BIOENERGIA – co to jest i skąd pochodzi?

 

Zacznijmy od bioenergii

Pochodne żywych organizmów to tzw. biomasa. Wiele rodzajów biomasy może być używanych jako opał do wytwarzania energii, bezpośrednio lub pośrednio.

Drewno, słoma i inne substancje pochodzenia roślinnego są spalane bezpośrednio dla uzyskania ciepła, gotowania lub produkcji prądu. Rozkładająca się materia roślinna, ciał zwierząt, odpady lub inna biomasa wytwarzają gazy takie jak metan, który może służyć również  do spalania, by dostarczyć ciepło lub prąd.

Niektóre elektrownie są przystosowane do spalania kurzych odchodów – z farm klatkowych, gdzie kury są hodowane w ogromnych barakach dla jajek i mięsa.

 CIEKAWOSTKA

Proste przetwórnie lub fermentownie biomasy były używane już w czasach starożytnych na Bliskim Wschodzie, w Indiach i Chinach. Były budowane z kamiennych płyt i pokrywane drewnianymi tyczkami, gałęziami i ziemią. Wyjściowy pomysł wciąż ten sam, ale obecnie materiały budowlane uległy zmianom.

 

Co dalej ?

Coraz częściej na wysypiskach śmieci i odpadów są montowane rury odprowadzające metan z rozkładającego się jedzenia, warzywnych obierek , wyrwanych chwastów i podobnych substancji. Wykonuje się to tylko dla pozyskania energii, ale również by zapobiec wybuchowi tego gazu.

 

Spalarnie

Spalanie w wysokiej temperaturze jest jedną z dróg pozbycia się śmieci, które trafiłyby na wysypisko. Generując ogromną ilość ciepła, gdyż zwykle spalanie przeprowadza się w temperaturze przekraczającej 800 stopni Celsjusza, można je wykorzystać do ocieplania budynków  lub generowania prądu. Jest to energia z odpadów. Spalanie różnych rodzajów śmieci może emitować trujące spaliny i toksyczny popiół. Oczyszczanie wyziewów z toksycznych związków i pozbycie się popiołów może sprawiać istotne problemy.

Prawo Unii Europejskiej obliguje nas do odzysku energii pochodzącej z odpadów, zabraniając wręcz do składowania tych frakcji, które posiadają między innymi wartość jako paliwo odnawialne. Czasu na to, by spełnić zapisane w dyrektywie warunki jest niewiele, gdyż rok 2020 to czas ostateczny na wprowadzenie mechanizmów pozwalających na zagospodarowanie 50% odpadów w procesach odzysku. Jednym ze sposobów zagospodarowania odpadów jest ich obróbka termiczna. Przyglądając się rosnącym składowiskom śmieci, wyraźnie widać, że pomimo ustawowego obowiązku selektywnej segregacji odpadów, Polacy na dzień dzisiejszy nie radzą sobie z tym problemem. Obecnie w Polsce ponad połowa odpadów trafia na wysypiska, a jedynie 7% stanowi surowiec przeznaczony do odzysku termicznego. Te proporcje muszą ulec zmianie. Zmorą dla mieszkańców stały się tzw. spalarnie. Brak jasnego zaprezentowania funkcji spalarni i omówienia ze społeczeństwem procesów w niej zachodzących, uwalnia, wraz z dymem wydobywającym się z kominów, demony nieświadomości. Wyrazem nieświadomości są protesty, pikiety i petycje sąsiadów do władz, kiedy tylko powstaje zamysł budowy takiego obiektu. Odrębnym tematem jest oczywiście kontrola nad ścisłym przestrzeganiem norm oraz zachowanie reżimów technologicznych w procesach spalania, kiedy spalarnia rozpoczyna swoje funkcjonowanie. Powinniśmy zdawać sobie sprawę z faktu, że obróbka termiczna odpadów jest tak naprawdę jedną z najbezpieczniejszych, najbardziej przyjaznych środowisku oraz najefektywniejszą metodą zagospodarowania odpadów. Termiczny odzysk może stać się jednym z najskuteczniejszych narzędzi w osiąganiu unijnych celów w zakresie przetwarzania i unieszkodliwiania odpadów. Powstające wyspecjalizowane miejskie instalacje termicznego przekształcania odpadów komunalnych (ITPOK) wydają się alternatywą dla „rosnących” na legalnych oraz tzw. dzikich wysypiskach gór śmieci. Żyjemy w XXI wieku i jako społeczeństwo powinniśmy nadążać na zmianami, jakie niosą nasze czasy. Gromadzenie na wysypiskach – nowocześnie zwanymi  Zakładami Gospodarki Odpadami, składowanie na znacznym obszarze nawet posegregowanych odpadów jest najbardziej prymitywną metodą rozwiązania tego problemu.

