Nie tylko kukurydza. Rośliny alternatywne dla biogazowni rolniczych

Łukasz Dobrzański

Inżynier ekolog

Nie tylko kukurydza. Rośliny alternatywne dla biogazowni rolniczych

Kiszonka kukurydziana od lat pozostaje podstawowym substratem roślinnym dla wielu biogazowni rolniczych. Wynika to z kilku powodów: wysokiego plonu biomasy z hektara, dobrej podatności na zakiszanie, stabilnej technologii uprawy i wysokiego potencjału produkcji metanu. Dla inwestora i operatora biogazowni kukurydza jest więc surowcem przewidywalnym, dobrze rozpoznanym i łatwym do włączenia w model pracy instalacji.

Jednocześnie w Europie coraz wyraźniej widać poszukiwanie alternatyw dla monokultury kukurydzy. Nie chodzi wyłącznie o zastąpienie jednego substratu drugim w relacji jeden do jednego. W praktyce istotniejsze staje się budowanie bardziej odpornego miksu substratowego, który łączy wysoką wydajność energetyczną z wymogami środowiskowymi, płodozmianem, ograniczeniem erozji gleby, lepszym wykorzystaniem słabszych gruntów oraz większą odpornością na okresy suszy.

Szczególnie interesujący jest przykład Niemiec, gdzie rozwój biogazu rolniczego przez lata był mocno powiązany z uprawą kukurydzy energetycznej. Według danych Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe – niemieckiej agencji zajmującej się surowcami odnawialnymi, rośliny energetyczne dla biogazu i biometanu zajmują w Niemczech ok. 1,3 mln ha. Około 65% tej powierzchni stanowi kukurydza energetyczna. Jednocześnie już ok. jedna trzecia powierzchni biogazowej przypada na inne rośliny i substraty roślinne.

Niemiecki „Maisdeckel” jako impuls do zmian

W Niemczech poszukiwanie alternatyw dla kukurydzy ma nie tylko wymiar agrotechniczny i środowiskowy, lecz także regulacyjny. W systemie EEG (to niemiecki system wsparcia i regulacji prawnych dla energii ze źródeł odnawialnych), funkcjonuje tzw. „Maisdeckel”, czyli limit udziału kukurydzy i ziarna zbóż w substratach stosowanych w biogazowniach objętych określonymi zasadami wsparcia.

Limit ten był stopniowo zaostrzany. Dla instalacji uzyskujących wsparcie w kolejnych latach udział kukurydzy jako całej rośliny oraz ziarna zbóż w masie substratów ograniczano m.in. do 40%, następnie 35%, a w kolejnych okresach do 30%. W najnowszych kierunkach niemieckiej polityki dla biomasy pojawia się dalsze obniżanie tego udziału. Celem nie jest zakaz stosowania kukurydzy, ale ograniczenie negatywnych skutków jej nadmiernej koncentracji w niektórych regionach, takich jak uproszczony płodozmian, presja na glebę, erozja i spadek bioróżnorodności.

To ważny sygnał dla całego rynku. Skoro najbardziej rozwinięty europejski rynek biogazu rolniczego stopniowo ogranicza udział kukurydzy w miksie substratowym, to alternatywne rośliny energetyczne przestają być wyłącznie ciekawostką z doświadczeń polowych. Stają się elementem długofalowego modelu zarządzania substratem.

W Polsce sytuacja jest inna

W Polsce sytuacja wygląda inaczej niż w Niemczech. Rynek biogazu rolniczego jest dużo mniejszy i wciąż znajduje się na wcześniejszym etapie rozwoju. Według Krajowego Ośrodka Wsparcia Rolnictwa na dzień 28 maja 2026 r. do rejestru wytwórców biogazu rolniczego wpisanych było 209 instalacji należących do 175 podmiotów. To pokazuje rozwój sektora, ale jednocześnie skala polskiego rynku pozostaje nieporównywalnie mniejsza niż w Niemczech.

W Polsce nie funkcjonuje obecnie odpowiednik niemieckiego „Maisdeckel”, czyli ustawowy limit udziału kukurydzy w substracie biogazowym. Obowiązujące przepisy określają przede wszystkim, jakie substraty mogą być wykorzystywane w biogazowni rolniczej. Rozporządzenie Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi z 12 października 2023 r. zawiera szczegółową listę substratów możliwych do wykorzystania w biogazowni rolniczej. Nie wprowadza jednak limitu udziału kiszonki kukurydzianej analogicznego do niemieckiego systemu EEG.

