W obliczu rosnącego zapotrzebowania na odnawialne źródła energii coraz częściej mówi się o biomasie jako alternatywie dla tradycyjnych paliw kopalnych. Jednak czy słusznie stawia się na ten surowiec? Co to jest biomasa i dlaczego odgrywa kluczową rolę w przyszłości energetyki? Postaramy odpowiedzieć się na te pytania.
Obecnie bardzo ważnym, ale jednocześnie trudnym problemem związanym z ekologią jest nadmierna emisja gazów cieplarnianych. I nie chodzi tu tylko o to, że spalanie węgla oraz paliw ropopochodnych powoduje zmiany klimatyczne, ale znacznie przyczynia się do pogorszenia jakości powietrza na skutek emisji toksycznych tlenków (np. CO2, SO2, NOX), szkodliwych pyłów oraz metali ciężkich (m.in. kadmu czy rtęci). Aby zredukować emisję gazów i pyłów, a także zapewnić bezpieczeństwo energetyczne oraz racjonalne gospodarowanie zasobami naturalnymi, szuka się alternatyw dla tradycyjnych metod pozyskiwania energii, tym samym zwiększając udział odnawialnych źródeł energii w całkowitej produkcji energetycznej. Rozwiązaniem może okazać się biomasa. Biomasa – co to? Jakie są rodzaje biomasy? Dlaczego biomasa jest ważna?
Biomasa – definicja
Biomasa – co to jest? Definicja biomasy według obowiązującego rozporządzenia ministra gospodarki jest następująca: biomasa to wszystkie stałe i ciekłe substancje pochodzenia roślinnego lub zwierzęcego, które ulegają biodegradacji; odpady i pozostałości z produkcji rolnej oraz leśnej; odpady i pozostałości z przemysłu przetwarzającego ich produkty, a także część pozostałych odpadów, które ulegają biodegradacji. Natomiast do biomasy nie zalicza się materiałów organicznych, które zostały przetworzone w procesach geologicznych – m.in. węgla i ropy naftowej. W najprostszym ujęciu, co to biomasa? To po prostu materiały biologiczne, które można spalić lub przetworzyć na paliwo, aby uzyskać energię cieplną lub elektryczną. Do najważniejszych cech biomasy zalicza się jej odnawialność, dostępność i możliwość wykorzystania w różnych technologiach energetycznych. Warto wiedzieć, że pod względem wielkości i dostępności biomasa jest uznawana za trzecie źródło energii na świecie, a w krajach rozwijających się pokrywa około 30% całkowitego zapotrzebowania na energię. Ponadto jej wartość kaloryczna jest dwukrotnie niższa niż węgla – szacuje się, że 1 Mg węgla kamiennego jest równy energetycznie 2 Mg suchej biomasy. Natomiast wartość opałowa drewna czy słomy wynosi 10-14 Mj/kg – w przypadku węgla kamiennego jest to 25 Mj/kg.
Biomasa – rodzaje według pochodzenia
Do celów energetycznych zazwyczaj wykorzystywane są następujące rodzaje biomasy:
· biomasa roślinna – to wszystkie rośliny charakteryzujące się wysoką wartością energetyczną oraz są odpornością na choroby i szkodniki, dzięki czemu ich uprawa jest bezproblemowa. Ten rodzaj biomasy tworzą m.in. wierzba energetyczna, trzcina cukrowa, rzepak, kukurydza, a także resztki roślinne, np. słoma, łuski i liście;
· biomasa drzewna – obejmuje drewno, zrębki, trociny, wióry, korę, odpadki leśne oraz ich przetworzone formy takie jak pellet - materiały budowlane i wykończeniowe czy brykiet (sprasowane pod wysokim ciśnieniem produkty drzewne),
· biomasa zwierzęca – zawiera odchody zwierząt, takie jak gnojówka, obornik, a także tłuszcze zwierzęce i odpady z przemysłu spożywczego. Może być wykorzystywana do produkcji biogazu, biometanu, a także do spalania;
· odpady biologiczne – obejmują odpady spożywcze, odpady przemysłowe, resztki z produkcji rolnej i spożywczej. Ich wykorzystanie jest coraz bardziej popularne w ramach gospodarki obiegu zamkniętego.
Spośród wymienionych rodzajów biomasy najwięcej zastosowań ma biomasa roślinna i drzewna.
Biomasa – rodzaje według stanu skupienia
Najczęściej występująca i wykorzystywana jest biomasa w formie stałej. Pozyskuje się ją z drzew oraz roślin energetycznych, które po zbiorach wykorzystywane są w formie surowej biomasy lub poddawane dalszej obróbce. Najpopularniejszą formą obróbki jest brykiet (powstaje zazwyczaj ze słomy i rozdrobnionych opadów drzewnych) i drobniejszy pellet (powstaje ze sprasowania trocin i wiórów). Biomasa może również przybrać formę ciekłą – płynne biopaliwa wykorzystywane są przede wszystkim w transporcie. Zalicza się do nich oleje roślinne i bioolej produkowany przy użyciu procesu szybkiej pirolizy, biodiesel oraz alkohole. Ponadto do bezpośredniej produkcji energii elektrycznej i ciepła wykorzystywana jest biomasa w formie gazowej – biogaz może być także wykorzystywany jako paliwo w transporcie. Ten rodzaj biomasy jest produktem fermentacji beztlenowej odpadów pochodzenia organicznego. Można go także pozyskać w wyniku zgazowania biomasy z drewna, czyli tzw. gazu drzewnego (jednak rozwiązanie to jest mało efektywne i raczej niestosowane).
Wytwarzanie biomasy – jak to wygląda?
Proces wytwarzania biomasy obejmuje kilka etapów. Pierwszym jest pozyskanie materiału organicznego, które może odbywać się na dwa sposoby: naturalny (np. zbiór słomy czy odpadów leśnych) lub hodowlany (np. uprawy roślin energetycznych). Kolejnym etapem jest przygotowanie biomasy, czyli jej suszenie, rozdrabnianie i ewentualne przetwarzanie chemiczne.
Następnie biomasa jest spalana w specjalistycznych kotłach, które umożliwiają efektywne wytwarzanie energii cieplnej. W przypadku biomasy drzewnej można również stosować metody termochemiczne, takie jak piroliza czy gazifikacja, które pozwalają na uzyskanie biogazu lub olejów roślinnych. W przypadku biomasy roślinnej wykorzystywane są technologie fermentacji, prowadzące do produkcji biogazu (metanu).
