[ Zamknij ]

Nowe zasady dotyczące cookies
W ramach naszej witryny stosujemy pliki cookies w celu świadczenia Państwu usług na najwyższym poziomie, w tym w sposób dostosowany do indywidualnych potrzeb. Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień dotyczących cookies oznacza, że będą one zamieszczane w Państwa urządzeniu końcowym. Możecie Państwo dokonać w każdym czasie zmiany ustawień dotyczących cookies. Więcej szczegółów na stronie Polityka Prywatności.


rejestracja

Charakterystyka energii z biomasy pod kątem oddziaływania na środowisko

Opublikowano: 17.11.2013
image

Ocenę oddziaływania na środowisko biomasy jako źródła energii można podzielić na dwa zasadnicze aspekty. Pierwszy z nich to emisja gazów, powstałych w procesie spalania różnych form biomasy. Drugą kwestią jest ocena wpływu na środowisko przyrodnicze upraw roślin energetycznych.

Emisja gazów

Proces spalania biomasy wiąże się z emisją do środowiska substancji szkodliwych. Porównując ją z emisją zanieczyszczeń podczas spalania węgla kamiennego, uzyskuje się następujące wnioski:

  • biomasa posiada w sobie mniej siarki - uśredniona zawartość siarki w biomasie to 0,01%, dla węgla ta wartość wynosi 0,9% [9]. W związku z tym zastępowanie nią węgla wpływa również na obniżenie emisji tlenków siarki, rozwiązując przez to problem odsiarczania spalin [32].
  • spalanie biomasy wiąże się ze zmniejszoną emisją tlenków azotu
  • podczas spalania biomasy wydziela się jednak dużo więcej pyłów, ponieważ posiada ona w sobie więcej części lotnych [7]. W przypadku spalania słomy zawartość części lotnych wynosi aż 70%, co stwarza konieczność stosowania odpowiednich technologii spalania i oczyszczania gazów z kotłów 

Wartości opałowe i emisje szkodliwych gazów dla węgla kamiennego i biomasy

Oddzielną kwestią jest emisja dwutlenku węgla, oczywistego produktu spalania zarówno węgla jak i biomasy. Przyjmuje się, że w procesie spalania biomasy bilans emisji CO2 jest zerowy, ponieważ tyle się go emituje do atmosfery, ile rośliny pobierają w procesie fotosyntezy. W przypadku wielorocznych roślin energetycznych ilość pochłanianego CO2 może nawet przewyższyć ilość emitowanego.

Pokazuje to korzystny wpływ procesów energetycznych z wykorzystaniem biomasy na redukcję efektu cieplarnianego. Kolejną wartością przemawiającą za stosowaniem biomasy jest mniejsza ilość popiołów pozostająca po procesie spalania - zawartość popiołów dla biomasy to 1%, dla węgla 22%. Efekt ekologiczny skutków zmiany węgla na biomasę, w gospodarstwie indywidualnym, wskazuje, iż zakładając zużycie w skali roku 8 ton węgla, można zredukować emisję zanieczyszczeń o następujące wartości:

  • CO – 92%
  • SO2 – 97%
  • NO2 – 80%
  • TOC – 77% (ogólny węgiel organiczny)
  • WWA – 99,9%
  • B(a)P – 99,9%
  • CO2 – 100%

Niestety spalanie biomasy może prowadzić do nieznacznych emisji szkodliwych substancji: HCL, furanów czy dioksyn. Jest to spowodowane dużą niejednorodnością i różnym składem chemicznym biomasy i obecności w niej m.in. chloru i tlenków azotu. Przyczyną tego jest często zanieczyszczenie biomasy pestycydami, odpadami tworzyw sztucznych czy związkami chloropochodnymi.

Jednakże kwestia wprowadzania mniejszej ilości substancji szkodliwych do środowiska, niżeli jest to w przypadku spalania paliw konwencjonalnym, nie jest w rzeczywistości taka oczywista. Prowadzone badania porównujące biomasę i węgiel kamiennym pokazują że węgiel kamienny nie zawsze jest materiałem wypadającym gorzej pod względem emisji zanieczyszczeń. W wielu przypadkach wydaje się być on nawet materiałem dużo korzystniejszym. Zastosowanie temperatury spalania powyżej 900 st.C, powoduje, że węgiel wydziela dużo mniej CO niż biomasa. Także, jeśli chodzi o emisję tlenku azotu, węgiel kamienny nie powoduje największej jego emisji. Wskaźniki emisji umieszczają go w gronie materiałów powodujących małą emisję tego związku (porównywalną do drewna i trocin). Natomiast największą emisją NO charakteryzuje się roślin energetyczna - makuch rzepakowy. W temperaturze powyżej 800 st.C węgiel, tak jak i biomasa, emituje mniejsze ilości ogólnego węgla organicznego. Jedynie w temperaturze 700 st.C emisja TOC ze spalania węgla kamiennego jest wyższa.

Rośliny energetyczne

Biorąc pod uwagę rozwój biomasy należy zwrócić baczną uwagę na ochronę różnorodności biologiczne. Należy zaadaptować takie strategie oraz podejścia, które minimalizują wpływ na różnorodność biologiczną rodzimych ekosystemów. Przyjmuje się, że uprawy roślin energetycznych przyczyniają się do ochrony środowiska dopóki to, co jest spalane, jest zastępowane nowymi uprawami. Tylko wtedy ilość wyemitowanego CO2 podczas spalania, jest równoważona przez CO2 pobierany przez rośliny w trakcie wegetacji. Istotne jest także stosowanie nisko-emisyjnego eksploatowania upraw, czyli zbiorów i transportu surowców.

