Z d r o j:
Nazov casopisu: Zivotne prostredie
Vydavatel: Ustav krajinnej ekologie SAV Bratislava
Rocnik: 1996, Cislo: 2

Biomasa - obnovitelny zdroj surovin a energie

 Biomass is the material of plant and animal origin suitable for energetic utilization. At present its importance increases, because it belongs to the category of renewable energetic sources. Slovakia is a country with rich sources of biomass but up to now huge gaps are in its energetic utilization. Different waste can be utilized from (wood-working industrier, forestry, agriculture etc.), but specially cultivated tree species in the so called energetic forests are used also for biomass production, as well as cultivated annual plants and grasses. Biomass can be utilized for direct combustion and also for production of noble fuels (briquettes, charcoal, wood gas). From agricultural products bio-oil is produced, from waste biogas.

 Biomasou nazyvame material rastlinneho a zivocisneho povodu, vhodny na priemyselne a energeticke vyuzitie. Zahrnujeme sem aj odpady a druhotne suroviny, ktore vznikaju pri jej pestovani a spracovani, ako aj prislusnu cast komunalnych odpadov. Biomasa bola od nepamati vsestranne vyuzitelnym materialom a je nim dodnes. Priemyselna revolucia a s nou spojeny rozvoj tazby fosilnych paliv (uhlia, ropy, zemneho plynu), znamenali znizenie jej vyznamu ako zdroja surovin a energie. V sucasnosti vzrasta vyuzivanie obnovitelnych energetickych zdrojov, a tak sme svedkami opatovneho rozvoja vyuzivania biomasy i vo vyspelych krajinach.
Vyhrevnostou 12-16 MJ.kg-1 sa biomasa vyrovna hnedemu uhliu, pri jej spalovani vsak vznika minimalne mnozstvo SO2, NOx a CO2 sa viaze pri jej pestovani. Je velkou prednostou biomasy, ze sa kazdorocne obnovuje, takze pri cielavedomom pestovani sa moze stat, na rozdiel od fosilnych paliv, nevycerpatelnym zdrojom surovin a energie.
Slovensko ma minimalne zdroje fosilnych zdrojov (ropy, zemneho plynu, cierneho uhlia), dovaza az 90 % primarnych energii. Pritom ma velke rezervy v energetickom vyuzivani biomasy. Na vyrobu energie sa u nas vyuzivaju odpady z drevospracujuceho priemyslu (asi 2/3 celkoveho objemu). Velmi malo sa vyuzivaju odpady v lesnictve a takmer vobec sa na tento ucel nevyuzivaju odpady v polnohospodarstve.

 Zdroje biomasy na Slovensku

 Na Slovensku je asi 300 000 ha devastovanej a chemicky znecistenej pody, nevhodnej na pestovanie kulturnych plodin. Okrem toho sa pocita s vyclenenim asi 400 000 ha malourodnych a eroziou ohrozenych pod na zalesnenie a zatravnenie. Na pestovanie biomasy by sa dali vyuzit povodia riek, potokov, odvodnovacich a zavlazovacich kanalov, nasypy pri cestach a zeleznicnych tratiach, ale aj arealy zavodov a polnohospodarskych podnikov. Nevyuziva sa asi:

-- 850 000 m3.rok-1 odpadov z pestovania lesa,
-- 150 000 m3.rok.1 odpadov z drevospracujuceho priemyslu,
-- asi 3,5 mil. t.rok-1 rastlinnych odpadov v polnohospodarstve,
-- asi 10 mil. t.rok-1 tekutych exkrementov hospodarskych zvierat,
-- 1,8 mil. t.rok-1 domovych odpadov (vratane 3 % rok).

Energeticke vyuzitie biomasy

 Pretoze biomasa ma vyhrevnost ako hnede uhlie, moze sluzit na priame energeticke vyuzitie spalovanim. Moze sa na to pouzit:

-- odpadova biomasa z lesnictva, drevospracujuceho priemyslu, polnohospodarstva a vytriedeny domovy odpad,
-- zamerne pestovana "energeticka biomasa" z energetickych lesov, jednorocnych rastlin a trav pestovanych na devastovanej, okrajovej a volnej pode.

•  Dendromasa. Na energeticke ucely mozno vyuzit tencinu, vetvy, hrubinu z korunovych casti stromov, odpad vznikajuci pri manipulacii na odvoznych miestach, pne, prerezavky a palivove drevo. Lesne stiepky vznikaju drvenim alebo sekanim tychto lesnych odpadov. Okrem dreva obsahuju koru, listie, ihlicie a necistoty. Maju pomerne vysoky obsah vody. Ich spalovanie vyzaduje specialne kotly.
•  . Energeticke lesy. V ramci vyskumnych programov sa vo svete experimentuje s viac ako 25 drevinami, ktore by mohli byt vhodne pre energeticke lesnictvo. Prevladaju topole, vrby, agat, platan a eukalyptus. Na ploche 1 ha sa vysadza 5000--10 000 sadenic rychlorastucich drevin. Interval zberu byva 3 az 7 rokov. Dosahuje sa vynos 10--18 t na l ha za rok. Odporuca sa aj agroenergeticke lesnictvo, kde sa dreviny pestuju v sirokom spone a medzi radmi stromov sa vysadzaju polnohospodarske plodiny.
•  . Polnohospodarstvo. Zdrojom biomasy je hlavne slama (zvlast vhodna je slama repkova), kukuricne korovie, zvysky technickych plodin a pod. (treba pouzit technologie na pozberove spracovanie, ktore umoznuju mechanizaciu a automatizaciu manipulacie, dopravy a spalovania -- lisovania do balikov, briketovanie). Z hladiska produkcie polnohospodarskej energetickej biomasy sa za perspektivny povazuje laskavec (Amaranthus), ozdobnica -- "slonia trava" (Miscanthus), cirok cukrovy (Sorghum dochna) a ine. Briketovanu biomasu (lesnu i polnohospodarsku) mozeme spalovat v kotloch na spalovanie uhlia. Spalovanim biomasy mozno dosiahnut vyznamne znizenie exhalatov (az o 60 %), hlavne pri vacsich zariadeniach (nad 1 MW), ktore su konstruovane specialne na spalovanie lesnej alebo polnohospodarskej biomasy.

