünk fel, ezek közül 260 esetben végeztem információgyűjtést az energianövényekre vonatkozólag is. A 260 minta sajnos nem országos eloszlású, mert mindössze 4 megyére terjedt ki. Vizsgálatom eredményeinek megítélése szempontjából lényegesnek tartom közölni azokat a kérdéseket, amelyeket a következtetések levonásához alapul vettem. A vizsgált kérdéseket alapvetően két csoportra osztottam: I. A gazdálkodás körülményeire vonatkozó kérdések; II. Az energetikai termesztésre vonatkozó kérdések. Az első kérdéscsoporthoz tartozó kérdések, illetve az ezekhez kapcsolódó válaszok alapján azt szerettem volna megtudni, hogy lényeges-e a szakmai képzettség vagy iskolai végzettség a kérdéskör pozitív megítélése szempontjából, és a 88

már Nyugat-Európában mindennapi gyakorlatnak számító állami támogatásra épülő mezőgazdálkodás milyen szinten működik hazánkban. Az utóbbi kérdés azért nagyon lényeges, mivel véleményem szerint az energetikai növénytermesztés csak egy nagyon szigorú állami támogatási rendszer „használata” mellett képzelhető el. A feltett kérdések az alábbiak voltak:     

A gazda (vállalkozó) iskolai, szakmai képzettsége? Hogyan szervezi gazdaságát? (Felsorolt válaszlehetőségek: év eleji írásos kalkuláció; havi előkalkuláció; napi problémákat old meg.) A gazdálkodás során mely tényezők jelentik a legnagyobb gondot? (Felsorolt válaszlehetőségek: anyagbeszerzés; finanszírozás; gépesítés; raktározás; értékesítés; szaktanácsadás) Az értékesítési kapcsolatokat hogyan ítéli meg? A mai agrártámogatási rendszert hogyan értékeli, és miként reagál rá? (Felsorolt válaszlehetőségek: Általában zavarosnak és kiismerhetetlennek tartom; Nem tudom követni a támogatások változását; A támogatásokat eléggé ismerem, de a vásárolt anyagok, eszközök árának növekedéséhez képest kevésnek tartom a támogatás nagyságát.)

Az gazdálkodás körülményeire vonatozó kérdéseket értékelve, illetve az egyéb agrárgazdasági kérdések eredményeinek ismeretében világossá vált előttem, hogy milyen pénzügyi lehetőségei vannak a ma agrárvállalkozójának, illetve mennyire fogékonyak a termelési szerkezet megváltoztatására, hajlamosak az ezzel együtt járó üzleti kockázat felvállalására. A végső következtetések levonása előtt azonban következzék néhány olyan lényeges vizsgálati eredmény, amelyek ismerete nélkül talán nagyon különösen hangzanának az általam tett megállapítások. Az általam megkérdezett mezőgazdasági vállalkozók 63 %-a napi gazdálkodási problémákkal küszködik, nem tervezhetnek előre, mivel gazdálkodásának milyenségét – az esetleg kedvezőtlen ökológiai tényezők mellett - nagyban befolyásolják a különböző, finanszírozáshoz kapcsolódó pénzügyi devianciái. Amelyek például késleltetett kifizetések, tartozások, hiteltörlesztés lehetnek, és döntő mértékben befolyásolják a termelő likviditását. A kérdéssorok összesítése után egyértelműen megállapítható volt az is, hogy a mezőgazdasági termelők több mint 75 %-a nincs megfelelőképpen felkészülve a gazdálkodásra. Erre olyan alapvető gazdálkodási eszközök hiánya mutat rá, mint raktárépület, művelő eszközök, minimális alaptőke. Főleg az őstermelőkre jellemző, hogy gazdálkodásukat pénzügyi tartalékok nélkül bonyolítják. 89

Az értékesítési, felvásárlási rendszer szervezetlensége igen jelentős hatással van a termékek felvásárlási árára is. A értékesítési időszakban rengetek olyan kereskedő cég jelenik meg, amelyek a rövid távú haszonszerzés reményében száll be az értékesítési láncba. Ezek általában tőkeerős cégek, amelyek a termelőktől, azonnali fizetéssel kecsegtetve vásárolják fel alacsony áron mezőgazdasági termékeiket. A megkérdezett agrárvállalkozók mindössze 9 %-a nyilatkozott úgy, hogy ismeri és ki is használja az agrártámogatási rendszer nyújtotta lehetőségeket. A kérdésben nem volt járatos a megkérdezettek 86 %-a, támogatásban pedig nem részesült - 1990-96 között - a mezőgazdasági termelők 67 %-a. Nem tekintettük viszont meglepőnek, hogy a támogatási rendszerről valamilyen ismerettel rendelkezők 90 %-a, a felsőfokú végzettséggel rendelkező gazdálkodók köréből került ki. Az energetikai termesztésre vonatkoztatott következtetéseim – az előzőekben leírtak függvényében, ismeretében - a következőképpen foglalhatnám össze:  A mezőgazdasági termelők részére egy olyan, biztonságos piaci környezetet kell kialakítani, melyben lehetőség nyílik legalább 2-3 évre előre megtervezni a termelés tárgyi és pénzügyi feltételeit. Ez az energetikai termesztés esetében azért nagyon fontos, mert a legtöbb kultúra több éven keresztül termesztésben marad, tehát évente nem változtathatom szabadon a termesztett fajokat, és azok arányát a piac függvényében.  Nem számolhatunk sajnos az energianövény-termesztők körében azokkal a termelőkkel, akik alapvetően nem rendelkeznek a mezőgazdálkodáshoz szükséges eszközökkel. Az energetikai termesztés input és output oldala igen szűk határok között mozog, így csak azoknak van/lesz lehetősége gazdaságosan termelni, akik szigorúan betartják a szükséges technológiai és minőségi követelményeket a termesztés során. Persze mindemellett folyamatosan törekszenek a költségek alacsony szinten tartására is.  A legkritikusabb, a gazdálkodás körülményeire vonatkozó megállapítás - az előbbieken túl – mégis az, hogy hazánk agrártámogatási rendszere, szubvenciók mértéke olyan alacsony szintű, amely nem teszi lehetővé, hogy hatékony gazdaságszabályozási rendszerként funkcionálhasson. Az energianövények most kialakulóban lévő termesztési struktúrájának viszont leglényegesebb eleme, az állami beavatkozás megléte. Ennek oka főként az, hogy a termesztés megvalósításában, az energetikai alapanyagok előállításán túl, olyan szocio-ökonómiai szempontok játszanak alapvető szerepet, mint a légkör CO2 egyensúlyának fenntartása, vagy a vidéki foglalkoztatás megtartása. Mi90

vel ezek még nem tekinthetők piacosítható tényezőknek, az állami finanszírozás nélkülözhetetlen. A kutatás eredményeinek ismeretében tehát egyértelműen kijelenthető, hogy hazánk jelenlegi agrártámogatási rendszere, illetve a rendszer hiányos működése egyértelműen lehetetlenné tenné az energetikai termesztés megvalósítását. A második kérdéscsoport esetében a lekérdezés fő célja az energetikai növénytermesztésről, a mezőgazdasági termelők körében meglévő ismeretek, illetve a nem élelmiszer célú termelés iránti fogékonyság feltérképezése volt. Az energianövények sajátosságainak megítélésében az a 260 db kérdőív szolgált alapul, amelyet az ország – mezőgazdasági foglalkoztatottak arányát tekintve - meghatározó mezőgazdasági körzeteiben vételeztem fel. A vizsgálatokat helyileg Szabolcs-Szatmár-Bereg, Hajdú-Bihar, Borsod-Abaúj-Zemplén és Jász-NagykunSzolnok megyékben végeztem. Az ehhez kapcsolódó kérdések pedig a következők voltak:  Milyen a gazdaság földterületének megoszlása? (Szántó, kert, gyep, ugar stb. aránya az összes művelt területben.)  Hogyan dönti el hogy mit termel, és mi az amelyen változtatnia kell?  Hogyan tájékozódik a gazdálkodását érintő változásokról, illetve a szakmai újdonságokról?  Hallott-e már az energetikai növénytermesztésről, meg tudná mondani, hogy mely növényeket nevezzünk energianövényeknek?  Lát-e perspektívát az energianövények termesztésében? A földterület megoszlására vonatkozó kérdést azért tartottam jelentősnek a vizsgálat szempontjából, mert a gyep és ugaroltatott területek nagysága, illetve a gyenge minőségű talajok közötti korreláns összefüggés okán, világos következtetést vonhatunk le arra vonatkozólag, hogy mekkora egy-egy gazdaságon belül a gyengébb minőségű talajok aránya. Ennek azért van jelentősége, mert a nyugat-Európai gyakorlat szerint, ezeken a területeken valósítható meg első lépésben az energetikai célú termesztés. A lekérdezések eredménye azonban némileg disszonáns, mivel a legtöbb termelő a leggyengébb területeket is művelésben tartja. Nyereséget ezeken a területeket a költségek abszolút minimalizálásával próbálnak realizálni. Meglepő volt tapasztalni, hogy a gazdálkodók körében a kukorica és a búza „mindenhatósága”, minden más növény fölé rendelése, mennyire erőteljesen jelentkezik. Az esetek többségében a termelők a jelenséget egyrészt a hagyománynyal, másrészt a termés biztos állami felvásárlásával indokolták. Ebből a reakcióból is érzékelhető, hogy kistermelők keresik a kapcsolatot az állami szabályo91

zással, de a támogatott gabona felvásárlási áron kívül más lehetőségeikkel nincsenek tisztában. Véleményem szerint ezért nem képzelhető el, hogy a termelők önként, a piaci lehetőségekben bízva kezdjenek el energianövények termesztésével foglalkozni. Csak olyan speciális programok keretén belül lehet számolni az energetikai növénytermesztés beindulásával, amelyek minden feltételt komplexen biztosítanak a termelők számára. Szakismeretet, előfinaszírozást, feldolgozási vagy piaci lehetőségeket, terméktámogatást, esetleg extra kedvezményeket. A lekérdezés tapasztalatai szerint a mezőgazdasági vállalkozók 88 %-a nem olvas mezőgazdasági szaklapot. Szakmai ismereteiket a televízióból, egyéb gazdáktól, vagy a falugazdászoktól szerzik be. Ezek a konkrétumok is indokolják, ha a gazdákat valamilyen újszerű dologba szeretnénk bevonni, a személyes megkeresés elkerülhetetlen. Az általam legfontosabbnak tartott kérdésre, azaz: „Hallott-e már az energetikai növénytermesztésről, meg tudná mondani, hogy mely növényeket nevezzünk energianövényeknek?” – a megkérdezett 260 mezőgazdasági termelő közül mindössze 14 fő (5,38 %) válaszolt igennel. Tovább rontotta kilátásokat, hogy a 14 igennel válaszoló közül, 6 megkérdezettnek nem is volt különösebb hozzáfűznivalója a témához, reménytelennek tartotta a közeljövőben való megvalósítást. A véleményt nyilvánító 8 személy - aki hajlandó volt a „Lát-e perspektívát az energianövények termesztésében?” – felett kérdésre is válaszolni - mindegyike kivétel nélkül, a repcével illetve a repce-biodízellel azonosította a kérdéskört. A nyolc személy közül ketten említették meg, hogy alkohollal hajtott járművekről is hallottak már, amelyekhez a szükséges üzemanyagot cukortartalmú növényekből állítják elő. A 14 igennel válaszoló, úgymond valamilyen szinten tájékozott mezőgazdasági termelő közül, 12 felsőfokú szakmai végzettséggel rendelkezett. A 8 véleményt nyilvánító gazda közül öten láttak perspektívát az ilyen típusú termelésben. A 8 megkérdezett közül mindössze 3-an vállalkoztak volna arra, hogy el is kezdjenek egy ilyen típusú termelést, persze csak akkor, ha biztos piaci hátteret tudnak maguk mögött. A lekérdezés eredményét nagyom elkeserítőnek tartom, illetve tartottam – 1997es vizsgálat – mivel az Európai Unióban (tőlünk néhány száz kilométerre) már mindennapi gyakorlattá vált az energianövények termesztése. A farmerek az állam által ugaroltatásra kijelölt földeken szabadon termesztenek energia célra növényeket, mely révén kiemelt jövedelemre tesznek szert. Eközben hazánk me92

