AGRITECH SCIENCE, 16

Transkript

1 DŘEVNÍ HMOTA Z RÉVY VINNÉ A VÝLISKY ZE ZPRACOVÁNÍ HROZNŮ JAKO NOVÉ ENERGETICKÉ ZDROJE WASTE GRAPE CANE AND GRAPE POMACE AS NEW ENERGETIC RESOURCES D. Ludín, P. Bug MENDELU v Bně, Zahadnická fakulta, Ústav zahadnické techniky Abstact The seach fo altenative enegy souces is inceasingly heading in fields of hoticultual poduction and in pocessing technologies. An inteesting aea fom this point of view epesents viticultue and winemaking. Both sectos ae closely associated and ae concentated in the wamest aeas of Czech Republic. In tems of viticultue companies is the main aw mateial the gape cane, and in tems of winemaking the wine gape pomace - gape mac. The pesent wok pesents summay esults fo the peiod focused on the issues of the caloific value of these mateials and thei use fo enegy puposes. Keywods: viticultue, wine poduction, gape pomace, gape cane, biofuels ÚVOD Současný globální model enegie je založen hlavně na využívání fosilních paliv. Nicméně, ostoucí poptávka po enegii, vysoká závislost na fosilních palivech a negativní dopady na životní postředí vedla Evopskou unii (EU) k přehodnocení své enegetické politiky a stategie. Z těchto důvodů je předmětem zájmu větší využívání obnovitelných zdojů enegie a snižovaní emisí oxidu uhličitého (CO 2 ), dále potřeba snížení závislosti na dovážených zdojích enegie, divezifikace zdojů enegie a zvýšená mezináodní spolupáce (Mantzos et al., 2006). Stategie po ok 2020 o evopské enegetické politiky komise předpokládá zvýšené využití obnovitelných zdojů v enegetickém systému. Pojekt o obnovitelné enegii v EU zahnuje biomasu, což by mělo představovat více než 50 % z obnovitelných zdojů zásobování enegií v zemích EU-27 v oce 2020 (Bentsen, Felby, 2012). Využití biomasy jako altenativní zdoj k fosilním enegii se v poslední době objevuje převážně po vaiantu domácího vytápění a výobu elektické enegie. Podukovaná zbytková biomasa z lesnictví, zemědělství a dalších odvětví představuje šioce dostupný, obnovitelný a paktický zdoj enegie, kteý je zdama (Pozil, 2012). Matolina představuje zbytky dužnin, slupek, jade, popř. i třapin, kteé představují přibližně čtvtinu hmoty vinných hoznů (Hugh, 1999). Také Bayda et al. (2007) a Rubio et al. (2009) uvádějí, že z celkového množství zpacovávaných hoznů činí podíl matolin v závislosti na odůdě, stupni zalosti, použitém lisovacím zařízení, počtu lisovacích cyklů aj % o objemové hmotnosti kg.m -3. Vlhkost se po vylisování pohybuje kolem %. Podukce éví je závislá na pěstitelském sytému (učující je výška vedení, počet keřů, tažňů příp. čípků), dále na stáří vinice, konkétní odůdě a podnoži (bujnost ůstu). Spon výsadeb se pohybuje nejčastěji v ozpětí 2,3 (3,0) 0,9 (1,2) m. Z 1 ha vinice tak lze v půměu získat 1,4 1,8 t éví o tloušťce mm a vlhkosti v ozmezí %. Jednou z možností po odstanění vedlejších poduktů (éví, matoliny), kteé jsou geneovány ve vinohadnickém a vinařském odvětví, může být jejich spalování, jako pevné biopalivo (Mianda et al., 2011). Tyto vedlejší podukty, lze také využít jako hnojivo. Pokud se u matoliny sepaací oddělí semena od slupek, lze je použít po výobu ostlinných olejů (Pado et al., 2009; Walg, 2007; Tangola et al., 2009). Pokutiny vznikající při výobě hoznového oleje lze použít jako kmivo po dobytek. Samotné matoliny je možno použít jako hnojivo (Bayda, 2007). Jedinou nevýhodou je vysoký pomě C/N (Rojas at al., 1999). Vzhledem ke své zemědělsko-půmyslové povaze a stálému půměnému