Материал подготовлен на основании авторской статьи, размещённой на сайте «Главагроном».
Сафроновская Г.М., кандидат с.-х. наук
Торф по-прежнему остается значимым видом топлива, доля которого в энергобалансе страны составляет 2-3%, а в местных видах топлива — 15%. Для добычи торфа задействовано 0,5% от площади торфяных месторождений Республики Беларусь. По сравнению с импортируемым природным газом использование торфяных брикетов обходится в 4,5 раза дешевле. На торфе и его смеси с древесным топливом работают котлы ТЭЦ (доля 14,7%) и муниципальные котельные (до 21%). При сжигании местных видов топлива в котельных (торфа, древесных и растительных отходов) образуется твердый отход — зола, в которой содержатся необходимые растениям питательные элементы в доступной форме. Использование золы в качестве удобрения на сельскохозяйственных землях является эффективным экономическим решением при условии соблюдения экологических рисков.
В качестве удобрения используется только зола, полученная от сжигания древесины, соломы и торфа. В большинстве случаев невозможно в полном объеме использовать золу на удобрение вследствие накопления тяжелых металлов в лесной экосистеме в результате загрязнения окружающей среды. В связи с этим поднимается вопрос о необходимости регулируемого использования золы в сельском и лесном хозяйстве, озеленении. Отделение богатой тяжелыми металлами части золы дает возможность ее эффективной утилизации в условиях растущей стоимости минеральных удобрений.
Характеристика золы
Зола от различных древесных пород и торфа является комплексным удобрением, содержащим необходимые растениям элементы питания в легкодоступной для растений форме (фосфор, калий, кальций, магний, марганец, бор, серу и др.) (табл. 1). Зола имеет оптимальное соотношение элементов и не содержит хлора. Единственный элемент питания, который практически отсутствует в золе, — это азот.
Таблица 1. Содержание в различной золе минеральных веществ, % [Obernberger I, 1996]
В установках для сжигания обычно присутствуют 3 фракции золы:
- подовая зола — зольный остаток на решетке топки;
- зольная пыль — циклонная зола уноса, осаждаемая в циклонах;
- фильтрационная зола — зола уноса фильтров тонкой очистки.
По мере перехода от подовой к фильтрационной золе плотность ей частиц уменьшается, что объясняется снижением количества минеральных примесей и увеличением содержания солей (табл. 2).
Таблица 2. Содержание зольных фракции в общем количестве золы, % [Noger D., 1995]
Средние значения содержания питательных элементов в различных типах золы, получаемой при сжигании коры, щепы и опилок, делает ее экономически привлекательным удобрением. Чем больше в золе содержание калия, тем меньше кальция (табл. 3).
Таблица 3. Средняя концентрация питательных веществ в различных зольных фракциях при сжигании в котельных коры, щепы и опилок, % [Tabler H., 1993]
Почему не все фракции золы применяют в растениеводстве?
В сжигаемой биомассе содержатся не только полезные питательные элементы, но и опасные тяжелые металлы, которые попадают в почву в основном с минеральными удобрениями. Снижение объемов внесения минеральных удобрений позволяет снижать нагрузку тяжелых металлов на почву.
Концентрация летучих и экологически активных соединений тяжелых металлов (Zn, Cd, Pb) увеличивается по мере перехода от фракции подовой золы к зольной пыли (табл. 4). Летучие соединения тяжелых металлов в процессе сгорания конденсируются и аккумулируются на поверхности частиц уноса. Поэтому содержание отдельных тяжелых металлов в фильтрационной золе значительно превышает предельные значения, что не позволяет использовать эту фракцию на сельскохозяйственных землях и в лесах.
Таблица 4. Средняя концентрация тяжелых металлов в различных зольных фракциях при сжигании коры, щепы и опилок, мг/кг сухой массы [Obernberger I., 1996]
В фильтрационной золе также содержится значительное количество органических загрязняющих веществ (Сорг., хлора, ПХДД/Ф), ПАУ), поэтому данную зольную фракцию собирают отдельно и в почву не вносят. Очень важно полное сгорание древесного топлива, поскольку содержание органического углерода (Сорг.) в золе биомассы должно быть менее 5%. При повышении содержания Сорг. требуется дополнительное определение ПХДД/Ф и ПАУ в золе. При этом пригодную золу — подовую и зольную пыль, которые составляют около 90%, смешивают в определенных пропорциях и применяют в качестве удобрения и извести на сельскохозяйственных и лесных землях.
Выход золы составляет при сжигании:
- мягких пород древесины — 0,5% от сухой массы;
- лесной щепы с корой — 1,0-2,2%;
- коры — 4-8%;
- промышленной щепы без коры — 0,8-1,4%;
- из опилок — 0,5-1,1%.
