Poferment z biogazowni rolniczej jako nawóz w sadownictwie?

Według rejestru KOWR, w 2020 roku funkcjonowało w Polsce 114 biogazowni rolniczych. Produktem ubocznym z wytwarzania biogazu w tych instalacjach są duże ilości masy pofermentacyjnej (tzw. pofermentu), która może być z powodzeniem stosowana jako wartościowy nawóz w produkcji rolnej. Nadal nie jest to jednak powszechne, gdyż poferment stanowi produkt nowy wśród dostępnych w obrocie nawozów.

Ponieważ ceny nawozów mineralnych (szczególnie azotowych) w ostatnich miesiącach gwałtownie wzrosły, a nawet pojawiały się problemy z ich dostępnością, warto spojrzeć na poferment z biogazowni rolniczych jako nawóz do stosowania w uprawach sadowniczych. Jakie są możliwości wykorzystania pofermentu w uprawach owoców oraz na ile jest on w stanie zrekompensować braki w nawożeniu mineralnym? Czy jest to opłacalne?

Sytuacja prawna

Na początek wskazane byłoby spojrzeć na stosowanie masy pofermentacyjnej jako nawozu od strony regulacji prawnych (chociaż nie jest to specjalistyczna opinia, ale wyłącznie notka zredagowana na podstawie broszury z ODRu). Uznanie pofermentu za nawóz organiczny i wprowadzanie go do obrotu jest możliwe, przy czym po stronie jego wytwórcy leży obowiązek spełnienia określonych przepisami, skomplikowanych wymagań formalnych.

Konieczne jest m. in. zgłoszenie do marszałka województwa, aby poferment uznać za nawóz organiczny, a nie odpad. Ponadto przeprowadzenie badań fizykochemicznych, chemicznych oraz mikrobiologicznych, dzięki którym określona zostanie wartość nawozowa substancji, a także zawartość pierwiastków, związków czy organizmów potencjalnie szkodliwych. Przepisy wymagają również uzyskania pozytywnej opinii Instytutu Medycyny Wsi w Lublinie o wpływie na zdrowie ludzi, a także opinii Instytutu Weterynarii w Puławach dotyczącej spełniania wymagań weterynaryjnych, jeżeli produkt pochodzi z fermentacji ubocznych surowców zwierzęcych.

Zgodnie z obowiązującym Rozporządzeniem Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi z dnia 18 czerwca 2008 roku, nawozy przeznaczone do stosowania w uprawach polowych powinny posiadać pozytywną opinię Instytutu Uprawy, Nawożenia i Gleboznawstwa w Puławach. Jeżeli jednak przeznaczeniem nawozu miałoby być stosowanie w uprawach sadowniczych, konieczna jest opinia Instytutu Sadownictwa i Kwiaciarstwa w Skierniewicach (obecnie: Instytutu Ogrodnictwa w Skierniewicach) na temat jego walorów jakościowych oraz oddziaływania na środowisko i zdrowie ludzi.

Wynika z tego, że może zdarzyć się sytuacja, że poferment z danej biogazowni posiada pozwolenie na stosowanie w polowych uprawach rolnych (np. kukurydzy, pszenicy, rzepaku), ale nie w uprawach sadowniczych bądź w warzywnictwie.

Po spełnieniu wszystkich wymagań minister rolnictwa może wydać pozwolenie na wprowadzenie nawozu do obrotu. Zawiera ono m. in. instrukcję stosowania i przechowywania nawozu.

Jeżeli chodzi o przepisy dotyczące stosowania pofermentu przez producenta rolnego, to są one takie jak dla innych nawozów naturalnych. Zastosowana w okresie roku dawka nawozu naturalnego nie może zawierać więcej niż 170 kg azotu działającego, jednak dla upraw sadowniczych wytyczne są bardziej restrykcyjne. Maksymalna ilość azotu działającego ze wszystkich źródeł nie może przekroczyć 100 kg N/ha w sadach i 80 kg N/ha w uprawie krzewów jagodowych, co w praktyce oznacza, że całość potrzebnej dawki azotu można zadać przy pomocy nawożenia naturalnego. Termin aplikacji nawozów naturalnych płynnych to 1 marca – 31 października, natomiast frakcji stałej pofermentu 1 marca – 30 listopada. Zastosowanie mają także przepisy dotyczące odległości od brzegów wód powierzchniowych, nachylenia terenu oraz inne wynikające z tzw. dyrektywy azotanowej.

