4. Article

Kūdras raksturojums21, 22 4.1 Kas ir kūdra Atbilstoši Ministru kabineta 2012. gada 21. augusta noteikumos Nr. 570 "Derīgo izrakteņu ieguves kārtība" 1. pielikuma 8. punktam kūdra ir definēta kā "organogēns nogulumiezis, kura sausne satur ne vairāk par 50 % minerālvielu un kas ir veidojies, paaugstināta mitruma un skābekļa nepietiekamības apstākļos sadaloties augu biomasai". Kūdra ir organogēns nogulumiezis, kas uzkrājas purvos un sastāv no purvu augu atliekām dažādās sadalīšanās pakāpēs. Dabiskās kūdras krāsa ir brūna līdz melna, tā ir poraina, ar vizuāli atšķiramām augu atliekām un viegli sadalās gabalos. Bioķīmisku procesu iespaidā augu atliekas pārveidojas par tumšu, amorfu organisko vielu - humusu. Humusa saturs raksturo kūdras sadalīšanās pakāpi, ko nosaka mikroskopiski. Sadalīšanās pakāpe atkarīga no mitruma un gaisa pieplūdes apstākļiem. Vidējais kūdras biezums Latvijā ir 1,5-3 m, bet maksimālais - 17,9 m (Mežmaļu - Bajāru purvā pie Baldones). Kūdras resursu veidošanās un uzkrāšanās joprojām turpinās, vidēji kūdras biezums palielinās no viena līdz četriem milimetriem gadā. Kūdras daudzums, kas uzkrājas purvā, nav konkrēti izmērāms, jo tas ir atkarīgs no kūdru veidojošo augu ikgadējā pieauguma un to sadalīšanās apstākļiem, atkarībā no ārējās ietekmes un laikapstākļiem, tāpēc katru gadu kūdras pieaugums var atšķirties. Lielāks kūdras daudzuma pieaugums parasti ir novērojams augstajos purvos. 4.2 Kūdras īpašības Kūdra ir organogēns eluviāls nogulumiezis, kas gaissausā stāvoklī satur vairāk nekā 50 % organisko vielu, nereti to ietver humītu grupā kā degošu derīgo izrakteni (kaustobiolīts). Kūdru veido vairāk vai mazāk sadalījušos atmirušo purva augu atliekas, kuras veidojušās no kādreizējās purva augu segas. Atmirušās augu atliekas, no gada uz gadu zem virsējās, vēl dzīvās augu segas krājoties, veido attiecīgus kūdras slāņus, kuru īpašības ir atkarīgas no kūdras veidotājaugiem. Kūdras īpašības iedala tehniskajās un fizikālajās, ķīmiskajās un fizikāli ķīmiskajās. Galvenie faktori, kas nosaka kūdras ķīmisko sastāvu, tās fizikālās un tehniskās īpašības, ir veidošanās apstākļi un augu sastāvs. Tehniskās īpašības ir botāniskais sastāvs, sadalīšanās pakāpe, pelnainība, mitrums, sadegšanas siltums, skābums, bet fizikālās īpašības ir blīvums, mehāniskā izturība, mitrumietilpība un ūdens uzsūcamība, frakciju sastāvs, struktūra un porainība, dispersitāte, birstamība, rukums u.c. Ķīmiskās īpašības raksturo ķīmiskais sastāvs, elementsastāvs u.c., bet fizikāli ķīmiskās īpašības raksturo kūdras siltumvadītspēja, elektrovadītspēja, katjonu sastāvs u. c. Atkarībā no purva tipa (augstais, zemais vai pārejas), atšķiras arī kūdras īpašības. Kopumā kūdrai raksturīgs mitrums 75-95 %, tā satur līdz 20 % minerālvielu (pelnu) un organiskos komponentus, kuri sastāv no oglekļa, ūdeņraža, slāpekļa, skābekļa, sēra un bituma. Kūdra satur viegli hidrolizējamu vielu (hemicelulozi, humīnskābes, fulvoskābes) un nehidrolizējamus komponentus (celulozi, lignīnu). Dabiskas kūdras blīvums ir 1400-1600 kg/m3, raksturīga liela porainība (līdz 70-80 %), augsta mitrumietilpība un spēja uzsūkt