výnosu hoznů évy vinné, lze uvažovat o enegetickém využití éví a matoliny (Feppaz, 2004). Cílem příspěvku je stanovení výhřevnosti u matolin a éví z vinic podle hodnocených odůd. MATERIÁL A METODIKA Matoliny hodnocených odůd Odběy matolin a jejich následné analýzy pobíhaly v oce 2012 až Celkem bylo odebáno 9 vzoků ůzných odůd évy vinné - Veltlínské zelené (VZ), Sauvignon (SG), Ryzlink vlašský (RV), Muškát moavský (MM), Mülle Thugau (MT), Cabenet Moavia (CM), Zweigeltebe (ZW), Svatovavřinecké (SV) a Modý Potugal (MP). Matoliny byly odebíány u vinařských subjektů v katastu obce Rakvice, Velké Bílovice a Němčičky. 1

2 Réví hodnocených odůd Pokusná měření byla pováděna v letech 2009 až 2012 ve vinicích v k.ú. Rakvice a Velké Bílovice. Hodnocena byla výhřevnost éví odůd Mülle Thugau (MT), Veltlínské zelené (VZ), Sauvignon (SG), Ryzlink vlašský (RV), Muškát moavský (MM), Svatovavřinecké (SV), Fankovka (FR) a Modý Potugal (MP). U každé z odůd byl poveden řez 30 keřů, éví bylo odděleně váženo. Jednotlivé odůdy se vzájemně odlišují habitem keře a odlišnou podukcí odpadního éví. Analytické metody a měřící apaatuy Ve všech vzocích bylo povedeno stanovení sušiny podle nomy ČSN EN Spalné teplo vyjadřuje množství tepelné enegie, kteé se uvolní dokonalým spálením váhové jednotky paliva v kaloimetické tlakové nádobě v postředí stlačeného kyslíku při teplotě 25 C, vztažené na jednotku jeho hmotnosti. Jednotkou spalného tepla je jeden joule (J) vztažený na jeden gam nebo kilogam paliva. Výhřevností se označuje veličina, kteá vyjadřuje množství tepelné enegie, kteá se uvolní dokonalým spálením váhové jednotky paliva, přičemž voda obsažená ve spalinách zůstane ve fomě vodní páy. Po stanovení spalného tepla byl použit kaloimet Anton Pa MCR 102, po přesné učení hmotnosti spalovaného vzoku analytické váhy Ohaus Adventue Po AV264C. Získané hodnoty spalného tepla byly v souladu s ČSN ISO 1928 přepočteny na výhřevnost podle vztahu: ( W H ) Q i Q s. t +8,94. = γ (MJ.kg -1 ) kde: Q s spalné teplo původního vzoku (MJ.kg -1 ) γ koeficient, kteý odpovídá ohřevu a vypaření 1 % H 2 O (MJ kg -1 ) při teplotě 25 C; γ = 0,02442 MJ kg -1 8,94 koeficient přepočtu hmotnosti vodíku na vodu ( ) W t obsah veškeé vody v původním vzoku (%) H t - obsah vodíku v původním vzoku (%) VÝSLEDKY A DISKUSE Tab. 1 uvádí přehled půměných hodnot výhřevnosti ze vzoků matolin analyzovaných v letech 2012 až Z výsledků je patné, že nejvyšší výhřevnost byla ve všech letech zjištěna u matoliny z bílé odůdy Veltlínské zelené (VZ) a z modé odůdy Modý Potugal (MP). Tab. 2 uvádí přehled půměných hodnot výhřevnosti ze vzoků éví analyzovaných v letech 2009 až Z výsledků je patné, že nejvyšší výhřevnost byla ve všech letech zjištěna u éví z modé odůdy Fankovka (FR). Z bílých odůd má nejvyšší výhřevnost Muškát moavský (MM). Z výsledků statistické analýzy vyplývá, že z hlediska výhřevnosti lze hodnocené odůdy ozdělit do dvou skupin. Pvní skupinu představují odůdy s menší výhřevností matoliny mezi, kteé patří Muškát Moavský, Ryzlink vlašský, Svatovavřinecké a Mülle Thugau. t Tab. 1: Výhřevnost matolin v letech Matolina z odůdy Výhřevnost (MJ.kg -1 ) půmě VZ MP SG CM ZW RV MT SV MM *Veltlínské zelené (VZ), Sauvignon (SG), Ryzlink vlašský (RV), Muškát moavský (MM), Mülle Thugau (MT), Cabenet Moavia (CM), Zweigeltebe (ZW), Svatovavřinecké (SV) a Modý Potugal (MP) 2

