Війна забруднює українські ґрунти і робить їх непридатними для вирощування сільського господарства, адже небезпечні речовини з ґрунту можуть потрапляти до рослин, а звідти – у нашу їжу. Один зі способів позбутися забруднення – ремедіація, тобто його очищення та створення сприятливих умов для рослинності та мікроорганізмів. Один з її різновидів – це фіторемедіація, або ж використання рослин, що поглинають або знешкоджують забруднення. Найбільшу цінність серед рослин-фіторемедіантів, що швидко нарощують великі об’єми біомаси, становлять ті, які мають комерційне значення – як сировина для виробництва біоетанолу, паливних брикет, тощо – це так звані енергетичні культури. Тож можна очікувати, що саме їм, як найбільш прибутковим, і надаватиметься пріоритет у повоєнному відновленні земель. Проте такий підхід може бути ризикованим. Розберемось трішки детальніше.
Усіх енергетичних фіторемедіaторів можна поділити на трав’янистих та деревних.
Тополя і верба є найбільш поширеними деревними рослинами у фіторемедіації та в біоенергетиці. Вони добре почуваються в помірній зоні, стійкі до суворих кліматичних та ґрунтових умов швидко ростуть, поглинають великі об’єми важких металів (ВМ), мають багато видів і сортів.
Тополя (Populus) — рід деревних листопадних рослин родини вербових (Salicaceae). Відомо близько 30-35 видів. Різні види Populus здатні рости на ґрунтах різних типів та в різному кліматі, мають потужну розгалужену кореневу систему, здатність очищувати ґрунт від ВМ (Ni, Cu, Cr, Cd, Hg, Zn та As) та деяких вибухових речовин (тротил, октоген і гексоген).
Рід верба (Salix) включає майже 450 видів кущів і дерев, багато гібридів і сортів та потенціал для виведення нових, краще пристосованих до заданих умов та з більш потужним та специфічним ефектом фіторемедіації. Верба має розгалужену мичкувату кореневу систему, високі показники випаровування, велике виробництво біомаси, швидкий ріст, посухостійкість та здатність рости на сильно забруднених ґрунтах. Більшість видів Salix здатні накопичувати ВМ: As, Fe, Zn, Pb, Cd, Cu, Ni. Різні види Salix мають різну толерантність до ВМ і здатність до їх переведення у надземну біомасу. Збір врожаю проводиться кожні 3 роки.
Важливо зауважити, що розподіл ВМ між органами рослин суттєво відрізняється. Наприклад, у листі тополі накопичуються вищі концентрації цинк (Zn) і кадмій (Cd), ніж у стовбурі. У вербі концентрації усіх металів зазвичай вищі у листі (проте є й винятки з-поміж видів та сортів). Можна виводити сорти з іншим розподілом ВМ у біомасі.
Енергетична верба
Однією з переваг застосування тополі та верби називають можливість їх вирощування в системі отримання парості короткої ротації, тобто дерево виросте усього за 10 років, а не 20-40 чи більше. Такий підхід прискорює очищення забрудненої ділянки. Проте залишається питання наскільки таке промислове вирощування енергетичних культур сприятиме ще й відновленню здоров’я ґрунтів та біорізноманіття.
Хоч з економічної точки зору енергетики бачать короткострокову вигоду, але з екологічної все не так очевидно. Наразі достеменно невідомо наскільки виснажуються ґрунти після інтенсивного вирощування енергетичних культур, як це вплине на їх родючість, скільки корисних елементів може винестись, як зміниться біогеоценоз.
Також можна поставити під сумнів наскільки поєднання відновлення земель через вирощування енергетичних культур відповідає курсу ЄС.
«Біоенергетична політика ЄС становить серйозну кліматичну загрозу і роками була плямою кліматичного лідерства ЄС. Але сьогодні стався поворотний момент: вперше органи ЄС визнали, що спалювання деревини може бути не найкращим способом для відмови від викопного палива і сповільнення зміни клімату», – каже Алекс Мейсон, керівник відділу клімату та енергетики у європейському офісі WWF.
Додатково, ще з 2021 року понад 500 науковців та 40 000 мешканців ЄС звернулися до Єврокомісії щодо необхідності припинення спалювання деревини для отримання енергії. Відповідно до звернення, «спалювання деревини посилити глобальне потепління на десятиліття чи століття». На думку експертів, щоб зупинити шкоду, яка може бути завдана, уряди повинні зупинити субсидування та інші стимули, що зараз існують для спалювання деревини з лісів або інших способів. Європейський Союз має припинити ставитися до спалювання біомаси як вуглецево нейтральної.
Зважаючи на вище вказане, можна прийти до висновку, що вирощування енергетичних культур і подальший розвиток біоенергетики на основі спеціально вирощених для неї культур є доволі сумнівним з точки зору подальших кліматичних цілей. Тому потрібно зважувати на комплекс питань, які виникають з вибором даного курсу, розглядаючи не лише економічну складову, а й довкіллєву, соціальну та кліматичну.
Ризики використання енергетичних культур у біоенергетиці
- Ризики для біорізноманіття
У більшості випадків енергетичні культури вирощуються як монокультури, тобто переважає одна й та ж сама культура. Як вказувалось раніше, збір врожаю відбувається кожні три роки. Такі умови насадження верби забезпечують середовище для нагулу та гніздування десятків різноманітних видів птахів, зокрема у траві. Різноманітність птахів на таких територіях більша, ніж на сільськогосподарських територіях поряд.
