Al kelkaj energiproblemoj el la vido de la arbarmastrumado

K. R. Simon, J. Kutz

1. Energisituacio de la mondo

Por la pristudo de kelkaj energiproblemoj el la vido de la arbarmastrumado de lando estas videnda la energiproblemo en la kadro de nacia ekonomio de la lando, ja de la monda ekonomio. Hodiaŭ la ekonomia interplekeco estas tiel grandiĝinta, ke la izolita rigardado al la energiproblemo nur el la vido de unu ekonomia branĉo kondukas al erara taksado. De la energiekonomio hodiaŭ dependas esence la evoluo de la tuta ekonomio. Kompare al la konsumo en 1975 la energibezono duobliĝos ĝis la jaro 2000. Dum en la jaro 1950 nur 40% de energikonsumo estis kovrita per nafto kaj tergaso, en 1980 estis 60%. La malabundo de energio kaj krudaĵoj, la problemoj de nutrado kaj la plimultiĝanta malpurigado de la vivomedio per la hodiaŭaj teknologioj de la energi- kaj material-transformoj estas solvendaj. Tiuj ĉi problemoj instigas la homaron serĉi intense alternativajn, respektive kompletigantajn, energiajn kaj krudaĵajn fontojn. Dum la energikonferenco de la UNITAR en 1979 en Montreal estas klarigitaj 43 energifontoj. Sed nur fragmento el tiu estos grava en la sekvontaj 20 jaroj.

Prof. D-ro Stirikoviĉ proponas kiel optima strategion pro la transiro de la nuna strukturo de mondenergibilanco al praktike neelĉerpeblaj provizoj de la nuklea energio:

  1. Iom post iom "darkgray"ukti la kvoton de nafto en mondenergibilanco; absoluta malpliigo de la naftekspluato ne antaŭ la 2-a duono de la 21-a jarcento.
  2. Daŭrigo de la naftokvanto ĝis la jaro 2000, absoluta kresko ĝis la jaro 2025.
  3. Daŭrigo de la karbokvanto ĝis 2025, ĉe kio la karbo estos ekspluatata amplekse per la transformado en likvajn kaj gasformajn substancojn.
  4. Rapida kresko de nuklea energikvanto ĝis 15-20% en la jaro 2000.
  5. Progresanta pligrandigo de la utiligo de reprodukteblaj energifontoj (kresko de la nuna kvanto de 5% ne antaŭ la jaro 2000).

Nerezignebla parto de la strategio por la faro de energibazo, kiu garantios la kreskon de la mondekonomio, estas ampleksa programo de la reciproke profitiga internacia kunlaboro, kiu entenas ĉiujn elementojn de la krudaĵo kaj energiaj kompleksoj.

2. Energifonto: biomaso

Antaŭ cent jaroj postulis Mendelejev gardi la fosiliajn brulaĵojn kontraŭ la forbrulo kaj utiligi kiel kemiajn krudaĵojn. Tiun ĉi postulon oni devas realigi nuntempe pli ol iam. La rapide produktado kaj ekfunkciigo de la kovad-reaktoroj kiel la plej grava maniero de produktado de nuklea energio en la venontaj 50 jaroj proksimigos la realigon de la menciita postulo. La utiligo de la fosiliaj energiportantoj por la kemiaj produktoj ebligos la multfojan reuzon de tiuj ĉi energiportantoj.

Krom la potenciale, ekumulita energio (ekz. en mineraloj, organikaj molekuloj, en la atomnukleo) estas je dispono de homaro la libera energio, kiun oni povas kapti kaj utiligi. Per la fotosintezo estas fiksata ĉiujare rondcifere 200x109 t da karbono en plantorganismoj. Laŭ tiu ĉi maniero estas akumulata 3.2x1012 GJ da suna energio. Laŭ Duckham kaj Masefield(3) atendeblas sur la teritorio de GDR mezvaloro de la jara sunradiado 1.2x109 J/m2. Tiu ĉi radiado estas utiligata ĉe la efikogrado ĉirkaŭ 0.5% po jaro por la agrokultura produktado kaj 1% por la tuta biomaso sur la kampo. Sur la aero de la forstmastrumado kalkuleblas meznombra jara efiko 0.4% por la lignokresko kaj 0.7% por la arbokresko (inkl. foliojn, branĉojn, radikojn, ŝelon).