zőgazdasági termelőinek mindössze 5,38 %-a hallott már valami keveset az energetikai célokra termesztett növényekről. Ez azt jelenti, hogy 20 mezőgazdasági kistermelő, vállakozó közül mindössze egy fő az, aki valamilyen szinten tájékozott a témakört illetően. A vizsgálatokból világossá vált számomra, hogy hazánk növénytermesztési gyakorlata még kezdeti szinten sem „fogadta be” az energetikai termesztés elvi és gyakorlati létezését. A magyar szakirodalom átvizsgálását követően meg kellett állapítanom, hogy alapvető szakmai definíciók hiányoznak a témakört érintően, melyeket a kérdéskör további tárgyalása érdekében saját magamnak kellett megalkotnom. 4.4.2 Felsőfokú mezőgazdasági végzettségű szakemberek körében végzett speciális tréningek eredményei A mezőgazdasági kisvállalkozók, őstermelők körében végzett kérdőíves lekérdezés jól tükrözi az energianövényekre vonatkozó általános tájékozatlanságot. Azonban mégis nagyon fontosnak tartottam megtudni azt, ha mégis ismernék a mezőgazdasági szakemberek - legalább alapszinten – az energianövények termesztéséhez kapcsolódó negatívumokat és pozitívumokat, akkor ezek alpján, mégis hogyan értékelnék azt. Célom megvalósítása érdekében, első lépésként meghatároztam a vizsgálni kívánt célcsoportokat. Munkahelyi és kutatási lehetőségeimből adódóan felsőfokú végzettségű, mezőgazdasági tevékenységet folyatató, különböző életkori megoszlást mutató csoportokat választhattam ki a vizsgálat alanyaiként. A vizsgálatban részt vevő célcsoportok a következők voltak: (1) V. évfolyamos levelező egyetemi hallgatók, agrármérnök szakirány; (2) III. évfolyamos kiegészítő levelező hallgatók, gazdasági agrármérnök szakirány; (3) Gazdajegyzők. Úgy gondolom, hogy a kiválasztott célcsoportok, egyrészt életkori sajátosságaik, másrészt a mezőgazdasági szektorban elfoglalt helyzetüknél fogva, megfelelően reprezentálják hazánk agrárértelmiségét, így a vizsgálatok eredményei lényegében általánosnak tekinthetők. Annak érdekében, hogy a vizsgált csoportokat az energianövényekre vonatkozó információval lássam el, illetve ezt követően a kérdéskörre vonatkozó véleményeket is összegezhessem, egy speciális tréninget állítottam össze. 93

Az eljárást „analitikus tréningnek” neveztem el, amely a hagyományos konfliktuskezelési és csoportos döntési tréning modulokon alapuló saját fejlesztésű tréning módszer. Lényege, hogy egy rövid - 50 perces - ismeretátadás után, ami jelen esetben az energianövények termesztésének, jelentőségének összefoglalása volt, véleménynyilvánításra (vélemények ütköztetésére), közös döntési eljárásra késztessem a tréningben résztvevőket. A három esetben lebonyolított analitikus tréningek strukturális felépítését a következő modulok alkották: - Ismeretátadás (50 perc); - Kiscsoportos döntés (5 fő), a megadott segédlet alapján (30 perc); - Csoportvélemény kialakítása (vélemények ütköztetése, a kiscsoportok kompromisszumai alapján – 50 perc). A tréningek során, a csoportok részére átadott segédlet a következőképpen épült fel (az anyagot rövidsége, és a könnyebb átláthatóság kedvéért itt, és nem a mellékletek részben helyeztem el): ---------------------------------------------------------------------------------------------„Energianövények - Analitikus tréning” I. MEGÁLLAPÍTÁS: A következő feladatban egy feltételezésből indulunk ki, mely szerint a mezőgazdasági termelés modernizálásának egyik legkézzelfoghatóbb lehetősége az energetikai növénytermesztés, illetve hozzá kapcsolódóan a mezőgazdasági melléktermékek energetikai felhasználása. II. FELADAT A következőkben tíz tényezőt sorolunk fel, amelyek szerintünk leginkább befolyásolják ezen alternatíva megvalósulását. Legyen szíves, tegye fontossági sorrendbe a befolyásoló tényezőket! (a) Földhasználat

(b) Agrárpolitika

(c) Energiafelhasználás racionalizálása (d) Vidéki foglalkoztatás (e) Megfelelő szakemberek hiánya

(f) EU integráció

(g) Drágább műszaki megoldások

(h) Technológiai fejlesztés

(i) Élelmiszer-túltermelés levezetése

(j) Környezetvédelem, melléktermékek felhasználása

94

III. FELADAT MEGOLDÁSA A befolyásoló tényezők fontossági sorrendje csoportunk szerint a következő: 1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

------------------------------------------------------------------------------------------Mint a mellékelt segédletből látható, a legegyszerűbb felépítésre törekedtem az adatlap összeállítása során. Konkrét „megállapítást” követően, a szakirodalmi ismereteim alapján adtam meg azokat a tényezőket, amelyek a kérdéskört valamilyen szinten érinthetik. A kialakított 5 tagú kiscsoportok feladataként a fontossági sorrend felállítását jelöltem meg. A csoportvéleményeket egy 50 perces, nagycsoportos közös döntési eljárásban összhangba hoztuk, így alakult ki az egész csoport közös véleményét tükröző végleges álláspont. A különböző tréningek során, a csoport (30 fő) közös véleményét tükrözendő sorrend kialakítása minden esetben nagy viták után valósulhatott csak meg. A célcsoportonként kialakított, az energetikai mezőgazdálkodást befolyásoló tényezőkről alkotott vélemények az 7. táblázatban láthatók. 7. táblázat A tréningek célcsoportjai, és az általuk képviselt vélemények V. ÉVFOLYAMOS LEVELEZŐ HALLGATÓK, AGRÁRMÉRNÖK SZAKIRÁNY

1. 2. 3. 4.

Megfelelő szakemberek hiánya Földhasználat Technológiai fejlesztés Környezetvédelem, melléktermékek felhasználása Agrárpolitika EU integráció Drágább műszaki megoldások Vidéki foglalkoztatás

III. ÉVFOLYAMOS KIEGÉSZÍTŐ LEVELEZŐ HALLGATÓK, GAZDASÁGI AGRÁRMÉRNÖK SZAKIRÁNY

Agrárpolitika EU integráció Drágább műszaki megoldások Megfelelő szakemberek hiánya

Technológiai fejlesztés Élelmiszer-túltermelés levezetése Vidéki foglalkoztatás Környezetvédelem, melléktermékek felhasználása 9. Élelmiszer-túltermelés levezeté- Energiafelhasználás racionalizálása se 10. Energiafelhasználás racionalizá- Földhasználat lása Forrás: saját kutatás 5. 6. 7. 8.

GAZDAJEGYZŐK

Agrárpolitika Technológiai fejlesztés EU integráció Vidéki foglalkoztatás Megfelelő szakemberek hiánya Drágább műszaki megoldások Élelmiszer-túltermelés levezetése Földhasználat Környezetvédelem, melléktermékek felhasználása Energiafelhasználás racionalizálása

A tréningek eredményeit összegezve megállapítható, hogy az energianövények termesztésbe vonását, felsőfokú végzettségű mezőgazdasági szakembereink sze95

rint, legnagyobb mértékben a mindenkori agrárpolitika gátolhatja vagy segítheti elő. A sorrendben második legnagyobb jelentőséget szerzett EU integráció is tulajdonképpen politikai hangsúllyal szerepel, hiszen az EU agrárpolitikai célkitűzései között kiemelten kezelt területről van szó, amely csatlakozásunkat követően, hazánk mezőgazdaságára is kötelező érvényű lesz. Nagyon jelentősnek tartom, illetve a kérdőíves kutatásomat is nagymértékben alátámasztja az a tény, hogy magasan kvalifikált agrárszakembereink is a megfelelő szakemberek hiányát, illetve az ez irányú technológiai fejlesztéseket tartják a téma következő, pozitív irányú elmozdulási kritériumának. Ez is jól példázza azt a feltételezést – amelyet a kérdőívek értékeléseknél tettem -, hogy hazánk mezőgazdászai nem érzik magukat szakmailag felkészülve egy ilyen jellegű növénytermesztés megvalósítására. Érdekes megfigyelni, hogy azok a tényezők, amelyek nyugat-Európában elsőként szerepelnek (Élelmiszer-túltermelés levezetése, Környezetvédelem) az energia célú termesztés megvalósítása mellett, azok az általam vizsgált célcsoportok körében nem kerültek be az öt legfontosabb kategóriába sem. Nem meglepő viszont, hogy gazdasági végzettségű szakembereink elsők között szerepeltetik az energetikai termesztéshez kapcsolódó drágább technológiai megoldások befolyásoló szerepét. Az élelmiszer-túltermelésben rejlő veszélyeket is jobban érzékelik a többi célcsoporthoz képest, de a környezetszennyezés externáliáival sajnos még ők sem kalkulálnak. A kérdőíves felmérés és a tréningek eredményeit megismerve kijelenthetem, hogy mezőgazdasági szakembereink több, mint 90 %-a még nem került kapcsolatba energianövényekről szóló szakirodalommal, vagy más jellegű tájékoztató anyaggal. A témakört érintő magyar és nemzetközi szakirodalom feldolgozása során ennek oka is világossá vált előttem. A magyar kutatási és oktatási szakanyagokban nem találtam - a „miscanthus-os” és a bio-dízelolajos kísérleteken kívül -, magát a szántóföldi növényeket energetikai hasznosítás irányába valamilyen szinten rendszerező ismeretanyagot. Ennek tudatában döntöttem úgy, hogy doktori munkám első részében definíciók kidolgozásával, kategóriarendszer felállításával teszem meg a kezdeti lépéseket, melyeknek hiányában vélhetőleg a témakör tárgyalása sok esetben félreérthető lenne. Fontosnak tartom továbbá azon hagyományos szántóföldi haszonnövényeknek egy meghatározott szempontrendszer alapján történő tárgyalását, amelyek energetikai termesztés szempontjából hazánkban számításba vehetők.

96

4.5 Tudományos eredmények 4.5.1 Új tudományos megállapítások 1. A szántóföldi növényeink összehasonlító analitikai vizsgálata alapján megállapítottam, hogy az energianövényként definiált haszonnövényeink esetében az energetikai hasznosítás szerinti növénycsoportok kialakítása a legcélszerűbb (16. táblázat), mert a megfelelő vetésszerkezet összeállítása a termesztés-technológia gazdaságossági szempontból való optimalizálása, csak ezen kategóriákon belüli növények kiválasztása esetén végezhető el. A biológiai alapok fejlesztését, a művelési és termesztési technológiák, illetve a szocio-ökonómiai háttér feltételeit is a kijelölt kategóriák szerinti bontásban kell vizsgálni, melyek a következők: alkohol, olaj, szilárd tüzelőanyag (biomassza) és biogáz. (Biogáz-növényeket a további vizsgálataimban a szilárd biomassza-növényekkel való nagyfokú hasonlóság, illetve a Nyugat- Európában gyakorlattá vált, felhasználási területek állattenyésztési szektorhoz való szoros kötődése miatt csak részben elemeztem.) 16. táblázat Energianövényeink, illetve felhasználás szerinti csoportosításuk FOLYÉKONY ENERGIAHORDOZÓ ALAPANYAGOK

SZILÁRD ÉS GÁZNEMŰ ENERGIAHORDOZÓ ALAPANYAGOK

ALKOHOLNÖVÉNYEK

OLAJNÖVÉNYEK

SZILÁRD BIOMASSZA NÖVÉNYEK

BIOGÁZNÖVÉNYEK

ÁRPA BURGONYA BÚZA CIKÓRIA CUKORCIROK CUKORRÉPA CSICSÓKA KUKORICA ROZS TRITIKÁLÉ ZAB

CSILLAGFÜRT NAPRAFORGÓ REPCE SZÓJA

ANGOL PERJE BÚZA KENDER KÍNAI NÁD KUKORICA NÁDKÉPŰ CSENKESZ ÓRIÁS KESERŰFŰ ROZS SZUDÁNIFŰ TRITIKÁLÉ ZÖLD PÁNTLIKAFŰ

ANGOL PERJE CUKORCIROK KUKORICA NÁDKÉPŰ CSENKESZ ROZS BÚZA TRITIKÁLÉ

Forrás: saját kutatás

2. A feldolgozás és hasznosítás körében végzett vizsgálataim azt igazolták, hogy az energia-célú növénytermesztés fő céljai a hagyományos termesztéssel párhuzamba állíthatók, legjelentősebb kivételt a véghasznosítás jellege miatt a növények beltartalmára, fizikai állapotára vonatkozó feltételrendszer képezi. Ezen új feltételek kidolgozása szintén energetikai növénycsoportonként, de egyedileg, növényre szabottan megkövetelendő, mivel a termelés input oldalának alacsonyan tartását e feltételek teljes körű optimalizálása biztosíthatja.