Проте водночас потрібно розуміти, що кожні три роки відбувається збір врожаю і система біорізноманіття може бути порушеною. Водночас, такі штучно створені плантації з енергетичних культур не зможуть замінити природні території, які важливі для збереження і відновлення біорізноманіття. Окрім того, старовікові ліси краще поглинають вуглець, аніж нещодавно посаджені та інтенсивно врегульовані.
- Спалювання і забруднення повітря
Оскільки ці енергетичні культури можуть накопичувати забруднюючі речовини у деревині, через спалювання ці речовини можуть далі потрапляти у повітря. Для уникнення забруднення повітря ВМ в процесі спалювання деревини, біомасу фіторемедіантів потрібно спалювати централізовано, у котельнях, що обладнані установками для очищення повітря.
Ще до повномасштабного вторгнення в Україні були проблеми із забрудненням повітря. Підприємства-забруднювачі погано контролювалися, моніторинг за їх впливом на якість повітря працював неефективно, а самі ці підприємства активно заважали будь-яким реформам. Тож аби убезпечити підприємства, що централізовано спалюватимуть деревину, знадобиться зобов’язати їх використовувати ефективні системи очищення, вести моніторинг викидів на трубі та прозоро звітуватися про забруднення. Теж вже згадувалося, що у листі тополі накопичуються вищі концентрації цинку і кадмію, ніж у стовбурі, тож виникає питання як ефективно забезпечити утилізацію листя, яке містить важкі метали, щоб запобігти його подальшому потраплянню у ґрунт або повітря. Адже традиція спалювати все в Україні зберігається досі.
- Що робити з попелом після спалювання?
Попіл, що містить ВМ, як правило, зaхоронюють. Деякі вчені пропонують використовувати попіл із монозaбрудником як добриво. Тобто, якщо на певній ділянці у ґрунті є нестача, приміром, цинку, то цю нестачу можна надолужити внесенням попелу із підвищеним вмістом цього елементу. На жаль, цей спосіб доречний лише для деяких невоєнних забруднень, оскільки воєнні забруднення є переважно змішаного типу і часто містять метали, токсичні навіть у невеликих концентраціях, як-от свинець.
З цього випливає, що вирощування енергетичних культур на забруднених від війни земельних ділянках і подальше їх використання у межах розвитку біоенергетики викликає більше питань, аніж відповідей.
Яким чином можна покращити фіторемедіацію
Пермакультурним рішенням у роботі з будь якою культурою є ущільнені посадки з максимально різноманітним геномом, замість вибору одного нaйбільш відповідного сорту рослини.
Найдоцільнішим рішенням у виборі культури буде сполучення трав’янистих тa дерев’янистих культур нa одній ділянці у межах технології агролісівництва. Вaрто лише зaзнaчити, що особливо велику перевaгу нaд іншими методaми практика змішaних посадок мaє нa землях, які забруднені сумішами ВМ. Нa жaль, потенціaл просторового розподілу рослин у процесі фіторемедіації вивчався недостатньо, тому вплив деяких просторових моделей на ефективність фіторемедіації поки що є недостатньо зрозумілим.
Як приклад прямого посилення поглинання ВМ однією рослиною іншою можнa нaвести суміщення Мишія зеленого (Setaria viridis), Курячого просa (Echinochloa crus-galli) та Очерету звичайного (Phragmites australis), чиє поєднання може значно збільшити швидкість міграції ВМ у ґрунті та ефективність фіторемедіації.
Є варіанти комбінування різних видів шляхом спільного вирощування, коли рослини ростуть разом на тій самій землі в той же часовий проміжок aбо почергово. Нa жaль деталі механізмів, як сaме поєднання різних культивованих рослин сприяє поглинанню металу, до кінця не з’ясовано.
Приклад агролісівництва
Питання використання енергетичних культур для відновлення земель від воєнного забруднення розглядається як економічно вигідне рішення. Але зважаючи на ризики, які ми розглянули у межах матеріалу, воно може вважатись доволі поспішним. Ми розуміємо, що економічна складова є важливою для відновлення земель, зважаючи на масштаби забруднення і попередні розрахунки вартості відновлення. Але наразі ми живемо у ті часи, коли економічна складова не може бути єдиним пріоритетом, а важливо враховувати, в якому довкіллі ми живемо, як воно впливає на наше здоров’я і як наші рішення допоможуть нам у довгостроковій перспективі.
Хоч вирощування енергетичних культур є популярним і привабливим рішенням, але зважаючи на ряд ризиків, воно не вирішує повністю проблему забруднених ґрунтів, і при цьому створює нові проблеми.
Консервація земель, тобто виведення з господарського обігу і природне відновлення – це не популярне рішення, які наші урядовці навіть не хочуть розглядати. Але це важливий процес, який може допомогти відновити землі, біорізноманіття та покращити якість довкілля, яке було в критичному стані до повномасштабного наступу, а зараз – ще гірше.
Матеріали підготовано в рамках Проекту Посилення громадської мережі EkoNet по захисту клімату і довкілля в Східній Європі та Центральній Азії», який фінансується Хлібом для світу
