Оцінка потенціалу агробіомаси АПК України для виробництва біопалив

Размещено на http://www.Allbest.Ru/

Вінницький національний аграрний університет

Кафедра економіки та підприємницької діяльності

Кафедра аграрного менеджменту та маркетингу

ТОВ «Агробул»

Оцінка потенціалу агробіомаси АПК України для виробництва біопалив

Гончарук І.В., д.е.н., професор

Гонтарук Я.В., к.е.н., доцент

Ємчик Т.В., к.е.н., доцент

Голембівський С.О., директор

м. Вінниця, c. Гавронщина, Київська область

Анотація

Обґрунтовано необхідність розвитку використання потенціалу агробіомаси для виробництва біопалив, що дасть можливість частково забезпечити енергетичну безпеку держави в умовах воєнного стану. Визначено обсяги вирощування основних сільськогосподарських культур і чисельність поголів'я у галузі тваринництва в Україні. Проаналізовано структуру використання паливно-енергетичних ресурсів в агропромисловому секторі країни й констатовано можливість заміщення нафтопродуктів у загальному енергетичному балансі - біодизелем і біоетанолом. Визначено, що обсяги виробництва ріпаку у 2022 році зросли на 12,9% проти попереднього року, а подорожчання газойлів і порушення логістичних ланцюжків експорту продукції АПК зумовлює економічну доцільність переробки цієї культури. Доведено, що використання передових технологій виробництва біогазу дасть можливість підвищити рівень екологічної та енергетичної безпеки держави, а також дозволить оптимізувати вміст гумусу в ґрунті завдяки використанню дигестату. Визначено, що загальне споживання паливно-енергетичних ресурсів формуваннями АПК в Україні склало 3,84 млн т у.п. або 2,69 млн т н.е., а загальне споживання цих ресурсів становило 86,4 млн т н.е. Констатовано, що споживання підприємствами АПК енергетичних ресурсів становило лише 3,1% від загального споживання.

Визначено, що використання потенціалу агробіомаси АПК дасть можливість щорічно отримувати: 3,444 млрд м³ біогазу, 1,2 млн т біодизеля, 10,4 млн т біоетанолу, 1,59 млрд т твердих біопалив з післяжнивних решток.

Констатовано, що використання енергетичного потенціалу АПК дасть можливість практично повністю забезпечити потреби не лише даного сектору економіки, а й усієї країни в газойлях завдяки виробництву біопалива, а потенціал виробництва біоетанолу частково можна використати для експорту. Визначено необхідність розвитку виробництва біопалив як на підприємствах АПК і домогосподарствах населення. Доведено, що застосування передових технологій транспортування рідкого дигестату та його інжекторного внесення дозволить знизити витрати аграрних формувань і підвищити вміст гумусу в ґрунті.

Ключові слова: потенціал, біопалива, біодизель, біоетанол, біометан, енергетичний баланс, дигестат, АПК, виробництво.

Annotation

Assessment of agrobiomas potential of agriculture of Ukraine for the production of biofuels

Honcharuk I., D. Econ. Sci., Professor of the Department of Economics and Entrepreneurship, Vice-Rector for Scientific and Pedagogical, Scientific and Innovative Activities;

Hontaruk Ya., C. Econ. Sci., Ass. Professor; Yemchyk T., C. Econ. Sci., Ass. Professor of the Department of Agrarian Management and Marketing, Vinnytsia National Agrarian University

Golembivskyi S., CEO of LLC «Agrobull» (Gavronshchyna village, Kyiv region)

The need to develop the potential of agrobiomass for the production of biofuels is justified, which will make it possible to partially ensure the energy security of the state in the conditions of martial law. The volumes of cultivation of the main agricultural crops and the number of livestock in the field of livestock breeding in Ukraine were determined. The structure of the use of fuel and energy resources in the agro-industrial sector of the country was analyzed and the possibility of replacing oil products in the general energy balance with biodiesel and bioethanol was established. It was determined that the volume of rapeseed production in 2022 has increased by 12.9% compared to the previous year, and the increase in the price of gas oil and disruption of the logistics chains of the export of agricultural products determines the economic feasibility of processing this crop. It has been proven that the use of advanced biogas production technologies will make it possible to increase the level of environmental security of the state, optimize the content of humus in the soil due to the use of digestate, and increase the level of energy security of the state.

