GreenDream

Η εγκατάσταση της καλλιέργειας γίνεται με σπόρο. Η ανάπτυξή της αρχίζει με τις πρώτες βροχές του φθινοπώρου και συνεχίζεται εκμεταλλευόμενη τις βροχές του χειμώνα και της άνοιξης μέχρι τις αρχές του θέρους όταν η υγρασία του εδάφους μειωθεί σε πολύ χαμηλά επίπεδα. Τότε το υπέργειο τμήμα του φυτού αποξηραίνεται και μπορεί να συγκομισθεί ξηρό την περίοδο Ιουνίου-Αυγούστου. Με τις πρώτες βροχές του Οκτωβρίου παρατηρείται και πάλι ταχεία ανάπτυξη της αγριαγκινάρας που μέσα σε λίγες ημέρες θα έχει και πάλι καλύψει πλήρως το έδαφος, κοκ.

Λόγω του γεγονότος ότι η αγριαγκινάρα είναι η ίδια ισχυρό ζιζάνιο (εισβολέας) δεν επιτρέπει την ανάπτυξη άλλων ζιζανίων, ενώ σε μακροχρόνια πειράματα δεν εμφανίστηκαν ασθένειες και εχθροί του φυτού, κι έτσι η καλλιέργειά της μπορεί να επιτευχθεί χωρίς τη χρήση φυτοφαρμάκων.

Επίσης, η αγριαγκινάρα λόγω του πλούσιου ριζικού της συστήματος που εκμεταλλεύεται άριστα τους εδαφικούς πόρους, χρειάζεται λιγότερο άζωτο. Σε προηγούμενα πειράματα στο Πανεπιστημίου Θεσσαλίας, πολύ υψηλές αποδόσεις πραγματοποιήθηκαν με μηδενικές λιπάνσεις μέχρι το τρίτο έτος της καλλιέργειας και μέχρι 5 μονάδες Ν μετά το τέταρτο έτος.

Η αγριαγκινάρα εκμεταλλεύεται άριστα τις χειμερινές βροχές και δίνει υψηλές αποδόσεις χωρίς άρδευση. Η απόδοση σε ξηρή ουσία κυμαίνεται από 1200-1600 κιλά σε μη αρδευόμενα χωράφια ενώ με 2-3 αρδεύσεις από τα μέσα Απριλίου μέχρι το τέλος Μαΐου (στην περίοδο αυτή η διαθεσιμότητα νερού είναι υψηλή σε πολλές περιοχές) οι αποδόσεις κυμαίνονται από 2.000-2.500 κιλά ξηρής ουσίας ανά στρέμμα, ενώ συχνά οι στρεμματική απόδοση φτάνει και τα 3.000 κιλά.

Πρέπει να τονιστεί ότι σε αντίθεση με άλλες καλλιέργειες, η καλλιέργεια της αγριαγκινάρας έχει πολύ μικρό κόστος παραγωγής.

Παραγωγή ενέργειας από αγριαγκινάρα

Από τη βιομάζα της αγριαγκινάρας μπορεί να παραχθεί μια ευρύτατη γκάμα ενεργειακών προϊόντων με καύση, πυρόλυση, υγροποίηση ή αεριοποίηση της βιομάζας. Έτσι μπορούν να παραχθούν όλων των ειδών τα βιοκαύσιμα (στερεά-υγρά-αέρια).

Υγρά βιοκαύσιμα: παραγωγή από την αγριαγκινάρα 2^ης γενιάς βιοντήζελ μέσω τεχνολογιών Fischer-Tropsch και 2^ης γενιάς κυτταρινική βιοαιθανόλη μέσω ενζυματικής υδρόλυσης της κυτταρίνης και ημικυτταρίνης σε σάκχαρα και αλκοολικής ζύμωσής αυτών.

Αέρια βιοκαύσιμα: παραγωγή βιοαερίου και βιο-υδρογόνου από αγριαγκινάρα. Η παραγωγή βιοαερίου γίνεται με μεθανική ζύμωση της βιομάζας και τελικό προϊόν της αναερόβιας μετατροπής της κυτταρίνης είναι μεθάνιο και CO₂. Η όλη διεργασία γίνεται σε δύο αντιδραστήρες με τη βοήθεια μίγματος καλλιεργειών μικροοργανισμών (υδρολυτικά βακτήρια ή ενζύμα και μεθανογόνα βακτήρια). Η παραγωγή υδρογόνου γίνεται με βιολογική ή θερμοχημική μετατροπή. Στην πρώτη περίπτωση χρησιμοποιούνται βακτήρια ενώ κατά τη θερμοχημική μετατροπή γίνεται ανθρακοποίηση και αεριοποίηση της βιομάζας της αγριαγκινάρας.