gāzes. Kūdras sadedzes siltums ir 11,3-14,6 MJ/kg (2700-3500 kcal/kg) (salīdzinājumam sausai malkai - 3000 kcal/kg). Pēc sadalīšanās pakāpes izšķir: - maz sadalījušos kūdru (< 20 %), - vidēji sadalījušos kūdru (20 - 35 %), - labi sadalījušos kūdru (> 35 %). Parasti kūdras. augšējais slānis lielākajā skaitā atradņu ir ar vāju sadalīšanās pakāpi, kam piemīt vērtīgas īpašības, līdz ar to tas ir populārākais dārzkopības materiāls. Tikmēr kūdras apakšējais slānis satur kūdru ar lielāku sadalīšanās pakāpi, kam ir lielāka enerģētiskā vērtība. Kūdras mitrums ir saistīts ar kūdras ūdens absorbcijas kapacitāti un ūdens atdevi. Savukārt kūdras īpatnējais blīvums ir cieši saistīts ar augu daļiņām kā arī kūdras mineralizāciju. Kūdras dabiskais blīvums ir atkarīgs no kūdras pelnainības, sadalīšanās pakāpes un augu daļiņām, kuras veido konkrētas iegulas sastāvu. Savukārt kūdras ķīmiskās īpašības sevī iekļauj elementsastāvu, organisko vielu un pelnus. Kūdras pieci bāzes pamatelementi ir ogleklis, ūdeņradis, skābeklis, slāpeklis un sērs. Šo elementu proporcijas kūdrā ierindo šo derīgo izrakteni starp koksni un oglēm. C, H, N, S saturs ļoti vāji humificētā kūdrā (baltā kūdra) ir tuvs saturam koksnē, savukārt saturs ļoti intensīvi sadalītā kūdrā (melnā kūdra) ir tuvs C, H, N, S saturam lignīnā. Kūdras organiskā komponente nodalāma četrās izteiktās grupās: 1) bitumi; 2) celuloze (u.c. ūdenī šķīstošie savienojumi); 3) humīnskābes un fulvoskābes; 4) lignīns, kutīns, suberīns (u.c. ūdenī nešķīstošie savienojumi). Raksturojot kūdras pelnu elementsastāvu var secināt ka līdz pat 90 % sastāva veido Si, Al, Fe, Ca, Mg, Na un P. Raksturojot kūdras īpašības, kā pašas svarīgākās var nodalīt fizikālo un ķīmisko īpašību kombināciju - fizikālķīmiskās īpašības. Piemēram, daļiņu izmēra dispersija, kam ir būtiska loma raksturojot kūdras struktūru vai kūdras skābums, kas ir nozīmīgs indikators kūdras izcelsmes izpētē un tās izmantošanas jomās. 4.3 Kūdras izmantošana un produkti Tā kā kūdrai piemīt unikālas fizikālās un ķīmiskās īpašības, to var plaši pielietot un izmantot kā izejvielu dažādu produktu radīšanai un kā resursu dažādu nozaru attīstībai. Tālāk apskatīti galvenie kūdras un no tās iegūstamo produktu pielietošanas veidi. 4.3.1 Dārzkopībā Kūdra tiek plaši izmantota profesionālajā un neprofesionālajā dārzkopībā. 95 % no Latvijā iegūtās kūdras tiek izmantota dārzkopībai. Latvijā attīstās kūdras pārstrāde, un 2019. gadā 45 % no iegūtās kūdras tika pārstrādāti substrātos, savukārt 34 % no iegūtās kūdras tiek frakcionēti un fasēti izmantošanai dārzkopības vajadzībām. Kūdra ir dabīgs substrāts, kuru dārzeņu, puķu, dekoratīvo koku krūmu un skujkoku audzēšanai profesionāli izmanto jau vairāk nekā 50 gadus. Šo gadu laikā ir radīta vesela virkne kūdras produktu. Tos izmanto kā siltumnīcu kultūru audzēšanai, tā arī atklātā lauka apstākļos. Kūdras produkciju ļoti plaši lieto apstādījumu ierīkošanā un mežkopībā. Kūdras substrāti ir izmantojami audzēšanai vairākkārtīgi un pēc izmantošanas tos iestrādā augsnē, tādejādi to ielabojot. Daudzi alternatīvie substrāti pēc to izmantošanas nonāk atkritumos. 