Laŭ Hüttermann(9) eĉ estas citata, ke la arbarmastrumado de mezaj latitudoj povas produkti ĉirkaŭ trioble pli da bimaso ol la plej intensa agrokulturo. Kaj tio ĉi estus ebla ĉe dekono de energia kaj personara bezono, kiu estas necesa en la agrokulturo. Tiu ĉi granda biomas-produktado kompare kun la agrokulturo ne montriĝas vera surbaze de niaj esploroj. La arbarmastrumado prilaboras mezkvante plimalvalorajn grundojn ol la agrokulturo kaj tiujn ĝuste per pli eta intenseco.

La utiligo de biomaso — unuavice estas opiniata la planta biomaso, kiu okupas 99% de tuta biomaso — estas ŝovata pli kaj pli en la centron de la intereso. Estas ne malfacile ekstrakti el biomaso etanolon — por la movigo de veturiloj — kaj aliajn kemiajn substancojn, sed ankaŭ albuminon helpe de bakterioj. Por la pli granda disponigo de la biomaso estas proponitaj pluraj vojoj: Celita produktado en tiel nomataj energifarmoj, la ekspluato de ĝis nun ne utiligitaj rapide kreskantaj plantoj, la kultivado de mikroorganismoj, la utiligo de defalaĵoj el la agrokulturo kaj forstmastrumado, sed ankaŭ el industrio kaj mastrumo.

Nun aperis proponoj utiligi la plej fekundajn grundojn en larĝa amplekso por la produktado de etanolbenzino. Nuntempe ankoraŭ multaj homoj mortas pro malsato. Popoloj estas tenataj en dependeco per agrokultura politiko, kiu estas orientata je la interesoj de la imperialismaj potencoj. Ankaŭ la utiligo de sterko kaj agrokulturaj defalaĵoj por la biogasproduktado levas la danĝeron de la plua forpreno de organika sterko bezonata por la grundo kaj la danĝeron de ĝia dezertigo.

Tial ligno estas rigardata kiel fonto de produktado de biomaso dum venontaj 20 jaroj. Ĝia produktado ne estas sezone determinita kaj ĝi havas pli altan energikompaktecon ol defalaĵoj de la agrokulturo. Pli novaj esploroj montris, ke la ekspluato de metanolo el ligno kompare al etanolo el agrokulturaj substancoj estas pli avantaĝa kaj rilate al la energia efikogrado kaj la ekonomia profito. Sed estas erare konsideri la lignoalkohol-produktadon kiel regenereblan proceson. Tiu ĉi produktado ne estas regenerebla ĉe iuj ajn kondiĉoj. Jam Liebig ekkonis la neceson, kompensi la mineralojn forprenitajn per la rikolto el la grundo. Tio validas principe ankaŭ por la arbar-mastrumado. Tie, kie la malkombino okazas malrapide — en la siberiaj kaj kanadaj arbaroj — la forstmastrumado povas profiti el granda kapitalo de akumulitaj organikaj kaj mineralaj rezervoj. La opinio, ke la arbaro estas fonto, kiu povas esti utiligata sen danĝero pro la elĉerpiĝo, estas malĝusta. Tiu eraro povas havi fatalajn rezultojn por la tropikaj arbaroj, kiel jam ekzemploj pruvas. Tie okazas rapida malkombino de biologia substanco kaj la nuna grundo estas elmetata al malbonegaj ekologiaj ŝarĝoj. Do la rikolto de la ligno ĝis la tuta biomaso antaŭe bezonas profundajn esplorojn: Kio kaj kiel esti rikoltata sur la respektiva grundo kaj kiujn sterkaĵojn oni devas aldoni por konservi daŭran fekundecon de la grundo. Sendube la kondiĉoj estas pli favoraj kompare kun la agrokultura utiligo, ĉar la mezvalora jara forpreno de nutraj substancoj en la arbaro estas pli malgranda kaj la traradikita grundspaco estas pli granda ĝenerale.

