A kukoricaszár ipari hasznosítása

A világ növekvõ energiaigényére és a környezeti problémáira az egyik lehetséges megoldás a megújuló energiaforrások és nyersanyagok felhasználása. A szántóföldi növénytermesztésben nagy mennyiségben keletkezõ növényi maradványok megújuló nyersanyagként és energiaforrásként hasznosíthatók, de betakarításuk és tárolásuk még sok esetben megoldatlan.

A szántóföldi növény- termesztés melléktermékei

Magyarországon az évente megtermelt biomassza tömege mintegy 60 millió t, ebbõl a mezõ- és erdõgazdasági melléktermék kb. 25–28 millió t. Amelyekre sem a talajerõ-visszapótlásnál, sem az állattartásban nincs igény, ipari célokra hasznosíthatók. Ennek a mennyiségnek jelenleg alig 10%-át használjuk fel. Az 1. táblázat a hazai mezõgazdaságban keletkezõ néhány melléktermékrõl ad tájékoztatást.

Látható, hogy Magyarországon a kukoricaszár a legnagyobb mennyiségben keletkezõ növényi melléktermék: a több, mint 12 millió tonna kukorica-termesztési melléktermék 90%-a szár és levél. Évente 60 PJ hõenergiát, vagy 1,16 Gl bioetanolt nyerhetnénk a hazánkban keletkezõ kukoricaszárból.

A kukoricaszár betakarítási technológiái

A kukorica betakarításakor – a teljes növényzúzási technológiát kivéve – mindegyik esetben elkülönítik a szemet, illetve a csövet és a szárat. Ezt a gépesített mezõgazdasági termelésben kukoricacsõ-törõ adapterrel oldják meg. Az ilyen betakarítási módoknál a szár vagy teljes egészében, vagy nagyrészt a tarlóra kerül, sõt, szemes betakarításkor a levél, csutka és csuhé is. Ma Magyarországon a kukorica döntõ részét szemesen takarítják be, ezért a továbbiakban a csõtörõ adapterrel felszerelt arató-cséplõ gép után visszamaradó kukoricamaradványok be-takarításával foglalkozunk.



Szárvágás és rendképzési technológiák

Az 1976-tól végzett MÉM kutatások során a szemes betakarítás után visszamaradó növényi maradványokat takarították be meglévõ és speciális gépekkel. Megállapították, hogy a csõtörõs arató-cséplõ gép által hagyott tarlóról a betakarításban részt vevõ gépek sortaposása miatt igen nehéz a kukoricaszárat betakarítani. A hatékony betakarítás eléréséhez el kell kerülni a sortaposást. A szemes betakarítást követõen a szár tömörítve, a szárvágás, rendképzés, bálázás technológiával (1. ábrán 1.) gyûjthetõ be a leghatékonyabban. Magyarországon kétféle speciális szárvágó-rendrakó gép készült erre a célra.

Az SA gép a csõtörõ adapter alá szerelve üzemel. A soronként vízszintes síkban forgó kések levágják a csõtörõ hengerek által áthúzott kukoricaszárat és a forgásiránytól függõen rendre rakják, vagy szétterítik a tarlón. Ez a gép 15–22 cm-es tarlót hagyva a szártermés 66–80%-át rakta rendre, amelyet rendfelszedõvel ellátott szecskázóval gyûjtöttek be. A vágási, rendképzési és felszedési veszteségek miatt ezzel a technológiával a szártermés 40–50%-át tudták betakarítani. Az SA gép nem növelte a csõtörõ adapter veszteségét, számottevõen nem csökkentette a kombájn áteresztõképességét, viszont a fajlagos hajtóanyag-fogyasztást 10–15%-kal növelte.

Az RR kukorica szárvágó-rendrakó is adapter alá szerelt gép. A kombájn elõrehaladása közben a csõtörõ törõhengerei által áthúzott kukoricaszárat az alternáló kasza tõben levágja, a konzolos csigák pedig középre hordják, így a szár a gép hasa alatt renden marad vissza, amelyre rákerülnek a kombájnból hátul kikerülõ növényi részek is. Az RR szárvágó-rendrakó gép rendképzési hatékonysága 80–90%, 18–28 cm-es tarlómagasság mellett. A rendfelszedési veszteséggel is számolva a szártermés 70%-át tudták bálázással betakarítani. A szárvágó-rendrakó használata növelte a csõtörõ adapter szemveszteségét, de az nem haladta meg a 1,5%-ot; az arató-cséplõ gép áteresztõképességét 9–10%-kal csökkentette, a fajlagos hajtóanyag-fogyasztás pedig 10–20%-kal nõtt.