It was determined that the total consumption of fuel and energy resources by agro-industrial complex formations in Ukraine amounted to 3.84 million tons of equivalent fuel or 2.69 million toe, and the total consumption of these resources was 86.4 million toe. It was established that the consumption of energy resources by agro-industrial complex enterprises was only 3.1% of the total consumption.

It was determined that using the potential of agro-biomass of the agricultural industry will make it possible to annually obtain: 3.444 billion m3 of biogas, 1.2 million tons of biodiesel, 10.4 million tons of bioethanol, and 1.59 billion tons of solid biofuels from post-harvest residues.

It has been established that the use of the energy potential of the agricultural sector will make it possible to almost completely meet the needs of not only this sector of the economy, but also the entire country in gas oil due to the production of biofuel, and the potential of bioethanol production can be partially used for export. The need to develop biofuel production at both agroindustrial complex enterprises and households has been identified. It has been proven that the use of the advanced technologies for transporting liquid digestate and injecting it will reduce the costs of agricultural formations and increase the content of humus in the soil.

Key words: potential, biofuels, biodiesel, bioethanol, biomethane, energy balance, digestate, agribusiness, production.

Постановка проблеми

Серед основних проблем функціонування АПК України є забезпечення повного використання агробіомаси для енергонезалежності АПК в умовах військового стану.

В умовах залежності від імпортованих енергоносіїв і різкого зростання цін на світовому ринку актуальним напрямом забезпечення енергетичної безпеки України є використання потенціалу агробіомаси з відходів агропромислового комплексу, використання надлишків окремих зернових і технічних культур. Водночас створення спеціалізованих виробництв на базі переробних підприємств АПК, аграрних формувань, домогосподарств можливо організувати у короткостроковій перспективі, що дасть можливість не лише підвищити рівень енергетичної безпеки держави, але й забезпечити органічними добривами сільськогосподарські підприємства.

Аналіз останніх досліджень і публікацій. Теоретичні й прикладні аспекти вивчення виробництва біопалив в АПК досліджені у працях Г.М. Калетніка [2; 11], І.В. Кириленка [6], М.В. Роїка [7], Д.М. Токарчук [9], Г.В. Панциревої [10] й інших.

Проте, незважаючи на значну кількість публікацій, які присвячені питанням виробництва біопалив, недостатньо дослідженим залишається наявний потенціал агробіомаси нашої держави для забезпечення енергетичної незалежності АПК, що зумовлює актуальність дослідження.

Формулювання цілей статті. Метою наукового дослідження є оцінка потенціалу агробіомаси АПК України для виробництва біопалив.

Виклад основного матеріалу дослідження

В умовах військового вторгнення РФ, подорожчання енергоносіїв, порушення логістичних шляхів реалізації продукції АПК, необхідним є удосконалення управління біоенергетичними ресурсами АПК.

Біоенергетичними ресурсами є біомаса, яка, відповідно до Закону України «Про альтернативні види палива», є біологічно відновлювальною речовиною органічного походження, що зазнає біологічного розкладу (відходи сільського господарства (рослинництва й тваринництва), лісового господарства й технологічно пов'язаних з ним галузей промисловості, а також органічна частина промислових і побутових відходів [1].

Як зазначає Г. Калетнік, без загрози продовольчій безпеці й експортному потенціалу держави, можна близько 10 млн га земель сільськогосподарського призначення використовувати для вирощування енергетичних культур, з подальшою їхньою переробкою на біопалива для забезпечення енергетичної незалежності агропромислового комплексу й України [2, с. 11].

Задля обрахунку потенціалу агробіомаси для виробництва біопалив необхідним є аналіз обсягів виробництва основної продукції рослинництва (табл. 1). Незважаючи на військовий стан в Україні й значне падіння обсягів вирощування зернових у 2022 році (62,6% від обсягів 2021 року), досі присутній значний потенціал цих культур для виробництва твердого біопалива й біоетанолу.

Таблиця 1

Динаміка обсягу виробництва (валового збору) основних сільськогосподарських культур в Україні, тис. т

Дані наведено без урахування тимчасово окупованих російською федерацією територій та частини територій, на яких ведуться (велися) бойові дії.

Інформацію сформовано на основі фактично поданих підприємствами звітів (рівень звітування становив 82%) і проведених дооцінок показників.