97

3. Az általam elvégzett kérdőíves felmérés és analitikus tréningek eredményeinek ismeretében megállapítottam, hogy hazánk növénytermesztési gyakorlata ma még nem ismeri kellőképpen az energetikai növénytermesztés feltételrendszerét. A mezőgazdasági vállalkozók körében végzett vizsgálataim szerint, húsz mezőgazdasági termelő közül mindössze egy fő bír valamilyen szintű tájékozottsággal a témakört illetően. Az energetikai célú mezőgazdasági termelés növekedésének, illetve elindulásának egyértemű akadályaként a tájékozatlanság és a szakterülethez tartozó következetes agrártámogatási rendszer hiánya nevezhető meg. 4.5.2 Új tudományos eredmények 1. A MapInfo térképészeti program segítségével általam elkészített termőhelyazonosító modell eredményei alapján megállapítottam, hogy a hagyományos mezőgazdasági növények optimális termőhelyének országos eloszlása, a mezőgazdasági kutatásokban még nem alkalmazott Fuzzy Logika segítségével, a legfontosabb agroökológiai tényezőket figyelembe véve, átlagosan 94 %-os pontossággal meghatározható. Ez annak köszönhető, hogy a klaszszikus matematikai módszerekkel csak diszkrét halmazként meghatározható agroökológiai jellemzők Fuzzy halmazokba rendezve, azok feltételesen optimális intervallumokkal is lehatárolhatók. Ezek a feltételesen lehatárolt intervallumok pedig a megfelelő szakmai szempontok alapján optimális termőhely-halmazoknak tekinthetők. Az 26. ábrán (világos)kékkel jelölt területek az egyes agroökológiai tényezők diszkrét halmazokkal való optimális kijelölését jelzik, a (sötét)pirossal jelölt területnövekedés pedig a szélsőértékekkel bővített potenciális terület nagyságot. A cukorcirok esetében, a Fuzzy modell az öt agroökológiai tényező közös optimumát, a növény igényeire vonatkozólag az utolsó (sötétkék) oszlopban található területnagysággal határozta meg hazánkban. 2. Adatbázist hoztam létre az energianövények különböző fajainak - ökológiai igényei alapján történő - termőhely szerinti egyedi meghatározására. Az ökológiai alapú termőhely-kijelöléseket a növények évi átlagos hőmérséklet igénye, évi átlagos csapadékigénye, a növény által megkívánt optimális talajvízszint, talaj pH optimumok és a termesztés szempontjából legkedvezőbb talajtípusok meghatározásával végeztem. A dolgozat M4. mellékletében található táblázatok minden, az energetikai termesztés szempontjából számításba vehető növény esetében megadják azokat az agroökológiai optimumokat, amelyek termesztésükre kedvezőnek tekinthetők. Mivel ilyen jellegű munka a hagyományos növénytermesztésben eddig nem született, az energianövényekre kapott eredmények a növénytermesztés más területein is sikerrel felhasználhatók. 98

10000000 9000000 8000000

Terület (ha)

7000000 6000000 marg diszkrét

5000000 4000000 3000000 2000000 1000000 0 hőmérséklet

csapadék

talajvíz

talajtip

pH optimum

Fuzzy opt.

Agroökológiai tényezők

26. ábra Az agroökológiai tényezők optimumai és a Fuzzy modell öt tényezőre vontakozó közös optimuma cukorcirok esetében

3. A hagyományos és kifejezetten energia célra termesztett szántóföldi növények termesztési rendszerében optimális elő- és utóvetemény fajokat határoztam meg, figyelembe véve azoknak az energetikai termesztés során fontos sajátosságait. Ajánlást tettem az energetikai termesztés során - a felhasználás szerinti energianövény-csoportokon belüli - opimális vetésszerkezetek kialakítására. Alkohol-, olaj-, és szilárd biomassza-növényes „modell vetésforgókat” határoztam meg, amelyek alapjai lehetnek további energetikai vetésforgók, vetésszerkezetek kialakításának. 4. Az analitikus szakirodalmi vizsgálatok és az általam elkészített agroökológiai térképek elemzése alapján megállapítottam, hogy energianövényként számításba vehető legfontosabb szántóföldi növényeink értékelése mely tényezők összehasonlítása alapján végezhető el reálisan: - a fajlagos energetikai hozamok, amelyek az energianövényekkel szemben támasztott speciális energiahordozók (nyers bioolaj, bioalkohol, fajlagos szilárd szárazanyaghozam, biogáz) MJ –ban kifejezett értékei; - a növény termesztésére alkalmas terület mérete a növényi rotáció függvényében, amely alapján – agroökológiai szempontból - az adott növény esetében, évente termesztésére alkalmas területnagyság határozható meg; - a növények termesztése révén elért CO2 csökkentő hatás költségtényezőjének egy hektárra vetített nagysága, amely a különböző energianövények környezeti hasznosságát, illetve annak költségét hivatott jelezni. Összefoglalóan tehát, a megújuló energiahordozó felhasználása esetén hány 99

tonna CO2 többlet nem jut a légkörbe, és ez az adott növény esetében mekkora költséggel jár. A felsorolt tényezőket súlyozva, így a különböző szántóföldi növényeket energetikai hasznosíthatóságuk alapján egy indexszámmal jellemeztem. Az indexet ECT indexnek neveztem el, amelyet az ”Energetikai Célú Termesztés” szóösszetételből rövidítettem. Az ECT index kiszámításának módját pedig a következőképpen határoztam meg: NÖVÉNYECT alkohol, olaj, sz. biomassza, biogáz = (3xHOZAM)+(2xTERÜLET index) – CO2 KÖLTSÉG index 6

Az ECT index alapján értékelt energianövények, illetve növénycsoportok felhasználási kategóriák szerint - a képletben látható paramétereket indexált formában alkalmazva - a 17. táblázatban látható sorrendben alakul. 17. táblázat Az ECT indexek alapján megállapított növényi sorrend energetikai növénycsoportonként a legfontosabb növények esetében NÖVÉNY ÉS SORREND I. Alkohol-növények 1. cukorcirok 2. búza 3. kukorica 4. cukorrépa 5. csicsóka 6. cikória

II. Szilárd biomassza növ. 1. kínai nád 2. szudánifű 3. zöld pántlikafű 4. kender 5. óriás keserűfű 6. búza

III. Olaj-növények 1. napraforgó 2. csillagfürt 3. repce 4. szója

IV. Biogáz növények 1. angol perje 2. nádképű csenkesz 3. cukorcirok 4. kukorica

5. Az energianövényenként optimális hozamokra elkészített területi eloszlástérképeim alapján, valamint a termeszthető növények termesztéstechnológiai feltételeit elemezve megállapítottam, hogy a magyarországi agroökológiai adottságokat figyelembe véve az optimális termesztési feltételeket biztosító energetikai növénytermesztési körzetek nagysága, megfelelő vetésszerkezet alkalmazása esetén, olaj-növényeknél 410.600 ha-ra, alkohol-növények esetén 1.025.000 ha-ra, szilárd biomassza-növényeknél pedig 1.990.500 ha-ra tehető hazánk mezőgazdasági művelésre alkalmas területein (27. ábra). Az energetikai növénytermesztésre alkalmas területek kijelölését a hasznosítás szerinti növénycsoportok energianövényeinek területi leválogatása alapján végeztem úgy, hogy az olajnövényes csoportból legalább kettő, alkohol- és szilárd biomassza-növények közül pedig minimálisan négy 100

különböző energianövény termesztésére legyen lehetőség a kiválasztott termőhelyeken. T 2000000 E R 1500000 Ü L 1000000 E 500000 T (ha) 0 Olajnövények

Alkoholnövények

Szilárd biomassza növények

27. ábra A különböző felhasználási csoportok termőterületeinek alakulása

6. Az energianövények termesztési feltételeit és felhasználási vonatkozásait figyelembe véve megállapítottam, hogy a növények regionális eloszlása szerint, növénycsoportonként mely termőtájakra javasolhatók alkoholnövények, olajnövények és szilárd biomasszanövények termesztése. Alkoholnövények termesztésére javasolt körzetek:  Marcal-medence, Komárom-Esztergomi síkság, Győri-medence, Mezőföld, Duna menti síkság, Tolna-Baranyai dombvidék, Bácskai síkvidék, Dráva menti síkság, Körös-Maros köze, Brettyó-Körös vidék, Nyírség, FelsőTiszavidék, Észak-Alföldi hordalékkúp, Belső-Somogy. Olajnövények termesztésére javasolt körzetek:  Mezőföld, Tolna-Baranyai dombvidék, Dráva menti síkság, Felső-Tiszavidék, Dél-Nyírség, Marcal medence, Komárom-Esztergomi síkság Szilárd biomasszanövények termesztésére javasolt körzetek:  Mezőföld, Duna menti síkság, Tolna-Baranyai dombvidék, Bácskai síkvidék, Dráva menti síkság, Körös-Maros köze, Brettyó-Körös vidék, Nyírség, Hajdúság, Felső-Tiszavidék, Észak-Alföldi hordalékkúp, Belső-Somogy, KülsőSomogy, Győri-medence, Marcal-medence, Komárom-Esztergomi síkság, Felső-, Középső-, Alsó-Tiszavidék.

101

5. KÖVETKEZTETÉSEK ÉS JAVASLATOK A következő fejezetben összefoglalóan szeretném áttekinteni vizsgálati eredményeimen alapuló, gyakorlati alkalmazásra és a további kutatások célkitűzéseire vonatkozó javaslataimat. Ezen túl arra is vállalkozom, hogy a témához kapcsolódó szakirodalom részletes áttekintésére alapozva az általam ugyan nem vizsgált, de az egyéb tudományterületeket is érintő részletekről áttekintést adjak. Mindezt teszem azért, mert az energetikai növénytermesztés a mezőgazdaság igen szűk, de jelentős tématerülete sajnos hazánkban elég hiányosan művelt.  Az analitikus irodalom feldolgozás alapján, mely alatt értendő, hogy minden egyes - energetikai termesztés szempontjából - számításba vehető szántóföldi növényünket összes vonatkozásában (általános jellemzők, ökológiai igények, szaporítás, termesztés, vetésforgó, produkció, betakarítás és raktározás, feldolgozás és felhasználás) célirányosan megvizsgáltam úgy, hogy már azokat a növénytermesztési, illetve a hasznosítással kapcsolatos kritériumokat is szem, előtt tartottam amelyeket a energetikai termesztés szempontjából a technológiai, technikai vonatkozású szakirodalom áttekintését követően alakíthattam ki. A hiányzó szakmai definíciókat részben pótolva készítettem egy olyan összefoglalót, amely hiánypótlónak tekinthető mind a növénytermesztési, mind a megújuló energiaforrásokkal (biomassza) foglalkozó szakterületeken. A feldolgozást elvégezve arra a következtetésre jutottam, hogy a mezőgazdasági növények energia-célú hasznosítása területén, a felhasználás és véghasznosítás kutatása még hazánkban is sokkal intenzívebben és részleteiben alaposabban vizsgált, mint maga a tulajdonképpeni növénytermesztési háttér lehetőségeinek feltárása.  A gazdasági kérdések tárgyalása között - amellyel csak érintőlegesen foglalkoztam – a legfontosabb megválaszolásra váró kérdés, hogy mekkora a megújuló „növényi energia” nettó gazdasági értéke, illetve hogyan, mi módon határozható meg. Az azonban bizonyos, hogy a növényekből származó energia előállítási költségei mellé, költségcsökkentő tényezőként, az energianövények termesztése következtében fellépő, CO2-emisszió csökkenés, illetve egyensúly fenntartás gazdasági, társadalmi értéke, valamint az energetikai termesztés bevezetése következtében fellépő munkahelyteremtés, kiegészítő szolgáltatások, vidéki munkaerő foglalkoztatása, gazdasági és társadalmi hasznának meg kell jelennie. A társadalmi hasznosságot figyelembe véve tehát, nem az a kérdés, hogy gazdaságos-e az energianövények termesztése, hanem az, hogy milyen eszközökkel tehető gazdaságossá.  A kérdéskör társadalomtudományi hátteréhez hozzátartozik a következő felmérések eredményeiből levonható következtetés is. Az energianövényekkel kapcsolatos szakmai felmérést speciálisan összeállított kérdőív és analitikus 102