Oznacza to, że w Polsce presja na dywersyfikację substratów ma na razie głównie charakter praktyczny i ekonomiczny. Wynika z kosztów produkcji kiszonki, ryzyka suszy, dostępności gruntów, wymogów płodozmianu, lokalnej dostępności gnojowicy, obornika, odpadów rolno-spożywczych oraz oczekiwań społecznych wobec inwestycji biogazowych. Wraz z rozwojem sektora można jednak oczekiwać, że znaczenie zróżnicowanego miksu substratowego będzie rosło.

Kukurydza jako punkt odniesienia

Kukurydza jest trudna do zastąpienia, ponieważ łączy kilka cech, które są bardzo korzystne dla biogazowni. Daje wysoki plon świeżej i suchej masy, dobrze się kisi, jest łatwa w zbiorze i transporcie, a jej potencjał metanowy jest wysoki. W niemieckich materiałach agencji rządowej ds. surowców odnawialnych FNR kiszonka kukurydziana pozostaje punktem odniesienia dla innych upraw energetycznych. W opracowaniach dotyczących substratów biogazowych wskazuje się, że z 1 ha kukurydzy można uzyskać ok. 14 985–22 477 kWh energii elektrycznej, przy plonie świeżej masy rzędu 45–75 t/ha. To powoduje, że alternatywne rośliny trzeba oceniać bardzo ostrożnie. Sama informacja, że dana roślina może być wykorzystana w biogazowni, nie oznacza jeszcze, że będzie konkurencyjna wobec kukurydzy. Kluczowe są cztery pytania: ile biomasy daje z hektara, jaki jest udział suchej masy organicznej, ile metanu można uzyskać z jednostki suchej masy oraz jakie są koszty produkcji i logistyki substratu.

Rożnik przerośnięty – najciekawsza alternatywa środowiskowa

Jedną z najczęściej wskazywanych roślin alternatywnych jest rożnik przerośnięty, znany w Niemczech jako Durchwachsene Silphie. To wieloletnia roślina energetyczna, która może być użytkowana przez kilkanaście lat. W przeciwieństwie do kukurydzy nie wymaga corocznego zakładania plantacji, a po rozwinięciu systemu korzeniowego dobrze okrywa glebę. Dzięki temu ogranicza ryzyko erozji, poprawia strukturę stanowiska i tworzy pożytek dla owadów zapylających.

W niemieckich materiałach rożnik wskazywany jest jako roślina, która może dawać ok. 45–60 t świeżej masy z hektara. Według danych FNR z 1 ha rożnika można uzyskać ok. 2 871–3 828 Nm3 metanu, co odpowiada ok. 10 874–14 499 kWh energii elektrycznej z hektara. Inne opracowania wskazują, że średni plon suchej masy może wynosić ok. 18 t/ha, a jednostkowy uzysk metanu ok. 280 l CH4/kg organicznej suchej masy. Oznacza to, że pod względem czysto energetycznym rożnik jest zwykle poniżej kukurydzy, ale nie jest od niej oderwany technologicznie.

Najważniejszą przewagą rożnika nie jest więc maksymalny uzysk metanu z hektara, lecz stabilność wieloletniej uprawy i korzyści środowiskowe. Roślina ta może być szczególnie interesująca w gospodarstwach, które chcą zmniejszyć udział kukurydzy w płodozmianie, ograniczyć erozję albo poprawić akceptację społeczną dla upraw energetycznych. W Niemczech stosuje się również technologię zakładania plantacji rożnika jako wsiewki w kukurydzę. W pierwszym roku rolnik zbiera jeszcze kukurydzę, natomiast od drugiego roku plonuje już rożnik.

W polskich warunkach rożnik pozostaje raczej rośliną niszową, ale jego znaczenie może rosnąć wraz z rozwojem biogazowni rolniczych i wzrostem znaczenia stabilnego, lokalnego substratu. Szczególnie tam, gdzie inwestor nie chce opierać całego modelu na kukurydzy albo gdzie presja środowiskowa i społeczna jest istotna, rożnik może być elementem miksu substratowego.

Sorgo – odpowiedź na suszę?

Drugą rośliną wartą uwagi jest sorgo. Sorgo jest zbożem konsumpcyjnym (ale nie chlebowym). Ziarno oraz całe rośliny mogą być zagospodarowane na cele paszowe do bezpośredniego skarmiania (pastwisko lub zielonka zadawana zwierzętom w systemach alkierzowych). Stosuje się je jako dodatek energetyczny do pasz treściwych. Sorgo może być również poddawane procesowi zakiszania lub suszenia. Jego przewagą jest większa odporność na okresowe niedobory wody i dobre wykorzystanie składników pokarmowych. W warunkach ocieplającego się klimatu może to mieć coraz większe znaczenie, zwłaszcza na stanowiskach, na których kukurydza staje się bardziej ryzykowna.