Потрібно зауважити, що обсяги виробництва ріпаку в 2022 р., порівнюючи з 2021 р., зросли на 12,9%, а з урахуванням значного подорожчання газойлів і порушення логістичних ланцюжків експорту продукції АПК переробка цієї сировини на біодизель є економічно доцільною. Зважаючи, що основним ресурсом для виробництва біогазу є відходи тваринництва, було проаналізовано чисельність сільськогосподарських тварин в Україні без урахування окупованих РФ територій (табл. 2).

Таблиця 2

Поголів'я основних сільськогосподарських тварин в Україні на 1 січня відповідного року, тис. голів

Дані наведено без урахування тимчасово окупованих російською федерацією територій та частини територій, на яких ведуться (велися) бойові дії станом на 01.01.2023 р.

Інформацію сформовано на основі фактично поданих підприємствами звітів (рівень звітування становив 88%) і проведених дооцінок показників.

Джерело: розраховано авторами на основі даних [3; 4]

Відзначимо, що основне поголів'я тварин сконцентроване у господарствах населення, що дає можливість створення малих підсобних біогазових установок задля виробництва біогазу для власних потреб домогосподарств. Незважаючи на військовий стан, чисельність свиноматок має тенденцію до зростання, що у перспективі збільшить об'єми виробництва продукції свинарства, а також дасть можливість наростити обсяги виробництва біогазу від діяльності свиноферм.

Доцільним для визначення рівня використання паливно-енергетичних ресурсів у сільському господарстві дослідити їхню структуру (табл. 3).

Зауважимо, що основні витрати паливно-енергетичних ресурсів у сільському господарстві припадають саме на дизельне паливо - 1,31 млн т, що у перерахунку на умовне паливо складає понад 1,9 млн т у. п. з 2,4 млн т у. п., яке було використано аграрними підприємствами у 2020 році. На жаль, у зв'язку з військовим станом і забороною публікації актуальніших даних, аналіз інформації за 2021 та 2022 роки провести неможливо. Отже, для забезпечення енергетичної незалежності аграрних формувань найбільш доцільним є виробництво біодизеля з олійних культур.

нафтопродукт біодизель біоетанол агропромисловий енергетичний

Таблиця 3

Структура використання паливно-енергетичних ресурсів у сільському господарстві в Україні у 2020 році

к/с - дані не оприлюднюються для забезпечення виконання вимог Закону України «Про державну статистику» щодо конфіденційності статистичної інформації

Джерело: розраховано авторами на основі даних [3]

Аналіз структури використання паливно-енергетичних ресурсів у переробній промисловості АПК дав можливість констатувати основну частку природного газу й газойлів у загальній структурі (табл. 4). Аналіз підтверджує необхідність переробки олійних культур на біодизель, а відходів переробних підприємств і тваринництва - на біогаз.

Таблиця 4

Структура використання паливно-енергетичних ресурсів у переробній промисловості АПК України у 2020 році

к/с - дані не оприлюднюються для забезпечення виконання вимог Закону України «Про державну статистику» щодо конфіденційності статистичної інформації.

Отже, загальне споживання паливно-енергетичних ресурсів формуваннями АПК склало 3,84 млн ту.п. або 2,69 млн т н.е. Водночас, за даними Державної служби статистики України, загальне споживання паливно - енергетичних ресурсів в Україні становило 86,4 млн т н.е. [3], тобто загальне споживання підприємств АПК відповідних ресурсів становило лише 3,1% від загального.

Потрібно наголосити, що станом на 2020 рік загальне споживання електроенергії у державі становило понад 83,8 млрд кВт-год, проте частка сільськогосподарських підприємств у цьому показнику складала лише 2,5%, а переробної промисловості АПК - 4,8%, що у сумі становило понад 6,18 млрд кВт-год (7,4% від загального споживання) (табл. 5).

Таблиця 5

Використання електроенергії за 2020 рік в Україні, тис. кВт/тод

Джерело: розраховано авторами на основі даних [3]

Зважаючи на часткове знищення енергетичних потужностей національної енергосистеми, що спричинило зростання імпорту паливно-енергетичних ресурсів, доцільним є використання потенціалу агробіомаси для заміщення традиційних джерел енергії альтернативними.