3 Tab. 2: Výhřevnost éví v letech Odůda éví Výhřevnost (MJ.kg -1 ) půmě FR MP MM MT RV VZ SG SV *Mülle Thugau (MT), Veltlínské zelené (VZ), Sauvignon (SG), Ryzlink vlašský (RV), Muškát moavský (MM), Svatovavřinecké (SV), Fankovka (FR) a Modý Potugal (MP) *Veltlínské zelené (VZ), Sauvignon (SG), Ryzlink vlašský (RV), Muškát moavský (MM), Mülle Thugau (MT), Cabenet Moavia (CM), Zweigeltebe (ZW), Svatovavřinecké (SV) a Modý Potugal (MP) Gaf 1: Poovnání výhřevností u matolin z let 2012 až 2014 Výhřevnost se u těchto odůd pohybuje v ozmezí 16,14 16,43 MJ.kg -1. Duhá skupina zastoupená odůdami Cabenet Moavia, Sauvignon, Veltlínské zelené, Modý Potugal a Zweigeltebe má vyšší výhřevnost matoliny. Hodnoty se zde pohybují mezi 16,52 16,96 MJ.kg -1. Na vysokých hodnotách výhřevnosti sehává hlavní oli zvýšený podíl semen s vysokým obsahem enegeticky hodnotnějších složek (oleje). Annamalai (1987) stanovil výhřevnost matolin na úovni 20,34 MJ.kg -1. Např. McComick, Kåbege (2007), Feppaz et al. (2004) se zabývali poblematikou enegetického využití u dalších altenativních zdojů enegie. Z výsledků jejich pací vyplývá, že se výhřevnost pelet z ychle ostoucích dřevin pohybuje na úovni kolem 18,5 MJ.kg -1, u pelet z ostlinné biomasy na úovni 16 MJ.kg -1, u obilí 18 MJ.kg -1 a u pokutin 14,2 MJ.kg -1. Walg (2007), Souček et al. (2010) se zabýval hodnocením výhřevnosti dalšího odpadního poduktu z vinohadnické podukce, kteým je éví získané ze zimního řezu vinic s vlhkostí pod 10 %. Hodnoty výhřevnosti u jednotlivých odůd stanovili v ozmezí 14,39 16,66 MJ.kg -1. 3

4 *Mülle Thugau (MT), Veltlínské zelené (VZ), Sauvignon (SG), Ryzlink vlašský (RV), Muškát moavský (MM), Svatovavřinecké (SV), Fankovka (FR) a Modý Potugal (MP) Gaf 2: Poovnání výhřevností u éví z let 2009 až 2011 Při hodnocení získaných výsledků výhřevnosti u štěpky z éví kaloimetickou metodou vyplývá, že byly nejvyšší hodnoty výhřevnosti stanoveny u dřevní štěpky z odůdy Fankovka (16,70 MJ.kg -1 ), Modý Potugal (16,68 MJ.kg -1 ) a Muškát moavský (16,43 MJ.kg -1 ). Štěpka těchto odůd současně vykazovala nejnižší hodnoty vlhkosti 13,50 %, 12,71 % a 4,59 %. Naopak nejnižší hodnoty výhřevnosti byly zjištěny u éví odůd Svatovavřinecké (15,93 MJ.kg -1 ) a Ryzlink vlašský (16,10 MJ.kg -1 ) s vlhkostí 49,09 % a 41,97 %. Např. Souček a kol. (2007) se zabýval hodnocením výhřevnosti dalšího odpadního poduktu z vinohadnické podukce, kteým je éví získané ze zimního řezu vinic s vlhkostí pod 10 %. Nejvyšší hodnoty výhřevnosti stanovil u odůdy Fankovka (16,66 MJ.kg -1 ), Modý Potugal (16,64 MJ.kg -1 ) a Muškát moavský (16,39 MJ.kg -1 ). Výhřevností odpadního dřeva z ovocných výsadeb se zabýval např. Hezán (1993), kteý uvádí hodnoty výhřevnosti při 20 % vlhkosti u dřeva z jabloní 13,6 MJ.kg -1, po dřevo z meuněk 13,92 MJ.kg -1 a u éví 13,65 MJ.kg -1. Výhřevností ůzných duhů listnatých a jehličnatých dřevin se zabýval Pastoek, Káa (2006) a Maga (2008). Podle těchto autoů se hodnota spalného tepla sušiny ostlinných lignocelulozových suovin liší velmi málo a pohybuje se na úovni 17,5 až 19,0 MJ.kg -1. ZÁVĚR Při hodnocení výsledků v letech 2009 až 2011 u výhřevnosti u štěpky z éví kaloimetickou metodou vyplývá, že byly nejvyšší hodnoty výhřevnosti stanoveny u dřevní štěpky z odůdy Fankovka (16,70 MJ.kg -1 ), Modý Potugal (16,68 MJ.kg -1 ) a Muškát moavský (16,43 MJ.kg -1 ). Štěpka těchto odůd současně vykazovala nejnižší hodnoty vlhkosti 13,50 %, 12,71 % a 4,59 %. Naopak nejnižší hodnoty výhřevnosti byly zjištěny u éví odůd Svatovavřinecké (15,93 MJ.kg -1 ) a Ryzlink vlašský (16,10 MJ.kg -1 ) s vlhkostí 