Laŭ kanadaj taksoj la produktado de ligna fibro estas pli granda je 50-100%, se la tuta supratera biomaso de arbaro estas utiligata. Tiaj konsideroj estas gravaj ne nur por Kanado, kie ampleksaj projektoj por la etanolproduktado el ligno estas preparataj. Ankaŭ en USSR, kiu disponas pri vasta produktado de etanolo, furalo kaj ksilitolo el ligno, iras eksperimentoj pri la utiligo de pingloj kaj foliaro. Jam ekde 1955 sur tia krudaĵbazo laboras furaĝfabriko. Ĉe la Akademio de Sciencoj de Latva SSR en Riga estis evoluigitaj du novaj metodoj por la furalsintezo el lignorestaĵoj, kiuj permesas je 20-30% pli altan produktokvanton ol aliaj metodoj.

En Usono, kie nuntempe nur ĉirkaŭ 13% de la tuta arbaro estas utiligata industrie, laŭ takso de nacia esplor-konsilantaro eblas duobligi la lignoprovizojn per pli bona mastrumado de arbaroj. Tio estas atingebla per pli malvasta plantado kaj per la kultivado de pli produktivaj arbospecoj, kiuj poste estas vegetative plimultigataj. La publika estraro en Svedio faris arbar-energiprogramon, por kiu nun estas plantataj grandaj arbaroj en nord-centra Svedio. Esploroj en GDR montris, ke la kvoto de la ĝis nun nur utiligita ŝaftligno en 100 jara plenfermita pinarbaro estas 60% de la tuta arbomaso. La resto dividiĝas kiel sekvas:

Tabelo 1. Laŭprocenta klasifiko de la arbomaso subtrahita la ŝaftlignon.

Pingloj kaj branĉetoj Branĉligno ekde 4 cm diametro kun ŝelo Ŝelo ĉe la ŝafto Radikoligno kun ŝelo
15 30 20 35

 

3. Energibilancoj

Mondskale UNO taksis 1972/73 la kvoton de la agrokulturo (kaj forstmastrumado) en la tuta energikonsumo 3.5%. Ĝis 1985/86 la konsumo de agrokulturo plialtiĝos je 77%. Por la socialismaj ŝtatoj oni atendas pligrandigon je 110%, kio speciale estas ligita kun la intensiĝanta aplikado de sterkaĵoj. La statistikaj informoj pri la energikonsumo speciale en la arbarmastrumado estas nur tre malplenaj. En FRG la kvoto de forstmastrumado kadre de la tuta konsumo estas taksata 0.1%. Pro la mekanigo de la forstlaboroj ankaŭ en estonto la energibezono de la arbarmastrumado plialtiĝos.

En la nuntempa mondo, kun sia ampleksa labor-dispartigo, la sola homo ne povas superrigardi la mult-tavolajn rekuplad-procesojn, kiuj agas en la tuta energimastrumo de la nacia ekonomio inter la disvolvo de bezonoj kaj ĝia kontentigo. Ekde la spektakla energikrizo en 1973 la intereso en faro kaj privalorado de energibilancoj estis vigla. Speciale ŝatata objekto por naturalaj energibilancoj estas la agrokultura kaj forstmastrumada produktado, malpli aliaj branĉoj kiel la ŝtal- kaj kemi-industrio. Sed por la produktado de ŝtalo kaj multaj kemiaj produktoj estas necese pli multe da energio ol por ligno:

Tabelo 2. Energikonsumo en la produktado (laŭ Montheit(4))

Produkto

GJ/t

ŝtalo

42.1

aluminio

261.1

cemento

8.7

artefaritaj substancoj

9.5

Ligno

2.3

Se oni rigardas la fundamentajn elementojn de la energiapliko en la forstmastrumado, oni povas diferencigi inter la rekta kaj nerekta energi-aplikoj. Al la rekta energi-apliko apartenas la viva energio en la formo de aplikata muskol-forto, plus la konsumo de benzino, brulaĵo kaj kurento. Kiel nerekta energi-konsumo validas la energi-apliko en formo de industriaj produktad-rimedoj, ekz. sterkaĵoj, plant-protekt-rimedoj, maŝinoj kaj iloj. La nerekta energi-apliko per t.n. komerca energi-apliko de la nacia ekonomio, kiu determinas por la arbarmastrumado la atingeblan efekto-nivelon kaj strukturon, ĉi tie ne estus konsiderata.

