Zásobní hnojení půdy dřevním popelem
Jednou z hlavních možností využití popela se jeví jeho použití jako hnojiva, a to z důvodu vysokého obsahu bazických kationtů a živin, které zůstávají v popelu po spálení biomasy (v zahrádkářské praxi např. dřevo, kůra, dřevní štěpka, alternativně sláma nebo zaschlá tráva). Popel je tedy anorganická část paliva, která zůstane po spálení organické hmoty obsažené v biomase obsahující většinu minerálních látek původní nespálené hmoty.
Díky aplikaci popelů do půdy (resp. na půdu) dochází k návratu cenných živin a k úpravě půdní reakce. Nabízí se tedy zejména využití těchto materiálů v oblastech s kyselými půdami, kde popel může sloužit jako náhrada za vápenec a navíc, jako částečná náhrada za minerální hnojiva. Potenciální aplikace popela v zahradnictví a zemědělství nepředstavuje žádné významné riziko pro životní prostředí, jestliže není aplikováno nadměrné množství popela a je používán pouze popel ze spalování čisté biomasy. Tento předpoklad považuje autor textu za samozřejmý (cílem textu není zabývat se problematikou těžkých kovů).
Využití popela jako hnojiva podporují tyto jeho benefity:
- Podpora zdravého vývoje rostlin přítomností makroprvků (P, K, Ca, Mg) a mikroprvků (Mn, Zn, Fe, B, Cu, Mo, Na) ve vyváženém poměru. Zlepšuje živinný režim na stanovištích chudých na živiny, zvyšuje úrodnost půdy a tím i výnos pěstovaných plodin.
- Zásaditý charakter popela umožňuje eliminovat kyselou půdní reakci podobně jako při vápnění. Popel aplikovaný v dávkách ekvivalentních zemědělskému vápenci zlepšuje fyzikální a chemické vlastnosti půdy.
- Snižuje mobilitu a dostupnost rizikových prvků (těžkých kovů). Redukuje toxicitu hliníku, manganu a železa pro rostliny v kořenové vrstvě.
- Zlepšuje mineralizaci v půdě, zajišťuje biologickou aktivitu půdy a zlepšuje podmínky pro rozvoj některých mikroorganismů.
- Zlepšuje půdní strukturu, její zpracovatelnost, aeraci a vodní kapacitu půdy. Popel ze spalování biomasy je složen z jemných částic, které bobtnají po styku s vodou a popel tedy ovlivňuje strukturu, provzdušnění, vododržnou kapacitu, salinitu a schopnost půdy vést vodu.
Živiny v popelu:
Množství popela v palivech z biomasy se průměrně pohybuje v rozmezí 1 – 6 %. Dřevo obvykle obsahuje relativně nižší množství popela (0,3 – 1 %), zatímco výrazně vyšší hodnoty nalézáme v kůře (3 - 4 %), slámě (5 %) nebo travách (7 %). Pro srovnání, množství popela v černém uhlí se pohybuje mezi 10 – 13 %.
Podobně, jako podíl popela, tak i obsahy jednotlivých prvků jsou významně ovlivněny původem biomasy nebo druhem rostliny. Dřevo a kůra jsou bohaté na Ca, kdežto popele ze slámy a obilovin obsahují vysoké množství K.
Obsah makroprvků v popelech bývá nízký. Obsah dusíku a síry je zanedbatelný, neboť oba prvky unikají ve formě oxidů do atmosféry během spalovacího procesu. Fosfor je zastoupen přibližně 1 - 2 %, draslík 2 – 4 %, hořčík 1 – 2 %. Obsah draslíku je ovšem poměrně variabilní. Popele z dřeva a kůry jej obsahují nejčastěji okolo 1,5 – 2,5 %, kdežto popele z obilovin okolo 12 – 13 %.
Uhličitanové formy některých makroprvků (CaCO2, K2CO3, MgCO2) předpokládají rovněž vyšší obsah uhlíku (nejčastěji mezi 5 – 20 %) dodaného do půdy.