Krótko o pochodzeniu pofermentu

W biogazowniach rolniczych na drodze fermentacji metanowej przeprowadzanej w warunkach beztlenowych przez mikroorganizmy uzyskuje się biogaz. Głównym jego składnikiem jest metan, prócz tego występują w nim inne gazy, m. in. para wodna, dwutlenek węgla, wodór, siarkowodór czy azot. Biogaz, po uzdatnieniu, może być wykorzystywany do produkcji energii elektrycznej lub energii cieplnej, a także można uzyskać z niego biometan i wykorzystywać go jako substytut gazu ziemnego.

Do produkcji biogazu wykorzystuje się różne substraty pochodzenia organicznego, np. produkty uboczne z chowu zwierząt (gnojówka, gnojowica, obornik, pomiot ptasi), biomasę roślinną (kiszonka z kukurydzy lub liści buraczanych, trawy), odpady z przemysłu rolno – spożywczego (np. wytłoki owocowe i warzywne, które są istotnym substratem w biogazowni zlokalizowanej w Konopnicy koło Rawy Mazowieckiej, a także serwatkę, wysłodki czy wywar pogorzelniany), jak również przeterminowaną żywność (odpowiednia instalacja znajduje się np. w biogazowni w Boleszynie) lub osady ściekowe. Zazwyczaj stosuje się mieszankę tych substraatów, a rodzaj poszczególnych komponentów oraz ich proporcje dobiera się w sposób zapewniający jak najlepszą wydajność procesu fermentacji. Podczas fermentacji metanowej rozkładowi najczęściej ulega ok. 30–60% materii organicznej wprowadzonej do komory, co oznacza, że po zakończeniu procesu pozostają znaczne ilości masy (pulpy) pofermentacyjnej, która zawiera cenne z punktu żywienia roślin składniki pokarmowe oraz znaczną zawartość materii organicznej, która mogłaby przyczynić się do poprawy żyzności stanowiska.

Poszczególne substraty, które mogą służyć do produkcji biogazu, różnią się między sobą wyjściową zawartością składników pokarmowych (m. in. azotu, fosforu, potasu), jak również procentem suchej masy. Dlatego też skład chemiczny masy pofermentacyjnej różni się w zależności od wsadu użytego w komorze fermentacyjnej [patrz tabela 1.]. Pulpa pofermentacyjna zawiera w przybliżeniu tyle składników mineralnych, ile znajdowało się w masie substratu.

Tabela 1. Zawartość składników chemicznych w masie pofermentacyjnej w zależności od substratu zastosowanego w biogazowni rolniczej. Źródło: Kowalczyk-Juśko A., Biogazownie szansą dla rolnictwa i środowiska, FDPA, Warszawa 2013.

Kilka ogólnych cech pofermentu to wysokie pH (powyżej 7), wąski stosunek C:N (a więc szybki rozkład w glebie), duży udział składników pokarmowych w formach mineralnych (szybki efekt po zastosowaniu w uprawie). Jeżeli chodzi o azot, do 80% składnika występuje w postaci amonowej, czyli formie, która może zostać pobrana przez rośliny i włączona do metabolizmu. Może być ona również sorbowana wymiennie przez kompleks sorpcyjny gleby, co ogranicza jej straty do środowiska, po czym pobrana przez rośliny w momencie zapotrzebowania. Ulega również przemianom mikrobiologicznym do formy saletrzanej, preferowanej przez gatunki owocowe.

Azot amonowy jest jednak wrażliwy na ulatnianie się w formie gazowej - jako amoniak. Proces ten zachodzi najintensywniej w warunkach suchej i ciepłej pogody oraz wysokiego pH (straty składnika z gnojówki czy gnojowicy sięgają nawet 50%). Dlatego powinno się unikać naglebowej aplikacji płynnych nawozów organicznych w czasie upałów i suszy oraz w krótkim okresie po wapnowaniu gleby. Najlepiej bezpośrednio po aplikacji nawozów płynnych zawierających duży udział azotu amonowego na polu przeprowadzić uprawę gleby, co znacznie ogranicza straty. Jednak w istniejącym sadzie standardowa uprawa gleby nie jest możliwa do przeprowadzenia. Możliwe jest mimo to wykonanie płytkiego bronowania lub przejazdu maszyną aktywną w międzyrzędziach (co praktykuje się przy równaniu kolein), a w rzędach drzew zastosowanie na przykład uchylnej (bądź nie uchylnej) glebogryzarki podkoronowej lub jakiegokolwiek innego narzędzia, które wzrusza glebę pod koronami drzew. Pozostała ilość azotu w pofermencie występuje w postaci saletrzanej bądź w związkach organicznych.

