Mācās "noķert" slāpekli un saudzēt dabu

ES INTERREG projektā Baltic Slurry Acidification, kas vērsts uz dabas piesārņojuma samazināšanu un slāpekļa ietaupījumu mēslošanā, sākušies lauka demonstrējumi un veiktas pirmās analīzes. Provizoriskie rezultāti ļauj cerēt uz mazāku slāpekļa minerālmēslu patēriņu lauksaimniecības kultūru audzēšanā.

Kāpēc svarīgi mazināt slāpekļa patēriņu?

Jānis Kažotnieks, LLKC Inženiertehniskās nodaļas vadītājs: "Projekts ir viens no risinājumiem slāpekļa emisiju samazināšanai, tomēr nav vienīgais glābšanas riņķis vides saglabāšanai. Ar vidi Latvijā ir tā – lai arī liekas, ka viss ir skaisti, laukos izskatās zaļi, tomēr situācija ir skarbāka. Ja pētām dziļāk, nav tik priecīgi, arī vērtējot Baltijas jūrā notiekošo. Esam ar to saistīti ar grāvjiem un citām ūdenstecēm. Tajās nonāk arī augu neizmantotās barības vielas."

Eksperts teic, ka ar pirms vairāk nekā desmit gadiem Dānijā izveidoto un patlaban Latvijā aprobējamo šķidrmēslu paskābināšanas tehnoloģiju var noķert to slāpekli, kas tradicionāli iet gaisā.

"Patlaban ES domā par slāpekļa minerālmēslu izmantošanas mazināšanu. Nākotnē būs jāatrod veids slāpekļa piesaistei no cita avota. Šķidrmēslu paskābināšana ir viens no šādiem veidiem. Slāpekļa minerālmēslu daudzumu nākotnē mazinās ar likuma spēku," J. Kažotnieks pamato visās ap Baltijas jūru atrodošajās valstīs īstenotā projekta svarīgumu.

Domājams, tikai retais zina, ka Baltijas jūra, kur ūdens apmaiņa notiek vidēji 25 gados, ir vispiesārņotākā jūra pasaulē. Septiņas no desmit pasaulē vispiesārņotākajām vietām jūrā atrodas tieši Baltijas jūrā.

Aptuveni 70 000 km² Baltijas jūras gultnes nav dzīvības. Nav skābekļa. Iemesls – pārmērīga barības vielu ieplūde jūrā. Daba nemīl tukšumu, tāpēc vienmēr kāds izmanto šīs barības vielas un tāpēc jūrā sāk augt, piemēram, aļģes, kam normāli nebūtu tur jāaug. "To augšana vēl nav nekas, problēma sākas tad, kad aļģes iet bojā un grimst. Tur, kur tās nogrimst, tās sāk pūt, pūšanas procesā tiek patērēts skābeklis, un tādējādi tas vairs nav pieejams jūras dziļākajos slāņos dzīvojošiem dzīvajiem organismiem. Nav skābekļa, nav dzīvības. Gandrīz 60% Baltijas jūras piesārņojuma ar slāpekli un fosforu nāk no lauksaimniecības," piebilst LLKC eksperts.

Kā darbojas paskābināšana

Kūtsmēslos esošais slāpeklis ir gāzveida (amonjaks) un sāls formā (amonijs). Jo mēslos esošais pH ir augstāks, jo mēsli ir bāziskāki, sārmaināki. Kūtsmēslos ar pH 7 un vairāk gandrīz 100% ir gāzveida slāpeklis. "Mazinot pH (skābinot), robežvērtība, uz kuru tiecamies, ir aptuveni 6,4. Kad slāpeklis pāriet sāls formā, tas neiet gaisā, paliek zemē, ir ūdenī šķīstošs un vēlāk pieejams arī augiem. Skābe mēsliem ir kaut kas līdzīgs AdBlue dīzeļdegvielai," stāsta J. Kažotnieks. Viņš vērš uzmanību – piedāvātais modelis nav teorētiska apcere. Dānijā ir veikti vairāk nekā 2000 dažādi mērījumi dažādās situācijās (mājas vietnē http://biocover.dk/counseling/the-alfam-model ar tiem var iepazīties). Šis rīks sekmīgi izmantojams arī Latvijā katras saimniecības konkrētajiem apstākļiem.

