Biomasa

Wśród biomasy wyróżnia się:

• fitomasę – biomasę roślin
• zoomasę – biomasę zwierząt
• biomasę mikroorganizmów – np. plankton

Inny podział wyróżnia w ekosystemach biomasę producentów i biomasę konsumentów, które składają się na całkowitą biomasę biocenozy. Biomasa producentów tworzona jest w procesie fotosyntezy. Konsumenci i reducenci (destruenci) tworzą swoją biomasę kosztem biomasy producentów.

Poprzez fotosyntezę energia słoneczna jest akumulowana w biomasie, początkowo organizmów roślinnych, później w łańcuchu pokarmowym także zwierzęcych. Energię zawartą w biomasie można wykorzystać dla celów człowieka. Polega to na przetwarzaniu na inne formy energii poprzez spalanie biomasy lub spalanie produktów jej rozkładu. W wyniku spalania uzyskuje się ciepło, które może być przetworzone na inne rodzaje energii, np. energię elektryczną.

Rodzaje biomasy wykorzystywanych do celów energetycznych

Do celów energetycznych wykorzystuje się najczęściej:

• drewno o niskiej jakości technologicznej oraz odpadowe
• słoma, makuchy i inne odpady produkcji rolniczej
• odchody zwierząt
• osady ściekowe
• wodorosty uprawiane specjalnie w celach energetycznych
• odpady organiczne np. wysłodki buraczane, łodygi kukurydzy, trawy, lucerny
• oleje roślinne i tłuszcze zwierzęce

W Polsce na potrzeby produkcji biomasy można uprawiać rośliny szybko rosnące:

• wierzba wiciowa (Salix viminalis)
• ślazowiec pensylwański lub inaczej malwa pensylwańska (Sida hermaphrodita)
• topinambur, czyli słonecznik bulwiasty (Helianthus tuberosus)
• róża wielokwiatowa znana też jako róża bezkolcowa (Rosa multiflora)
• rdest sachaliński (Polygonum sachalinense)
• miskant olbrzymi, czyli trawa słoniowa (Miscanthus sinensis gigantea)
• miskant cukrowy (Miscanthus sacchariflorus)
• spartina preriowa (Spartina pectinata)
• palczatka Gerarda (Andropogon gerardi)
• proso rózgowe (Panicum virgatum).

Wady i zalety spalania biomasy

Spalanie biomasy jest uważane za korzystniejsze dla środowiska niż spalanie paliw kopalnych, gdyż zawartość szkodliwych pierwiastków (przede wszystkim siarki) w biomasie jest niższa niż w przeciętnym węglu. Źródła biomasy są też stosunkowo jednorodnie rozmieszczone przestrzennie, co potencjalnie ogranicza konieczność transportu w stosunku do paliw kopalnych.

Biomasa ma teoretycznie korzystniejszy bilans dwutlenku węgla od paliw kopalnych ze względu na to, że rosnąc pochłania jego część w procesie fotosyntezy. Chęć ograniczenia emisji CO2 skutkowała wprowadzeniem subsydiów dla uprawy roślin energetycznych, a następnie wprowadzeniem obowiązku współspalania biomasy wraz z paliwami kopalnymi w elektrowniach.

W praktyce bilans CO2 jest znacznie mniej korzystny niż wynika to z obliczeń teoretycznych, ze względu na emisje w trakcie produkcji oraz transportu biomasy.

Kontrowersje związane z wykorzystaniem biomasy – przemilczane skutki spalania biomasy

Rządy europejskie coraz bardziej skłaniają się ku bioenergii, widząc w niej tani sposób na spełnienie wymogów dotyczących energii odnawialnej. Stanowi ona 62% wykorzystanej energii odnawialnej w całej Unii.

Badania pokazują jednak, że biomasa nie może być zaliczana do najbardziej czystych i zielonych (ekologicznych) źródeł energii. Jej wykorzystywanie wiąże się bowiem z utratą bioróżnorodności, negatywnymi skutkami wynikającymi z emisji związków węgla czy zmianą sposobu wykorzystania gruntu.

Biomasa, ze względu na ekstensywną produkcję rolną i gospodarkę leśną, wpływa także na jakość wody, gleby i powietrza.

Należy też pamiętać o prawach człowieka do użytkowania ziemi. Zdarzały się bowiem przypadki, że grunty zabierane były społeczności, a następnie przeznaczane pod produkcję biomasy.

Neutralizacja dwutlenku węgla w dłuższej perspektywie

Podczas spalania biomasy dwutlenek węgla w bardzo krótkim czasie zostaje uwolniony do atmosfery, ale ponowne pochłonięcie go przez szatę roślinną zajmuje wiele lat. Według badań Princeton University wykorzystanie biomasy do celów energetycznych dopiero po ok. 100 latach bilansuje emisję CO2 do zera. Prowadzi to do wniosku, że uwolnienie i absorpcja dwutlenku węgla neutralizują się dopiero w długiej perspektywie, co jest niekorzystne dla środowiska.

Sposób rozliczania czyli zaginiona emisja 

Każde drzewo, które zostało ścięte, nie może być dalej liczone jako drzewo, które pochłania emitowany dwutlenek węgla.

Zgodnie z protokołem z Kioto, kraje raportują swoje emisje dwutlenku węgla oraz zmiany zdolności jego absorbowania wynikające ze zmian w użytkowaniu gruntów. Aby uniknąć podwójnego raportowania biomasy drzewnej, uwzględnia się ją tylko w raportach dotyczących zmian użytkowania gruntów.