Mindkét adapter alá szerelt gép, de különösen az RR hátránya, hogy a fülkébõl nem látható, így az üzemeltetés a kombájnostól fokozott figyelmet igényel. Ami a szár minõségét illeti, az RR gép tisztábban dolgozott, míg az SA gép által rendre rakott szár a nagyobb szennyezõanyag-tartalom miatt nehezebben tárolható (és takarmányozásra nem használható).

Az egyesült államokbeli kukoricaszár-betakarítási kísérleteknél a következõ technológiát alkalmazták: szárvágás, aprítás, rendképzés, bálázás (1. ábrán 2.). Az aprítás célja a szárítás meggyorsítása. A kombájnnal történõ betakarításkor levágják a kukoricaszárat és szétterítik a tarlón. A szárítás után képzik a rendeket, majd következik a bálázás. A kukoricaszár aprítására és rendre rakására szárzúzót is lehet használni. Így lassabb ugyan az aprítás és a rendrakás mûvelete, de kevésbé szennyezõdik a szár és a külön rendképzés elhagyása miatt költséghatékonyabb és talajkímélõbb a betakarítás.

Az egyesült államokbeli szakemberek szerint a szemes betakarítás után a visszamaradó növényi részek maximum 70–75%-a takarítható be. A Richey-féle kísérleteknél, Indiana államban a vizsgálat helyszínéül szolgáló kukoricaföldön 8,8 t/ha melléktermék keletkezett. Egy 4,3 m széles adapterû szecskázóval felszedték, felaprították és rendre rakták a szárat, 76 mm-es tarlómagassággal (1. ábra: 3.). A rendre rakott kukoricaszár tömege 4,7 t/ha volt.

Becslésük szerint a be nem takarított melléktermék 50%-át a betakarítógépek a talajba taposták. Richey ajánlása szerint, ha a szem nedvességtartalma betakarításkor 25% felett van, akkor a szem betakarítása után néhány napot renden kell száradnia a szárnak, utána következhet a bálázás. Mantovany és Peart vizsgálatai a szemes betakarítás idõpontjának változásával a betakarítható melléktermékek arányára (is) irányultak. Szerintük a szár 75%-a takarítható be a szezon elején, míg a végén csak 28%; az általuk vizsgált betakarítási szezonban (október-november) a melléktermék 45%-a tarlón maradt.

Látható, hogy az RR és SA gépekkel kijelölt irány jó, a megoldások viszont tökéletlenek. Kulcsfontosságú egy olyan adapter kialakítása, amelyben ezek hibáit kiküszö-böljük. A kukoricaszár betakarításának egyik problémája, hogy a talajra kerülõ szár kedvezõtlen idõjárás esetén jelentõsen beszennyezõdhet. A szár tarlóra kerülését megakadályozhatjuk, ha a vágás után azonnal bálázzuk. Így számolnunk kell azzal, hogy a bálázott anyag nedvességtartalma nagy, és ez tárolási problémákat okozhat. A rendképzéses betakarítás akkor elõnyös, ha az idõjárás lehetõvé teszi a renden szárítást (2. ábra).

Bálázás

Magyarországon az 1960-as években folytatott vizsgálatban egy MTZ traktorral mûködtetett PPV-1,6 típusú bálázóval készítettek 59 × 36 × 50 cm méretû kisbálákat 53, illetve 39% nedvességtartalmú kukoricaszárból. A bálák tömege 19, illetve 15 kg, a bálatömörség 175, illetve 137,5 kg/m3-re adódott. Próbálkoztak szecskázott kukoricaszár bálázásával is, de a bálák az egyenetlen tömörség miatt a préscsatornából való kijutás után szétestek.

Az 1980-as évek eleji MÉM vizsgálatokban Hesston és PRP gépeket használtak, amelyeket kis konstrukciós módosításokkal és erõsebb kötözõanyag használatával kukoricaszár bálázásra alkalmassá tettek. A bálatömörség a hengeres báláknál 160–180 kg/m3, a szögletes nagybáláknál elérte a 210 kg/m3-t is, a bálák tömege 350–450 kg, illetve 600 kg volt. A bálázók munkasebessége 2–3 km/h, illetve 6–7 km/h volt.