FNR wskazuje sorgo jako jedną z obiecujących alternatyw dla Europy Środkowej. W porównaniu z kukurydzą sorgo może lepiej znosić suszę, ale jego słabszą stroną jest wrażliwość na niskie temperatury, zwłaszcza na wcześniejszych etapach rozwoju i w okresie kwitnienia. W praktyce oznacza to, że nie jest to uniwersalny zamiennik kukurydzy, lecz roślina wymagająca dopasowania do lokalnych warunków siedliskowych, odmiany i terminu zbioru.

W Polsce sorgo pojawia się już w praktyce jako uzupełnienie substratu dla biogazowni. Przykłady gospodarstw wskazują, że roślina bywa testowana szczególnie tam, gdzie kukurydza była uprawiana przez wiele lat w monokulturze albo gdzie straty w uprawach powodowały zwierzęta łowne i susza. Z punktu widzenia biogazowni sorgo może być więc traktowane jako roślina dywersyfikująca ryzyko, a nie jako automatyczny następca kukurydzy.

Mieszanki dzikich roślin – mniej energii, więcej funkcji środowiskowych

W Niemczech rozwijane są również mieszanki dzikich roślin przeznaczone do biogazu. Są to wielogatunkowe uprawy, które mają łączyć produkcję biomasy z poprawą bioróżnorodności. Zazwyczaj nie dorównują kukurydzy pod względem wydajności metanu z hektara, ale mogą pełnić inne funkcje: ograniczać monotonię krajobrazu rolniczego, tworzyć siedliska dla owadów, poprawiać retencję i zmniejszać presję erozyjną.

Tego typu rozwiązania mogą być interesujące szczególnie na gruntach słabszych, w pobliżu cieków wodnych, na obszarach wymagających działań przeciwerozyjnych albo tam, gdzie akceptacja społeczna dla kolejnych hektarów kukurydzy jest ograniczona. W modelu czysto energetycznym mieszanki dzikich roślin przegrywają z kukurydzą, ale w modelu środowiskowo-energetycznym ich znaczenie może być większe.

Trawy, lucerna, koniczyna i GPS zbóż

Nie każda alternatywa musi być nową lub niszową rośliną. W praktyce biogazowni istotną rolę mogą odgrywać również substraty bardziej klasyczne: kiszonka z traw, lucerna, koniczyna, mieszanki motylkowo-trawiaste oraz GPS zbóż, czyli kiszonka z całych roślin zbożowych.

Ich przewagą jest dobre włączenie w płodozmian oraz możliwość wykorzystania użytków zielonych. Rośliny bobowate, takie jak lucerna czy koniczyna, mogą poprawiać bilans azotu w gospodarstwie, a trawy pozwalają zagospodarować grunty, które nie zawsze nadają się do intensywnej uprawy kukurydzy. Z punktu widzenia biogazowni ich potencjał metanowy jest zwykle niższy niż kukurydzy, ale mogą stabilizować dostawy substratu i ograniczać zależność od jednej uprawy.

GPS zbóż ma dodatkową zaletę organizacyjną: wcześniejszy termin zbioru może pozwolić na lepsze wykorzystanie pola w zmianowaniu. Nie jest to jednak substrat, który w typowych warunkach wygrywa z kukurydzą pod względem energii z hektara.

Buraki jako substrat szybko fermentujący

Osobną grupą są buraki cukrowe, pastewne lub energetyczne. Ich przewagą jest łatwa fermentacja i wysoki udział łatwo rozkładalnych węglowodanów. Mogą być dobrym kosubstratem, szczególnie wtedy, gdy operator biogazowni chce szybko zwiększyć produkcję gazu lub poprawić dynamikę procesu.

Problemem buraków jest jednak logistyka. Wysoka zawartość wody, konieczność właściwego przechowywania oraz ryzyko strat magazynowych powodują, że nie zawsze są prostym rozwiązaniem. Wymagają dobrze zaplanowanego systemu dostaw i przygotowania substratu.