70 % no profesionālajā dārzkopībā izmantojamiem substrātiem ir kūdras substrāti (Wagening universitātes pētījums, 2018). Katram augam ir savi raksturīgi augšanas apstākļi, noteikta barības vide, mitruma režīms, augsnes skābums un citi apstākļi, kurā tas vislabāk aug un attīstās. Augu augšanas un attīstības procesā ir jāpanāk ne tikai augu sakņu sistēmas apgāde ar barības elementiem, ūdeni, bet arī jānodrošina to apgāde ar skābekli. Tieši šīs labvēlīgās augu jeb augu grupu raksturīgo augšanas apstākļu radīšanai tiek izgatavoti un tālāk audzētājiem piegādāti dažāda veida Latvijā pagatavotie kūdras substrāti. Kūdras substrātu sagatavošanai tiek izmantota galvenokārt dažāda veida frēzkūdra un grieztā kūdra. Atkarībā no paredzamā pielietojuma tā tiek miksēta noteiktās proporcijās, pirms tam veicot tās pirmapstrādi. Kūdra tiek attīrīta no koksnes piemaisījumiem, sijāta un samalta speciālās dzirnavās, tādējādi iegūstot dažāda veida kūdras frakcijas. Kūdras frakciju miksēšanas procesā papildus tiek pievienotas dažādas cita veida komponentes, kuru klātbūtne attiecīgajā substrāta maisījumā veido labvēlīgo augšanas apstākļu kopumu un uzlabo kūdras fizikālās īpašības. Piemēram, substrāta maisījumam pievieno: − kaļķakmens miltus vai dolomīta miltus, kas samazina kūdras skābumu; − dažāda veida un koncentrācijas mēslošanas līdzekļus; − vielas, kuras veicina atkārtotu kūdras samitrināšanos; − māla piedevas, kuras uzlabo ūdens kapacitāti substrātā, optimizē barības elementu apgādi, paaugstina katjonu apmaiņas kapacitāti, palielina substrāta buferspēju, saista brīvās humīnskābes un veido māla-humusa kompleksu; − perlītu (unikāls vulkāniskais minerāls, kas karstuma ietekmē palielināts 4-20 reizes), kas uzlabo stādāmās vides aerāciju, veicina ūdens aizturēšanu un uzlabo drenāžu. Augsni samaisot ar perlītu tiek iegūta vislabākā vide augiem, kam nepieciešams gaisīgs substrāts sakņu augšanai (piemēram, rozēm, gerberām u.c.). Tieši optimālāko un labvēlīgāko augšanas apstākļu radīšana attiecīgajiem kultūraugiem ir visu dārzeņu, puķu, dekoratīvo koku krūmu un skujkoku audzētāju mērķis gan profesionālā audzēšanas jomā, gan arī hobija līmenī. Piemēram, 1 m3 kūdras var izaudzēt 6 000 koku stādu ar kuriem iespējams apstādīt 3 ha zemes vai izaudzēt 7 000 dārzeņu stādu no kuriem vidēji iegūst 15,9 t gurķu vai 32,2 t tomātu. Kūdrai ir liela loma pārtikas audzēšanā un apzaļumošanā visā pasaulē. Latvijā dārzkopībai gada laikā patērē ap 70-80 000 t kūdras23. 4.3.2 Lauksaimniecībā Mēslošanai un ielabošanai. Latvijā ir daudz erodēto augšņu, kuru auglību iespējams paaugstināt, ielabojot to ar kūdru un tādējādi palielinot tajās organisko vielu saturu. Mēslošanas un ielabošanas vajadzībām var tikt izmantota arī zemā tipa kūdra, kas bez organiskajām vielām satur samērā daudz slāpekļa, fosfora un kālija savienojumu. Lopkopībai (tai skaitā pakaišu kūdra). Pateicoties kūdras īpašībām (augstā mitruma uzsūkšanas spēja, gāzu absorbcija, zema siltumvadāmība, kā arī to, ka tā darbojas kā antiseptiķis), lopkopības saimniecībās iespējams nodrošināt labu mikrobioloģisko vidi. Pēc tās izmantošanas kūtīs, veidojas kūtsmēslu-kūdras komposts, kas ir labākais augšņu mēslošanas līdzeklis, kurš vienlaikus kalpo kā augsnes ielabotājs, gan organiskās vielas paaugstinātājs augsnē. Ieziemošanai, siltināšanai - kūdru izmanto sala neizturīgu augu ieziemošanai. 