Tvorba linií rychle rostoucích dřevin v krajině pro účely potenciální výroby biocharu

David Nadrchal

Bachelor's thesis

Creating lines of fast-growing trees in the landscape for the purpose of potential biochar production

Abstract:

Rychle rostoucí dřeviny (RRD) jsou druhy, které se využívají pro svoji schopnost rychlé a opakované produkce rostlinné biomasy (fytomasy), nejčastěji topoly (Populus) a vrby (Salix). V současnosti jsou pěstovány ve většině případů pro energetické využití. Prvotní myšlenkou je snižovat emise oxidu uhličitého (CO2) nahrazováním fosilních zdrojů spalováním získané fytomasy. Poprvé se takové myšlenky začínají objevovat během 20. století, a ačkoliv je tento koncept dobrý, výnosy, které poskytují současné plantáže vzhledem k obsazené ploše nejsou nikterak vysoké. Při konvenčním spalování za přítomnosti kyslíku dochází také k emitaci téměř veškerého uhlíku (C) z fytomasy v podobě CO2 zpět do atmosféry. Pěstování RRD pro komerční účely je nejisté vzhledem k nízké výkupní ceně dřevní štěpky, překážkách v podobě legislativních omezení a celkově snižujícímu se zájmu mezi zemědělci. Mohou však přinášet řadu produkčních i mimoprodukčních funkcí. Pravděpodobně největší potenciál nabízejí RRD při pěstování v agrolesnických systémech (ALS) a na místo klasického spalování pro energetické využití může být získaná fytomasa použita na výrobu biocharu, zuhelnatělé biomasy získané pyrolýzou. S poznatky ohledně RRD, ALS a biocharu je možno navrhnout teoretický koncept s přínosy pro zemědělce, ve smyslu možnosti zvýšení jejich výnosů a zisku tepelné energie a dotací, tak pro ochranu půdy a krajiny zlepšením protierozní ochrany, hospodaření s vodou, biodiverzity, tvorby mikroklimatu a řešení problematiky kontaminace rezidui pesticidů, polycyklickými aromatickými uhlovodíky, potencionálně rizikovými prvky, např. arsenu (As), kadmia (Cd), zinku (Zn), rtuti (Hg), olova (Pb), hliníku (Al), chromu (Cr) nebo mědi (Cu), zlepšení půdních vlastností, hlavně zvýšení pH u acidifikovaných půd, a možnosti efektivnější sekvestrace C. Práce podává komplexní pohled na danou problematiku s přihlédnutím na výzkumy a praktické zkušenosti různých autorů s možností dalších navazujících výzkumů.

Abstract:

Fast growing woody crops (FGWC) are species used for their ability of large, fast, and repeated production of biomass (fytomass), usually poplars (Populus) and willows (Salix). Across the world, planting and harvesting of fast-growing wood crops is very popular among the farmers and landowners usually for energetical purposes. The idea is very simple, to get a cheap and renewable resource instead of fossil fuels with decreased carbon dioxide (CO2) emissions. Problem is that the ratio between planted land and obtained amount of the energy which we get from burning the wood isn’t effective. Additionally, most of the carbon is emitted back to atmosphere as CO2 via conventional burning with presence of oxygen. The prognosis related to growing of FGWC for energetical purposes is uncertain in Czech Republic due to low purchase price of the wood chips, legislative obstacles and disinterest of farmers. The growing of FGWC can bring, nevertheless, many positive aspects. For the growing, farmers could obtain donations and with specific compliance use them as an area in ecological purpose as a proviso for Greening donations and/or they can be used for recultivation of contaminated areas. Probably the biggest potential of FGWC growing is in agroforestry systems when the harvested wood is then used for biochar production, pyrolyzed material made from biomass. Based on the knowledge of FGWC, agroforestry and biochar, it is possible to propose a theoretical concept which can have several benefits for farmers, such as: (I) donations; (II) better yield and thermal energy production; as well as (III) the solution for landscape and soil protection (e.g., soil erosion protection, better water management, biodiversity support, sorption of pesticides, polycyclic aromatic hydrocarbons and potentially risky elements in the soil arsenic (As), cadmium (Cd), zinc (Zn), mercury (Hg), lead (Pb), aluminium (Al), chrome (Cr) or copper (Cu), and improving pH soil and carbon sequestration. The thesis gives a complex view to this problematic using the experiments and practical knowledge of several authors and possibility of future experiments to prove all potential benefits and characterize the precise structure of the concept.

Keywords

Agrolesnické systémy, Rychle rostoucí dřeviny, Ochrana půdy a krajiny, Biouhel

Keywords

Landscape and soil protection, Biochar, Agroforestry systems, Fast growing woody crops

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 31. 3. 2021

Thesis defence

• Supervisor: doc. Mgr. Lukáš Trakal, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Environmental Sciences

Bachelor programme / field:
Landscaping / Landscape Technical and Administration Services