Kiu intencas taksi la energibilancon de nova teknologio, devas taksi la energion fiksitan en la ekipaĵo kaj listigi la benzin-konsumon. Monteich prezentis por la lignorikolto (per motorĉensegilo kaj ŝovtraktoro) en la forstoj de diferencaj stokmasoj tabelojn de energibilanco. La topografio, la aplikata teknologio, la laborefikeco, la intenseco de biomasutiligo influas la realajn cirkostancojn.

Tabelo 3. Energibilanco ĉe la finhako de segblokoj kaj furnirligno en samaĝa konferarbaroj (kun 10% foliarbara kvoto - Montheit)

    unuo kvanto/ha GJ/ha kvanto/ha GJ/ha
inputo laboro h 46   98  
  maŝinoj kg 23 1.73 55 4.14
  iloj kg 0.41 0.03 0.97 0.07
  benzino l 384 16.63 860 36.64
  entute     18.39   40.86
oŭtputo konferligno kg 33180* 581.96 78080 7373.27
  foliarligno kg 5270 101.32 12400 238.65
  entute:   38450 683.28 90480 1611.92
oŭtputo / inputo     37.2   39.5  
GJ oŭtputo / inputo     14.85   16.45  

 

* (Montheit kalkulis po 1 kg foliarligno (atro) energi-enhavon de 19,3 MJ kaj po 1 kg konifer-ligno 17,6 MJ; la laboro ne estis taksata.

Helpe de tiamanieraj tabeloj estas kalkulata modelforme la net-energiproduktado dum la pasado de plena arbar-produktad-periodo:

Tabelo 4. Energibilanco por la mastrumado de koniferarbaro (ĉirkaŭ Pinus Silv. I. boniteto) dum la periodo de 80 jaroj:

  arbaraĝo laboro maŝinoj iloj benzino entute konferligno  
  jaroj h kg kg l GJ kg GJ

plantkultivado

 0 6            
areo-preparo + plantado 0 811 8   124 5.8    
kulturado 1-3 3 1   13 0.6    
flegado 5-10 3            
antaŭuzo 20,30,40 117 51 0.87 909 43.2 76920 1356.5
— " — 50,60 104 44 0.78 808 37.6 68360 1205.8
— " — 70 67 39 0.68 664 31.1 63540 1120.7
fin-uzo 80 186 128 2.24 1992 93.8 209470 3697.6
Entute   1297 271 4.57 4510 212.1* 418470 7380.6

net-energiprodukado: 7168.5 GJ, respektive 89.6 GJ/jaro

* mankas la apliko de semaĵo, sterkaĵoj kaj plant-produkt-rimedoj

Tia net-energi-valoro prezentas informon pri tiu sunenergio, kiu estas akceptata en uzebla formo de unu hektaro de pinarbaro subtrahinta la energi-inputon laŭ teknologio de sepdekaj jaroj.

4. Eblecoj de racia energi- kaj krudaĵekonomio per la arbarmastrumado en GDR

Ankaŭ en GDR daŭre kreskas la bezono de krudaĵoj kaj brulaĵoj. La X-a Partia Kongreso de SUPG postulis prigandigi la propran produktadon de krud- kaj brulrimedoj kaj “utiligi pli kaj pli radikale” la krudaĵon — lignon. Ĉar en GDR la arbarareo estas limigita, la produktado nur povas esti pligrandigata per la pli intensa mastrumado de la disponebla grund- kaj arbarprovizo. La farado de vivokulo-konformaj, dense kreskintaj, sufiĉe aĝaj arbaroj restas la plej supra principo de la arbarkulturado.