4.3.3 Enerģētikā Kūdras izmantošana māju apkurei ir izplatīta, piemēram, Īrijā un Skotijā, jo šajās teritorijās, kuras ir klinšainas, mežu blīvums nav pietiekams, lai ar to spētu nodrošināt visas mājsaimniecības apkures vajadzībām, bet kūdras krājumi ir pietiekami, tāpēc viensētās to lieto krāšņu kurināšanai. Igaunijā un Somija kūdru izmanto centralizētajai siltumapgādei. Kūdra, līdzīgi kā enerģētiskā koksne, ir augu izcelsmes cietais kurināmais. Abu šo kurināmo sastāvs ir līdzīgs. Līdzīgas ir šo kurināmo citas īpašības - sadegšanas siltums, mitrums, īpatnējais svars un sadedzināšanas tehnoloģijas. Kūdras līdzsadedzināšana 30 % apjomā koksnei ir tehnoloģiski iespējama praktiski bez esošo katlagregātu speciālas pielāgošanas. Kūdras piejaukums šķeldai līdz 30 % labvēlīgi ietekmē sadedzināšanas iekārtu īpašības, jo kūdras sastāvā esošie sēra un alumīnija silikāti palīdz attīrīt iekārtas. Par vienu no pilnvērtīgākajiem informācijas avotiem, kurā raksturotas prasības kurināmajai kūdrai var uzskatīt 1997. gada Phare Enerģētikas līguma ietvaros realizēto pētījumu par kūdras ieguvi un izmantošanu enerģētikā. Kūdras izmantošanas enerģētikā ietekme uz gaisa kvalitāti aprakstīta 11. nodaļā. Kūdras izmantošanai Latvijā enerģētikas jomā ir senas tradīcijas. Tās aizsākumi ir meklējami 17. gs. otrajā pusē. Arī turpmākajā laika periodā, kas ilgst pat līdz pagājušā gadsimta 30. gadu otrajai pusei, kūdras ieguve lielākoties saistījās ar kurināmās kūdras ieguvi. Tikai pagājušā gadsimta 30. gadu otrajā pusē paralēli kurināmās kūdras ieguvei attīstījās arī kūdras izmantošana citiem izmantošanas veidiem. Ievērojamās deviņdesmito gadu sākuma izmaiņas un pastāvīgā ekonomikas lejupslīde samazināja kurināmās kūdras izmantošanas apjomus. No 2003. gada tika pārtraukta kurināmās kūdras izmantošana Rīgas TEC-1, kas bija galvenais enerģētiskās kūdras izmantošanas avots. Kūdras izmantošana enerģētikā pēc 2003. gada ir strauji sarukusi. 2019. gadā enerģētikas vajadzībām tika izmantoti tikai 0,5 % no visa valstī iegūtā kūdras apjoma24. No pašlaik izdoto licenču laukumu platības, 4000 ha būtu piemēroti kurināmās kūdras ieguvei. Ja no šīm platībām tiktu iegūts arī dziļākais slānis - enerģētiskā (tumšā) kūdra, tad varētu iegūt aptuveni 700 000 tonnu kurināmās kūdras gadā, no kā attiecīgi tiktu iegūta enerģija līdz 2,1 milj. MWh, kas varētu aizstāt līdzvērtīgu apjomu dabasgāzes 99 855 000 euro vērtībā. Kā secināts pētījumā "Kūdras potenciāls Latvijā - ekonomikā, enerģētikā, vides un reģionālajā attīstībā", piejaucot katlumājās sadedzināmai šķeldai kurināmo kūdru 30 % apjomā, tā ļauj par 12 līdz 15 % samazināt energoresursa komponentes cenu siltumenerģijā. Tomēr šajā gadījumā būtu jāizvērtē arī atbilstība normatīvajiem aktiem attiecībā uz gaisa piesārņojumu. Nelielu apdzīvoto vietu siltumapgādes drošībai kūdrai var būt izšķiroša nozīme. To pierādīja 2017. gada meteoroloģiskie apstākļi (lielais nokrišņu daudzums), kad šķelda nebija pieejama vai bija slapja, ar zemu siltumatdevi. Kūdra, pateicoties ieguves un uzglabāšanas tehnoloģijai, bija pieejama un tās pievienošana šķeldai kritiskā situācijā dažās pašvaldībās ļāva nodrošināt siltumapgādi. Kā norādīts Enerģētikas pamatnostādņu sadaļā "Energoapgādes drošuma paaugstināšana", ES ETS Latvijas operatori, kuri izmantotu kūdru, to jauktu kopā ar biomasu. Bezmaksas emisijas kvotas šiem operatoriem piešķir par saražoto siltumenerģiju (biomasa un kūdra), savukārt emisijas tiek rēķinātas tikai no kūdras. No vienas puses enerģētiskās jeb kurināmās kūdras izmantošana apkurei ļautu mazināt Latvijas atkarību no fosilo energoresursu importa, mazinātu gāzes monopolu, samazinātu energoresursu izmaksas, palielinātu kokmateriālu eksporta iespējas, kā arī radītu pamatu jaunām darbavietām, taču no otras puses tas radītu negatīvu ietekmi uz Latvijas SEG emisiju samazināšanas mērķu sasniegšanu. Enerģijas cenām augot, ir būtiski izvēlēties lētākos resursus. Kūdra ir potenciāli lēts resurss, tomēr augstas izmaksas sastāda transportēšana, tādēļ ekonomiski visizdevīgāk izmantot kūdras resursus kurināšanai būtu tuvu kūdras ieguves vietām, piemēram, vietējās pašvaldībās. Vērtējot kūdras kā energoresursa izmantošanu citviet pasaulē ir redzams, ka atsevišķas valstis vēl izmanto kūdru kā vietējo energoresursu, piemēram, Zviedrijā elektroenerģija, kas iegūta koģenerācijas stacijās no kūdras, iegūst "zaļo sertifikātu", kas ir notificēts EK. 2010. gadā Zviedrijas parlaments noteica jaunus Zaļās elektrības sertifikācijas sistēmas mērķus un pagarināja sistēmas darbības periodu līdz 2035. gadam. Pieņemot lēmumus par kūdras izmantošanu kā kurināmo, ir svarīgi, ka nepasliktinās vides kvalitāte. Tāpat ir būtiski, lai kūdras izmantošana enerģētikas sektorā neapdraud SEG emisiju samazināšanas mērķu sasniegšanu. 4.3.4 Citi izmantošanas veidi Tekstilrūpniecībā - kūdras šķiedru iegūst no sadalītajām spilvju atliekām, kas sadalījušās gadu gaitā. Šķiedru satur spilvju kātiņi un lapu fragmenti. Spilves tiek izmantotas arī veģetācijas periodā, ievācot to ziedus un izmantojot tos kā mīksto pildījumu dīvāniem un spilveniem. Kūdras sastāvā esošās humīnskābes spēj absorbēt sāļus un sviedrus, un to sastāvā ir melanīns, kas aizsargā pret saules ultravioleto starojumu. Lai veidotu apģērbus no kūdras šķiedras, ieteicams izmantot 50 % kūdras šķiedras un 50 % vilnas. Kūdras izmantošana pārtikas pārvadāšanai. Pasaulē kūdra tikusi izmantota kā augļu un dārzeņu iepakojuma materiāls, lai transportēšanas laikā tie saglabātos svaigi un nedeformēti. Kūdras izmantošana ūdenssaimniecībā. Kūdra ir izmantojama kā ūdens mīkstinātājs akvārijos, jo tā satur vielas, kas ir nepieciešamas ūdens augu attīstībai un zivju produktīvajai sistēmai, ar kūdru ir iespējams ierobežot aļģu un mikroorganismu izplatību. Kūdru iespējams izmantot ūdens filtrācijā. Kūdru celtniecībā var izmantot kā piemaisījumu dažādām celtniecības saistvielām, kā rezultātā veidojas pavisam cits materiāls. Ja kūdru sajauc kopā ar darvu un ģipsi, veidojas izolācijas materiāls. Vēsturiski kūdra ir tikusi