Rośliny energetyczne są to wyselekcjonowane gatunki charakteryzujące się szybkim wzrostem, wysoką odpornością na trudne warunki klimatyczne i szkodniki oraz dobrym wskaźnikiem wartości opałowej. Do uprawy roślin z plantacji energetycznych zwykle nadają się mało urodzajne oraz skażone gleby. Uprawy tych gatunków na zdegradowanych glebach, przyczyniają się do poprawy ich stanu. Z drugiej strony, intensywne prowadzenie plantacji, stosowanie dużej ilości nawozów, oraz nadmierne eksploatowanie gleby może prowadzić do jej degradacji i erozji. Duże plantacje mogą też niekorzystnie wpływać na stan gospodarki wodnej na danym obszarze.

Od strony czysto przyrodniczej plantacje np. wierzby niekorzystnie wpływają na lokalny ekosystem. Monokultury zmniejszają różnorodność biologiczną środowiska. Znacznie spada różnorodność żyjących na danym obszarze gatunków zwierząt, od owadów po ptaki czy ssaki.

Najpopularniejsze gatunki uprawiane na plantacjach energetycznych to:

Wierzba Wiciowa – ten gatunek jest najefektywniejsza rośliną wykorzystywaną do oczyszczania gleby z metali ciężkich i związków toksycznych. W związku z tym plantacje wierzby wykorzystuje się często do utylizacji osadów ściekowych. Dzięki temu zawarte w nich związki nie przedostają się do wód gruntowych – podaje się, że korzenie wierzby wychwytują ponad 80% zanieczyszczeń! Roślina ta może więc odgrywać rolę w oczyszczaniu środowiska, służyć do rekultywacji gruntów oraz co ważne być wykorzystywana do potrzeb energetycznych, jako roślina szybko rosnąca której plantacja może być użytkowana przez kilkanaście lat.

Ślazowiec pensylwański – jest to gatunek o bardzo dobrych parametrach ciepła spalania. Spalanie łodyg ślazowca ustępuje pod tym względem znakomitemu drewnu bukowemu ledwie o 20-34%. Podobnie jak wierzba, roślina ta nadaje się do nasadzeń na glebach zdegradowanych, poprawiając jednocześnie ich parametry.

Rdestowiec sachaliński – to także cenny gatunek energetyczny o dużym przyroście biomasy i wysoką wartością energetyczna (17,2 Mj/kg). Jeden ha uprawy rdestowca może dać aż 580 GJ energii. Rdestowiec może też służyć do rekultywacji gleb skażonych metalami ciężkimi, ponieważ roślina łatwo akumuluje je w swoich tkankach. Plony zebrane z takich gleb można wykorzystywać energetycznie, ponieważ toksyczne związki łatwiej wyseparować z popiołów, niż bezpośrednio z gleby, a poza oczyszczeniu gruntu osiąga się też zysk energetyczny.

Topinambur – posiada podobne parametry, co wyżej wymienione gatunki roślin energetycznych, jednak w jego przypadku mówi się o zagrożeniu ze względu na łatwość ekspansji na sąsiednie tereny. Tak więc uprawy topinamburu stanowią zagrożenie dla gatunków rodzimych i należy unikać sadzenia tego gatunku na terenie obszarów chronionych.

Źródło:

Zawadzka A., Imbierowicz M., 2010, Rośliny energetyczne oraz technologie i urządzenia dla przetwórni biomasy, rozdział w publikacji Inwestowanie w energetykę odnawialną, PAN oddział w Łodzi, Komisja Ochrony Środowiska, Łódź
Kubica K., Spalanie biomasy i jej współspalanie z węglem – techniki, korzyści i bariery
Wielgosiński G., 2009, Czy Biomasa jest paliwem ekologicznym?, rozdział w monografii Polska Inżynieria Środowiska pięć lat po wstąpieniu do Unii Europejskiej. Tom. I. (red. J. Ozonek i M. Pawłowska), Monografie Komitetu Inżynierii Środowiska vol. 58, PAN, Lublin
Wielgosiński G, Łechtańska P., Emisja zanieczyszczeń z procesu spalania biomasy
Lewandowski W.M., 2007, Proekologiczne odnawialne źródła energii, WNT, Warszawa
Jastrzębska G., 2009, Odnawialne źródła energii i pojazdy proekologiczne, WNT, Warszawa

Opracowanie inż. Mateusz Zduniak,
www.klimatyzacja.pl, www.ogrzewnictwo.pl

Materiał objęty prawem autorskim. Publikacja w części lub w całości wyłącznie za zgodą redakcji



KONTAKT wyślij zapytanie ofertowe

Biuro Obsługi Klienta

E-mail: biuro@ogrzewnictwo.pl

Tel: +48 42 653 57 03
Fax: +48 42 252 94 74
Adres:
Morgowa 4
90-950 Łódź

Katalog firm

Odnawialne źródła energii

Kotły na biopaliwa

Poradnik pompy ciepła

Kolektory słoneczne