49,09 % a 41,97 %. V letech 2012 a 2014 byly povedeny kaloimetické zkoušky u matoliny získané ze zpacování 9 moštových odůd évy vinné. Výsledné hodnoty spalného tepla a výhřevnosti naznačují, že z hlediska enegetického využití představují matoliny zajímavou suoviny. Hodnoty výhřevnosti se u nich pohybují mezi 16,14 16,73 MJ.kg -1. Z paktického hlediska představuje hlavní poblém vysoký obsah vody, kteý přispívá ychlému ozvoji plísní a nastatování biodegadabilních pocesů. Při řešení otázek paktického využití by bylo vedle vlhkosti nutné řešit okuh dalších poblémů spojených s koncentací pěstitelských ploch, ozmístění zpacovatelských povozů, logistickými poblémy a skladovacími kapacitami apod. 4

5 LITERATURA ANNAMALAI, K. et al., 1987: Estimation of gossheating values of biomass fuels. Tansaction of the Asae. Vol.30 No. 4, pp BAYDAR N. G., ÖZKAN G., ÇETIN E. S., 2007: Chaacteization of gape seed and pomace oil extacts. Gasasy aceites, 58: BENTSEN, N.; FELBY, C Biomass fo enegy in the Euopean Union - a eview of bioenegy. esouce assessments. Biotechnology fo Biofuels, (1): p. 25 ČSN Tuhá paliva stanovení spalného tepla a výpočet výhřevnosti ČSN EN 14346:2007 Chaakteizace odpadů - Výpočet sušiny a obsahu vody ČSN ISO 1928:1999 Tuhá paliva stanovení spalného tepla kaloimetickou metodou v tlakové nádobě a výpočet výhřevnosti FREPPAZ, D., MINCIARDI, R., ROBBA, M., ROVATTI, M., SACILE, R., TARAMASSO, A., Optimizing foest biomass exploitation fo enegy supply at a egional level. Biomass Bioenegy 26 (1), HUGH, J., 1999: De goße Johnson. Die Enzyklopädie de Weine. Hallwag, Ben 1999, 13. Auflage. ISBN HERZÁN, Z., 1993: Využití dřevního odpadu v zahadnické výobě po enegetické účely. Diplomová páce, Bno: VŠZ v Bně. 47 s. MAGA, J. a kol., 2008: Komplexný model využitia biomasy na enegetické účely. Nita: SPÚ v Nitře, vydání. 183 s. ISBN MANTZOS, L.; P. CAPROS Euopean Enegy and Tanspot - Scenaios on enegy efficiency and enewables, E. Commission, Edito 2006, Euopean Commission: Luxemboug MCCORMICK, K., KÅBERGER, T., Key baies fo bioenegy in Euope: economicconditions, know-how and institutional capacity, and supply chain co-odination. Biomass Bioenegy 31 (7), PASTOREK, Z., KÁRA, J., 2006: Biomasa obnovitelný zdoj enegie. Paha: FCC Public, s. 1. vydání. ISBN PROZIL S.O., EVTUGUIN D.V., AND LOPES L.P.C Chemical composition of gape stalks of Vitis vinifea L. fom ed gape pomaces. Industial Cops and Poducts, 2012, 35(1): p RUBIO M., ÁLVAREZ-ORTI M., PARDO J. E., 2009: A eview on the utilization of gape seed oil as an altenative to conventional edible vegetable oils. La ivista italiana delle sostanze gasse, 84: Abstakt Hledání altenativních enegetických zdojů směřuje stále častěji do oblasti výobního zahadnictví a do oblasti zpacovatelských technologií. Zajímavou oblast představuje z tohoto pohledu vinohadnictví a vinařství. Obě odvětví jsou vzájemně úzce spojena a soustředěna v podmínkách ČR do nejteplejších oblastí. V podmínkách vinohadnických povozů představuje hlavní odpadní suovinu éví, v podmínkách vinařských povozů výlisky z hoznů matolina. Předkládaná páce uvádí souhnné výsledky za období zaměřené na poblematiku výhřevnosti těchto suovin a možnosti jejich využití k enegetickým účelům. Klíčová slova: vinohadnictví, vinařství, matolina, éví, biopaliva Recenzovali: Ing. J. Skalický, CSc., Ing. M. Šlajs Kontaktní adesa: Ing. David Ludín MENDELU v Bně Zahadnická fakulta Ústav zahadnické techniky Valtická Lednice david.ludin@seznam.cz 5