Στερεά βιοκαύσιμα: η βιομάζα της αγριαγκινάρας μπορεί να χρησιμοποιηθεί είτε απευθείας για καύση και παραγωγή θερμότητας ή ηλεκτρισμού, είτε να μετατραπεί σε στερεά μορφοποιημένα βιοκαύσιμα (πελλέτες και μπριγκέτες) κατόπιν συμπίεσης. Οι πελλέτες είναι κατάλληλες για όλους τους καυστήρες, ενώ οι μπριγκέτες για μεγάλης ισχύος καυστήρες πάνω από 500 kW.

Η βιομάζα είτε χρησιμοποιείται για την παραγωγή ατμού και παράγεται ηλεκτρική ενέργεια με ατμοστρόβιλο, είτε αεριοποιείται και τα αέρια της καύσης παράγουν ηλεκτρική ενέργεια με αεριοστρόβιλο. Όπως αναφέρεται σε σχετικό άρθρο, ήδη σχεδιάζεται από ιδιώτες επενδυτές η δημιουργία πιλοτικών μονάδων ηλεκτροπαραγωγής από αγριαγκινάρα αρχικά στη Θεσσαλία και στη συνέχεια και στην υπόλοιπη Ελλάδα.

Πρέπει να τονιστεί ότι, η παραγωγή βιοαερίου, η ηλεκτροπαραγωγή και η παραγωγή πελλετών και μπριγκετών από αγριαγκινάρα είναι άμεσα οικονομικά βιώσιμη και επικερδής με τις σημερινές τιμές του πετρελαίου, ενώ η παραγωγή υγρών βιοκαυσίμων θα γίνει οικονομικά βιώσιμη στο κοντινό μέλλον και του υδρογόνου μακροπρόθεσμα.

Πελλέτες: η καθαρότητα του ξύλου με την ευκολία του πετρελαίου

Η παραγωγή των πελλετών (pellets) γίνεται σε αντίστοιχες μονάδες επεξεργασίας. Οι πελλέτες (pellets) είναι μικρά κυλινδρικά τεμάχια συμπιεσμένης βιομάζας (στην περίπτωσή μας από αγριαγκινάρα) διαφόρων μεγεθών (π.χ. διαμέτρου 6 mm και μήκους 30 mm). Οι πελλέτες έχουν υγρασία 8-10 % (ειδικό βάρος περί τα 650 κιλά ανά κυβικό μέτρο) και θερμική αξία περί τα 19-21 MJ/kg, δηλαδή 2 κιλά πελλέτας ισοδυναμούν με λίγο λιγότερο από 1 λίτρο πετρελαίου.

Μονάδες παραγωγής πελλέτας

Η παραγωγή στερεών καυσίμων σε μορφή πελλέτας επιτρέπει διανομή και αποθήκευση των στερεών καυσίμων παραπλήσια με αυτή των υγρών καυσίμων και καθιστά δυνατή τη χρήση της αγριαγκινάρας και για οικιακή θέρμανση ή θέρμανση κτιρίων και άλλων εγκαταστάσεων όπως για παράδειγμα βιομηχανικών, πτηνοτροφικών ή θερμοκηπιακών μονάδων.

Για το σκοπό αυτό έχουν αναπτυχθεί και διατίθενται σε εμπορική κλίμακα οικιακές θερμάστρες, ενεργειακά τζάκια και καυστήρες πελλέτας για κεντρική θέρμανση.

Μια νέα πρόταση για την Ελληνική γεωργία

Όπως προαναφέρθηκε, η αγριαγκινάρα είναι ένα πολυετές φυτό (10-12 χρόνια) με μεγάλη παραγωγή βιομάζας και ελάχιστες απαιτήσεις. Μπορεί να καλλιεργηθεί σε ξηρικά ή άγονα χωράφια με απόδοση 1.200–1.600 κιλά ξηρής βιομάζας/στρέμμα όσο και σε ποτιστικά χωράφια με απόδοση που ξεπερνά τα 2.000–2.500 κιλά ξηρής βιομάζας /στρέμμα. Δεν απαιτεί μεγάλες ποσότητες λιπασμάτων (7 μονάδες αζώτου μετά τον τρίτο χρόνο) και καθόλου ζιζανιοκτόνα, διότι το ίδιο το φυτό είναι ισχυρό ζιζάνιο (εισβολέας).

