Nem kétséges, hogy energetikai szempontból a fosszilis eredetû üzemanyagok rosszabb mutatókkal rendelkeznek, mint az ipari nyersanyagként szolgáló növények, jelenleg – gazdasági szempontokra hivatkozva – a biológiai eredetû alapanyagok mégis háttérbe szorulnak.

A növénytermesztés energiamérlegének számítását bemutatva a szerzők egy tévhitet szeretnének eloszlatni, és ezzel bizonyítani a biológiai eredetû nyersanyagok hosszú távú, fenntartható létjogosultságát.

A rendelkezésre álló növényi szervesanyag mennyiségét elsősorban természeti tényezők befolyásolják. A növénytermesztés folyamatos fejlődésével ugyanakkor a megtermelhető növényi szervesanyag mennyisége bizonyos korlátok között befolyásolható. Bár az egyre intenzívebb ipari hasznosításnak köszönhetően egyre többen élelmiszerválságról beszélnek, másrészről körvonalazódik egy újabb megközelítése a problémának, miszerint nem élelmiszer-, hanem szervesanyag válságról van inkább szó.

A növényi szervesanyag globális mennyiségének meghatározása nem könnyû feladat, ugyanakkor egyes országokra, illetve régiókra rendelkezésre állnak viszonylag pontos adatok. Így van ez Magyarország esetén is, hiszen Láng István akadémikus a 80-as évek elején publikálta kutatási eredményeit, miszerint a mezőgazdaságban és az erdészetben hazánkban egy év leforgása alatt 54,4 millió tonna szerves anyag keletkezett. Hiszen ennek elemi széntartalma jelentősen nagyobb, mint a hazai és import fosszilis energiahordozók széntartalma. Érdemes azt is megemlíteni, hogy ennek a nagy mennyiségû szerves anyagnak több, mint 85%-a mezőgazdasági eredetû.

Felmerül a kérdés, hogy ezt a szervesanyag mennyiséget mekkora befektetés árán tudjuk elérni? Ennek megválaszolására született meg az első olaj világválság idején az azóta önállósodott kutatási terület, amely a növénytermesztés energiamérlegével foglalkozik. A tudományág az optimális energiamennyiség felhasználását igyekszik meghatározni, figyelembe véve a befektetett és a kinyert energiamennyiségeket. Az azóta többször bekövetkezett energiaválságok, az energiafüggőség fokozódása, illetve a környezetkímélő gazdálkodás egyre gyakrabban felmerülő igénye afelé mutat, hogy ezek a vizsgálatok időszerûségükből mit sem veszítettek, sőt egyre inkább felerősödik jelentőségük.

A növénytermesztés energiamérlegének vizsgálata napjainkban „reneszánszát éli”, hiszen egyre nagyobb mértékben hasznosítják a növényi eredetû szerves anyagot ipari – elsősorban üzemanyag előállítás – céljából. Számos tanulmány készült arról, hogy a hagyományos (fosszilis eredetû) üzemanyagoknak nem jelentenek valós konkurenciát a bio hajtóanyagok, hiszen a hagyományos üzemanyagok árával nem vetekedhetnek. /Köz/gazdasági szempontból jelenleg megállja ugyan ez az állítás a helyét, azonban energetikai szempontból semmiképp nem igaz, hiszen a fosszilis eredetû hajtóanyagok energiamérlege kb. 0,85, ami azt jelenti, hogy ezek a hajtóanyagok mire a felhasználóhoz kerülnek, ahhoz, hogy egy egység energiát nyerjünk ki belőlük 1,2 egység energiába kerülnek. A biológiai eredetû hajtóanyagok energiarátája (a biológiai anyag energiatartalma/az energiaráfordítás) ugyanakkor régiótól és technológiától függően 1,5–36 (!) között változhat. Meg kell jegyezni, hogy minél korszerûtlenebb egy technológia, minél kevesebb a felhasznált energia annál nagyobb az energiaráta. Mint azt a későbbiekben látni fogjuk, a korszerû termelésnél a nagyobb energiabevitel nagyobb energiahozam és -ráfordítás különbséget eredményez. Belátható ezek alapján, hogy a fosszilis eredetû üzemanyagok ilyen mértékû favorizálása hosszú távon semmiképp sem lehet fenntartható. Vitára adhat okot az eltérő alapanyagú üzemanyagok összehasonlítása során a biológiai eredetû /hajtó/anyagok előállításhoz szükséges energiamennyisége. Bár ezek az energiamennyiségek a technológiai fejlődéssel változnak, a számítások során nagyságrendileg nem befolyásolják az eredményeket. Kétségtelen tény ugyanakkor, hogy a szántóföldi növénytermesztés energiamérlege minden esetben pozitív, azaz a fosszilis energiahordozókhoz viszonyítva a növényi eredetû nyersanyagok ipari felhasználása a további folyamatokat energetikai szempontból pozitívan befolyásolja.