tréningek segítségével végeztem el. A vizsgálatok alapján megállapítható, hogy a szakmai élet minden szintjén általános informálatlanság jellemző a témát illetően. Az elemzésből világossá vált számomra az is, hogy hazánk növénytermesztési gyakorlata még kezdeti szinten sem „fogadta be” az energetikai termesztés elvi és gyakorlati létezését, illetve alapvető definíciók hiányoznak a témakört érintően. A megkérdezett szakemberek véleményét öszszegezve megállapítható, hogy pozitív elmozdulás az új termesztési eljárás irányába az esetleges agrárpolitikai változásoknak, az EU integrációnak, a feldolgozói, felhasználói háttér kialakításának, illetve a megfelelő szakemberek megjelenésének lesz köszönhető.  Dolgozatom fő céljaként tűztem ki a potenciális energianövényeink milyenségének és területiségének meghatározását. Az elkészült térképek és ECT index alapján elsősorban arra nyílik lehetőség, hogy számba vegyük különböző energianövényeinkben rejlő egymáshoz viszonyított lehetőségeket, az egyes növények termesztési potenciálját figyelembe véve pedig meghatározható, hogy mely növények termesztése preferálható hazánkban, illetve melyek azok a megújuló energiahordozók, amelyek mindennapi felhasználásba is bevezethetők. Ezt egy olyan új, az agroökológiai szempontok értékelésén alapuló eljárás alapján dolgoztam ki, mely révén lehetőség adódik a növények ökológiai igényeinek megfelelő termőhelyek korrekt beazonosítására.  Ezen kívül ajánlást tettem a különböző energetikai növénycsoportok szerinti termesztési körzetek kialakítására (olajnövények-, alkoholnövények-, szilárd biomassza növények termesztésére alkalmas), mely pl. az ipari növények termesztésnél mindig törekvés, vagy a zöldség gyümölcs vertikumban is általános megoldás. Az „energia-termesztési” kontextusban, a vetésforgók öszszeállításának fontossága is sokkal élesebben vetődik fel, mivel az azonos véghasznosítású növények száma, pl. olajnövények esetén igen kevés. Ezekből a növényekből megfelelő vetésszerkezetet összeállítani fokozottan nehéz szakmai feladat. Az energianövény-csoportok kialakításának meghatározó szerepe lehet annak eldöntésében, hogy a különböző energianövények milyen egymásutániságban és hol termeszthetők a termőhely szerint optimális terméshozamokat feltételezve. Az energianövények termesztésével kapcsolatos vizsgálódásaim során megállapítottam, hogy többek között a következő, a témával kapcsolatban még feltáratlan területekre kell további fokozott figyelmet fordítani:  Génmanipulációs kísérletek. Az energia célú növénytermesztés során tehát megváltozik a végtermék hasznosítása, amely több vonatkozásában más igényeket támaszt a termesztés folyamatával szemben is. Nem cél az előírt élel-

103

miszer vagy takarmány minőség előállítása, a végtermék összetétele nem kell, hogy a táplálkozási szabványoknak megfeleljen. Ezért úgy gondolom, hogy a génmanipulációs eredmények gyors felhasználásának tág lehetőséget biztosíthat a terület. Itt gondolok többek között arra, hogy a növényi végtermékek (pl. olaj) megfelelő molekuláris összetételének kialakítása - mely genetikai úton a legegyszerűbb - energianövények esetén szükségszerű az „optimumok” eléréséhez. Lehetőséget ad továbbá arra is, hogy olyan erősen szennyezett földterületeken folytassunk növénytermesztést, ahol élelmiszer előállítás nem lehet cél. Ez oly módon tehető meg, hogy közben termesztett növényeinkkel nehézfémtől, vagy egyéb szennyező anyagoktól szabadítjuk meg a talajt. Így nemcsak energiát állítunk elő, hanem a környezet szennyező tényezőket is kiküszöbölhetjük. Ezek a lehetőségek a génmanipuláció alkalmazásával mindennapi gyakorlattá válhatnak anélkül, hogy a humán szférát bármilyen károsodás érné.  Alternatív energiahordozók tárolása. Fontos kérdésként vetődik fel az energiahordozókkal kapcsolatban, hogy milyen energiasűrűséggel rendelkeznek. A megújuló energiahordozók esetében pedig még fokozottabban jelenik meg ez a kérdés. A folyékony és szilárd bio-energiahordozók tárolása relatíve nehézkes, de sokkal jobban megoldható, mint a szél- vagy napenergiai esetében, azonban kevésbé hatékony a hagyományos, fosszilis energiahordozókhoz képest. A dolgozat több fejezetében is szó esett arról, hogy mind a növényi eredetű olaj-, alkohol- vagy szilárd biomassza-tüzelőanyag kisebb energiasűrűségű, mint a már megszokott hagyományos formák. Ennek következtében, többek között nagyobb mennyiséget kell felhasználni ugyanakkora teljesítmény eléréséhez, üzemanyagként való felhasználás esetén ez nagyobb üzemanyagtartály kialakítását is szükségessé teszi. Alkohol esetében nem probléma, de a bio-olajnál fontos kérdés a tárolhatóság időtartama is. Mint az étolajok esetén, a biodízelnél is fellép az avasodás, mely végzetes szerkezeti hibákat okozhat a molekulaszerkezetben, ily módon csökken az energiahordozó hatásfoka, felhasználása korlátozódik. Az így elkészített üzemanyagot tehát légmentes, kis tárolóegységekben kell tárolni. A tüzelőanyagként felhasználásra kerülő növényekből származó apríték és szecska esetében is szükséges - a nagyobb térfogat csökkentése végett - egy bizonyos fokú koncentráció. Az esetek többségében alkalmazott pelletálás és brikettálás külső energia-bevitelt igénylő, drága folyamatok, mégsem tekinthetők tökéletes megoldásnak. Csak száraz, nedvességtől teljesen elzárt helyen tárolhatók, mivel minimális nedvesség hatására is alakváltozást szenvednek, szerkezetük megbomolhat.  Szakemberképzés. Az elvégzett kérdőíves felmérés és tréningek eredményei egyértelműen rámutatnak arra, hogy megfelelő felkészültségű szakemberek nélkül elképzelhetetlen az energetikai termesztés meghonosítása Magyaror104

szágon. Az ide vonatkozó szakirodalom magyar nyelven való hozzáférhetőségét mind mezőgazdasági, vidékfejlesztési, mind műszaki, gazdasági vonalon biztosítani kell. Hiábavaló a próbálkozás akkor, ha csak egy-egy szegmens emelünk ki a témakörön belül, mivel a kérdéskör komplexitása miatt csak az egységes és minden lehetőségre kiterjedő megoldások révén kezelhető.  Műszaki háttér kialakítása. Ebből a szempontból hazánk igen szerencsés helyzetben van, mivel a biomassza és az ide tartozó szántóföldi energianövényekből származó energiahordozók kutatása, lényegében csak erre a területre terjed ki. Sok új eredmény született, főleg a növényolajok üzemanyagként vagy tüzelőanyagként való felhasználása vonatkozásában. A brikettálási, pelletálási technológiák illetve a biogáz hasznosítás területén pedig kiemelkedők eredményeink. Azonban kimaradt a kutatásokból a különböző termesztéstechnológiai eljárások adaptációjának feltérképezése, illetve összehasonlítása a hagyományos módszerekkel.  Nagyon nagy lehetőség nyílik továbbá a nehézfémszennyezéssel súlytott területek energianövényekkel történő különböző színtű kármentesítésére is. Erre teremtett precedenst a közelmúltban megtörtént sajnálatos természeti katasztrófa, amely következtében a Tisza és Szamos folyókat övező ártereket mérgező, toxikus anyagok és nehézfémmel szennyezett iszap árasztotta el. A vízi élővilág megsemmisülése mellett, a mezőgazdasági művelés alatt álló területek is hosszú időre alkalmatlanná váltak élelmiszer vagy takarmány előállítására. Ezeken a területeken azonban - minden különösebb nehézség nélkül - lehetőség nyílik a jövőben növényalapú tűzelő-, vagy üzemanyag előállítására. Íly módon a szenyezett területek is művelésben maradhatnak, illetve speciális, önmagukban nehézfémet felhalmozó növényeket alkalmazva, egyidőben kármentesítést végezhetünk. Összességében kijelenthető, hogy az elvégzett kutatási eredmények új adatokkal szolgálják a mezőgazdaság és az energiaellátás korszerűsítését Magyarországon, továbbá jelentőségük a környezetgazdálkodásban is számításba vehető. Eredményeim bizonyos mértékben hozzájárulnak ahhoz is, hogy az energianövények termesztése hosszabb távon az EU elvárások tükrében is megfelelő alternatívát kínáljon a hazai növénytermesztés korszerűsítéséhez. Mindezek mellett azonban az is nyilvánvalóvá vált számomra, hogy igazán komoly eredmények - a témakör összetettségéből adódóan – csak a növénytermesztési, műszaki, gazdasági, gazdaságpolitikai szakemberek szoros együttműködése esetén érhető csak el.

105

6. ÖSSZEFOGLALÁS A mezőgazdálkodás mára már olyan szintet ért el a legtöbb fejlett országban, amely a lakosság élelmiszerszükségleteit maximálisan kielégítve a túltermeléssel küszködik. Ha nem akarunk sem túltermelni, sem a parlagon hagyott földek miatt munkanélkülivé vált tömegekkel szembe kerülni, akkor egy nagy váltásra van szükség a mezőgazdasági struktúrában. Az élelmiszertermelő funkció részleges megtartása mellett a mezőgazdaság jelentős tényezőként szerepelhet akár az energiatermelő szektorban is. Erre jó példa lehet a biológiai eredetű anyagok (biomassza) tüzelőanyagként való hasznosítása vagy belőle különböző üzemanyagok előállítása. Az energiatermelési és foglalkoztatási problémák megoldása mellett ugyanekkora súllyal szerepel a CO2-egyensúly fenntartásának szükségszerűsége is. A már mindenki által ismert üvegházhatás, ennek okozataként jelentkező globális felmelegedés fő oka a fosszilis energiahordozók felhasználására vezethető vissza. Ezzel szemben a megújuló energiahordozók - köztük a biomassza - energia transzformációja úgymond "0"-ás CO2-mérleggel jellemezhető. Ennek oka, hogy a növény fejlődése során ugyanannyi CO 2-ot épít be szöveteibe a fotoszintézis segítségével, mint amennyi aztán elégetésekor a légkörbe kerül. A nyolcvanas évek fellángolását követően hazánkban az elmúlt 15 év során nagyrészt kimaradt a nemzeti agrárkoncepciókból a mezőgazdaságban keletkező szerves anyag alternatív, megújuló energetikai alapanyagként való felhasználása. Nagy áttörést jelentett a lehetőségek terén az 1998-as agrárpolitikai váltás, melynek következtében az elkövetkező évek agrárprogramjának igen fontos részét képzi a mezőgazdasági növények energia "termelésbe" való bevonása. Az un. mezőgazdasági energiatermelés feltehetően változásokat indukál majd a mezőgazdaságon kívül, az energia ipari szektorban is, de vélhetőleg a társadalmi és környezetvédelmi szempontok szem előtt tartása megelőzi az ebből adódó konfliktusok kialakulását. Ez azonban csak következetes energia- és agrárpolitikai intézkedések révén valósulhat meg. Vizsgálataim a témakörben főként arra irányultak, hogy milyen lépésekben lenne megvalósítható az előbbiekben említett energia-növénytermesztési koncepció. A technológiai feltételek nagy része, amelyek a növények tüzelőanyaggá vagy bio-üzemanyaggá való átalakítását szolgálják, már a gyakorlat rendelkezésére állnak. Ezek rendszerszemléletű összefoglalása lehet az egyik szükséges lépés. Rendkívül sok egyedi kísérlet folyik Európa szerte annak megállapítására is, hogy mely növények, hol, mekkora várható energia-hozamokkal rendelkeznek a különböző környezeti és az un. "agro-energo" technológiai feltételek mellett.