J. Kažotnieks iepazīstina ar trim minētajā vietnē izveidotajiem piemēriem.

Pirmais variants. Ir mitra augsne, gaisa temperatūra 10 ⁰C, vēja stiprums 4 m/s, cūku mēsli ar sausnu 5%, amonija slāpeklis tajos 3 kg/m³ tīrvielā, tiešās injekcijas sistēma, ar to mēslus iestrādā zemē ar devu 40 m³/ha. Redzams, ka šajā gadījumā relatīvā slāpekļa emisija ir zem 10%, absolūtā formā šādā veidā zaudējam aptuveni 10 kg slāpekļa no katra mēslotā hektāra.

Otrais variants. Visi parametri, izņemot iestrādes veidu, ir tie paši. Iestrādā Latvijā vispopulārākajā veidā, izmantojot cisternu ar deflektora plati. Viss pagasts smird, cilvēkiem nepatīk. Redzam atšķirību – pirmajā variantā emisijas bija zem 10%, šajā gadījumā – gandrīz 40%! Teju četras reizes lielākas emisijas vien tāpēc, ka izmantota cita tehnoloģija. "Tas tāpēc, ka, kliedējot mēslus, katra vismazākā šķidruma daļiņa nokļūst kontaktā ar gaisu, reaģē un iet gaisā amonjaka veidā. Redzam absolūtos skaitļos – 35 kg/ha slāpekļa 10 kg vietā," izmaiņas skaidro J. Kažotnieks.

Trešais variants. Saistībā ar izkliedēšanai vēl nepiemērotākiem dabas apstākļiem – sausā, siltā laikā 20 grādu temperatūrā. Vēja ātrums lielāks – 7 m/s. Visi citi nosacījumi tie paši. Izmanto deflektora plates izkliedētāju. Zudumi šajā gadījumā ir līdz pat 50 kg/ha.

"Ja mēslus nedabūs zemē, vēlākais, 8–12 stundu laikā, tad tos vispār nav jēgas iestrādāt, slāpeklis būs neatgriezeniski pazudis iztvaikojot. MK noteikumos gan ir teikts, ka cietie mēsli jāiestrādā 24 stundu, bet šķidrmēsli – 12 stundu laikā. Dīvaini, ka ne mūsu, ne arī citu valstu likumdošana šajā gadījumā absolūti nebalstās uz izpētīto," teic eksperts.

Trīs iespējas skābināšanai

Pirmā – mītnē, kur mēslu krātuve atrodas zem kūts. Skābe tiek iestrādāta mēslos un skābinātais materiāls cirkulēts, jaucoties ar zem mītnes izbūvētajos kanālos esošajiem mēsliem. Līdzko pH sasniedz nepieciešamo lielumu (šajā gadījumā 5,5), tā skābinātie mēsli tiek aizsūknēti prom uz krātuvi un process sākas no gala – tiek skābināta nākamā porcija.

Otrā – skābināšana krātuvē. J. Kažotnieks to vērtē kā ne pārāk labu izvēli. Iemesls – divas dienas pirms izkliedēšanas visus mēslus jauc, tajos iestrādājot skābi (pH 6). Jaukšanas brīdī rodas lielas emisijas un notiek ievērojama masas putošanās. Tāpēc jābūvē aptuveni metru augstākas krātuves. Lagūnas tipa krātuvēm šī sistēma neder vispār.

Trešā – skābināšana uz lauka, kad izmanto parastu izkliedētāju ar nokarenām caurulēm – sistēma iestrādā mēslu plūsmā skābi un uz lauka nonāk jau skābināti mēsli (pH 6,4).

"Pirmajā gadījumā jaucējtvertnē mēslus sajauc un tie tur paliek līdz brīdim, kad sasniedz vajadzīgo pH līmeni. Tad mēslus aizsūknē uz krātuvi. Tur tie glabājas ar 5,5 pH. Problēma – vajag vairāk skābes, pH nav stabils, glabāšanas laikā tas atkal palielinās. Šī ir statiska un visdārgākā tehnoloģija, izbūves izmaksas ir ļoti lielas."