Grava rezervo estas la utiligo de tutaj arboj. Unuaj paŝoj jam okazis, kiam antaŭ pli ol dek jaroj forstistoj el Turingio kun la celulozfabriko Pirna interkonsentis, ke la forŝeligo de la ligno determinita por la celullozproduktado estonte estus farota en instalaĵo rekte antaŭ la fabriko. Tiel povis esti liverataj rondlignopecoj de iu ajn diametro kaj de malsama longo, ankaŭ pli maldika branĉo- kaj suproligno, ĝemel-trunkoj kaj aliaj ĝis nun ne taŭgaj pecoj. La ŝelo estis uzata por la energiproduktado. Tiu ekzemplo ricevis sekvantojn, tiel ke la hako de fagoj por la pretigo de 100 000 m3 celuloz-ligno estis ne necesa.

Sed ju pli maldika estas la rondligno, des pli gravaj estas la utiligoproblemoj. La energi-kompakteco malgrandiĝas kaj la transportkostoj altiĝas. Pro tio devas esti konsiderata ekonomiaj rangoj kaj vicoj ĉe la transiro al la utiligo de tutaj arboj. Antaŭrange estas utiligi la tutan uzeblan ŝaftlignon de la flegado kaj la pli dikan branĉo- kaj suprolignon de la normala hako. Ĉe la maldikaj arboj ni povas akcepti la internacian evoluon kaj disspliti la tutaj arbojn kun supro en arbaro. Tiaj arbar-hak-pecetoj estas determinataj — post adekvata purigado — por la utiligo per la celuloz- kaj paper-industrio. La restaĵoj kuŝantaj sur la hakareo post farita fin-uzo povas esti utiligataj por la produktado de hejt-hak-pecetoj tiel longe, ĝis kiam ne estas ebla naciekonomie pli efika kemia, respektive bioteknologia utiligo.

5. Konkludoj

Kiel konkludojn oni povas eltiri:

  1. Estas necesaj pluaj intensaj esploroj kaj pri efika kolektado de la lignorestaĵoj en la arbaro kaj ilia industria utiligo.
  2. La kulturadon de rapidkreskantaj arbospecioj sur bonaj vivolokoj, por la utiligo en mallongaj produktad-tempoj, necesas akceli.
  3. La ekologiaj premisoj kaj necesoj por la pligrandigita utiligo de la arbar-biomaso sur diferencaj vivolokoj devas esti klarigitaj.
  4. La arboplant-kultivado povas helpi ĉe la pligrandigo de la energi- kaj krudaĵ-provizoj per faro de la disponeblaj pli produktivaj arbospecoj.

Literaturo
  1. Arbatov, A.: Internacia konferenco pri la longtempaj energi-fontoj. Scienca Mondo 23 (1980), 2, 21-22
  2. Bericht des Bundesministeriums für Ernahrung, Landwirtschaft und Forsten über die Energiesituation in der Land- und Forstwirtschaft. Die Waldarbeit 31 (1980), 97-100
  3. Energieeinsatz und Energieumwandlung in der deutsche Landwirtschaft. Die Waldarbeit 31 (1980), 102-105
  4. Labeyrie, V.: Fossile Brennstoffe, Biomasse und Energie, Wissenschaftliche Welt 24 (1980), 1, 5-12
  5. Montheit, D.B.: Energy production and consumption in wood harvest; en Pimentel, D.: Handbook of Energy Utilisation in Agriculture. CRC Press, Inc. Boca Raton, Florida, 449-464
  6. Münnich, B.: Biomasse — Energie- und Rohstoffquelle der Zukunft? Wissenschaft und Fortschritt 30 (1980), 235-239
  7. Rüffler, R.: Es geht um den ganzen Baum. Neuer Tag 31 (1982), 21
  8. Styrikowitsch, M.: Die Weltenergiesituation — Probleme und Perspektiven. Wissenschaftliche Welt 24 (1980), 2, 4-9
  9. Der Wald als Rohstoffquelle. Zs.-gest. v.A. Hüttermann. Schriften aus der Forstl. Fak. d.Univ. Göttingen Bd. 69, 1981

Fonto: SAEST 1982. p. 20.

STEB: http://www.eventoj.hu