106

Ezek ismeretében, vizsgálataim során arra fektettem különös hangsúlyt, hogy a növénytermesztés szempontjainak is megfeleltessem ezeket az energiatranszformációs rendszereket. A szakirodalom áttekintését követően az első megállapításom az volt, hogy ez idáig senki nem határozta meg a hazánkban potenciálisan termeszthető energianövény-fajokat, a hagyományostól eltérő technológiai vonásokat, illetve az e növényekhez tartozó különleges vetésszerkezetet. Dolgozatomban főként ezen hiányosságok kiküszöbölésén fáradoztam, tudva azt, hogy a gyakorlati alkalmazás technológiai feltételeinek tökéletesítése, és az energianövények piaci értékének meghatározását is csak a energetikai növénytermesztés összefüggéseinek alapos feltárása után ítélhető meg reálisan. Célkitűzéseimet a következőkben foglaltam össze:  összefoglaló elemzést készíteni a Magyarországon potenciálisan termeszthető energetikai növényekre vonatkozólag, mely a hagyományos termesztés tapasztalatainak vizsgálatán keresztül, a Magyar és a Világ szakirodalmában fellelhető energetikai termesztés eredményein alapszik;  meghatározni a potenciálisnak tartott energianövények regionális eloszlását Magyarországon, illetve a hasznosítás alapján olajtermesztő, alkoholtermesztő stb. régiók kijelölése;  hazai agrárszakembereink tájékozottságának, véleményének felmérése az energetikai növénytermesztés kérdéskörét illetően; A társadalmi háttér vizsgálatainak eredményeit összegezve megállapítottam, hogy az energianövények termesztésbe vonását, felsőfokú végzettségű mezőgazdasági szakembereink szerint, legnagyobb mértékben a mindenkori agrárpolitika gátolhatja vagy segítheti elő. A sorrendben második legnagyobb jelentőséget szerzett EU integráció is tulajdonképpen politikai hangsúllyal szerepel, hiszen az EU agrárpolitikai célkitűzései között kiemelten kezelt területről van szó, amely csatlakozásunkat követően, hazánk mezőgazdaságára is kötelező érvényű lesz. Nagyon jelentősnek tartom, illetve a kérdőíves kutatásomat is nagymértékben alátámasztja az a tény, hogy magasan kvalifikált agrárszakembereink is a megfelelő szakemberek hiányát, illetve az ez irányú technológiai fejlesztéseket tartják a téma következő, pozitív irányú elmozdulási kritériumának. Érdekes megfigyelni, hogy azok a tényezők, amelyek nyugat-Európában elsőként szerepelnek (Élelmiszer-túltermelés levezetése, Környezetvédelem) az energia célú termesztés megvalósítása mellett, azok az általam vizsgált célcsoportok körében nem kerültek be az öt legfontosabb kategóriába sem. A kérdőíves felmérés és a felsőfokú szakemberek körében végzett tréningek eredményeit ismerve kijelenthe107

tem, hogy mezőgazdasági szakembereink több mint 90 %-a még nem került kapcsolatba energianövényekről szóló szakirodalommal, vagy más jellegű tájékoztató anyaggal. A vizsgálatok eredményeit összegezve továbbá megállapítottam, hogy az energianövények termesztésbe vonásának egyik legfontosabb feltétele a növénytermesztési kérdések tisztázása, az ebben rejlő lehetőségeink feltérképezése. Munkám következő lépéseként, ezzel összhangban, az energetikai termesztés szempontjából számításba vehető növényeket meghatározott kategóriarendszer alapján csoportosítottam. Energianövényként definiált szántóföldi növények alatt azokat az évelő és egyéves növényfajokat értem, amelyekből termesztés után szilárd, folyékony és gáznemű energiahordozó vagy alapanyag állítható elő. A növények termesztésében rejlő lehetőségeinket pedig annak alapján határoztam meg, hogy optimális hozamokkal mekkora területen, és hol termeszthetők hazánk különböző mezőgazdasági termőhelyein. A növények területiségének meghatározása során az alap problémát az okozta, hogy a nagy számú agroökológiai paraméter - amelyek többek között a termésszintet befolyásolják nem írhatók le matematikai módszerekkel. Azon egyszerű okból kifolyólag, mivel nem jellemezhetők egyszerűen igaz/hamis halmazokkal. Nem mondható például az, hogy egy adott növényt csak 500 mm csapadék fölött termeszthetünk optimális hozammal, mert 499 mm még ugyanúgy megfelelő lehet termesztéshez. Ez az állítás azonban, matematikailag már a „nem igaz halmaz” része. Az ökológiai kutatásokban még nem alkalmazott Fuzzy módszer alkalmazása révén viszont úgy jelölhetők ki értéktartományok, hogy figyelembe vehetjük a különböző befolyásoló tényezők egymásra gyakorolt hatását, illetve a határértékek racionális kezelését. Ezt tehetjük annak következtében, hogy a Fuzzy halmazok révén feltételesen optimális tartományok is képezhetők, amelyek különböző logikai értékkel is elemei lehetnek a „jók” vagy „rosszak” halmazának. A minden egyes, potenciálisan számba vehető energianövényre elkészített eloszlás térképek elemzését követően kijelenthető, hogy hazánk agroökológiai adottságai elsősorban az alkohol és szilárd biomassza előállítására alkalmas növények számára nyújt megfelelő feltételeket. Az olajnövények esetében szükséges hosszú rotációs ciklus betartása, a nehéz vetésforgóba illeszthetőség fokozott potenciálvesztést jelent azon túl, hogy ezek a növények rendelkeznek legkisebb volumenű optimálisan kijelölhető termőhellyel is. Az energianövényként számításba vehető legfontosabb szántóföldi növények hazánkban, fontossági sorrendben a következők: alkohol növények közül - cukorcirok, búza, kukorica, cukorrépa, csicsóka, cikória; szilárd biomassza nö108

vények közül – kínai nád, szudánifű, zöld pántlikafű, kender, óriás keserűfű; olajnövények közül – napraforgó, csillagfürt, repce. (A különböző növények elemzése során használt szakirodalmi szintézisből dolgozatom mellékleteként összeállítottam egy olyan, minden energianövényre kiterjedő rendszerezett anyagot, mely alapján követhetők a témában eddig elért legfontosabb eredmények, illetve kiindulási alapja lehet az energianövényekkel kapcsolatos kutatások további folytatásának is.) Az energianövények termesztési feltételeit és felhasználási vonatkozásait figyelembe véve alkohol növény, olajnövény, szilárd biomassza növény termesztő körzetek kijelölését tartottam célszerűnek. Ennek oka, hogy a különböző növény-csoportok kialakításának meghatározó szerepe lehet annak eldöntésében, hogy az energianövények milyen egymásutániságban és hol termeszthetők a termőhely szerint optimális terméshozamokat feltételezve. Így tehát megállapítottam, hogy mely szántóföldi növények (10. táblázat), milyen regionális eloszlásban javasolhatók alkohol-növényként, olaj-növényként és szilárd biomassza növényként energetikai célú termesztésére. 10. táblázat Energianövények felhasználás szerinti csoportosítása ALKOHOLNÖVÉNYEK

OLAJNÖVÉNYEK

ÁRPA BURGONYA BÚZA CIKÓRIA CUKORCIROK CUKORRÉPA CSICSÓKA KUKORICA ROZS TRITIKÁLÉ ZAB

CSILLAGFÜRT NAPRAFORGÓ REPCE SZÓJA

SZILÁRD BIOMASSZA NÖVÉNYEK

BIOGÁZNÖVÉNYEK

ANGOL PERJE ANGOL PERJE BÚZA CUKORCIROK KENDER KUKORICA KÍNAI NÁD NÁDKÉPŰ CSENKESZ KUKORICA ROZS NÁDKÉPŰ CSENKESZ BÚZA ÓRIÁS KESERŰFŰ TRITIKÁLÉ ROZS SZUDÁNIFŰ TRITIKÁLÉ ZÖLD PÁNTLIKAFŰ

Összefoglalóan megállapítható, hogy a célkitűzéseknek megfelelően a felvetett kérdésekre választ adtam, az energianövények témakör növénytermesztési vonatkozásainak részletes feltárása mellett a társadalmi és gazdasági kérdések vonatkozásaiban is egy olyan áttekintést nyújtottam, amely a témával kapcsolatos ezirányú, további elemzéseknek is alapját képezheti. Az általam elkészített „termőhely meghatározó modell” azonban elemeiben még tovább finomítható, szükség szerint alakítható a vizsgálati célok, elemző vizsgálatok részletességének függvényében.

109

SUMMARY REGIONAL DISTRIBUTION AND SOME TECHNICAL ASPECTS OF THE POTENCIAL PLOW-LAND ENERGY CROPS

Introduction We need to conserve some of the fossil fuel resources for the future and create adequate substitutes in quantities which could meet the requirements of the people and enable future development. Brundtland (1987), wrote in the Report to the European Parliament, " every effort should be made to develop the potential for renewable energy which should form the foundation of the global energy structure during the 21 st century". Renewable energy production systems can be an alternative to "conventional production" with its high potential for pollution and depletion of soil and water resources, but important ecological and socio-economic parameters must be included from the beginning. Production methods and yield expectations must be aimed to optimize all parameters. The function of energy crops to also protect land prone to erosion, maintain wetlands or utilize and improve marginal agricultural land which can not be used for food production needs to be emphasized and needs to influence crop selection and be considered in economic feasibility. Following proper selection, agricultural biomass production must not compete with food production but increase income diversity in some regions and make feasible the beneficial use of otherwise often destructively exploited land resources. Intelligent and well informed political and technical decisions will enable biomass production for energy to contribute to sustainable agriculture for food, energy and industry. Energy crops are understood to mean those annual and perennial species which can be cultivated to produce solid, liquid or gaseous energy feedstocks. The organic residues and wastes of the most widely diverse production, also used for producing energy, do not fall under this term but nevertheless represent a large potential. All plant species which store primarily carbohydrates or oils are suitable for producing liquid energy sources. Cellulose, starch, sugar and inulin can be used to produce ethanol. Vegetable oils can be used as fuels. Parts of plants

110

containing lignocellulose can provide energy directly as solid fuels or indirectly after conversion. Depending on the time and methods of harvest, economy and utilisation, energy crops could include roots, tubers, stems, branches, leaves, fruits and seeds or even whole plants. However, those' plants and parts of plants which have a high energy density are used preferentially in order to achieve high production levels. Objects and Methods a) Main object was to find out the alternative agricultural production opportunities, and investigate the main ecological, economical and technical parameters of the utilization of plow-land energy crops, for the purpose of identifying the potential energy crops of Hungary and the type of energy gainable out of these crops together with the necessary conversional technologies. b) To determine how the technological terms of the investigated crops cultivated for energy production are different from those cultivated for conventional utilization as well as what special plantating, cultivating, harvesting and storing procedures are necessary. c) To find out - in case of cultivating crops for energy production - what crop rotations should be applied to achieve the sustainability of production , corresponding to the direction of utilization and to the ecological conditions. d) To determine the optimal landsites by the ArcView, MapInfo programs and Fuzzy-logic mathematical method. The examinations made by me can be grouped as follows: - General examinations - Data base preparation - Digitalization of the maps - Determine the regional distribution - Optimalization Results and discussion 1. As a result of the scientific analitical investigations it can be outlined where the cultivation of the studied energy crops is feasable, which crops should be cultivated on good quality arable sites and which crops can be cultivated on medium or unfavourable quality arable sites.

111

2. The groups of crops cultivated for energy production can be defined as per Fig. 1. and the rotation of crops - aiming to achieve an optimal produce - can be established according to Fig. 2. 3. Based on my investigations I could define which renewable energy carriers have more considerable production probability , within the Hungarian conditions of cultivation. Namely: 1. bio-alcohol, 2. solid bio-energy carrier, 3. bio-oil, 4. bio-gas. 4. The application of the mathematical method named "Fuzzy-logic" made the identification of possible arable land much more accurate. 1. FIGURE Grouping of the energy crops ALCOHOL CROPS

OIL CROPS

SOLID BIOMASS CROPS

BIOGAS CROPS

SUGAR-BEET POTATO

SUNFLOWER RAPE

ROOT CHICORY SWEET SORGHUM

SOYBEAN LUPINES

TALL FESCUE REED CANARYGRASS GIANT KNOTWEED PERENNIAL RYEGRASS SUDANGRASS MISCANTUS HEMP CEREALS BARLEY WHEAT RYE TRITICÁLÉ MAIZE

MAIZE PERENNIAL RYEGRASS TALL FESCUE SWEET SORGHUM

TOPINAMBUR MAIZE BARLEY WHEAT RYE TRICALE OATS

CEREALS

The results of the study provided new datas to the modernization of the agriculture and energy supply in Hungary, morover, their significance in the environmental management can be also considered. To a certain extent my results also contribute that the cultivation of energy crops, in long term, - corresponding to the EU expectations - could offer proper alternatives in the modernization of the Hungarian crop production. The main goals of growing biomass on plantations dedicated to energy crops can be summarised as follows: - growing of starch and sugar plant species to produce ethanol. - cultivation of oil crops as sources for biodiesel.