Zasadniczo nie ma obaw co do zawartości w pofermencie substancji toksycznych. Ponieważ działają one hamująco na procesy fermentacji, właścicielom biogazowni zależy na wysokiej jakości dostarczanych substratów. Wysokiej jakości substrat to dla rolnika gwarancja, że masa pofermentacyjna jest bezpieczna do wykorzystania nawozowego. Poza tym biogazownia musi wykonywać badania na zawartość substancji szkodliwych. Istotna jest także obecność mikroorganizmów w pofermencie i jego zdolność do aktywizacji życia biologicznego gleby.

Poferment z biogazowni rolniczych można aplikować bezpośrednio w postaci płynnej. Niektóre biogazownie rozdzielają go na fazę ciekłą oraz stałą. Faza stała ma większy potencjał zastosowawczy w uprawach sadowniczych niż faza ciekła. Poferment możne być również wykorzystany jako bogaty w azot substrat przyspieszający kompostowanie albo może zostać poddany odpowiedniej obróbce (np. suszeniu, granulowaniu i wzbogacaniu w składniki mineralne), dzięki czemu można stosować go w postaci sypkiej.

Poferment nie rozdzielony na fazy (postać płynna)

„Surowy” poferment z biogazowni w postaci płynnej charakteryzuje się niską zawartością suchej masy (ok. 4 – 7%). Bardzo przypomina pod tym względem gnojowicę, chociaż wydziela znacznie mniej odoru. Koncentracja składników pokarmowych w płynnym pofermencie również  jest zbliżona do typowej gnojowicy (może być wyższa w zależności od zastosowanego substratu). Znaczny jest w nim udział pierwiastków w formie mineralnej, które mogą być bezpośrednio pobrane przez system korzeniowy i spożytkowane przez rośliny.

Jednakże duża objętość utrudnia jego magazynowanie oraz stosowanie, gdyż w przeliczeniu na hektar uprawy niezbędne jest zastosowanie dużych ilości tego nawozu, aby pokryć zapotrzebowanie roślin. Jeżeli przyjąć, że zawartość azotu w pofermencie wynosi ok. 6 kg N na 1 m³ (1000 l), zaś na hektar owocującego sadu jabłoniowego chcemy zastosować 70 kg kilogramów tego składnika, to zapotrzebowanie na poferment wynosi aż 11,7 m³, czyli 11 700 l. Razem z tą ilością wnosimy ok. 100 kg K₂O, co w standardowych warunkach całkowicie pokrywa zapotrzebowanie sadu na ten składnik oraz fosfor w ilości ok. 30 kg P₂O₅, co akurat w sadownictwie nie ma większego znaczenia, bo tym pierwiastkiem nawozi się zazwyczaj tylko na etapie przygotowywania stanowiska pod nowy sad.

Trzeba jednak pamiętać, że ogólna zawartość azotu w pofermencie nie jest zawartością azotu „działającego”, czyli takiego, który zostanie uwolniony w trakcie wegetacji roślin, w pierwszym roku po zastosowaniu nawozu. Niestety brakuje równoważników dla wyliczenia ilości składników działających w pofermentach z biogazowni. Nie wiadomo, czy przyjęcie równoważników dla gnojowicy oddaje realną zawartość składników w pofermentach. Dostępne są tylko równoważniki wyliczone orientacyjnie na podstawie badań wazonowych, które nie muszą oddawać realnego „zachowania się” tego nawozu w gruncie. Jest to jednak pewna propozycja, którą można wziąć pod uwagę. Wynoszą one 0,6 dla azotu; 0,7 dla fosforu i 0,8 dla potasu. Oznacza to, że wraz ze wprowadzeniem wyliczonej wcześniej ilości pofermentu (11,7 m³) wniesiemy na pole 70 kg N, ale w pierwszym roku zadziała 42 kg N. A zatem aby wnieść 70 kg N działającego, dawka pofermentu musiałaby zostać zwiększona do 19,5 m³.