Виходячи з проведеного аналізу визначено біоенергетичний потенціал агробіомаси продукції рослинництва в Україні (табл. 6).

Таблиця 6

Потенціал виробництва біопалив з основної продукції рослинництва в Україні

Джерело: розраховано авторами на основі даних [3; 7]

На нашу думку, доцільним є переробка мінімум 20 млн т зернової продукції на біоетанол, що спричинено надто низькими цінами на зернову продукції. Переробляти післяжнивні рештки на тверде біопаливо є недоцільно, а науково-обґрунтованим є залишення 70% соломи на полях для збереження родючості ґрунту. Для переробки ж, відповідно, потрібно використовувати 30%, що у загальному вираженні складало 235926,2 т у 2022 р. Виробництво біодизеля з соняшнику, на нашу думку, є недоцільним через високий попит на олію із цієї культури, а доцільним є лише виробництво твердого біопалива з відходів. Використання цукрових буряків дає можливість отримувати як біоетанол, так і біогаз під час анаеробного зброджування післяжнивних решток на біогазових заводах на базі цукроварень.

Попередні дослідження свідчать, що обсяг виробництва біодизеля під час переробки ріпаку в обсязі експорту 2021 року становитиме понад 1,2 млн т біодизеля загальною собівартістю понад 39,6 млрд грн [5, с. 66].

Як зазначає Д. Токарчук, виробництво біогазу з органічних відходів, що продукуються у сільському господарстві, має значні переваги над іншими напрямами їхнього використання. Вагомим чинником є те, що біогазові технології - це не тільки шлях до енергетичної автономізації аграрних підприємств, але й підґрунтя до вирішення екологічних, агрохімічних й інших питань, й у цьому полягає їхня висока рентабельність і конкурентоспроможність [6, с. 79].

Основними ресурсами для виробництва біогазу є відходи тваринництва й переробних підприємств АПК (табл. 7). Виходячи з досліджень норм виходу біогазу з основної продукції АПК визначено, що загальний обсяг біогазу, який може бути вироблений з побічної продукції харчової промисловості й тваринництва становитиме понад 3,2 млрд м³ станом на 2022 рік. Основний потенціал для виробництва біогазу зосереджений у сфері тваринництва, а саме: гній ВРХ, свиней та пташиний послід.

Таблиця 7

Потенціал виробництва біогазу з відходів переробної промисловості АПК і продукції тваринництва в Україні у 2022 році

Джерело: розраховано авторами на основі даних [3; 8; 9]

Як свідчать попередні дослідження, використання біоенергетичного потенціалу як альтернативного джерела палива сприяє раціональному використанню та охороні природних ресурсів, таких як земля, паливно- енергетичні ресурси й вода. Це сприяє відновленню екологічної рівноваги й підвищує екологічну безпеку [10, с. 79].

Потрібно зауважити, що, окрім вищеперелічених ефектів, виробництво біогазу дає можливість забезпечити аграрні формування органічними добривом - дигестатом. Водночас внесення цього добрива потребує використання передових технологій його транспортування та внесення. На нашу думку, застосування передових технологій транспортування рідкого дигестату та його інжекторного внесення дозволить знизити витрати аграрних формувань і підвищити вміст гумусу в ґрунті. Заразом застосування гнучкої активної борони з розпушуючими зубами, яка показала переваги розпушування та подрібнення ґрунту, як порівняти зі звичайними боронами, дозволить покращити обробіток ґрунту після внесення дигестату [11].

Отже, враховуючи загальний потенціал агробіомаси АПК України, визначено, що його використання дасть можливість отримати 3,444 млрд м³ біогазу (відходи тваринництва, переробної промисловості АПК і гички цукрових буряків), 1,2 млн т біодизеля, 10,4 млн т біоетанолу, 235,9 млн т твердих біопалив з післяжнивних решток.

Використання потенціалу АПК дасть можливість практично повністю забезпечити потреби не лише цього сектору економіки, а й усієї країни в газойлях завдяки виробництву біопалива, а потенціал виробництва біоетанолу частково можна використати для експорту. Виробництво біогазу й твердих біопалив з відходів дасть можливість забезпечити як виробництво електроенергії, так і використання для гарячого / теплого водопостачання домогосподарств і підприємств.