112

- production of solid biomass to obtain heat and electricity directly through combustion or indirectly through conversion for use as fuels. By thermal and thermochemical processes (by direct or indirect liquifaction or gasification) lignocellulose-rich raw materials can be used to produce fuels like methanol, biodiesel, synthetic gas and hydrogen and through hydrolysis and subsequent fermentation to produce ethanol. - cultivation of biomass to produce biogas. Special emphasis will be placed on aspects related to identification of high yielding energy crops in which the production system should be sustainable and environmentally acceptable. Criteria for an ideal fuel crop might be summarised as: - Efficient conversion of solar radiation to biomass, yield close to theoretical maximum: 55t/ha dry matter for C-4 plants and 35t/ha dry matter for C-3 plants in Europe. - High dry matter content (%). - Efficient use of minerals and water. - Convenient energy balance (output, input). - Low-input. - Good disease resistance. - Consistent to the environment. The plant rotations in this publication were not in all cases described in a uniform structure. This is due to the varied and unbalanced level of available information pertaining to the various crops. It has been attempted to provide the most up-to-date information, which may be supplemented in further additions. Conclusion The interests of the society require decreasing of the harmful environmental effects, keeping the agricultural land in cultivation, sustaining the employment in the agriculture and utilizing the renewable energy sources. Biomass production helps to protect the environment and biomass can be considered as the most significant energy source. On the other side the energy transformation is complicated, the utilization is expensive, the elaboration of the utilization is incomplete, the introduction of these techniques into practice needs support. Development of the energy producing or alternative type of agricultural sector, the work out of a possible energetical program is only feasable if we develope the biological basis, cultivation technologies and agricultural-energical

113

technology systems, as well as if the economical terms of cultivation together with the macro-economical conditions are ensured. Inside the topic I feel expressively stressed those in relation with the alcohol production (f.e. wheat, maize, sweet sorghum, topinambur etc.), because we possess excellent conditions and practice in the cultivation of these crops, only the thorough exploration of alternative utilization opportunities is in front of us.

114

M 1. IRODALOMJEGYZÉK Anon, G. (1996) Miscanthus-1ts Future as a UK Crop. Proceedings of a 1-day meeting of the Institution of Agricultural Engineers, l996. Silsoe, UK p. 122. Antal, J. (1987a) Burgonya. In: Növénytermesztők zsebkönyve. Mezőgazdasági Kiadó, Budapest p. 121-123. Antal, J. (1987b) Cukorrépa. In: Növénytermesztők zsebkönyve. Mezőgazdasági Kiadó, Budapest, p. 142-144. Antal, J. (1987c) Csicsóka. In: Növénytermesztők zsebkönyve, Mezőgazdasági Kiadó Budapest p. 140. Antal, J. (1987d) Napraforgó. In: Növénytermesztők zsebkönyve. Mezőgazdasági Kiadó, Budapest, p. 205-208. Antal, J. (1987e) Szója. In: Növénytermesztők zsebkönyve, Mezőgazdasági Kiadó, Budapest, p. 180-185. Antal, J. (1987f) Tritikálé. In: Növénytermesztők zsebkönyve, Mezőgazdasági Kiadó, Budapest, p. 64-65. Antal, J. (1992g) Napraforgó. In: Szántóföldi növénytermesztés, Mezőgazda Kiadó, Budapest, p. 623-640. Aso, T. (1977) Studies on the germination of seeds of Miscanthus sinensis Anderss. Scientific report, Yokohama National University, Section II, Biological and Geological Science 23, 27-37. Ángyán, J. - Menyhért, Z. (1997) Alkalmazkodó növénytermesztés, ésszerű környezetgazdálkodás. Mezőgazdasági Szaktudás Kiadó, Budapest, p. 147-185. Badler, W., - Kohout, L. (1980) Fuzzy power sets and Fuzzy implication operators, Fuzzy Sets an Systems 4:13-30. Baert, J.R.A. (1991) Cultivation and breeding of root chicory for inulin production. Proc. 1st Europ. Sym. Industrial Crops and Products, Maastricht, Netherlands Baert, J.R.A. (1993) The potential of inulin chicory as an alternative high income crop. Proc. of EC workshop on the production and impact of specialist minor crops in the rural community. Brussels, Belgium p. 63. 115

Bajai, J. (1966) A cirok. In: A növénytermesztés kézikönyve, Mezõgazdasági Kiadó Budapest p. 280-297. Balletti, A. - Petrini, C. (1991) Varietal experimentation on sweet sorghum: result of seven years of trials in different localities of emilia romagna region. In: Biomass for energy, Industry and Environment, 6th E.C. Conference, Athen Barabás, Z. (1962) A magyarországi himsteril-hybrid takarmánycirok nemesítés jelenlegi állása. MTA Konferencia Martonvásár, p. 333-334. Barcsák, Z. and Kertész, I. (1986) Gazdaságos gyeptermesztés és –hasznosítás Mezõgazdasági Kiadó, Budapest, p. 26. Barcsák, Z. – Baskay-Tóth, B. – Prieger, K. (1978) Gyeptermesztés és – hasznosítás. Mezőgazdasági Kiadó, Budapest, p. 88-90. Barótfi, I. (1996) Alternatív energetika II., Gödöllői Agrártudományi Egyetem, Környezet és Tájgazdálkodási Szak, Gödöllő, p. 53-61. Barótfi, I. (1998) A biomassza energetikai hasznosítása. In: Energiagazdálkodási sorozat (9), Energiaközpont Kht., Budapest, p. 24. Bartolelli, V. - Mutinati, G. (1992) Economic convenience of vegetable oils as combustible. In: Biomass for Energy and Industry, 7th E.C. Cionference, Florence. Bartolelli, V., Mutinati, G. and Pisani, F. (1991) Microeconomic aspects of energy crops cultivation. In: Biomass for energy, Industry and Environment, 6th E.C. Conference, Athen Beke, J. - Vas, A.(1995) Hőtechnika a mezőgazdaságban és az élelmiszeriparban. Tankönyvkiadó, 1995 Budapest, p. 47-49. Bellido, L.P. (1984) World Report on Lupin. Proc 3rd Intern. Lupine Conf. La Rochelle, France, p. 466-487. Bezdek, J. (1993) Fuzzy Models - "What Are They, and Why?", IEEE Transactions on Fuzzy Systems, 1:1, pp. 1-6. Biewinga, E.E. - van der Bijl, G. (1996) Sustainability of Energy Crops in Europe. Centre for Agriculture and Environment. Netherlands, Utrecht p. 50-55.

116

Blaschek, H.P. (1995) Recent Developments in the ABE fermentation. Workshop on Energy from Biomass and Wastes. Dublin Castle, Ireland p. 28. Bocz, E. (1992a) Burgonya. In: Szántóföldi növénytermesztés. Mezőgazda Kiadó, Budapest, p. 577-583. Bocz, E. (1992b) Csillagfürt. In: Szántóföldi növénytermesztés, Mezőgazdasági Kiadó, Budapest, p. 512-514. Bocz, E. (1992c) Szudánifû. In: Szántóföldi növénytermesztés, Mezőgazdasági Kiadó, Budapest, p. 428. Bocz, E. (1992d) Kukorica éghajlatigénye. In: Szántóföldi növénytermesztés. Mezőgazdasági Kiadó, Budapest, p. 379-386. Bocz, E. (1992e) Búza éghajlatigénye. In: Szántóföldi növénytermesztés. Mezőgazdasági Kiadó, Budapest, p. 243-244. Bodson, J.C., Mahieu, J., Chapelle J. et al. (1991) Incidence of cultural methods on the extension and on the yealds of sweet sorghum in European high latitudes. 6th E.C. Conference, Athen Bohoczky, F. (1992) Megújuló energiaforrások. Energiagazdálkodás, 1992, 33/8: p. 350-352. Bonari, E., Mazzoncini, M. and Peruzzi, A. (1995) Effects of conventional and minimum tillage on winter oilseed rape (Brassica napus L.) in sandy soil. Soil and Tillage Research 33:2, p. 91-108. Bócsa, I. (1966) A kender. in: A növénytermesztés kézikönyve II. Mezőgazdasági Kiadó, Budapest p. 684-690. Bócsa, I. – Manninger, G. (1981) A kender és a rostlen termesztése. Mezőgazdasági Kiadó, Budapest, p. 111-116. Bramm A. - Batz, W. (1988) Topinambur. In: Industriepflanzenbau: Produktions und Verwendungsalternative, Landwirtschaft und Forsten, Bonn, p. 28-29. Bramm, A. - Batz, W. Eds, (1988) Hanf. in: Idustriepflazenbau: Productionsund Verwendungsalternativen, Bundesminister für Ernahrung, Landwirtschaft und Forsten, Bonn p.20-21.

117

Bridges, T.C. - Smith, E.M. (1979) A Method for Determining the Total Energy Input for Agricultural Practices, Transaction of the ASAE, Vol. 22., No.04., USA, p. 781-784. Carruthers, S.P. (1998) NF-2000 Item: Crops - Crops for Industry and Energy in Europe, http://www.nf-2000.org/secure/Crops/F623.htm Carter, J.K. (1988) Sunflower Science and technology. Agronomy monograph, American Social Agron., Madison, USA Christen, O. - Sieling, K. (1995) Effect of different preceding crops rotations on yield of winter oil-seed rape. Journal of Agronomy and Crop Science Zeitschrift für Acker und Pflazenbau 174(4): p. 265-271. Csák, Z. (1966) A burgonya. in: A növénytermesztés kézikönyve. Mezőgazdasági Kiadó, Budapest p. 449-451. Dalianis, D. (1996) Sunflower. In: Renewable Energy, REU Technica Series 46, Roma, p. 121-123. Dambroth, M., (1984) Topinambur-eine Konkurrenz Inustriekartoffelanbau? Der Kartoffelbau, 5. Jg. 11: p. 450-453.

für

den

Delesalle, L. - Dhellemmes, C. (1984) Semences de betteraves et de chicoree industrielles. Betterave porte-graine le repiquage: une pratique exigeante. Bulletin semences 86, p. 39-40. Dhellemmes, C. (1987) Agronomy of chicory. In: Coffe. Vol.5, Related Beverages, Clarke, R.J. und MacRae, R., Elsevier, London p. 179-191. Dunai, S. - Kalmár Elma (1993) A talajvízszint szerepe a talajok vízháztartásában. Országos Meteorológiai Szolgálat, Budapest p. 63-68. El Bassam, N. (1994) Miscanthus - Stand und Perspectiven in Europa. Forum für Zukunfts-enrgien - Energetishe Nutzung von Biomasse im Konsenz mit Osteuroa, Int. Tagung Marz 1994, Jena p. 201-212. El Bassam, N. (1996) Auswirkungen einer Klimaveränderung auf den Anbau von C4 Pflanzenarten zur Erzeugung von Energieträgern. Mitt. Ges. Pflanzenbauwiss. 8: p. 159-163.

