Кукурудзяне тепло: як можна додатково заробити на гектарі

Минулого року в Україні зібрали більше 20 мільйонів тонн кукурудзи, що поступається тільки результатам 2013-2014 років. Але, хоча рентабельність кукурудзи залишається непоганою, заробити так, як у минулих роках аграріям не вдасться, адже ціна на світових ринках поступово знижується. Тому аграріям залишається боротися за збільшення доходів з гектару та зменшення собівартості. Зокрема, одним зі шляхів може стати заробіток на побічних продуктах кукурудзи. Agravery.com представляє скорочену версію аналітичної записки Біоенергетичної асоціації України «Можливості заготівлі побічної продукції кукурудзи на зерно для енергетичного використання в Україні». Крім того, ми опитали продавців техніки про можливості реалізації цього проекту на практиці. 

Виділяють наступні складові побічної продукції кукурудзи на зерно: стебло, листя, стрижень та обгортка качана. У кукурудзи співвідношення маси побічних продуктів (ПП) до зерна залежить від багатьох факторів, у першу чергу від гібриду, але у загальному випадку його можна приймати 1,3.

У сучасних технологіях збирання кукурудзи на зерно побічна продукція переважно подрібнюється та розкидається по полю. Якщо комбайни не обладнані подрібнювачами, виникає необхідність у застосуванні мульчувачів, агрегатованих з тракторами, які дозволяють якісно подрібнити і рівномірно розподілити рослинні рештки по поверхні поля.

Потенціал ПП кукурудзи на зерно в Україні у 2014 р. загалом становив 37,046 млн т, з яких найбільша частка, 4,394 млн т, припадала на Полтавську область

Кукурудза — цінна сировина не тільки для АПК, але і для інших галузей економіки, оскільки при повній і комплексній її переробці отримують більше 500 видів різних продуктів. У США та деяких країнах ЄС значні обсяги ПП заготовлюються і використовуються у промислових масштабах для виробництва широкого асортименту продукції. В Україні ПП кукурудзи на зерно переважно використовують як добриво, а також традиційно застосовують у тваринництві як корм і підстилку та у деяких регіонах — як тверде біопаливо.

Основні напрямки використання ПП

Наприклад, у селах на півдні Одеської області після збирання качанів місцеве населення вже десятиріччями заготовляє кукурудзяні стебла з листям для годування худоби взимку. Худоба з’їдає листя, а стебла потім спалюють у грубах для обігріву приміщень.

Приклади енергетичного використання побічної продукції кукурудзи на зерно

В Україні з ПП кукурудзи на зерно переважно виробляють тверді види біопалива: прямокутні і круглі тюки, гранули та брикети. Також були спроби застосування такої біомаси як субстрату для біогазових установок у тестовому режимі. При обмолочуванні початків кукурудзи на стаціонарних пунктах збирають стрижні качанів, з яких можна виробляти паливні гранули. Характеристики таких гранул, що представлені на ринку України, наступні: діаметр 6-8 мм, вологість робоча 7,3%, зольність 2,6%, нижча теплота згоряння 4168 ккал/кг (17,4 МДж/кг). Вартість гранул на кінець 2015 р. становила 1900 грн/т з ПДВ. Також гранульоване і брикетоване біопаливо одержують з інших частин, які необхідно зібрати з поля і доставити на місце переробки. Деякі агровиробники вже провели модернізацію зерносушарок для використання тюкованої соломи як палива, у тому числі соломи кукурудзи.

За характеристиками плавкості золи кукурудзяна солома наближається до деревної біомаси (для порівняння: у деревини температура плавлення золи складає близько 12000С), що забезпечує кращі умови для спалювання порівняно із соломою зернових колосових культур. Також солома кукурудзи містить менше хлору (0,2% маси с.р.) порівняно із свіжою («жовтою») соломою зернових колосових (0,75% маси с.р.). Це є позитивним фактором з точки зору застосування соломи як палива з огляду на те, що сполуки хлору викликають корозію сталевих елементів енергетичного обладнання.

За елементарним складом кукурудзяна солома майже не відрізняється від соломи зернових колосових, тому у них порівнювана теплотворна здатність. Властивості соломи сильно залежать від місця вирощування, періоду збирання та погоди, ґрунту й добрив. Найбільше на теплотворну здатність біомаси кукурудзи впливає вологість. Таким чином заготовляти ПП кукурудзи на зерно для енергетичного використання необхідно у період, коли вологість біомаси зменшиться до 20%, що приблизно наступає після 150 дня від дати сівби. Важливими чинниками для забезпечення належної якості біомаси є правильно підібрані технологія та обладнання. Також необхідно координувати плани виконання робіт збиральної кампанії із прогнозом погоди.

Використання ПП кукурудзи на зерно для отримання енергії в Україні запроваджено давно, але у досить обмежених масштабах, переважно для виробництва теплової енергії для потреб домогосподарств, хоча має значну сировинну базу для масштабного розвитку. Крім цього, необхідно визначити умови, при яких можливо відчужувати ПП з полів із збереженням родючості ґрунтів та критерії для їх оцінки.