Mikroprvky jsou přítomny v menších a variabilních množstvích. Důsledkem vysokého obsahu oxidů vápníku (30 – 40 % CaO) především v roštovém popelu po spalování dřeva a kůry, je vysoká hodnota pH (průměrně 10 - 11), která vede k úvahám o využití tohoto materiálu k úpravě půdní reakce. Popel po spalování obilovin (přibližně 10 % CaO) se k této věci hodí méně.
Efekt vápnění:
Hodnota pH půdy je velmi důležitým parametrem, který určuje složení společenstev půdních organismů, jejich diverzitu i jejich početnost. Má vztah k půdní úrodnosti, protože neutrální až alkalické půdy bývají do značné míry nasyceny kationty, které jsou zároveň nepostradatelnými živinami požadovanými při růstu rostlin. Nejvyšší diverzita bakteriálních společenstev existuje v půdách, které jsou neutrální či slabě kyselé a klesá s klesající hodnotou pH.
Popel ze spalování biomasy, bez ohledu na původ, je alkalický a má podobné účinky jako vápenec, což je způsobeno vysokým obsahem a formou alkalických kovů. Hodnoty pH popelů z dřevní biomasy jsou obecně vyšší, než u popelů ze slámy a obilnin z důvodu vyššího obsahu vápníku a nižšího obsahu síry a chloru.
Hlavním důvodem nárůstu hodnoty pH u popelů z biomasy je ztráta organických kyselin v průběhu spalování a vznik rozpustných Ca, Mg, K a Na-oxidů, hydroxidů, uhličitanů a hydrogenuhličitanů.
Hodnota pH je dále ovlivněna spalovací teplotou a dobou skladování, neboť alkalita klesá s narůstající teplotou a dobou skladování popela.
Vliv aplikace popelů na vlastnosti půdy a dynamiku živin závisí mimo jiné i na formě aplikovaných popelů. Granulovaný popel nevykazuje významný vliv na pH, zatímco aplikace práškového popela zvyšuje pH v horních vrstvách půdy. Zvýšení pH se po aplikaci razantněji projevuje u půd s nízkými hodnotami pH a nízkým obsahem organické hmoty.
Dřevěný popel obsahuje průměrně okolo 40 - 50 % ekvivalentu uhličitanu vápenatého. Abychom tedy docílili stejného účinku jako při aplikaci vápence, museli bychom na danou plochu aplikovat cca 2x vyšší dávku dřevěného popela.
Využití popelů v procesu kompostování:
Jednou z oblastí výživy rostlin, kde by bylo vhodné popel využít, je technologie kompostování. Popel ze spalování biomasy je vhodný jako doplněk do kompostu díky jeho schopnosti upravit pH, doplnit obsah živin a omezit jeho zápach.
Bioodpad, jako složka kompostu, má obvykle nízké pH a na začátku dekompozičního procesu tak může narůstat počet mezofilních mikroorganismů - bakterií mléčného kvašení a kvasinek, což je pro efektivní biochemickou degradaci bioodpadu nežádoucí. Dřevní popel je tedy vhodný jako doplněk do kompostu díky jeho schopnosti upravit pH a omezit zápach kompostu (přídavek 20 – 25 % popela do kompostu). Hmotnostní přídavek 5 – 10 % popela snižuje vyplavování dusičnanů z kompostu.
Aplikace popelů na ornici:
Nejjednodušší použití popelů na zahradě nabízejí zimní měsíce, kdy lze popel postupně aplikovat na zoranou zem, využít zimní vláhy k distribuci jeho nejjemnějších frakcí do půdního profilu a v předjaří nebo na jaře ho celkově zapravit do profilu půdy rotavátorem nebo ručním nářadím. Rovněž je možné popel přes rok skladovat ve vhodných nádobách a aplikovat jej jednorázově před zimní orbou.
Maximální dávkou se rozumí množství 80 kg/ar jednou za tři roky. V praxi se jako vhodné množství jeví 20 - 40 kg/ar jednou za dva roky nebo každoroční aplikace v rozmezí 10 – 20 kg/ar. Vše samozřejmě závisí na množství a dostupnosti popela, zvolené technologii, možnostech uskladnění, atd. Platí, že vždy je lepší aplikovat menší dávky a pravidelněji.