118

El Bassam, N. (1996) Auswirkungen einer Klimaveränderung auf den Anbau von C4 Pflanzenarten zur Erzeugung von Energieträgern. Mitt. Ges. Pflanzenbauwiss. 8: p. 169-172. El Bassam, N. (1996) Cereals. In: Renewable Energy, REU Technica Series 46, Roma, p. 155. El Bassam, N. (1996) Renewable energy - Potential energy crops for Europe and Mediterran region, FAO, Rome p. 76. El Bassam, N. (1996) Renewable energy - Potential energy crops for Europe and Mediterran region, FAO, Rome p. 164-164. El Bassam, N. (1996) Sunflower. In: Renewable Energy, REU Technica Series 46, Roma, p. 124-126. El Bassam, N. - Dambroth, M. (1992) A concept of energy plant”s farm. Biomass for Energy, Industry and Environment, 6th E.C. Conference. Athen p. 34-41. El Bassam, N., Dambroth, M. und Rühl, G. (1987) Die Zuckerhirse - eine neue Rohstoffbasis für die Zuckerindustrie. In: Landbauforschung Völkenrode, 37. Jahrgang 1987, Heft 4:201-206. El Bassam, N., Dambroth, M., and Jacks, I. (1996) The utilization of Miscanthus sinensis as an energy and industrial row material. Natural Resources and Development, Vol. 39, p. 85-93. Elsbett, K. (1991) Die Elsbett-Motortechnologie. Symposium Biokraftstoffe für Dieselmotoren. Esslingen. FAO (1997) Production Year Book 1996. FAO, Rome p. 27-36. Erdei, P. - Szániel, I. (1975) Minőségi búza termesztése. Mezőgazdasági Kiadó, Budapest p. 112-114. Farkas, F. (1993) A növényi olajszármazékokkal működtetett biodízel motorok üzemeltetésének főbb kérdései. Doktori disszertáció, GATE Gödöllő, 1993 Fernandez, J., Curt, M. D. and Martinez, M. (1991) Water use effiency of Helianthus tuberosus L. „Violet de Rennes” gown in drainage lysimeter. In: Biomass for Energy, Industry and Environment, 6 th E.C. Conference, Athen

119

Feuerstein, U. (1995) Erzeugung standortgerechter zur Ganzpflanzenverbrennung geeigneter Graser für die Nutzung als nachwachsende Rohstoffe. GFPProject F 46/91 NR-90 NR-026, Deutsche Saatveredelung Lippstadt - Bremen GmbH Feurstein, U. (1995) Erzeugung standortgerechter zur Ganzpflanzenverbrennung geeigneter Gräser für die Nutzung als nachwachsende Rohstoffe. GFPProject F 46/91 NR-90, NR-026, Deutsche Saatveredelung Lippstadt – Bremen Fontana, A., - Guiraud, J.P. (1992) Inulin –containing crops: improvement of fermentatation economics through co-products valorization. In: Biomass for Energy and Industry, 7 th E.C. Conference, Florence Franke, W. (1985) Inulin liefernde Pflanzen. In: Nutzpflanzenkunde 3 unveränderte Auflage. Georg Thieme Verlag Stuttgart - New York Franke, W. (1985) Inulin liefernde Pflanzen. Nutzpflanzenkunde, 3. Auflage, George Thieme Verlag, Stuttgart p. 109-111. Gasztonyi, K. (1979) Az élelmiszerkémia alapjai. Mezőgazdasági Kiadó, Budapest, p. 377-379. Gawel, N., Robacker, C. and Corley, W. (1987) Propagation of Miscanthus sinensis through tissue culture, Hortscience 22. Gibson, J.G. (1986) Hints for propagating ornamental grasses, azaleas and junipers. American Nurseryman 164, p. 90-97. Goering, C. - Daugherty, M. (1982) Energy accountig for eleven vegetable oil fuels. Transactions of the ASAE, 25:5, p. 1209-1215. Goering, C. - Daugherty, M.J. (1982) Energy accounting for eleven vegetable oil fuels. Transactions of the ASAE, 25(5): p. 129-1215. Graef, M. - Vellguth, G. (1994) Fuel from sugar beet and rape seed oil - mass and energy balances for evaluation. In: Biomass for Energy and Environment, Agriculture and Industry, 8th E.C. Conference, Vienna Grassi, G. - Bridgewater, T. (1992) Biomass for energy and enviroment, agriculture and industry in Europe, A strategy for the future. Comission of the European Communities, Directorate General for Science Research and Development, Luxemburg p. 58-59.

120

Grassi, G., Moncada P. and Zibetta, H. (1992) Sweet Sorghum. Comission of the European Communities, Brussels, p. 69. Green, D. (1991) The new North American garden. The Garden, 116 (Part I.) p. 18-22. The Royal Horticultural Society, London Gross (1993) „Warum der 00-Raps so interessant für uns ist...”. Arbeitsheft. Verband Deutscher Oelmühlen, Bonn Guiraud, J.P. (1983) Inulin hydrolysis by an immobilized yeast-cell reaktor. Enzyme Microb. Technol. 5, p. 185-90. Haase, E. (1988) Pflanzen reinigen Schwermetallböden. Umwelt, 7-8: p. 342344. Halmai, P. (1995) Az Európai Unió agrárrendszere, Mezőgazda Kiadó, Budapest, p. 174-179. Heath, M.C. - Bullard, M.J. et al. (1994) A comparison of the production and economics of biomass crops for use in agricultural or set-aside land. Aspects of applyed biology 40, p. 505-515. Helia, (1990) The newsletter of the FAO/ESCORENA research network on Sunflowers. p. 45-57. Herger, G., Kowalewski, A. und Güttler, J. (1990) Untersuchugen über die Möglichkeiten eines feldmabigen Anbaus von Knöterich-Arten mit fungiziden und insektiziden Eigenschaften und Entwicklung von Anbau-, Pflege-, Ernteund Aufbereitungsverfahren. Biologischen Bundesanstalt für Land- und Forstwirtchaft, Darmstadt Hoffman, G. (1993) Der Anbau von Topinambur: Alternative oder botanische „Kuriosität”? Neue Landwirtshaft 12/93. Bonn Hoffmann, W., Mudra, A. and Plarre, W. (1985) Lupinen in: Lehrbuch der Züchtung landwirtschaftlicher Kulturpflazen, Bd. 2. Parley, Berlin, p. 185-196. Hondelmann, W. (1996) Die Lupine - Geschichte und Evolution einer Kulturpflanze. Landbauforschung Völkenrode, Sonderheft p.162. Hondelmann, W. (1994) Lupin - ancient and modern crop plant. Theor. Appl.Genet. p. 68:1-9.

121

Honemeier, B., Adam, L., Gottwald, R., Haas, F., Nilson, J. (1993) Ölfrüchte Empfehlungen zum Anbau in Brandenburg. Druckhaus Schmergow GmbH, Potsdam p. 111. Höppner, F. - Menge-Harmann, U. (1994) Anbauversuche zur Stickstoffdüngung und Bestandesdichte von Faserhanf. Landbauforschung Völkenrode, 44. Jahrgang 1944, Heft 4, p. 314-324. Hsu, F.H. (1988) Effects of water stress on germination and seedling growth of Miscanthus. Journal of Taiwan Lifestock Research 21, p. 37-52. I’só, István (1966) A csicsóka. In: A növénytermesztés kézikönyve I., Mezőgazdasági Kiadó Budapest p. 509-511. Ingram, L.O., Bothast, R.J., Doran, J.B. Herbert, P. (1995) Genetic Engineering of Bacteria for the Conversion of Lignocellulose to Ethanol. Workshop on Energy from Biomass and Wastes. Dublin Castle, Ireland p. 17. ITABIA (1998) Annual report 1997 - Biogas, Conclusions Recommendations, Roma, Italy, http://www.energ.polimi.it/ITABIA

and

Iwaki, H., Midorikawa, B. and Hogetsu, H. (1964) Studies on the productivity and nutrient element circulation in Kirigamine grassland, Central Japan. II.Seasonal Change in standing crop. Bot. Mag. Tokyo 77: p. 918. Janiak, B. (1996) Giant knotweed. Potential energy crops for Europe. FAO REU Technical Series 46. 1996, Rome p. 64-66. Janovszki, J. (1995) Zöld pántlikafû. In: Szarvasi fűfajták. Öntözési Kutató Intézet, Szarvas p. 24-26. Jolánkai, M. - Szentpéteri, Z. – Szalai, T. – Őrsi, F. (1998) Az őszi búza (Triticum aestivum L.) minőségének és szermaradvány-tartalmának alakulása agrokémiai kezelésekben. Növénytermelés. Kompolt. TOM. 47. NO. p. 1-104. Jozsa, L. (1982) The effect of nutrient supply on the productivity of Sudangrass and Sorgum. Sorgum Newsletter, 25 London Józsa, L. (1981) Kukoricatermesztés szilázsnak. Mezőgazdasági Kiadó, Budapest p. 55-57. Kajdi, F. – Udvardi, P. (1998) A szója fajták mennyiségi és minőségi tulajdonságainak változásai különböző termesztéstechnológiai beavatkozások eredmé122

nyeként. Pannon Agrártudományi Egyetem Mezogazdaságtudományi Kar, 1998 Georgikon Napok PATE, Keszthely Kaltofen, H. - Schrader, A. (1991) Graser. 3rd. Edition. Deutscher Landwirtschaftsverlag, Berlin p. 221-222. Karus, M. - Leson, G. (1995) Nova-Institute, Cologne Germany. cited in: Textilforum 2/95, p. 26. Kevey, B. (1987): Adatok Magyarország flórájának és vegetációjának ismeretéhez IV. – Botanikai Közlemények 74: 93-100. Kilpatrick, J.B., Heath, M.C., Speller, C.S. (1994) Establisment, growth and dry matter yield of Miscanthus sacchariflorus over two years under UK conditions. COST Workshop. Kiss A. S., Galbács Z., Galbács G., Belea A. (1998) A rozs és árpa magvak ásványi összetételének fajonkénti változása Study of mineral composition of rye and barley species Proc. The 3rd Symposium on Analytical and Environmental Problems, SZAB, Szeged, p. 119-122. Knoblauch, F., Tychsen, K. and Kjeldsen, J.(1991) Miscanthus sinensis giganteus. Landsrug Gron Viden 85, p. 6. Danish Research Service for Plant and Soil Science, Institute of Lanscape Plants, Hornum, Denmark Kocsis, K. (1988) International collaboration for decentralized energy supply of rural areas, in: International Agrophysics 4 (3), Kluwer Academic Publisher, Budapest, p. 263-284. Kocsis, K. (1995) Környezetbarát energiatermelés és felhasználás az agrárgazdaságban, "Agro-21" Füzetek, 1995/6.szám. Gödöllő, p. 10-19. Kolb, W., Hotz, A. and Kuhn, W. (1990) Investigation relating to the productivity of perennial grasses for the production of energy and raw materials. Rasen-Turf-Gazon 4, p. 75-79. Inst. Of Viticulture and Horticulture, Würzburg Kowalewski, A. - Herger, G. (1992) Investigations about the occurrence and chemical nature of the resistance inducing factor in the extract of Reynoutria sachalinensis. Med. Fac. Landbouww. Univ. Gent, 57/2b, p. 449-456. Kusterer, B. - Wurth, W. (1995) Ergebnisse der Landessortenversuche mit ausdauernden Gräsern 1994. Information für die Pflanzenproduktion – Forchheim p. 34-36. 123

Láng István (1985) A biomassza hasznosításának lehetőségei, Mezőgazdasági Kiadó, Budapest, p. 10-15. Láng István (1984) A Biológiai eredetű anyagok (biomassza) hasznosításának távlati lehetőségei, Komplex Bizottság jelentése - MTA, Budapest p. 120-122. Larson, E.D. - Williams, R.H. (1995) Biomass Plantation Energy Systems and Sustainable Development. In: Energy as an Instrument for Socio-Economic Development. New York p. 91-106. Lechtenberg, V.L., Jonhson, K.D., Moore, K.J. (1981) Management of coolseason grasses for biomass production. Agronomy Abstracts. 73 rd annual meeting, American Society of Agronomy. Madison, Wiscosin, USA Lelley, J. – Mándy, Gy. (1963) A búza. Akadémiai Kiadó. Budapest, p. 133 – 156. Lawson, P. (1995) Firs Year Report AIR3-CT1671 – Integrating Energy Crops with Niche Energy Markets in Rural Areas. Energy Technology Support Unit, Oxfordshire, p. 137. Marosvölgyi, B. - Berze, Gy. (1994) Die energetische Verwertung von forstlicher Biomasse in Ungarn. In: Envronmental Aspects of Production and Conversion of Biomass for Energy, REUR Technical Series 38. Freising, Germany, p. 198-200. Marosvölgyi, B., Kovács, J., Kürtösi, A. (1999) A biomassza energetikai hasznosításának lehetõségei, XXIII. Kutatási és Fejlesztési Tanácskozás, MTAAgrár-Mûszaki Szakbizottság, Gödöllő, p.18. Mastrolilli, M., Katerji, N., Defilippis, R. (1992) Sweet sorghum biomass productivity in the Mediterranean area. In: Biomass for Energy and Industry, 7th E.C. Conference, Florence Mediavilla, V., Lehmann, J., Meister, E., Hopt, I. (1995) Energiegras/Feldholz Energiegras. Jahresbericht 1995. Bundesamt für Energiewirtschaft, Bern. Meijer, W.J. - Mathijssen, E.W. (1991) Inulineproductie via aardpeer of cichorei. In: Agrobiologische Thema”s CABO-DLO. Deel 4: Gewasdiversifikatie en Agrificatie. Hrsg.: Mejer und Vertregt. Vageningen, Netherlands.

