Wstęp – dlaczego kukurydza przez lata była numerem jeden?
Od momentu, gdy biogazownie zaczęły rozwijać się w Europie, kukurydza stała się najpopularniejszym substratem. Powód był prosty – roślina łatwa w uprawie, dająca wysokie plony i przewidywalny skład chemiczny. Z punktu widzenia mikroorganizmów fermentacyjnych kiszonka z kukurydzy to niemal „paliwo premium”: zawiera dużo łatwo dostępnych węglowodanów i niewiele włókna trudnego do rozkładu.
Rolnicy przez lata traktowali ją jako fundament instalacji biogazowych – szczególnie w Niemczech, gdzie tysiące biogazowni oparte są głównie na kiszonce. Jednak zmieniające się warunki ekonomiczne i środowiskowe sprawiają, że coraz częściej pojawia się pytanie: czy kukurydza nadal się opłaca, szczególnie w małych mikrobiogazowniach do 50 kW?
Wydajność kiszonki z kukurydzy
Średnia wydajność biogazu z kukurydzy wynosi około 180–220 m³ biogazu z 1 tony świeżej masy. To wartości dość wysokie, przewyższające większość odpadów rolniczych i spożywczych.
- Metan: 50–55%
- Potencjał energetyczny: około 600–650 kWh z 1 tony
Dla porównania:
- gnojowica świńska → 20–30 m³ biogazu/t,
- obornik bydlęcy → 25–40 m³/t,
- odpady zielone (trawa, liście) → 80–100 m³/t,
- odpady spożywcze → 120–150 m³/t.
Już na pierwszy rzut oka widać, że kukurydza daje najwyższe plony energetyczne. Ale sama wydajność to nie wszystko – równie ważne są koszty i alternatywne wykorzystanie rośliny.
Koszty uprawy kukurydzy
Uprawa kukurydzy na kiszonkę wiąże się z:
- nakładami na materiał siewny, nawożenie i ochronę roślin,
- kosztami zbioru i zakiszania,
- zajęciem gruntów, które mogłyby być wykorzystane na pasze lub inne rośliny.
Przy obecnych cenach produkcji i nawozów, koszt wytworzenia kiszonki z kukurydzy szacuje się na 100–140 zł/t. To oznacza, że 1 kWh energii z kiszonki może kosztować więcej niż energia uzyskana z darmowych odpadów (gnojowicy, odpadów warzywnych czy resztek z przetwórstwa spożywczego).
W dużych instalacjach (powyżej 500 kW) koszt ten można zrównoważyć skalą produkcji i stabilnością pracy fermentora. W mikrobiogazowniach do 50 kW opłacalność staje się znacznie trudniejsza do uzyskania.
Substraty konkurencyjne wobec kukurydzy
1. Gnojowica i obornik
- Zaletą jest dostępność w gospodarstwach hodowlanych.
- Choć wydajność biogazu jest niska, substraty te mają ogromną wartość jako stabilizator procesu fermentacji.
- Koszt praktycznie zerowy, bo i tak trzeba je zagospodarować.
2. Resztki owocowo-warzywne
- W sadach i gospodarstwach warzywniczych powstają ogromne ilości odpadów, które nie trafiają na rynek.
- Wydajność biogazu: 80–120 m³/t.
- Duży atut: substrat często „za darmo”, a nawet z opłatą za jego odbiór (np. w przypadku współpracy z przetwórniami).
3. Trawa i odpady zielone
- Niższa wydajność, problem z włóknistością.
- Nadają się raczej jako dodatek niż baza diety fermentora.
4. Odpady spożywcze i przetwórcze
- Bardzo wysoka wartość energetyczna.
- Wyzwanie stanowi logistyka i stabilność dostaw.
Argumenty za stosowaniem kiszonki
- Stabilność procesu – kukurydza jest przewidywalna, łatwo kontrolować parametry fermentacji.
- Wysoka wydajność – zapewnia więcej energii z hektara niż jakakolwiek inna roślina.
- Elastyczność – można ją łączyć z gnojowicą i innymi substratami w różnych proporcjach.
- Niezależność od zewnętrznych dostawców – rolnik sam kontroluje swoje źródło energii.
Argumenty przeciwko stosowaniu kiszonki
- Koszty uprawy – często wyższe niż wartość uzyskanej energii.
- Konkurencja z produkcją paszową – kukurydza jest wartościową paszą, a jej spalanie w fermentorze ogranicza dostępność dla bydła.
- Wymogi środowiskowe – nadmierna uprawa kukurydzy prowadzi do monokultur i degradacji gleby.
- Nowoczesne mikrobiogazownie – są projektowane z myślą o pracy głównie na odpadach, a nie na kiszonce.
Jak rolnicy mogą znaleźć równowagę?
Coraz częściej praktyka wygląda tak, że kukurydza nie jest już podstawą, ale dodatkiem. Rolnicy decydują się na:
- bazę z gnojowicy i obornika,
- domieszkę odpadów spożywczych lub zielonych,
- 5–20% kiszonki z kukurydzy, aby ustabilizować proces i zwiększyć wydajność metanu.
W mikrobiogazowniach do 50 kW to rozwiązanie jest najbardziej rozsądne – zapewnia bezpieczeństwo technologiczne, ale nie generuje dużych kosztów.
Przykład obliczeniowy
Załóżmy gospodarstwo mleczne o 80 krowach:
- gnojowica + obornik: ~ 1400 t/rok → ~ 42 000 m³ biogazu,
- dodatki w postaci resztek owocowo-warzywnych: 300 t/rok → ~ 27 000 m³ biogazu,
- kiszonka z kukurydzy: 150 t/rok → ~ 30 000 m³ biogazu.
Razem daje to około 99 000 m³ biogazu rocznie, co odpowiada produkcji energii:
- ~165 MWh elektrycznej,
- ~300 MWh cieplnej.
W tym układzie kiszonka odpowiada tylko za 30% biogazu, ale ma kluczowe znaczenie dla stabilizacji procesu.
Przyszłość kiszonki w mikrobiogazowniach
Patrząc na trendy w Europie, można zauważyć, że:
- duże instalacje nadal bazują na kukurydzy, bo potrzebują przewidywalnych substratów w ogromnych ilościach,
- mikrobiogazownie coraz bardziej odchodzą od kiszonki na rzecz odpadów lokalnych i tego, co jest „pod ręką”.
W Polsce rośnie nacisk na wykorzystanie substratów odpadowych (gnojowicy, resztek z sadów, przetwórstwa spożywczego). To kierunek, który w przyszłości ograniczy udział kiszonki do minimum – choć prawdopodobnie nigdy całkowicie jej nie wyeliminuje.
Podsumowanie
Kiszonka z kukurydzy wciąż pozostaje jednym z najbardziej wydajnych substratów do produkcji biogazu, ale jej rola w nowoczesnych mikrobiogazowniach zmienia się. Coraz częściej jest traktowana nie jako fundament, lecz jako uzupełnienie i stabilizator procesu.
Dla rolników oznacza to, że warto wciąż mieć kukurydzę w planie substratowym, ale nie powinno się opierać całej biogazowni wyłącznie na niej. Szczególnie w mikroinstalacjach do 50 kW lepiej postawić na lokalne odpady, gnojowicę i resztki roślinne, a kiszonkę traktować jako element wspierający.