Lauka tehnoloģija, ko Latvijā izmanto arī dāņiem piederošais SIA Lauku Agro, ir šāda. Traktors ir aprīkots ar ļoti drošu ierīci. Skābes konteiners atrodas speciālā karkasā uz traktora priekšējās uzkares. Blakus skābes konteineram atrodas divi mazāki konteineri – tīrajam ūdenim (ar to skalo sistēmu) un konteiners, kur var ieliet jebkādu vajadzīgo piedevu, iegūstot tieši savām augsnes analīzēm un audzējamajai kultūrai nepieciešamo unikālo mēslojuma maisījumu.

Ļoti svarīgi, ka šai sistēmai ir droši sausie savienojumi, skābe nevar nokļūt uz operatora rokām. Muļķu droša sistēma, tulkojot no angļu valodas.

"Viena kubikmetra tilpuma konteineru ielādē uz uzkares uzmontētajā karkasā, pieslēdz konteineru pie sistēmas, pilda mēslus un brauc uz lauka. Augšā uz mucas atrodas skābes iestrādes maisītājs, kas iestrādā skābi. Ir sensors, kas nepārtraukti mēra pH līmeni. Normāli neizmanto vairāk kā 3 litrus skābes uz vienu kubikmetru. Tas ir ekonomiski pamatots rādītājs. Ja būs vairāk, augsnē iestrādājam pārāk daudz sēra. Sērskābes litrā ir aptuveni 600 grami sēra. Reizinot šo skaitli ar 3 (deva litros skābes uz kubikmetru mēslu) un 40 (mēslojuma deva uz hektāru), iegūstam, ka uz vienu ha augsnē ar mēslojumu tiek iestrādāti aptuveni 70 kg sēra tikai no sērskābes vien," tā J. Kažotnieks.

Latvijā veikti pirmie mērījumi

LLU pētniece Jovita Pilecka stāsta par četriem amonjaka emisiju izmēģinājumu variantiem. Mērījumi tika veikti Jaunbērzē uz ziemas rapšiem. Mēslošanai tika izmantots amonija sulfāts (NS 21-24) un cūku šķidrmēslu digestāts. Tika mēsloti lauki gan ar veģetāciju, gan bez tās.

Nākamie divi varianti – mēslošanai tika izmantots ar sērskābi skābināts cūku šķidrmēslu digestāts. Izmēģinājumi notika laukos ar veģetāciju un bez tās. „Šādus mērījumus veicām trīs atkārtojumos, rezultāti ir ļoti līdzīgi,” teic LLU Meža un ūdens resursu zinātniskās laboratorijas zinātniskā asistente Jovita Pilecka.

„1. grafikā redzams, ka tikko pēc digestāta izkliedēšanas, kur nav veģetācijas un nav skābināts, emisijas ir 2,5 kgN/ha/h. Salīdzinājumam – jau skābinātam digestātam, ja nav veģetācijas, emisijas ir tikai 1,4 kgN/ha/h. Starpība 1,1 kgN/ha ir pietiekami liela, ja rēķina, cik hektāru apstrādā kopumā. Otrajā grafikā var vēl uzskatamāk redzēt, kādas emisijas bija tikko pēc izkliedēšanas un vēl pēc dienas. Mērījumus veicām tūlīt pēc izkliedēšanas 2. stundā, 4. stundā, 8. stundā un pēc 24 stundām,” stāsta J. Pilecka. Viņa arī iepazīstina ar aprēķinu – ja laukā ar veģetāciju izkliedē neskābinātu cūku šķidrmēslu digestātu, tad salīdzinājumā ar skābināta cūku šķidrmēslu digestāta izkliedi emisiju samazinājums uz vienu ha pēc 24 stundām ir 3,9 kg slāpekļa.

„Rezultātus vēl apstrādājam. Mūsu mērījumi apstiprina dāņu atklāto tendenci – skābināšana ir emisiju mazinošs pasākums. Ietaupījums gan pagaidām ir mazāk nekā 10% slāpekļa. Vai varēsim skābināšanu lietot reālajā dzīvē kā slāpekļa emisiju mazinošu pasākumu, būs atkarīgs no politiskajiem lēmumiem,” teic J. Pilecka.