Способы использования золы
Чтобы применение золы было устойчивым, требуется ее предварительная переработка, позволяющая обеспечивать необходимый химический состав. Такой технологией является получение гранулированной золы с помощью отвержения. Кроме этого, зола должна поставляться сельхозпроизводителям таким образом, чтобы ее можно было вносить с помощью традиционных разбрасывателей. Перед применением золу следует хранить от нескольких недель до нескольких месяцев, чтобы обеспечить достаточное уплотнение.
Помимо прямого использования, ее добавляют в компост. Непрямое использование золы снижает образование пыли, выщелачивание питательных веществ и уменьшает кислотно-щелочное воздействие на растения.
Высокое содержание углекислого кальция в золе торфа позволяет использовать ее для снижения кислотности почв. После внесения в почву действие золы продолжается на протяжении 2-4 лет. Гранулированная зола после внесения в почву обладает замедленным действием, что позволяет умеренно увеличивать уровень рН, а также концентрации в почве калия, магния и фосфора. рН древесной золы (в CaCl₂) составляет 12-13 и при внесении в почву снижается до рН 7, при этом рН почвенного раствора увеличивается.
Вносят золу во все почвы, преимущественно весной и осенью, под все культуры в норме 3-5 ц/га. В тяжелых по гранулометрическому составу почвах зола улучшает структуру плодородного слоя, создает благоприятные условия для жизнедеятельности почвенных микроорганизмов, особенно азотфиксирующих бактерий.
Зола активно вносится в почву преимущественно в органическом земледелии, а также используется для обработок растений от болезней и вредителей. В качестве калийного удобрения зола пригодна под культуры, которые чувствительны к хлору — деревья, кустарники и овощи.
Золу нельзя смешивать с органическими и аммиачными удобрениями (во избежание потерь аммиака), а также с суперфосфатом и другими водорастворимыми фосфорными удобрениями (вызывает ретроградацию, чем понижает усвояемость фосфатов растениями).
Установлено, что 1 кг древесной золы может заменять 220 г гранулированного суперфосфата, 240 г хлористого калия и 500 г извести, а 70 г золы на 1 м² достаточно, чтобы удовлетворить потребность растений в боре.
Ситуация в ЕС
Экологические аспекты и требования для правильного использования золы на сельскохозяйственных угодьях и в лесах давно разработаны в таких странах, как Австрия, Швеция и Дания.
В Австрии допускается использовать золу, получаемую только при сжигании химически необработанного биотоплива. В качестве вторичного сырья обычно используют смесь подовой и циклонной золы (пригодную золу). Фильтрационную золу собирают раздельно и утилизируют в промышленности после соответствующей обработки.
Перед внесением в почву пригодную золу регулярно исследуют на содержание питательных элементов и экологически вредных тяжелых металлов. Вносят с учетом рекомендуемых предельных количеств:
- 1000 кг/га в год — на сельскохозяйственных землях;
- 750 кг/га в год — на пастбищах;
- 3000 кг/га за 50 лет — в лесах.
Предельные значения концентрации металлов в золе для сельского хозяйства по нормативам составляют: Cu — 250 мг/кг, Zn — 1000, Ni — 100, Cr — 250, Pb — 250, Cd — 5 мг/кг сухой массы. Соединения Cd имеют высокую растворимость, поэтому его воздействию уделяется особое внимание.
В соответствии с рекомендациями Агентства защиты окружающей среды и Лесного совета Швеции, древесную золу возвращают на лесные участки в количестве, примерно соответствующем содержанию золы в собранном чистом древесном топливе. Это позволяет избегать накопления тяжелых металлов в почве, если зола не была очищена.
Рекомендуется также не использовать неотвержденную золу в больших количествах, особенно на участках с высоким содержанием азота. Быстрое растворение золы влияет на состояние почвы и некоторые виды организмов (усиление нитрификации), мхи и лишайники, вызывая изменения в растительном покрове.
В Дании сельскохозяйственное использование золы регулируется Постановлением Департамента защиты окружающей среды и энергетики и требует разрешения местного совета. Помимо норм для тяжелых металлов (кадмия, ртути, свинца, никеля, хрома, цинка, меди), указываются предельные значения для других компонентов, оказывающих потенциально вредное воздействие на окружающую среду, включая полициклические ароматические углеводы (ПАУ) и другие органические соединения.
Несмотря на то, что концентрация питательных элементов в золе значительно меньше, чем в минеральных удобрениях, по расчетам специалистов, в Дании к 2020 году в почву с золой будет внесено около 1000 т фосфора и 10 000 т калия.
Вероятно, в скором времени и в Беларуси появится новое Постановление, касающееся использования золы, получаемой при сжигании биомассы в сельском хозяйстве, основанное на «принципе круговорота» питательных веществ.
Литература
Wildbacher N. Утилизация золы котельных, работающих на древесном топливе / переведена и издана Департаментом по энергоэффективности Государственного Комитета по Стандартизации. — Минск, 2007. — 28 с.
Подготовлено по материалам, опубликованным в журнале «Наше сельское хозяйство» (2015 г., № 19).
Узнавайте первыми самые актуальные новости сельского хозяйства России и мира на нашем сайте «ГлавАгроном».