izmantota celtniecībā - 17. un 18. gadsimtā. Īrijā izmantoja žāvētus kūdras blokus, lai būvētu mājas. Latvijā kūdru izmanto siltumizolācijas materiālu ražošanā (kūdras - koksnes siltumplāksnes u.c.). Kā viens no veiksmīgākajiem un interesantākajiem Latvijā iegūtās kūdras izmantošanas veidiem ir atzīmējams tās pielietojums dekoratīvajā mākslā, kad kūdra kā sastāvdaļa tiek izmantota dekoratīvajā telpu apdarē, no kūdras tiek gatavoti dažādi dizaina priekšmeti un pat mēbeles. Kūdras izmantošana lopkopībā. Vēsturiski kūdras pelnus izmantoja par piedevu mājlopu barībai, jo uzskatīja, ka to pievienošana barībai pagarina gremošanas procesu un dzīvnieki no pārtikas uzņem vairāk barības vielu. Kūdru kā piedevu lopbarībai izmanto arī pašlaik, tā spēj ārstēt zarnu slimības un stimulē sivēnu augšanu. Kūdras preparāti spēj uzlabot dzīvnieku imūnsistēmu un veikt organisma detoksikāciju, jo kūdrā ir augsts humusvielu saturs. Kūdras (dziedniecības dūņu) preparāti ārstniecībā tiek izmantoti šādās jomās: - balneoloģijā (kūdras kompreses, ārstnieciskās vannas, kūdras maskas); - fizioterapijā (muguras sāpju, artrīta, ortopēdiskās saslimšanas un neiroloģisko traucējumu ārstēšanai, pateicoties kūdras zemajai siltumvadītspējai un augstajai siltuma saglabāšanas spējai); - reimatoloģijā un sporta medicīnā (kūdras paketes tiek izmantotas uz dažādām ķermeņa daļām, lai tās pārkarsētu, tādējādi paaugstinot asins cirkulāciju un veicinot vielmaiņas atkritumvielu iznīcināšanu. Kūdra kā filtrācijas materiāls un biosorbents. Kūdrai piemītošās fizikālās un ķīmiskās īpašības (liela īpatnējā virsma, attīstīta porainība, jonu apmaiņas spēja) ļauj no kūdras izgatavot dažādus sorbentus, kas spēj filtrēt pat mikrobus un dažādas ķīmiskās vielas. To var izmantot dažāda veida ūdens un gruntsūdeņu piesārņojuma attīrīšanai no fosfora un slāpekļa savienojumiem un no dažādām organiskajām vielām. Kūdru izmanto, lai filtrētu dažādas gāzes un šķidrumus. Kūdras šķiedru pasaulē izmanto biofiltrācijas sistēmās. No kūdras ir iespējams izgatavot plaši pielietojamu produktu - aktivēto ogli, kuru izmanto sekojošās nozarēs: - pārtikas rūpniecībā lai attīrītu sulas, sīrupus, melasi, glicerīnu, augu eļļas, alkoholiskos dzērienus.; - ķīmiskajā rūpniecībā, lai attīrītu glicerīnus, antifrīzus, atšķaidītājus, gāzes, gāzu izmešus; - ūdens attīrīšanā, lai izpildītu ūdens attīrīšanas prasības; - gaisa, gāzu un gāzu maisījumu attīrīšanā, respiratoriem, gāzmaskām; - farmācijas rūpniecībā, lai attīrītu farmaceitiskos līdzekļus un zāles, pārtikas piedevas, augstas tīrības ķīmiskos reaktīvus; - gumijas riepu ražošanā. Kūdras ķīmiskā pārstrāde. Ir dažādas ķīmiskās metodes kūdras apstrādei, lai realizētu tās tālāku izmantošanu: - Ekstrakcija - metode, ar kuras palīdzību iegūst kūdras vasku, ko var plaši izmantot rūpniecībā, medicīnā un citur; - Pirolīze - metode, kuras rezultātā tiek sadalītas kūdras organiskās vielas koksā, šķidrajā kurināmajā un deggāzē. Pirolīzes procesa rezultātā tiek iegūti šādi produkti: naftas sorbenti, aktīvās ogles, darva; - Hidrolīze ir metode, kuras rezultātā no kūdras iegūt produktus ar bioloģisku aktivitāti.