Savukārt J. Kažotnieks vērš uzmanību, ka Dānijas likumdošanā jau tagad ir pateikts, ka kūtsmēslus atļauts izkliedēt vien ar skābināšanu vai ar inžekcijas metodi. „Dāņi teic, ka maksimālais iegūstamais efekts, izkliedējot mēslus optimālos apstākļos ir 15% (slāpekļa ietaupījums). Un mēs vēl šajā gadījumā nerēķinām glabāšanas laikā radušos zudumus, tie diemžēl ir lielāki nekā iestrādāšanas laikā.”

„Digestātam pH ir augstāks nekā šķidrmēsliem. Citā projektā vērtējām, kas notiek ar digestātu glabātavā – amonjaka īpatsvars lielāks, lielākas emisijas, jo gandrīz viss slāpeklis pēc 8 mēnešu glabāšanas bija aizgājis gaisā. Ja, piemēram, govju mēsli atrodas vaļējā krātuvē un tie nav separēti, virsū veidojas dabīga aizsargkārta. Ja mēsli vai digestāts ir separēti, šīs dabīgās aizsargkārtas nav, tāpēc slāpekļa emisijas, īpaši digestāta variantā, faktiski ir kosmiskas. Pagaidām gan par to nerunā, uzskatot, ka biogāzes ražošanas process ir ļoti labvēlīgs siltumnīcu gāzu emisiju samazināšanas instruments,” piebilst J. Kažotnieks.

Lai iegūtu rezultātus par visizdevīgākajām skābināšanas metodēm, pētnieki SIA Lauku Agro ir ierīkojuši demonstrējumus arī ziemas kviešu un kukurūzas sējumos. Uz vienu kubikmetru šķidrmēslu pievienoja sērskābi, sākot no 0,5 l ar 0,5 l soli uz augšu. „Iegūsim rezultātus par to, cik ekonomiski izdevīgi šķidrmēsliem pievienot puslitru vai divus litrus sērskābes. Analizēsim, cik daudz gāzu iztvaiko. Patlaban ir vien sākotnējie rezultāti. Emisiju mērīšanas laikā fiksējam arī augsnes un gaisa temperatūru. Siltākā laikā emisijas ir augstākas,” tā J. Pilecka.

Sērskābes pievienošana nedaudz mazina arī šķidrmēslu izkliedēšanas laikā rodošos smaku, kas savukārt svarīgi attiecībā uz apkārtnē dzīvojošiem iedzīvotājiem.

Ekonomiste: iegūs vide

„Ļoti iespējams, ka šajā projektā raža īpaši nemainīsies, tā varētu nebūt atkarīga no mēslošanas metodes. Cenšamies aprēķināt, ko dod tas, ka skābināšanas rezultātā tiek noķerts tas slāpeklis, kas vēlāk nav jāpērk minerālmēslu veidā, kā arī – ka sēru iedodam ar sērskābi, un arī tas nav atsevišķi jāpērk. Tas summāri varētu būt ieguvums. Tiesa, pēc sākotnējiem aprēķiniem, no skābināšanas nav gluži 15% slāpekļa ietaupījuma kā dāņiem. Mums pagaidām ir 2–3%. Vissvarīgākais, ka iegūstam tīrāku vidi,” tie ir pirmie LLKC Ekonomikas nodaļas vadītājas Santas Pāvilas secinājumi.  

Viņa arī piebilst, ka svarīgi ir rēķināt papildu izmaksu pozīcijas skābināšanas izmantojumam. Mēslošana ar minerālmēsliem nav bez maksas. „Mūsu mērķis projektā ir salīdzināt izmaksas ar minerālmēsliem, cik lielas tās ir šķidrmēsliem un cik – šķidrmēsliem, tos skābinot. Mums būs jārēķina, cik maksā skābe, cik maksā iekārtas, iekārtu nolietojums ir vissvarīgākā pozīcija. Klāt jāpieskaita arī darbinieku apmācību izmaksas, papildu aprīkojums. Tās ir mazākās pozīcijas. Jautājums ir arī par kaļķošanu. Lai gan pēc projekta rezultātiem patlaban izskatās, ka skābināšana būtiski nemaina augsnes pH līmeni, ilgtermiņā papildu kaļķošana nelielā apjomā tomēr varētu būt nepieciešama. Ja nākotnē būs atbalsts vidi saudzējošām tehnoloģijām, mēs ar šajā projektā veiktajiem pētījumiem varētu pamatot atbalsta lielumu,” cer S. Pāvila.

Pārpublicēts no žurnāla 'Agrotops''