Porównanie wybranych roślin energetycznych

Substrat roślinny	Plon świeżej masy według danych niemieckich	Potencjał metanu / energii z hektara	Pozycja względem kukurydzy	Główne zalety	Główne ograniczenia
Kukurydza kiszonkowa	ok. 45–75 t/ha	ok. 14 985–22 477 kWh el./ha	punkt odniesienia	najwyższa wydajność, znana technologia, dobra kiszonka	monokultura, erozja, presja środowiskowa, ryzyko suszy
Rożnik przerośnięty	ok. 45–60 t/ha	ok. 10 874–14 499 kWh el./ha	niżej energetycznie, wyżej środowiskowo	wieloletniość, okrywa gleby, pożytek dla owadów, mniejsza erozja	słaby pierwszy rok, niższy uzysk niż kukurydza
Sorgo / trawa sudańska	ok. 35–55 t/ha	ok. 9 061–14 238 kWh el./ha	alternatywa na stanowiska suche	odporność na suszę, wysoka biomasa	wrażliwość na chłód, konieczność doboru odmiany
GPS zbóż	ok. 30–50 t/ha	ok. 10 926–18 210 kWh el./ha	uzupełnienie miksu	dobre w zmianowaniu, wcześniejszy zbiór	zwykle niższy potencjał niż kukurydza
Buraki cukrowe	ok. 55–75 t/ha	ok. 13 343–18 195 kWh el./ha	dobry kosubstrat	szybka fermentacja, wysoki potencjał cukrów	przechowywanie, logistyka, dużo wody
Zielonka / użytki zielone	ok. 23–43 t/ha	ok. 7 579–14 424 kWh el./ha	substrat uzupełniający	wykorzystanie użytków zielonych, stabilizacja dostaw	niższa koncentracja energii

Porównanie pokazuje, że kukurydza pozostaje energetycznym liderem. Jednak nie każda decyzja substratowa powinna być podejmowana wyłącznie na podstawie maksymalnej produkcji metanu z hektara. W praktyce inwestycyjnej liczy się również stabilność dostaw, koszt produkcji, dostępność gruntów, wpływ na płodozmian, możliwość magazynowania, ryzyko środowiskowe i akceptacja społeczna.

Znaczenie dla inwestora i operatora biogazowni

Z punktu widzenia finansowania biogazowni kluczowe jest nie tylko to, jaki substrat daje najwyższy uzysk metanu w warunkach laboratoryjnych. Ważniejsze jest to, czy substrat będzie dostępny lokalnie, w odpowiedniej ilości, po przewidywalnym koszcie i przez cały okres pracy instalacji.

Model oparty wyłącznie na kukurydzy może być prosty technologicznie, ale niesie ryzyka: wzrost kosztów produkcji rolnej, konkurencję o grunty, pogorszenie warunków wodnych, presję środowiskową oraz zależność od jednego gatunku. Model oparty na zróżnicowanym miksie substratów jest trudniejszy organizacyjnie, ale może być bardziej odporny. Wymaga jednak dobrej wiedzy technologicznej, kontroli procesu fermentacji i precyzyjnego planowania logistyki.

Dla polskiego rynku oznacza to, że już na etapie projektowania biogazowni warto analizować różne scenariusze substratowe. Kukurydza może pozostać ważnym elementem modelu, ale nie powinna być jedyną odpowiedzią. W zależności od regionu, struktury gospodarstw i dostępności surowców warto rozważać rożnik przerośnięty, sorgo, GPS zbóż, trawy, lucernę, koniczynę, buraki, odpady rolno-spożywcze oraz nawozy naturalne.

Podsumowanie

Przyszłość substratów dla biogazowni rolniczych nie polega prawdopodobnie na prostym zastąpieniu kukurydzy jedną nową rośliną. Bardziej realny jest model, w którym kukurydza pozostaje ważnym punktem odniesienia, ale jej udział jest stopniowo uzupełniany przez inne rośliny i substraty lokalne.

Niemcy pokazują, że przy dużej skali rynku biogazowego pojawia się potrzeba regulacyjnego ograniczania nadmiernego udziału kukurydzy. Polska nie ma obecnie analogicznego limitu, ale wraz z rozwojem biogazowni rolniczych będzie musiała mierzyć się z podobnymi pytaniami: jak zapewnić stabilny substrat, jak ograniczyć ryzyko monokultury, jak wykorzystać odpady rolnicze i jak pogodzić produkcję energii z ochroną gleby oraz bioróżnorodnością?

Rożnik przerośnięty, sorgo, mieszanki dzikich roślin, GPS zbóż, trawy czy buraki nie są więc prostymi zamiennikami kukurydzy. Są raczej narzędziami do budowy bardziej zrównoważonego i bezpiecznego modelu substratowego. W tym sensie pytanie nie brzmi, która roślina zastąpi kukurydzę, ale jaki miks substratów pozwoli biogazowni pracować stabilnie, opłacalnie i z mniejszą presją na środowisko?

Źródła: