Co to jest biomasa?

Biomasa to najstarsze i najszerzej współcześnie wykorzystywane odnawialne źródło energii. Należą do niej zarówno odpadki z gospodarstwa domowego, jak i pozostałości po przycinaniu zieleni miejskiej. Biomasa to cała istniejąca na Ziemi materia organiczna, wszystkie substancje pochodzenia roślinnego lub zwierzęcego ulegające biodegradacji. Biomasą są resztki z produkcji rolnej, pozostałości z leśnictwa, odpady przemysłowe i komunalne.

Biomasa stanowi trzecie, co do wielkości na świecie, naturalne źródło energii. Według definicji Unii Europejskiej biomasa oznacza podatne na rozkład biologiczny frakcje produktów, odpady i pozostałości przemysłu rolnego (łącznie z substancjami roslinnymi i zwierzęcymi), leśnictwa i związanych z nim gałęzi gospodarki, jak również podatne na rozkład biologiczny frakcje odpadów przemysłowych i miejskich (Dyrektywa 2001/77/WE).

Zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Gospodarki i Pracy z dnia 9 grudnia 2004 roku biomasa to stałe lub ciekłe substancje pochodzenia roślinnego lub zwierzęcego, które ulegają biodegradacji, pochodzące z produktów, odpadów i pozostałości z produkcji rolnej oraz leśnej, a także przemysłu przetwarzającego ich produkty, a także części pozostałych odpadów, które ulegają biodegradacji (Dz. U. Nr 267, poz. 2656).

Biomasa to głównie pozostałości i odpady. Niektóre jej formy są jednak celem, a nie efektem ubocznym produkcji. Specjalnie po to, by pozyskiwać biomasę uprawia się pewne rośliny – przykładem wierzba wiciowa, rdest czy trzcina pospolita. Do tych upraw energetycznych nadają się zwłaszcza rośliny charakteryzujące się dużym przyrostem rocznym i niewielkimi wymaganiami glebowymi.

Stała, ciekła i gazowa

Różne rodzaje biomasy mają różne właściwości. Na cele energetyczne wykorzystuje się drewno i odpady z przerobu drewna, rośliny pochodzące z upraw energetycznych, produkty rolnicze oraz odpady organiczne z rolnictwa, niektóre odpady komunalne i przemysłowe. Im suchsza, im bardziej zagęszczona jest biomasa, tym większą ma wartość jako paliwo. Bardzo wartościowym paliwem jest na przykład produkowany z rozdrobnionych odpadów drzewnych brykiet. Paliwo uszlachetnione, takie jak brykiet czy pelety drzewne, uzyskuje się poprzez suszenie, mielenie i prasowanie biomasy. Koszty ogrzewania takim paliwem są obecnie niższe od kosztów ogrzewania olejem opałowym.

Biomasa występuje w różnych stanach skupienia. Dotychczas mówiliśmy o jej formach w stanie stałym, teraz zajmijmy się przez chwilę postaciami gazową i ciekłą. Przy oczyszczalniach ścieków i na składowiskach odpadów, tam gdzie rozkładają się odpady organiczne występuje biogaz będący mieszaniną głównie metanu i dwutlenku węgla. Zwany on jest czasami gazem błotnym, a powstaje podczas beztlenowej fermentacji substancji organicznych. Człowiek może go wykorzystywać na różne sposoby, m. in. do produkcji:

Istotny jest fakt, że wykorzystując będący jednym z gazów cieplarnianych metan zapobiega się jego emisji do atmosfery. Im mniej zaś w atmosferze gazów cieplarnianych, tym mniejsze natężenie efektu cieplarnianego, tym mniej związanych z globalnym ociepleniem niekorzystnych zmian klimatu.

Jeśli chodzi o postać ciekłą, to największe znaczenie odgrywają alkohole produkowane z roślin o dużej zawartości cukru oraz biodiesel produkowany z roślin oleistych. W wyniku fermentacji, hydrolizy lub pirolizy na przykład kukurydzy czy też trzciny cukrowej otrzymuje się etanol i metanol – biopaliwa, które mogą być następnie dodawane do paliw tradycyjnych. Przykładowo, około 90% wyprodukowanego w Stanach Zjednoczonych etanolu wykorzystuje się do wytwarzania „E 10”, paliwa zwanego także „gazoholem”. Ta, zawierająca tylko 10% etanolu mieszanina może napędzać każdy silnik, pracujący normalnie na benzynie, jednak na „E 85”, paliwie zawierającym 85% etanolu i 15% benzyny mogą jeździć tylko specjalnie przystosowane samochody.

Zalety biomasy

Biomasę warto wykorzystywać z wielu powodów. Paliwo to jest nieszkodliwe dla środowiska: ilość dwutlenku węgla emitowana do atmosfery podczas jego spalania równoważona jest ilością CO2 pochłanianego przez rośliny, które odtwarzają biomasę w procesie fotosyntezy. Ogrzewanie biomasą staje się opłacalne – ceny biomasy są konkurencyjne na rynku paliw. Wykorzystanie biomasy pozwala wreszcie zagospodarować nieużytki i spożytkować odpady.

Źródła:

Kubica, 2003. Spalanie biomasy i jej współspalanie z węglem.
Instytut Energetyki Odnawialnej, 2004. Bioenergia: wykorzystanie zasobów biomasy do produkcji ciepła, nergii elektrycznej i paliw transportowych.
Office for Official Publications of the European Communities, 2000. Biomass: An Energy Resource for the European Union.
Ministerstwo Środowiska, 2002. Strategia rozwoju energetyki odnawialnej.
EC BREC, 2003. Odnawialne źódła energii jako element rozwoju lokalnego. Przewodnik dla samorządów erytorialnych i inwestorów.

Zrębki drzewne – co to jest?

Zrębki drzewne to rozdrobnione drewno w postaci długich na 5 – 50 mm, szerokości 10 – 20 mm i grubych na 2 – 8 mm ścinków o charakterystycznym, romboidalnym kształcie. Zrębki o takim kształcie są stosowane w przemyśle tworzyw drzewnych i celulozowo – papierniczym. Dla zrębków energetycznych wymiary ziarna zawarte są w przedziale 5 – 100 mm.

Są produkowane:

Dzięki rozdrobnieniu drewna na zrębki uzyskujemy możliwość zautomatyzowania procesu spalania oraz wygodniejszy sposób magazynowania. Ze względów logistycznych zrębki stosuje się w celu optymalizacji kosztów transportu surowców gorszej jakości (np. drobnica gałęziowa, odpady tatarczne). Wartość opałowa zrębków wynosi 10 – 16 MJ/kg (średnio przyjmuje się 13 MJ/kg), wilgotność 20-60% (jeżeli pochodzą z tartaków, zawierają dużo wody 40 – 50%; zrębki leśne 30%), a zawartość popiołu, którą zwiększa ewentualne zanieczyszczenie kamieniami, glebą i piachem stanowi od 0,6 do 1,5% suchej masy. Zrębki są doskonałym paliwem dla kotłów, wykorzystuje się je również do produkcji płyt wiórowych i jako topnik w hutnictwie. Wadą tego paliwa jest wrażliwość na zmiany wilgotności powietrza i podatność na choroby grzybowe. Długo magazynowane zrębki powinny być co jakiś czas przewracane. Ze względu na małą gęstość, zrębki zajmują stosunkowo dużo miejsca podczas składowania.

Surowcem do wytwarzania zrębek może być drewno niskiej jakości (drewno z korą, igliwiem oraz rośliny energetyczne jak np. wierzba). Powinno się jednak unikać mało biologicznie aktywnych liści i igieł, gdyż te wzmacniają fermentację i samoogrzewanie. Nie wskazane są również zanieczyszczenia ziemią, bo należą do wagi zapłaconej bez wartości opałowej i mogą wywoływać zakłócenia w procesie spalania i tworzenie żużlu.

Problematycznie przedstawia się suszenie zrębków. Niewystarczająco suche mocno się nagrzewają, przez co występuje ryzyko samozapłonu przy kontakcie z materiałami łatwopalnymi, takimi jak siano, słoma itd. Temperatura magazynowania zrębków nie przekracza normalnie 800C. Do samozapłonu temperatura ta nie wystarczy, ponieważ temperatura zapłonu dla drewna wynosi 2300C. Żeby nie wystąpił samozapłon zrębków z większą ilością liści, poleca się nie usypywać stosu powyżej 7m. Podczas ręcznej zmiany struktury warstwowej stosu zrębków, krytyczny wpływ na osoby zajmujące się tym mogą mieć grzyby rosnące w zrębkach.

Zrębki powinny być składowane na suchym podłożu (np. plandeka, podłoże betonowe) pod otwartym po bokach dachem. Dzięki wytwarzanemu ciepłu przez fermentację świeże z lasu zrębki o wilgotności 70% mogą w przeciągu dwóch do trzech miesięcy podeschnąć do 35%. W specjalnych magazynach na zrębki (silosy, bunkry) znajdują się w podłodze kanały na powietrze (podobne do rur drenażowych). Przez te rury można wtłaczać ogrzane i dzięki temu suche powietrze (np. z suszarni do zboża), które przepływa przez zrębki. W ten sposób można wysuszyć zrębki w przeciągu jednego tygodnia do 25%. Sztuczne suszenie zrębków kosztuje jednak więcej energii, niż jest jej tracone podczas spalania wiórów wilgotnych. Dlatego w normalnych okolicznościach nie ma ono sensu. Optymalny jest poziom wilgotności od 25% do 45% (masy suchej) zwiększenie wilgotności o 10 % powoduje obniżenie wartości opałowej o 3 do 5%.

Tabela: Charakterystyka zrębków drzewnych – wartości opałowe zrębków drzewnych przy różnych wartościach wilgotności i zagęszczeniu

Źródła:

Hans – Peter Ebert „Palenie drewnem we wszystkich rodzajach pieców”
Studio Astropsychologii 2003, Białystok, Wydanie I
Polska Izba Biomasy, Materiały z konferencji „Ciepło z biomasy w praktyce 2007” – 13.02.2007r. Kielce, Targi Energii Odnawialnej ENEX – Nowa Energia 2007
Piotr Gradziuk „Biopaliwa”

Co to jest biomasa?

Stała, ciekła i gazowa

Zalety biomasy

Zrębki drzewne – co to jest?

Skontaktuj się z nami

Sandra

Łukasz

Anna

Waldemar

Andrzej