 

Spalarnia. Spalarnie są dobrymi dostawcami energii cieplnej.

 

Jak działają piece na biomasę i biogazy

Biomasa może służyć jako opał w formie stałej do podgrzewania wody – tak jak węgiel czy podobne paliwa. Dodawana małymi porcjami ze specjalnego zasobnika. Biogaz jest spalany w ten sam sposób jak gaz ziemny- obydwa gazy składają się głownie z metanu.

Istotne są rozmiar pojemnika na gaz i palnika, a także dopływ powietrza niezbędnego do podtrzymania  płomienia. Metan musi zmieszać się z odpowiednia ilością tlenu. By płonąć spokojnie, w przeciwnym razie może wybuchnąć .

Przez wlot są wrzucane do komory fermentacyjnej niedojedzone jedzenie, obierki, wypielone chwasty ogrodowe, odpady zwierzęce, ścieki , które stanowią razem surowiec. Najczęściej we wlocie znajduje się zapadka zapobiegająca ucieczce cuchnącego gazu. Komora fermentacyjna przykryta jest trwałą kopułą, która nie może się zawalić pod czymkolwiek, co mogłoby się nad nim poruszać i przysypana ziemią.

 

Biogaz

Większość biomasy rozkłada się beztlenowo, dzięki czemu powstaje więcej metanu (około 2/3 ilości gazów), poza tym azot, dwutlenek węgla i siarki, niewielkie ilości amoniaku i siarkowodoru. Ten ostatni wydziela charakterystyczny „zapach zgniłych jajek”.

Właz zbiornika na biomasę jest zakręcony, by nie dopuszczać powietrza, ale może być usunięty, gdy zbiornik jest opróżniany, czyszczony lub naprawiany. Biomasa rozkłada się i fermentuje naturalnie dzięki pleśni lub grzybom, bakteriom i innym drobnoustrojom. Te organizmy umożliwiają krążenie materii w przyrodzie.

Zgniłe odpady pofermentacyjne są co jakiś czas używane jako nawóz do rozrzucania na polach uprawnych (w zależności od lokalnych przepisów o recyklingu). Metan i inne gazy są wyprowadzane rurą do zbiornika lub kontenera. Tutaj mogą być bezpośrednio spalane. Gaz może też być sprężony w ciśnieniowych cylindrach i przewożony w inne miejsca, gdzie będzie wykorzystywany.

Tak oto własnie przebiega cały proces produkcji energii z biomasy.

Kotły na drewno i biomasę

Stają się popularne ze względu na niską cenę paliw pochodzenia roślinnego oraz ich ekologiczność. Do tej grupy zalicza się: kotły na drewno (nazywane zgazowującymi), na pelety i brykiety (sprasowane trociny i wióry), na słomę oraz ziarna zbóż i pestki owoców. Biomasa jest paliwem odnawialnym – sadząc drzewa i inne rośliny, można uzupełniać jego zapasy, a podczas spalania biomasy do atmosfery uwalnia się tylko tyle dwutlenku węgla, ile spalane rośliny pobrały wcześniej w procesie fotosyntezy. Ich spalanie nie przyczynia się zatem do zwiększania efektu cieplarnianego.

Kotły na biomasę potrzebują sporej przestrzeni, dużo miejsca zajmuje też paliwo do nich. Najgorsze są pod tym względem kotły na słomę – w sezonie grzewczym zużywa się jej tyle, że trzeba przeznaczyć na nią przestrzeń wielkości dużej stodoły. Biopaliwa należy uzupełniać w kotle częściej niż węgiel. Pod tym względem znów najgorzej wypada słoma, której porcja wypala się w ciągu kilkudziesięciu minut, a najlepiej pelety, ziarna zbóż i pestki spalane w specjalnych kotłach z automatycznymi podajnikami i zasobnikami, w których można zgromadzić zapas paliwa na kilka dni.

Wszystko zależy od wielkości gospodarstwa rolnego i jego potrzeb na zużywanie energii.