Możliwe jest również wykorzystanie pofermentu, aby zaaplikować z nim tylko część dawki składników mineralnych (np. 50% N), a resztę uzupełnić nawożeniem mineralnym. Takie postępowanie wydaje się najwłaściwsze, ponieważ obecnie zaleca się w sadach stosować nawożenie azotem w dawkach dzielonych, co umożliwia dostosowanie podaży składnika do potrzeb roślin i ich obłożenia zawiązkami. Poferment, z uwagi na dużą zawartość azotu w postaci amonowej, najlepiej byłoby zastosować wczesną wiosną. Niska podatność formy amonowej na wypłukiwanie zapobiegnie jej stratom, nim wznowiona zostanie aktywność systemu korzeniowego, co ma miejsce zazwyczaj w porze kwitnienia. Później, już po kwitnieniu, zasadne będzie stosowanie szybko działających form saletrzanych. Odpowiada to również przepisom, aby nie stosować płynnych nawozów naturalnych w okresie wegetacji roślin, których części przeznacza się do bezpośredniego spożycia.

W produkcji typowo roślinnej, a szczególnie w sadownictwie, brakuje jednak wozów asenizacyjnych, które umożliwiłyby przetransportowanie pofermentu z biogazowni i jego aplikację. Należałoby albo wejść w posiadanie takiego sprzętu, albo go wynająć lub wejść z kimś we współpracę (najlepiej z gospodarstwem prowadzącym chów zwierząt, gdyż posiadanie w nim beczkowozu jest często niezbędne).

Tutaj pojawia się jednak podstawowy problem wąskich międzyrzędzi w sadach i na plantacjach owoców jagodowych. Sady zakładane w szerokim rozstawie należą dziś do rzadkości. Dominują intensywne i mocno zagęszczone nasadzenia drzew owocowych na podkładkach karłowych i półkarłowych. Poferment musiałby więc zostać przetransportowany do gospodarstwa w wozie o dużej objętości beczki, a następnie przelany do wozu o mniejszej szerokości i pojemności, który zmieściłby się w międzyrzędziu. Ten wąski wóz asenizacyjny powinien być wyposażony w układ rozlewający, najczęściej płytę rozbryzgową, choć możliwy jest również układ rozlewający w postaci węży wleczonych, zapewniający większą precyzję aplikacji i mniejsze straty azotu wskutek kontaktu pofermentu z powietrzem. Niestety rama, na której zamontowane są węże wleczone jest zazwyczaj szersza od samej beczki, co znów rodzi kłopoty w wąskich międzyrzędziach.

Wszystko to jest pracochłonne i trudne pod względem orgzanizacyjnym. Mocno ogranicza możliwość wykorzystania pofermentu w nawożeniu upraw sadowniczych, dlatego szerszego jego zastosowania w ogrodnictwie należy spodziewać się dopiero po upowszechnieniu się w obrocie formy granulowanej, którą można będzie aplikować tradycyjnym rozsiewaczem do nawozów. Tego problemu nie ma jednak przy aplikacji płynnej pulpy pofermentacyjnej na polu, na którym dopiero będzie zakładany sad.

Warto też zwrócić uwagę, że wiele biogazowni oferuje poferment po obróbce (rozdzieleniu frakcji stałej i ciekłej), co zmniejsza jego objętość i zwiększa koncentrację składników pokarmowych.

Frakcja stała pofermentu poddanego separacji

Frakcja stała ma zdecydowanie większy potencjał zastosowawczy w uprawach sadowniczych. Zawartość suchej masy wynosi w niej 22–27%. Zgodnie z przepisami, może być aplikowana również w okresie wegetacji roślin. Zajmuje mniejszą objętość przy większej koncentracji składników pokarmowych. Łatwiejszy jest także jej transport.