124

Meijer, W.J., Vanderwerf, H.M., Mathijssen, E. (1996)Contrains to dry matter production in fibre hemp (Cannabis sativa L.). Europen Journal of Agronomy, 4(1): p. 109-117. MÉM Tervgazdasági Főosztály (1990) Segédlet a mezőgazdasági termelőszövetkezet éves üzemtervének elkészítéséhez, Bp., p. 29. Menyhért, Z. (1994) Növénytermesztés és Környezet. Egyetemi jegyzet. Gödöllő, GATE p. 35-38. Menyhért, Z. (1979) Kukoricáról a termelőknek. Mezőgazdasági Kiadó, Budapest p. 24-47. Molnár, A. (1998) Egy energianövény (Miscanthus giganteus) gazdasági hasznosításának értékelése, Agrárgazd. Tsz., Gödöllő, p. 21-32. Moncada, P. (1992) Biomass projects in Europe. In: Biomass for Energy and Industry, 7th E.C. Conference, Florence Italy Morozov, V.L. (1979) Productivity of tall herbaceous vegetation in the Far East. Izvest. Sibir. Otd. Akad. Nauk SSSR, Ser. Biol. Nauk. 2: p. 32-39. In: Walter, H. 1981. Über höchstwerte der produktion von natürlichen Pflanzenbestanden in N.O. Asien Vegetatio 44, p. 37-41. Moyer, J., Sweeney, D. and Lamond, R. (1995) Response of tall fescue to fertilizer placement at different levels of phosphorus, potassium, and soil pH. Journal of Plant Nutrition, 18(4): p. 729-746. Muellerwarrant, G.W., Young, W. and Mellbye, M.E. (1995) Residue removal method and herbicides for tall fescue seed production. 2. Crop tolerance. Agronomy Journal, 87(3): p. 558-562. Nelson, P. (1993) The development of the Lupin industry in Western Australia. Proc. VII. International Conference, Evora, Portugal, p. 187. Nielson, P.N. (1987) Vegetative propagation of Miscanthus sinensis giganteus. Tidssk Planteavl 91, p. 361-368. Nitske, W.R. - Wilson, C.M. (1965) Rudolph Diesel, pioneer of the age of power. Univ. of Oklahoma Press p. 122-123. Numata, M. (1975) Ecological Studies In Japanese Grasslands with Special Reference to the IBP Areas - Tokio JIBP Synthesis 13, p. 268 125

Oegema, T. - Posma, G. (1994) Rapportage Analyse Biodiesel (Report on Analysis of Biodiesel). Institute of Environmental and System Analysis (IMSA) Amsterdam, p. 34-40. Olsson, R. (1994) A new concept for canary grass production and its combined processing to energy and pulp. In: Pira Int./Silsoe Research Institute Joint Conference, Non-wood fibres for industry, Bedfordshire United Kingdom Ortiz-Canavate (1994) Technical application of existing biofuels. In: Application of Biologically Derived Products as Fuels or Additives in Combustion Engines. Directorate-General XII, Science, Research and Development. EUR 15647 EN. p. 1-20, 52-67. Pahkala, K.A., Mela, T.J. and Laamanen, L. (1994) Mineral composition and pulping characteristics of several field crops cultivated in Finland. In: Biomass for Energy, Environment, Agriculture and Industry, 8th E.C. Conference, Vienna Palz, W. (1995) Future options for biomass in Europe. Workshop on Energy from Biomass and Waste, Dublin Castle, Ireland p.2. Papp, Zs. (1960) Nemesített növényfajtákkal végzett országos fajtakísérletek eredményei. Mezőgazdasági Kiadó, Budapest p. 112-115. Pecznik, K. (1971) Szeszgyártás. In: Az élelmiszerkémia alpjai. Mezőgazdasági Kiadó, Budapest, p. 123. Pecznik, P. (1999) Decreasing polluting flue gases emission by working out quality control systems of biofuels. Small-Scale Biomass Burning International Seminar Hungary, Gödöllő, p. 103. Pernkopf, J., Schrottmaier, J., and Wörgetter, M. (1988) Plant oil as fuel. A preliminary evaluation. ÖKL Colloqium 1988. p. 44-48. Pignatelli, V. - Barontini, P. (1992) Industrial valorization of agricultural biomass In: Biomass for Energy and Industry and Environment, 6 th E.C. Conference, Athens Pimentel, D. (1983) Food Production and Energy Crisis, Science, Vol.182., USA p. 443-449.

126

Plarre, W. (1989) Lupinus ssp. In: Rehm, S. (Hrsg.): Spezieller Pflanzenbau in den Tropen und Subtropen. Handbuch der Landwirtshaft und Ernährung in den Entwicklungsländern, 2. Aufl., Bd 4. Ulmer, Stuttgart p. 66-68. Poitrat, E. (1994) Energy balance of bioethanol and rape seed methyl ester. In: Biomass for Energy and Environment, Agriculture and Industry, 8th E.C. Conference, Vienna, p. 188. Ragasits, I. (1992a) A búza minősége. In: Szántóföldi növénytermesztés. Mezőgazdasági Kiadó, Budapest, p. 273-275. Ragasits, I. (1992b) Zab. In: Szántóföldi növénytermesztés. Mezőgazdasági Kiadó, Budapest, p. 326-330. Rehm, S. - Espig, G. (1991) The Cultivated Plants of the Tropic and Subtropics. Verlag Joseph Margraf, Priese GmbH, Berlin Rehm, S. - Espig, G. (1991) The cultivated plants of the tropic and subtropics. Verlag Joseph Margraf, Priese GmbH, Berlin p. 132-145. Rehm, S. - Espig, G. (1991) The cultivated plants of the tropics and subtropics. Verlag Josep Margraf, Priese GmbH, Berlin p. 166-176. Rottmann-Meyer, L. and Schindler, R. (1995) Nachwachsende Rohstoffe Möglichkeiten und Chancen für den Industrie- und Energiepflanzenanbau. 2.Auflage Landwirtschaftskammer, Hannover Ruiz-Altisent, M. (1994) Biofuels-application of biologically derived products as fuels or additives in combustion engines. Directorate-General XII, Science, Research and Development. EUR 15647 EN. p. 185. Rutherford, L. - Heath, M.C. (1992) The Potential of Miscanthus as a Fuel Crop. Energy Technology Support Unit, Harwell, Oxford, UK p. 125. Ruzsányi, L. (1990) A cukorrépa vízigénye és az öntözés hatása. Növénytermelés, 39.5. p. 423-429. Ruzsányi, L. (1992a) A kender. in: Szántóföldi növénytermesztés, Mezőgazda Kiadó, Budapest p. 676-690. Ruzsányi, L. (1992b) Kukorica talajművelés. In: Szántóföldi növénytermesztés. Mezőgazdasági Kiadó, Budapest, p. 387-388.

127

Ruzsányi, L. (1992c) Cukorrépa. in: Szántóföldi növénytermesztés. Mezőgazdasági Kiadó, Budapest, p. 527-529. Sági, F. (1998) Mezőgazdaságunk útja az Európai Unióba című témadokumentációs fűzetek, 1. Fűzet, 1988 Budapest Sator, C. (1979) Lupinenanbau zur Körnerproduktion unter besonderer Berücksichtigung der Gelben Lupine. Garten Organisch 3/79, p.74-77. Schuster, W.H. (1989) Sojebohne. In: Rehm, S.: Spezieller Pflanzenbau in den Tropen and Subtropen. Handbuch der Landwirtschaft, 2. Aufl., Bd. 4., Ulmer, Stuttgart Shakir, S. (1996) Flash pyrolysis: a technology to produce biofuels from Miscanthus. RENTEC - Technishe Mitteilung p. 2-14. Shittenhelm, S. (1987) Topinambur – Lohnunternehmer Jahrbuch 1987, p. 169-174.

eine

Pflanze

mit

Zukunft.

Siebert, K. (1975) Kriterien der Futterpflazen einschliesslich Rasengraser und ihre Bewertung zur Sortenidentifizierung. Bundesverbands Deutscher Pflanzenzüchter e.V. Bonn Sipila, K. (1994) Research into thermocemical conversion of biomass into fuels, chemicals and fibres. In: Biomass for Energy and Environment, Agriculture and Industry, 8th E.C. Conference, Vienna p. 113-115. Sipos, S. (1978) Vetésforgó és vetésváltás. In: Földműveléstan. Mezőgazdasági Kiadó, Budapest, p. 267-270. Soest van, L.J.M. Mastebroek, H.D. and de Meijer, E.P.M. (1993) Genetic resources and breeding: a necessity for the succes of industrial crops. Industrial Crops and Products, Bruxelles 1: p. 283-288. Stout, B. A. (1981) Energy for the World Agriculture, FAO Agricultural Series, No.7. FAO, Rome, Italy p. 5-35. Sutor, P., Sturm, M., Hotz, A., Kolb, W. (1991) Anbau von Miscanthus sinensis giganteus. Germany Technical University, Sub Heft 8/91. Seite III. 10. Munich Szemző, B. (1966) A cukorrépa. In: A növénytermesztés kézikönyve. Mezőgazdasági Kiadó, Budapest, p. 522-524.

128

Szabó, M. (1992a) Rozs. In: Szántóföldi növénytermesztés. Mezőgazdasági Kiadó, Budapest, p. 285-288. Szabó, M. (1992b) Búza terméselemzés. In: Szántóföldi növénytermesztés. Mezőgazdasági Kiadó, Budapest, p. 238-240. Szabó, M. (1992c) Tritikálé. In: Szántóföldi növénytermesztés. Mezőgazdasági Kiadó, Budapest, p. 292-294. Taschner, K. (1993) Who needs biofuels? European Environmental Bureau, Brussels, p. 123. The Liqued Biofuels Newsletter (1997) Information from the IEA-BA „Liqued Biofuels Activity”. Weiselburg 2: p. 1-20. The Liqued Biofuels Newsletter. (1997) BLT, Wieselburg, Austria. Vol.2. Thyll, S. (1996) Környezetgazdálkodás a mezőgazdaságban. Mezőgazda Kiadó, Budapest, p. 137-140. Vajdai, I. (1984) A cukorrépa termesztése. Mezőgazdasági Kiadó, Budapest, p. 78-81. Van Soest, L.J., Mastebroek, H.D. and de Meijer, E.P. (1993) Genetic resources and breeding: a necessity for the success of industrial crops. Industrial Crops and Products, 1, p. 283-288. Varga, J. (1992) Szója. In: Szántóföldi növénytermesztés, Mezőgazda Kiadó, Budapest p. 474-486. Vas, A. - Gergely, Z. (1998) A hidegen sajtolt repceolaj komplex falhasználása. Mezõgazdasági Technika, XXXIX. évf. Gödöllõ Vellguth, G. (1991) Energetische Nutzung von Rapsöl und Rapsölmethyester. Dokumentation Nachwachsende Rohsthoff, FAL p. 17-21. Venturi, P., Huisman W. and Molenaar, J (1998) Mechanization and cost of primary production chains for Miscanthus giganteus in the Netherlands. Agr. Eng. Research, p. 209-215. Vetter, A. - Wurl, G. (1994) Möglichkeiten der Nutzung von Topinambur and weiteren Pflanzenarten als Festbrennstoff. In: Workshop on Environmental

129

Aspects of Production and Conversion of Biomass for Energy. REUR Technical Series 38. p. 43-53. Villax, E. J. (1963) La Culture des Plantes Fourrageres dans la region Méditerranéenne Occidentale. Inst. Nat. Rech. Agron., Rabat p. 110. Villax, Ö. (1947) Növénynemesítés. II. Pátria. Budapest, 1947. p. 37-39. Weiss, E.A. (1983) Oilseed crops. Longman, London, p. 86-124. Williams, R.H. (1995) The prospects for for renewable energy. (to be publised in Siemens Review) p. 1-16. Williams, R.H., Larson, E.D., Katofsky, R.E. (1995) Methanol and hydrogen from biomass for transportation, with comparisons to methanol and hydrogen from natural gas and coal. The Centre for Energy and Environmental Studies, Princeton Univ. p. 46-47. Wurth, W. (1994) Ergebnisse der Landessortenversuche mit ausdauernden Gräsern 1993. Information für die Pflanzenproduktion. Heft 2/1994. Landesantalt für Pflanzenbau - Forchheim Wymazal, J. (1995) Costructed wetlands for wastewater treatment in the Czech Republic - State of the Art. Water Science and Technology, 32(3): p. 357-364. Yamasaki, S. (1981) Effect of water level on the development of rhizomes of three hygrophytes. Japanese Journal of Ecology 31, Tokyo, p. 353-359. Zadeh, L. A. (1975) "The calculus of Fuzzy restrictions", in Fuzzy sets and Applications To Cognitive and Decision Making Processes, Academic Press, New York, p. 1-39. Zauner, E. - Kützel, U. (1986) Methane production from ensiled plant material. Biomass 10. Forccheim, p. 207-223.

130