Az elsõ publikált egyesült államokbeli kukoricaszár-bálázási vizsgálatok eredményei szintén Richey-tõl származnak, 1982-bõl. Az általa vizsgált bálák méretei: 1,7 m hosszúság és 1,7 m-es átmérõ, a tömeg 214–413 kg tartományban változott, szennyezõ anyagok a kukoricaszárban 14–33% arányban voltak jelen. A rendre rakott szár 50%-át, illetve a teljes szártermés 25%-át tudták felbálázni; a bálázó átlagos munkasebessége 5,6 km/h volt.

Egy újabb vizsgálat, amelyet Glassner, Hettenhaus és Schechtinger végeztek Harlanban (Iowa) 1996–98-ban, hengeres és szögletes kukoricaszár-bálák készítésérõl számol be. A hengeres bálák hossza 1,53 m, átmérõjük 1,78 m, tömegük 410–640 kg. A bálázóba épített aprító segítségével tömörebb bálákat készítettek. A bálákat fóliával becsomagolták, hogy ne essenek szét. A szögletes bálák mérete 1,22 × 1,22 × 2,44 m, átlagos tömegük 545 kg. Mindkét bálázó 8 km/h-nál nagyobb munkasebességgel dolgozott.

Egy másik, 1996-ban, Nebraskában végzett vizsgálat során 2000 hektárnyi termõterületrõl takarítottak be kukoricaszárat. Egy vontatott szögletes bálázóval 12097 db 0,9 × 0,9 × 2,4 m méretû szögletes bálát készítettek. A kukoricaszár levágására, aprítására és rendre rakására átalakított járvaszecskázót használtak (1. ábra: 4.).

Mind a hazai, mind a külföldi kísérleteknél megállapították, hogy a renden hagyott kukoricaszár a bálázókkal jól felszedhetõ. A kukoricaszár bálák problémamentes készítéséhez azonban a bálázógépeken kisebb konstrukciós változtatások szükségesek és erõsebb kötözõanyagot kell használni, mint a gabonaszalmához és a szálas takarmányokhoz.



A kukoricaszár tárolása

Mivel a kukoricaszár nedvességtartalma betakarításkor viszonylag nagy (40–60%), probléma léphet fel a kukoricaszár-bálák tárolásával. A tárolás a nagy nedvességtartalom miatt fokozott gondosságot és körültekintést igényel. A bálák a bálázás után közvetlenül általában nem kazalozhatók, célszerûbb egysorosan tárolni, így viszont nagy területet foglalnak el.

Alapvetõ követelmény, hogy bálázáskor, illetve a petrencék készítésekor a leveles szár nedvességtartalma 28%-nál kisebb legyen. A már említett 80-as évek elei hazai MÉM Mûszaki Intézet kísérletei nem terjedtek ki a kukoricaszár különbözõ formáinak tárolási jellemzõire. Akkor a hengeres bálákat takarmányozási célból készítették. A vizsgálatot végzõ kutatók a hengeres bálák takarmányozási célokra való felhasználását nem látták biztosítottnak az eltarthatóság és a tárolás, valamint a kiosztás megoldatlan problémái miatt. A tüzelõ berendezésekben való felhasználást nem zárták ki.

Richey és társai a vizsgálataik során mérték és megfigyelték a hõmérséklet alakulását néhány kukoricaszár-bálában és boglyában november közepétõl a következõ év májusának közepéig. A napi középhõmérséklet jellemzõen 0 és 20°C között változott [17]. A 3. táblázatban csak a bálázott kukoricaszárra vonatkozó adatokat közlünk.



Összefoglalás

A környezeti és gazdasági problémák, a nyersanyag- és energiaforrások szûkössége és a termelési költségek jelentõs emelkedése a kukoricaszár betakarítását ismét aktuális feladattá tették. A szárbetakarításnak vannak mûszaki, agrotechnikai, munkaszervezési és gazdaságossági problémái. Az eddigi kísérletek nem voltak ugyan sikertelenek, de széles körben elterjedt technológiák és gépi megoldások még alakultak ki. Áttekintettem a mûszaki és agrotechnikai problémákat, amelyek megvilágítják a továbbiakban megoldandó feladatokat: létre kell hozni egy szárbetakarítási technológiát, amely kevés lépésbõl áll, jó hatékonyságú, az õszi munkacsúcsot számottevõen nem növeli és költséghatékony. Ehhez olyan célgépe(ke)t kell kialakítani, amelyek jól illeszthetõk a most alkalmazott betakarítógépekhez, vagy hatékonyan képesek ezeket kiváltani és a szárbetakarítást elõsegíteni.

 

Fábián Csaba