 Uslachtile paliva z biomasy
 

• Brikety. Z drevnych odpadov vhodnej zrnitosti a vlhkosti sa v briketovom lise za vysokeho tlaku (asi 31,5 MPa) a teploty (kedy sa plastifikovany lignin stava spojivom), vyrabaju brikety. Brikety povazujeme za uslachtile palivo. Maju nizky obsah siry (asi 0,07 %), vyhrevnost 18-20 MJ.kg-1 a mozno ich dlhodobo skladovat.
• Drevne uhlie. Ziskava sa suchou destilaciou dreva. Je to velmi stara technologia (miliere), znama najmenej tak dlho, ako tavenie kovov. Dnes sa na vyrobu drevneho uhlia pouzivaju karbonizacne pece alebo retorty. Drevne uhlie sa pouziva v metalurgii, ako aktivne uhlie na cistenie kvapalin a plynov a na grilovanie.
• Drevny plyn. Ziskava sa vo vyvijacoch (generatoroch) pyrolitickym splynovanim dreva. Vzniknuty plyn obsahuje hlavne CO (25 %), H2 (20 %), CO2 (10 %), N2 (40 %) a scasti CH4 (3 %). Moze sa pouzit na kurenie alebo pohon motorov. Pocas 2. svetovej vojny sa pouzival i na pohon automobilov. Svetova energeticka kriza v 70. rokoch prispela k renesancii zaujmu o tuto technologiu.
• Bionafta MERO. Vyraba sa z repkoveho oleja (MERO -- metylestery z repkoveho oleja) a moze plne nahradit motorovu naftu v autach a traktoroch. Pri prakticky rovnakom vykone motora vsak vyfukove plyny obsahuju menej skodlivin. MERO je tiez vhodnou surovinou na vyrobu biodegradibilnych prevodovych a hydraulickych olejov i zaujimavych chemickych vyrobkov. Na Slovensku sa uz vybudovalo 5 prevadzok na vyrobu MERO, rozpracovane su dalsie projekty.
• Bioplyn. Na bezpodstielkovych velkokapacitnych farmach hospodarskych zvierat (dobytka, osipanych, hydiny) vznika velke mnozstvo hnoja -- tekutej hnojovice, ktora sposobuje environmentalne problemy tym, ze ohrozuje zdroje pitnej vody. Postupom anaerobnej fermentacie -- metanogenezy -- sa da z tekutej hnojovice a mastalneho hnoja vyrobit bioplyn, ktory sa moze pouzit ako palivo i na pohon spalovacich motorov, napr. v kogeneracnych jednotkach. Zvysok po fermentacii ("vyhnita hnojovica") nezapacha a mozno ju pouzit ako vyborne hnojivo. Technologia metagenezy je pomerne jednoducha, je vsak investicne narocna. Vo svete sa casto vyuziva, pretoze velmi dobre riesi ekologicke problemy velkochovov hospodarskych zvierat. V Rakusku, Dansku a Holandsku su v prevadzke i male zariadenia pre rodinne farmy, ktore zabezpecia energiu na ohrev vody a kurenie. Na Slovensku sa buduju dve velke vyrobne jednotky.

 Energeticke vyuzitie tuhych komunalnych odpadov

 Odpad z domacnosti je v priemyselne vyspelych krajinach, ale aj u nas, vaznym environmentalnym problemom. V mestach vznika 1-2 kg odpadu na osobu a den (v SR asi 2 mil. t.rok-1). Maju velmi premenlive zlozenie i vlhkost, ale obsahuju priemerne 30-60 % biomasy (papier, potraviny, drevo a pod.), ktoru mozno vyuzit na vyrobu energie. Z hladiska spalovania je nevhodne, ze tento odpad obsahuje 1-8 % textilu, koze, gumy a plastov. Spalovanie netriedeneho TKO vyzaduje specialne kotly. Pri spalovani plastov, koze a gumy, impregnovaneho dreva s obsahom lepidiel a lakov v beznom kotli vznikaju plynne toxicke latky (napr. dioxiny, furany a pod.), ktore sa termicky rozkladaju pri teplotach vyssich ako 850 oC, co sa da dosiahnut len v specialnych kotloch. Problem je i s popolom, ktory sa nemoze pouzit na hnojenie alebo do kompostov ako popol zo samotnej biomasy, preto sa musi skladovat na specialnych skladkach s nepriepustnou vrstvou, co je financne narocne. V zariadeni na spalovanie TKO vsak mozno spalovat aj biomasu.