Η παραγωγή της μπορεί να ξεκινήσει άμεσα από τους Έλληνες αγρότες διότι υπάρχει μεγάλη ζήτηση από χώρες της Ευρώπης σε πελλέτα με πολύ καλή τιμή (περίπου 180-200 ευρώ/τόνο) με τις σημερινές τιμές πετρελαίου. Στη Θεσσαλία μάλιστα έχουν ήδη εγκατασταθεί οι πρώτες βιομηχανικές μονάδες παρασκευής πελλέτας από διάφορα είδη βιομάζας.

Οι πρώτες εκτιμήσεις της τιμής βιομάζας για τον παραγωγό, με την σύμφωνη γνώμη των βιομηχάνων, μπορεί να κυμανθεί γύρω στα 6-7 λεπτά/κιλό. Άρα καθαρό εισόδημα για τον παραγωγό 72 – 150 ευρώ/στρέμμα χωρίς να συνυπολογίζονται τα ενεργοποιούμενα δικαιώματα και οι επιδοτήσεις. Για πρώτη φορά ο παραγωγός θα συνδέσει την τιμή του προϊόντος με τις τιμές του πετρελαίου, ενώ μέχρι τώρα ήταν συνδεδεμένα μόνο τα έξοδα του.

Η καλλιέργεια αγριαγκινάρας σε μεγάλη κλίμακα (π.χ. 2 εκατ. στρέμματα) θα λειτουργήσει ως καταλύτης και για τις υπάρχουσες καλλιέργειες (μικρότερη παραγωγή, άρα μεγαλύτερες τιμές ).

Πρέπει να αναφερθεί η συμβολή της καλλιέργειας στην αύξηση της γονιμότητας των εδαφών (εμπλουτισμός τους με οργανική ουσία, δημιουργία καλής δομής), και την προστασία κατά της διάβρωσης εδαφών, της νιτρορύπανσης και απομάκρυνση του κινδύνου της ερημοποίησης.

Τα οφέλη για την Εθνική Οικονομία

Είναι εύκολο να καταλάβει ο καθένας τι σημαίνει να παράγεις το καύσιμό σου ή τουλάχιστον ένα μέρος του. Μείωση της εξάρτισης από τα διεθνή μονοπώλια ενέργειας, αύξηση της ενεργειακής ασφάλειας της χώρας μας, εξοικονόμηση πολύτιμου συναλλάγματος κτλ.

Για παράδειγμα, η αντικατάσταση 2 εκατομμυρίων στρεμμάτων σιταριού (από τα περίπου 10.000.000 στρ. σιτηρών ή το 5% της Ελληνικής γεωργικής γης) με αγριαγκινάρα, γεγονός που θεωρείται άμεσα εφικτό, θα απέδιδε παραγωγή περί τα 1.300.000 κυβικά ισοδύναμου πετρελαίου θέρμανσης. Πρέπει να σημειωθεί ότι όπου αναφέρεται αντικατάσταση σίτου με αγριαγκινάρα, στην πρώτη φάση της εισαγωγής του φυτού στην αγροτική μας οικονομία, ενδείκνυται για περιπτώσεις άγονων ξηρικών αγρών που αποδίδουν πολύ χαμηλή παραγωγή σίτου (100-200 κιλά/στρέμμα), ώστε αφενός οι γεωργοί να απολαμβάνουν ένα πολύ μεγαλύτερο εισόδημα και αφετέρου να μην επιβαρυνθεί το υπάρχον διατροφικό πρόβλημα.

Επίσης, η αντικατάσταση 1 εκατομμυρίου αρδευόμενων στρεμμάτων στη Θεσσαλία, θα απέδιδε παραγωγή περί τους 1.250.000 τόνους ισοδύναμου πετρελαίου θέρμανσης και εξοικονόμηση 400 εκατομμυρίων κυβικών μέτρων νερού, δηλαδή η μισή περίπου από τη ζητούμενη ποσότητα από την εκτροπή του Αχελώου.

Η παραγωγή αυτή είναι περίπου 8,5 πλάσια της σημερινής υποχρέωσης της Ελλάδας σε βιοκαύσιμο (το οποίο και εισάγεται προς το παρόν εξ’ ολοκλήρου) με τεράστιο οικονομικό όφελος για τον Έλληνα καταναλωτή που σύμφωνα με τις πρώτες εκτιμήσεις μπορεί να ξεπεράσει το εν τρίτο της αξίας του πετρελαίου.

Τέλος, θα πρέπει να αναφερθεί και το όφελος από τις δεκάδες χιλιάδες νέες θέσεις εργασίας στη συλλογή, μεταφορά, μεταποίηση, και διακίνηση του προϊόντος.