Sposoby aplikacji  frakcji stałej pofermentu w sadzie są takie jak obornika. Po pierwsze, można by zastosować rozrzutnik obornika. To metoda najłatwiejsza i najpraktyczniejsza, która zapewniałaby równomierne rozprowadzenie nawozu na całej powierzchni sadu i umożliwiłaby zastosowanie nawozu w pełnej dawce. Problemem jest jednak szerokość tej maszyny (przynajmniej 1,8 – 2 m), która utrudnia bądź uniemożliwia wjazd w międzyrzędzia niektórych intensywnych sadów. Kolejna trudność to możliwość przeprowadzenia tego zabiegu wyłącznie przed ruszeniem wegetacji bądź na wczesnych jej etapach (niepożądany kontakt nawozu z częściami zielonymi roślin).

Drugi sposób to stosowanie frakcji stałej tak, jak najczęściej stosuje się obornik w istniejących sadach, czyli w postaci ściółki. Tutaj jednak problemem jest, że dawkę frakcji stałej pofermentu przelicza się na hekatar, a powierzchnia rzędów drzew jest mniejsza. Jeżeli pełną dawkę przewidzianą na cały hektar wyłożono by w wąskich pasach w rzędach drzew, rośliny mogłyby ucierpieć wskutek przenawożenia. Dlatego można stosować frakcję stałą pofermentu zgodnie z zaleceniami dla obornika (w warstwie o grubości ok. 10 cm), ale ilość zużytego substratu będzie wtedy mniejsza, a więc suma zaaplikowanych składników będzie proporcjonalnie niższa. Takie nawożenie mogłoby być tylko uzupełnieniem dla nawożenia mineralnego.

Można przyjąć następującą zawartość składników pokarmowych dla tony świeżej masy frakcji stałej pofermentu z biogazowni rolniczej: 6,5 kg N; 4,2 kg K₂O oraz 5 kg P₂O₅ (szczegółową zawartość pierwiastków w danym materiale przekaże biogazownia). Orientacyjne równoważniki nawozowe określające ilość składnika działającego w pierwszym roku po aplikacji wynoszą dla NPK odpowiednio 0,5; 0,7; 0,8. Oznacza to, że dla uzyskania 70 kg azotu działającego na ha trzeba by zastosować 21,5 t tego nawozu. Tym samym na hektar zostanie wprowadzone 60 kg K (72 kg K₂O) oraz 47 kg P (108 kg P₂O₅) składnika działającego. Ta ilość mogłaby być wystarczająca dla zabezpieczenia przeciętnych potrzeb sadu w danym sezonie.

Krótka kalkulacja

Teraz uproszczona kalkulacja. Tona takiej frakcji stałej pofermentu z biogazowni rolniczej kosztuje ok. 80 kg z transportem (źródło: ogłoszenie w Internecie dla woj. lubuskiego i zachodnio – pomorskiego). Chcemy w ten sposób wykonać pełne nawożenie hektara sadu (np. przy pomocy rozrzutnika do obornika, co umożliwi równomierną aplikację pełnej dawki). Potrzebujemy więc 21,5 t. Koszt to 1 720 zł.

Dla porównania liczymy, ile wydalibyśmy na nawożenie mineralne. Przyjmujemy aktualne ceny nawozów. Tona mocznika Pulrea 3 800 zł. Potrzebujemy 152 kg, co oznacza wydatek 578 zł. Siarczan potasu z Siarkopolu 125 zł za worek 25 kg. Potrzebujemy 144 kg, czyli koszt wynosi 720 zł. Razem 578 + 720 = 1298 zł.

Wniosek: W sadownictwie się to nie opłaca. Nadal wydamy mniej, stosując standardowe nawożenie mineralne nawozami pojedynczymi, a nie mamy wówczas kłopotów z problematyczną aplikacją frakcji stałej. W rolnictwie i warzywnictwie bardziej się opłaca. Dlaczego? Bo w tej produkcji stosuje się regularne i coroczne nawożenie fosforem w wysokich dawkach, który jest drogim składnikiem. Większą wagę przywiązuje się też do reprodukcji materii organicznej na stanowisku.

Związane z tematem

Alternatywne dla nawożenia mineralnego źródła azotu w sadzie - porada na czas kryzysu cenowego

Obornik świński czy bydlęcy? A może nawóz ptasi?

Płynne nawozy naturalne - wszystko o stosowaniu gnojówki i gnojowicy w sadownictwie