Дослідження показують можливість успішного спалювання тюків зі стебел кукурудзи у котлі Farm 2000 (Великобританія) потужністю 176 кВт, призначеному для тюкованої соломи зернових культур. Однією з відмінностей було утворення більшого обсягу золи — 9,2% для стебел кукурудзи проти 2,6% для соломи зернових. Зола від спалювання ПП кукурудзи може бути використана як добриво. Національною академією аграрних наук України для АПК розроблені рекомендації із застосування соломи і післяжнивних решток як органічних добрив, тоді як спеціалізовані рекомендації із визначення можливості відчуження побічної продукції рослинництва поки що відсутні. Тому вітчизняні агровиробники на власний розсуд визначають напрямки використання побічної продукції рослинництва, що часто не є раціональним, або спалюють її разом із стернею на полях, що завдає значної шкоди навколишньому середовищу.

Збирання побічної продукції кукурудзи на зерно

При збиранні врожаю зернозбиральним комбайном з кукурудзяною жаткою рослинні рештки перерозподіляються наступним чином (Рис. 17): у стерні, за жаткою комбайна та за комбайном. Найбільший обсяг біомаси із стебел і листя утворюється за жаткою, що у вологому стані дорівнює 0,96 маси зерна.

Технологічні операції заготівлі у загальному випадку передбачають подрібнення, розподілення та ущільнення біомаси. Відповідно до способів заготівлі ПП кукурудзи на зерно, можна виділити п’ять базових технологій. Крім цього, розподілену після зернозбирального комбайна ПП кукурудзи можна тюкувати, але низька ефективність підбирання залишків (25—30%) за великих витрат пального внаслідок необхідності проходження прес-підбирачами всієї площі поля робить цей спосіб економічно непривабливим. За рахунок використання комбінації базових технологій можна забезпечити збирання певної кількості біомаси, чого важко досягнути при заготівлі соломи зернових колосових, сої та ріпаку з огляду на те, що вся ПП концентрується за комбайном.

Перші чотири технології ущільнюють ПП у прямокутні тюки або круглі рулони, а п’ята — заготовляє її у подрібненому вигляді. Залежно від кінцевої товарної форми біомаси розрізняються технологічні операції збирання, завантаження/розвантаження і перевезення, та, відповідно до цього, можуть використовуватися різні технічні засоби. Для заготівлі максимальної кількості ПП кукурудзи треба застосовувати мульчувачі, які дозволяють подрібнити рослинні рештки до 40—70 мм, та валкувачі для формування валків. Слід відзначити, що із збільшенням контакту із ґрунтом підвищується зольність біомаси. Для визначення необхідного переліку технологічних операцій та обладнання важливо також враховувати втрати та залишки рослинних решток у полі.

Відповідно до досвіду заготівлі ПП кукурудзи в Угорщині за 4-ою технологією (комбайн + трактор з мульчувачем + трактор з валкувачем + трактор з прес-підбирачем), найкраще відбувається ущільнення такої біомаси у рулони при вологості 24—30%, у тюки — при 22—30%. Після подрібнення та ущільнення в тюках і рулонах заготовлюється лише 35—50% від сухої маси рослини. Більшу частину втрат (близько 66,6%) становить біомаса, яка залишається у полі після формування валків.

Agravery.com попросило представників компанії-продавців техніки, щоб ті поділились своїм практичним досвідом. 

Володимир Мірненко, маркетолог «Пьоттінгер Україна»:

— В Україні є досвід заготівлі кукурудзяної соломи, але він незначний. Маємо інформацію по двох господарствах у Полтавській області: «Глобино Агро» і «Астарта». І в першому, і в другому пресували солому звичайними рулонними прес-підбирачами виробництва Pӧttinger. Проблем не виникало. Крім того, «Астарта» практикувала також з тюковим прес-підбирачем іншого виробника.

Технологія в цілому не відрізняється від заготівлі соломи інших культур. Рослинні рештки потрібно подрібнити, згорнути у валок під ширину підбирача, підібрати і спресувати.

В «Глобино Агро» налаштовували комбайн таким чином, щоб не подрібнював надмірно стебла та одразу складав їх у валок. Підбирали без валкування, лише ту солому, що лежала у валку. Інший спосіб, який практикували в «Астарті», — використовувати спеціальні мульчувачі-валкувачі. Такий мульчувач має шнек, який подрібнену масу складає в валок.

Але потрібно враховувати, що стебла кукурудзи тверді, а тому важчі для пресування. Навантаження на техніку зростає: на ротори валкувача, якому потрібно перемістити велику масу, і на прес-підбирач, потужності якого повинно вистачити якісно підібрати її і втрамбувати. Техніка зношуватиметься сильніше, ніж при заготівлі сіна чи соломи інших зернових культур. Наскільки поки важко сказати: повторюся, значного досвіду в Україні поки немає.