Τα οφέλη για τον καταναλωτή

Λόγω της ραγδαίας αύξησης της αγοράς πελλέτας για θέρμανση στην Κεντρική και Βόρεια Ευρώπη, η βιομηχανία παραγωγής καυστήρων πελλέτας έχει κάνει μεγάλα τεχνολογικά άλματα με αποτέλεσμα οι καυστήρες πελλέτας που κυκλοφορούν στο εμπόριο σήμερα να έχουν πολύ μεγάλη απόδοση, παρόμοια πλέον (ή και μεγαλύτερη) με την απόδοση των καυστήρων πετρελαίου (80-85%).

Η λιανική τιμή της πελλέτας στη χώρα μας, στην παρούσα φάση, είναι περί τα 180-200 ευρώ/τόνο. Όπως προαναφέρθηκε, 2 κιλά πελλέτας ισοδυναμούν με λίγο λιγότερο από 1 λίτρο πετρελαίου. Βάσει των παραπάνω, είναι ξεκάθαρο ότι ο καταναλωτής που θα επιλέξει τη θέρμανση με πελλέτα, θα έχει κόστος θέρμανσης περί τα 0,4 ευρώ (40 λεπτά) ανά λίτρο ισοδύναμου πετρελαίου. Δεδομένου του γεγονότος ότι πλέον το πετρέλαιο θέρμανσης κυμαίνεται στα 0,7 ευρώ (70 λεπτά) το λίτρο, προκύπτει ότι η θέρμανση με στερεό καύσιμο παρέχει μείωση του κόστους θέρμανσης περίπου κατά 40% σε σχέση με το πετρέλαιο θέρμανσης.

Το οικονομικό όφελος από τη μείωση του κόστους θέρμανσης, γίνεται πολλαπλάσιο στην περίπτωση των μεγάλων κτιρίων (σχολεία, νοσοκομεία, ξενοδοχεία κτλ) ή των βιομηχανικών & θερμοκηπιακών μονάδων, ενώ μεγάλες είναι και οι προοπτικές για τη χρήση της πελλέτας στην τηλεθέρμανση οικισμών.

Τα πολλαπλά περιβαλλοντικά οφέλη

Η εγκατάσταση της καλλιέργειας της αγριαγκινάρας θα συμβάλει στη μείωση της χρήσης των ορυκτών καυσίμων και την κάλυψη των συνεχώς αυξανόμενων ενεργειακών αναγκών από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, ασφαλείς και συμβατές με το περιβάλλον και κυρίως όσον αφορά τον περιορισμό του φαινόμενου του θερμοκηπίου και τον περιορισμό των όξινων βροχών σύμφωνα με τις αποφάσεις των συνόδων του Ρίο Ντι Τζανέιρο και του Κιότο, διότι η αντικατάσταση των ορυκτών καυσίμων με βιομάζα είναι ουδέτερη σε εκπομπές CO₂ καθώς η ποσότητα που απελευθερώνεται στην ατμόσφαιρα μετά την καύση της αφομοιώνεται από το φυτό κατά την φωτοσύνθεση, ενώ από την άλλη πλευρά με την καύση βιομάζας σχεδόν μηδενίζεται η απελευθέρωση θείου (S) στην ατμόσφαιρα.

Πράγματι, κατά τη διαδικασία μετατροπής της βιομάζας σε «πράσινη» ενέργεια, όλα τα στοιχεία εκτός του αζώτου, επιστρέφουν ως στάχτη στο έδαφος. Έτσι δημιουργείται ο σχεδόν κλειστός κύκλος παραγωγής ενέργειας από βιομάζα. Η παγκόσμια έρευνα, η οποία ακόμη εξελίσσεται, έχει δείξει ότι το περιβάλλον δεν επιβαρύνεται από τις εκπομπές αερίων (CO, CO₂, SO_X εκτός του NO_X) κατά την παραγωγή ενέργειας από τα βιοκαύσιμα, αλλά και κατά την παραγωγή της βιομάζας.

Στη συνέχεια παραθέτονται συγκριτικοί πίνακες εκπομπής καυσαερίων, οξειδίων άνθρακα κτλ που όπως είναι γνωστό, τόσο πολύ συμβάλλουν στο σημαντικό πρόβλημα της υπερθέρμανσης του πλανήτη.

Επιπλέον, οι περιβαλλοντικές εκροές των υπό μελέτη συστημάτων καλλιεργειών με αγριαγκινάρα, για παραγωγή βιοενέργειας είναι χαμηλότερες από αυτές των παραδοσιακών καλλιεργειών.