Az energiamérleg kiszámítása során figyelembe kell venni a bemenő (input) és kimenő (output) energia mennyiségét, amely összegek hányadosa adja meg az energiarátát. Az input energiák alapvetően két csoportra bonthatók: az első csoportba a direkt energiák (pl.: a talajmegmunkálás, a vetés, a növényvédelem, a betakarítás, a szállítás, a tárolás energiaigénye) a második csoportba az indirekt energiák (pl.: a mûtrágya, a növényvédő szerek, a gépek, a szaporító anyagok /vetőmag/ stb. előállításának energiaigénye) sorolhatók. Az output energiák számítása során szintén két megközelítést vehetünk figyelembe: az első megközelítés esetén kizárólag a betakarított magvakat, a második megközelítés esetén a teljes növény (ideértve tehát a szármaradvány is) energiatartalmát vesszük figyelembe az energiamérleg kiszámításakor. Ha a különböző bemeneti energiákkal számolunk, akkor egyértelmû, hogy az indirekt energiák sokkal nagyobb hányadot tesznek ki az input energiákból, mint a direkt energiák (1. ábra).

Az arányok minimális változása, mint korábban említettük lehetséges, hiszen a mûtrágya előállítás energiaigénye az eltérő hatóanyagok esetén különbözik (pl. nitrogén esetén a technológia függvényében 40–80 MJ/kg, foszfor esetén 8–15 MJ/kg, kálium esetén 3–10 MJ/kg értékekkel számolhatunk). A kimenő (output) energiák számításakor az eltérő ipari felhasználású növények eltérő energiamennyiségeket (fûtőértéket) produkálnak.

A táblázat adatainak felhasználásával meghatározható az egyes növények energiamérlege. Kukorica esetén ha csak a szemtermést vesszük figyelembe az energiaráta háromszoros, amennyiben a mellékterméket is számításba vesszük ez az érték elérheti akár a 6-ot is. Búza és árpa esetén ezek a különbségek nem ilyen mértékûek (szem: 2.2, illetve 1.8 körül; teljes növény: 3, illetve 2.4 körül) ám napraforgó esetén ismét nagy különbség mutatkozik (teljes növény: 5; csak szemtermés: 2.5) ugyanakkor az átészterezett termék esetén is 1.8 körüli az energiaráta.

Mint már említettük: a szántóföldi növényte rmesztés energiamérlegének vizsgálatakor egyre fontosabb az optimális energiafelhasználás meghatározása.

Az energiaráfordítás például a nitrogén hatóanyag függvényében a hozam parabolikus függvényt mutat. Az energiaráfordítás közel lineáris függvény: egyenes. A kettő különbsége ugyancsak parabolikus vagy legalábbis a parabolához hasonlító függvényt ad. Mint ahogy a 2. ábra mutatja, ennek a függvénynek a maximuma adja azt az energiaráfordítást, amely a leghatékonyabb, vagyis a legnagyobb bioenergia-hozam és energiaráfordítás különbséget eredményezi.

Napjainkban a növénytermesztés elé állított környezetvédelmi, minőségi, gazdaságossági stb. követelmények megkívánják, hogy elvégezzük azokat a számításokat, illetve megalkossuk azokat a modelleket, amelyekkel meghatározhatók az energetikai szempontú optimális termesztés feltételei; erről a munkáról kívánt a cikk ízelítőt nyújtani.

Prof. dr. Neményi Miklós

dr. Milics Gábor

A cikk szerzője: dr. Milics Gábor