Крім того, в канадців є практика підбирання кукурудзяної соломи причепами-підбирачами Pӧttinger. За комбайном пускають звичайну косарку, що скошує стерню кукурудзи на висоту 5—6 см. Далі валкувач формує валки. Причіп-підбирач підбирає та перевозить масу до стаціонарної установки, що пресує її в «дрова» для твердопаливних котлів. В Україні такого досвіду використання причепів-підбирачів немає.

Юрій Урда, регіональний представник «КУН-Україна»:

— Тюкування кукурудзяної соломи для нас досвід новий. На сьогодні провели пілотний проект в одному з господарств Житомирської області. Солому з вологістю 28% підбирали тюковим прес-підбирачем Kuhn. Машина була в стандартній комплектації. Як експеримент спробували підбирати не з валка, а просто по полю. В обох випадках агрегат працював нормально. Замовник залишився задоволений швидкістю роботи і щільністю тюків.

Ми відпрацьовували технологію з комбайном, оснащеним кукурудзяною жаткою з подрібнювачем. Щоправда, якою повинна бути оптимальна довжина подрібнення, поки важко сказати. Те ж саме і з вибором валкувача. На наш погляд, найкраще використовувати поширені в США валкувачі типу «сонечко», де ротори розміщені вертикально, а не горизонтально. Для біогазу чистота маси не настільки важлива, ніж при заготівлі грубих кормів. Розглядали також варіант робити дуже низьке зрізування і використовувати стрічковий валкувач. Але цю концепцію відхили, бо такий валкувач разів у шість дорожчий звичайного. Тоді як для замовника важливо здешевити процес заготівлі та логістики маси.

Віталій Білько, продукт-менеджер представництва «CNH Industrial Services S.R.L.» в Україні та Молдові:

— Про використання прес-підбирачів New Holland для заготівлі кукурудзяної соломи в Україні інформації не маємо. Однак такий досвід є в Європі. Крім того, техніку New Holland там використовують для тюкування коноплі. В цієї культури дуже жорстка солома. В Україні наші клієнти в основному замовляють тюкові прес-підбирачі для заготівлі соломи злакових колоскових культур під виробництво пелетів.

Якщо жатка кукурудзяна комбайна працює нормально, по кукурудзяній соломі питань виникнути не повинно. Основна проблема — сформувати валок. Тут є кілька варіантів, зокрема, використовувати звичайний валкувач. Якщо це вдасться зробити, прес-підбирач зі стандартними налаштуваннями впорається з тюкуванням. Щоб цей процес відбувався швидко і ефективно, при виборі прес-підбирача варто звернути увагу на швидкість і рівномірність подачі маси, ефективність попереднього формування тюка, діаметр маховика, а також якість обв’язування шпагатом.

Світовий досвід: платити фермерам за відходи

Практичний досвід заготівлі значних обсягів ПП кукурудзи на зерно напрацьований у США компанією DuPont, яка 30 жовтня 2015 р. відкрила у м. Невада штату Айова 24 найбільший у світі завод з виробництва целюлозного біоетанолу [21]. На заводі планується виробляти більш ніж 110 млн. л. целюлозного біоетанолу на рік.

Виробнича програма заводу біоетанолу з лігноцелюлозної сировини DuPont. Завод целюлозного біоетанолу DuPont сплачує фермерам за дозвіл збирати ПП кукурудзи та управляє витратами на заготівлю, зберігання та транспортування. Фермери отримують кошти за доступ до поля та за обсяги поживних елементів, які забираються разом з ПП. Солому кукурудзи збирають з 500 найближчих ферм. На заводі зайнято 85 постійних працівників, та 150 працівників забезпечують збирання, транспортування та зберігання сировини. Відповідно до заготівельної програми, DuPont заключає контракти з місцевими фермерами на збір, зберігання та постачання соломи кукурудзи на завод з виробництва біоетанолу на таких умовах:

• Розташування у радіусі 48 км від м. Невада, штат Айова;

• Кукурудза повинна вирощуватися за системою обробітку ґрунту No-till або консервуючою;

• Урожайність не менше 12,2 т/га;

• Відносно рівні поля (нахил поверхні не більше 4%).

Зростання врожаїв кукурудзи призводить до більшої кількість рослинних решток, що створює проблеми для фермерів. Збільшення кількості рослинних решток від вирощування кукурудзи на зерно спричиняє хвороби рослин, перешкоджає сівбі і стабільному розвитку кукурудзи та сприяє поглинанню азоту. Відчуження частини ПП з високопродуктивного поля перед сівбою може покращити пророщення, ріст та підвищити врожайність культур. Дослідження, проведені у штаті Айова показали, що врожайність на полях з частково видаленою ПП з повторним вирощуванням кукурудзи на зерно збільшилася приблизно на 0,35 т/га у порівнянні з попередніми роками. Кількість ПП кукурудзи на зерно, доступна для відчуження, відповідно до рекомендацій DuPont залежить від врожайності кукурудзи та культури-попередника

Євген Пилипенко, Наталія Гузенко

фото: knowledge.agriculturemachinerybusiness.com