Висновки

У результаті проведеного дослідження у масштабах України можна окреслити наступне:

- переробка в обсязі експорту ріпаку на біодизель дасть можливість повністю забезпечити агропромисловий сектор необхідними газойлями й, частково, інші сектори економіки;

- виробництво твердих видів біопалив з післяжнивних решток зернових і технічних культур дасть можливість зменшити імпорт енергоносіїв для забезпечення гарячого/теплого водопостачання домогосподарств;

- переробка 35-40% від обсягу збору зернових культур на біоетанол дасть можливість повністю відмовитися від імпорту бензину й частково спрямовувати цей вид біопалива на експорт;

- використання технологій виробництва біогазу в Україні є перспективним для вирішення проблем переробки відходів АПК, забезпечення екологічної безпеки держави, підвищення родючості ґрунтів завдяки використанню дигестату й підвищення рівня енергетичної безпеки сільських територій;

- основною сировиною для виробництва біогазу мають стати відходи сільського господарства, переробних підприємств АПК і післяжнивні рештки (солома, гичка тощо).

Водночас виробництво біопалив на потужностях агропромислових формувань матиме позитивні наслідки для функціонування економіки в умовах військового стану, а саме:

- забезпечить підвищення енергетичної незалежності формувань АПК з одночасним нарощуванням частки відновлювальної енергетики у загальній структурі енергопостачання;

- поліпшить екологічний стан водних країни, адже використання відстійників з подальшим скиданням відпрацьованої води буде непотрібним;

- забезпечить аграрних виробників екологічним і дешевим добривом - дигестатом, а використання інжекторних технологій внесення дасть можливість мінімізувати витрати на обробіток ґрунту.

Список використаних джерел

1. Про альтернативні джерела енергії: Закон України від 20 лютого 2000 року №555-IV.

2. Калетнік Г.М., Гончарук І.В. Економічні розрахунки потенціалу виробництва відновлювальної біоенергії у формуванні енергетичної незалежності агропромислового комплексу. Міжнародний науково-виробничий Журнал «Економіка АПК». 2020. №9. С. 6-16.

3. Офіційний сайт Державної служби статистики України.

4. Сайт Міністерства аграрної політики та продовольства України.

5. Гончарук І.В., Гонтарук Я.В., Ємчик Т.В. Перспективи переробки ріпаку на біодизель як напрям забезпечення енергетичної незалежності АПК. Економіка, фінанси, менеджмент: актуальні питання науки і практики. 2023. №1 (61). С. 60-71.

6. Кириленко І.В. Токарчук Д.М. Ефективна організація використання відходів аграрних підприємств у формуванні енергетичної та екологічної безпеки. Економіка, фінанси, менеджмент: актуальні питання науки і практики. 2020. №2 (52). С. 66-83.

7. Роїк М.В., Курило В.Л., Гументик М.Я., Ганженко О.М. Роль і місце фітоенергетики в паливно-енергетичному комплексі України. Цукрові буряки. 2016. №1. С. 6-7.

8. Біогаз з гною та рідкої гноївки ВРХ, свиней, коней - AgroBiogas.

9. Пришляк Н.В., Токарчук Д.М., Паламаренко Я.В. Рекомендації з

вибору оптимальної сировини для виробництва біогазу на основі експериментальних даних щодо енергетичної цінності відходів. Інвестиції: практика та досвід. 2020. №24. С. 58-66.

10. Гончарук І.В., Панцирева Г.В., Вовк В.Ю. Оцінка біоенергетичного потенціалу АПК для забезпечення енергетичної незалежності галузі. Проблеми економіки. 2023. №3 (57). C. 71-80.

11. Bulgakov V., Kaletnik G., Goncharuk I., Ivanovs S., Usenko M. Results of experimental investigations of a flexible active harrow with loosening teeth. Agronomy Research. 2019. Vol. 17. Issue 5. P. 1839-1845.

References

1. Pro alternatyvni dzherela enerhii: Zakon Ukrainy №555-IV [On alternative energy sources: Law of Ukraine №555-IV]. (February 20, 2000). zakon1.rada.gov.ua.

2. Kaletnik, G.M., & Honcharuk, I.V. (2020). Ekonomichni rozrakhunky potentsialu vyrobnytstva vidnovliuvalnoi bioenerhii u formuvanni enerhetychnoi nezalezhnosti ahropromysl...