• Μείωση νιτρορύπανσης: Η αγριαγκινάρα χρειάζεται λιγότερο άζωτο, και σε προηγούμενα πειράματα στο Π.Θ. πολύ υψηλές αποδόσεις πραγματοποιήθηκαν με 0-5 μονάδες Ν ανά στρέμμα. Τα χαμηλότερα επίπεδα λίπανσης συντελούν στη μείωση της νιτρορύπανσης που γενικά απειλεί πολλές περιοχές της χώρας με καλλιέργειες βαμβακιού, τεύτλων, καπνού, σίτου κλπ. (Σχέδιο Δράσης κατά της Νιτρορύπανσης, ΕΘΙΑΓΕ, 2000).

• Μείωση φυτοφαρμάκων: Η μεγάλη ανταγωνιστικότητα της αγριαγκινάρας περιορίζει την ανάπτυξη των ζιζανίων. Είναι ανθεκτική και δεν προσβάλλεται από σοβαρές ασθένειες και έντομα. Ως εκ τούτου η χρήση μυκητοκτόνων, εντομοκτόνων και ζιζανιοκτόνων είναι μηδενική.

• Εξοικονόμηση υδατικών πόρων: Η αγριαγκινάρα εκμεταλλεύεται άριστα τις χειμερινές βροχές και δίνει υψηλές αποδόσεις χωρίς άρδευση.

• Διάβρωση & ερημοποίηση: Η αγριαγκινάρα μετά τις πρώτες βροχές του φθινοπώρου αναπτύσσεται ταχύτατα και καλύπτει πλήρως το έδαφος προστατεύοντας το από την διάβρωση που είναι ιδιαίτερα απειλητική στα επικλινή εδάφη της ξηροθερμικής ζώνης της χώρας μας.

• Αύξηση εδαφικής γονιμότητας: Πρέπει να αναφερθεί η συμβολή της καλλιέργειας στην αύξηση της γονιμότητας των εδαφών με τον εμπλουτισμό τους με οργανική ουσία και τη δημιουργία καλής δομής, έτσι ώστε να δίνει μεγάλες αποδόσεις στις επόμενες καλλιέργειες.

Το ενεργειακό ισοζύγιο

Όπως έχει αναφερθεί και σε άλλα άρθρα (βιοαιθανόλη, βιοντήζελ), το ενεργειακό ισοζύγιο είναι κρίσιμο κριτήριο των βιοκαυσίμων, και αντικατοπτρίζει το ενεργειακό κέρδος που αποκομίζουμε από τα διάφορα είδη βιοκαυσίμων. Το ενεργειακό ισοζύγιο ολόκληρης της αλυσίδας παραγωγής περιλαμβάνει την καλλιεργητική διαδικασία, τη μεταφορά και αποθήκευση και τη διαδικασία μετατροπής της πρώτης ύλης σε ενεργειακό προϊόν (βιοκαύσιμο). Η ενεργειακή αποδοτικότητα (λόγος εκροών-εισροών ενέργειας) διαφοροποιείται, ανάλογα με το είδος του βιοκαυσίμου. Με απλά λόγια, όσο μεγαλύτερη είναι η ενεργειακή αποδοτικότητα, τόσο μεγαλύτερο είναι το περιβαλλοντικό και ενεργειακό όφελος από ένα βιοκαύσιμο.

Σύγκριση της Ενεργειακής Αποδοτικότητας των υγρών βιοκαυσίμων από διάφορες καλλιέργειες σε σχέση με αυτή του στερεού βιοκαυσίμου (πελλέτες) από αγριαγκινάρα

Όπως φαίνεται και από το παραπάνω διάγραμμα, είναι τεράστια η διαφορά στο ενεργειακό όφελος που προκύπτει στην περίπτωση της αγριαγκινάρας, σε σχέση με τις υπόλοιπες καλλιέργειες. Πρακτικά δηλαδή, παράγουμε 27 λίτρα ισοδύναμου πετρελαίου από αγριαγκινάρα δαπανώντας 1 λίτρο πετρέλαιο, όταν στις υπόλοιπες περιπτώσεις το παραγόμενο καύσιμο ισοδυναμεί με 1,3 έως 8 λίτρα.

Πηγή: το άρθρο βασίζεται σε σύγγραμμα του καθηγητή Γεωπονίας του Πανεπιστημίου Θεσσαλίας κ. Ν. Δαναλάτου

(keywords: Cynara cardunculus, cardoon, spanish thistle artichoke, energy crops, biomass crops, bioenergy, pelletisation, pellets, briquettes, bio-electicity, bio-heating, combined heat and power generation (CHP), co-generation, district heating)