Co jednak, jeśli spalana jest biomasa importowana z kraju nienależącego do porozumienia lub jeśli do statystyk używane są stare dane sposobu użytkowania? Rzeczywista emisja nie jest uwzględniana w żadnej ze statystyk. Taką sytuację określa się jako „zaginioną emisją”

Nieracjonalna wycinka na opał

Produkcja biomasy nie może powodować zniszczenia lasów lub ich degradacji. W przypadku drewna, spalenie jego różnych rodzajów daje różne skutki. Nie chodzi tu o gatunek, ale o stopień przekształcenia i możliwości jego dalszego wykorzystania w różnych branżach.

Uzasadnione jest np. spalanie w celach energetycznych odpadów z przemysłu drzewnego, które nie mogą być wykorzystane w inny sposób, np. w przemyśle meblarskim. Drewno może być także pozyskiwane podczas wykonywania działań związanych z zarządzaniem lasem, np. przy przerzedzaniu w celu ochrony przeciwpożarowej.

Dodatkowo spalanie powinno odbywać się „in situ”. Transport wiąże się bowiem z ryzykiem dodatkowych emisji, np. samochodowych spalin. Tymczasem lasy, które mogłyby dalej rosnąć lub być wycięte specjalnie w celach energetycznych, powinny zostać zachowane. W ostatecznym rozrachunku, właśnie w swojej naturalnej formie, lasy dają najwięcej korzyści na wielu płaszczyznach.

Zabezpieczenia dla wykorzystania biomasy

Żeby uniknąć negatywnych skutków produkcji, wykorzystania i spalania biomasy, organizacje pozarządowe proponują zabezpieczenia dla wykorzystania biomasy.

Ustalenie górnego pułapu dla wykorzystania biomasy w energetyce

Przede wszystkim sugerowane jest wprowadzenie górnego pułapu dla wykorzystania biomasy do produkcji energii do poziomu, który będzie umożliwiał jej zrównoważone dostarczenie. Podstawą powinno być to, żeby maksymalna podaż na biomasę potrafiła być zaspokojona przez krajowe zasoby. Nie chodzi tutaj o całkowity zakaz importu, ale żeby kryteria dla importowanej biomasy były takie, by ślad węglowy wykorzystania jej był zgodny z zasadą zrównoważonego rozwoju.

Zapewnienie optymalnego i wydajnego systemu źródeł biomasy

Niezwykle ważne jest też zapewnienie optymalnego i wydajnego systemu źródeł biomasy, zgodnie z zasadą kaskadowego wykorzystania. Najpierw z drewna trzeba zrobić trwałe produkty, materiały typu domy czy meble. Natomiast energię z biomasy, należy wytwarzać zgodnie z hierarchią odpadów, która wymaga ponownego wykorzystania lub przetworzenia danego produktu.

Szczegółowe rozliczenia emisji związków węgla przy wykorzystaniu biomasy

Nie można też zapominać o tym, że biomasa, która otrzymuje wsparcie i dotacje z UE, powinna spełniać szczegółowe wymogi rozliczania emisji związków węgla. Rozliczenie to powinno zawierać pełen ślad węglowy wykorzystywania bioenergii, w tym zastąpienia paliw kopalnianych, długu węglowego i zmian w innych zastosowaniach biomasy. Także emisje ze wszystkich metod pozyskiwania biomasy, jej przetwarzania, transportu i spalania powinny być uwzględnione.

Spalanie biomasy w biogazowni

Jeżeli chodzi o wykorzystanie biomasy w energetyce, to powinny to być przede wszystkim biogazownie. Są one efektywne i dodatkowo dają możliwość magazynowania energii.

Metody wykorzystania energetycznego biomasy

Tradycyjnie powszechnie wykorzystuje się biomasę do ogrzewania i gotowania. W ramach wysiłków dążących do uniezależnienia potrzeb energetycznych od paliw kopalnych pojawiła się również tendencja do zaawansowanej konwersji biomasy, głównie do produkcji energii elektrycznej w elektrowniach cieplnych. Największy w Polsce kocioł opalany biomasą znajduje się w Elektrowni Połaniec.

Oprócz bezpośredniego spalania wysuszonej biomasy, energię pochodzącą z biomasy uzyskuje się również poprzez:

• zgazowanie – gaz generatorowy (głównie wodór i tlenek węgla) powstały ze zgazowania biomasy w zamkniętych reaktorach (tzw. gazogeneratorach) – jest on spalany w kotle lub bezpośrednio napędza turbinę gazową bądź silnik spalinowy, może być też surowcem do syntezy Fischera-Tropscha.
• w wyniku fermentacji biomasy otrzymuje się biogaz, metanol, etanol, butanol i inne związki, które mogą służyć jako paliwo.
• estryfikację – biodiesel

Odnawialne źródła energii – dodatkowe informacje:
biogaz, biometan, biopaliwo, efektywność energetyczna, energetyka prosumencka, energetyka jądrowa, energetyka rozproszona, energia cieplna oceanu, energia geotermalna, energia prądów morskich pływów i falowania, energia słoneczna, energia wiatru, energia wodna, fuzja termojądrowa, kryzys energetyczny, offshore, perowskit, prosument, REPowerEU, Small Modular Reactor (SMR), spółdzielnie energetyczne (wspólnoty energetyczne), system net-billingu, transformacja energetyczna, wodór, ubóstwo energetyczne, zielona energia, zrównoważona energetyka