Plantacje roślin energetycznych w Polsce - wkrótce zapleczem do produkcji biopaliw II generacji
Korzystanie z dobrodziejstw odnawialnych źródeł energii staje się priorytetowym wyzwaniem dla ludzkości. Przesłanki do tego to z jednej strony ciągły wzrost liczby mieszkańców Ziemi (1900 r.- 1,6 mld; 2000 r.- 6,1 mld ! ), rozwój przemysłu (szczególnie w Chinach i Indiach – razem prawie 3 mld mieszkanców), kurczące się zasoby paliw kopalnych, a z drugiej strony groźba "globalnego ocieplenia" związanego z ogromną emisją gazów cieplarnianych do atmosfery, głównie ze spalania węgla, ropy i gazu.
Wielu ekspertów jest zdania, że poszczególne regiony, a w tym także państwa powinny wypracować własną strategię zaopatrzenia w energię zachowując należytą staranność w zachowaniu zrównoważonego rozwoju. W warunkach polskich podstawowym odnawialnym źródłem energii ma szansę stać się biomasa. Biomasa według Dyrektywy UE [2] to biodegradowalne frakcje produktów, odpadów i pozostałości z rolnictwa, leśnictwa i przemysłów pokrewnych, które stanowią substrat do produkcji paliw stałych, ciekłych i gazowych.
Produkcja paliw stałych (zrębki, baloty, kostki, pelety, brykiety itp.) z różnych rodzajów biomasy została już poznana, sprawdzona oraz wdrożona (znaczenie lokalne). Najczęściej jednak sięga się po biomasę leśną, co może poważnie naruszyć równowagę ekologiczną. Rozwiązaniem tego problemu może się okazać zakładanie tzw. celowych upraw roślin energetycznych. Jak dotąd zaledwie około 10 tys. ha użytków rolnych zajmuje wierzba energetyczna, ślazowiec pensylwański czy miskant olbrzymi. Czynione są starania, aby zwiększyć ten areał. Wsparcia udzieliła Unia Europejska wprowadzając od bieżącego roku jednolity system dopłat do plantacji energetycznych. Również Rząd dostrzega ten problem i planuje pomoc finansową na zakładanie nowych plantacji, a także obliguje energetykę zawodową do działania. Rozporządzenie Ministra Gospodarki z 3 listopada 2006 r. nakłada od 2008 roku na wytwórców zielonej energii nowy obowiązek polegający na spalaniu innych rodzajów biomasy niż tylko pochodzenia leśnego. Procentowy ich udział z roku na rok będzie musiał wzrastać (2008r – 5%, 2009r. – 10%, 2010r. – 20%, 2011r. - 30%, 2012r. – 40%, 2013r. – 50%, 2014r. – 60%). Współspalanie biomasy z węglem w wielkich kotłach to niestety zło konieczne, gdyż na razie tylko w ten sposób możemy wywiązać się z zobowiązań międzynarodowych odnośnie udziału energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych – w 2010 r. min. 7,5 % w zużyciu ogółem. Plantacje roślin energetycznych powstające w opisanym celu mogą już za parę lat przydać się do nieporównywalnie bardziej efektywnych rozwiązań.
Wobec rekordowo wysokich cen surowców kopalnych przyszłość ciekłych paliw, wytwarzanych z surowców roślinnych, jest przedmiotem żywego zainteresowania na całym świecie. Polska pomimo dużego potencjału rolnego do produkcji biopaliw ciekłych wykazuje niski wskaźnik ich wykorzystania. Według Dyrektywy 2003/30/EC [3] wskaźnik ten powinien wynosić nie mniej niż 2% w roku 2005 (uzyskaliśmy 0,48%). W 2006 r. wskaźnik Dyrektywy wynosił 2,75%, a udało się dojść do wartości ok. 1,25%. Przy obecnych uwarunkowaniach prawnych utrzymanie wskaźnika 1,25% w 2007 r. wydaje się bardzo trudne do osiągnięcia. Podkreślić należy, że na 2007 r. obowiązuje wskaźnik energetyczny wykorzystania biopaliw w wysokości 3,5%. Jak dotychczas nie nakładano kar na kraje nie wywiązujące się z zobowiązań Dyrektywy, ale po 2008 r. sytuacja ta może ulec zmianie [5].
Według Międzynarodowej Agencji Energii światowa produkcja biopaliw uległa w ciągu ostatnich siedmiu lat potrojeniu (rys. 1) z poziomu około 4,8 mld galonów (18,2 mld litrów) w 2000 r. do około 16 mld galonów (60,6 mld litrów) w 2007 r., jednak nadal stanowi ona mniej niż 3% światowej podaży paliw w transporcie.
Rys. 1. Globalna produkcja biopaliw w latach 2000-2007 [za 7]
Około 90% produkcji biopaliw ciekłych koncentruje się w Stanach Zjednoczonych, Brazylii i w Unii Europejskiej. Jednakże może ona ulec większemu rozproszeniu w razie powodzenia programów rozwojowych w innych krajach tj. Malezja i Chiny (Rys. 2).
Rys. 2. Światowa struktura produkcji biopaliw. [za 7]
O ile szybki wzrost produkcji biopaliw pobudził oczekiwania odnośnie możliwych substytutów paliw opartych na ropie naftowej, wzrasta zaniepokojenie odnośnie oddziaływania rosnących cen żywności na światowy system żywnościowy. Według Międzynarodowego Funduszu Walutowego [7] w 2006 r. światowe ceny żywności zwiększyły się o 10% z powodu wzrostu cen zbóż, pszenicy i soi, spowodowanych głównie czynnikami popytowymi, w tym wzrostem zapotrzebowania na biopaliwa.
Powstaje wiele niepewności odnośnie przyszłości biopaliw. Prawdopodobnie największą jest stopień, do jakiego można rozszerzyć areał upraw dla potrzeb produkcji biopaliw.
Ilość biopaliwa jaką można wyprodukować z 1 akra upraw wynosi 100 galonów/akr rzepaku w UE, do 400 galonów/akr żyta w USA, 660 galonów/akr trzciny cukrowej w Brazylii.
Powstaje też istotny problem natury moralnej, gdyż podczas gdy miliony ludzi na świecie głoduje lub jest niedożywionych, a światowa produkcja żywności spada, wąska grupa państw bogatych chcąc utrzymać swoje zachowania konsumpcyjne (czytaj wygodę przemieszczania się) chce spalać tysiące ton plonów roślin uprawnych w silnikach. Rozwiązaniem może okazać się zmiana sposobu przetwarzania biomasy na cele energetyczne, a konkretnie wykorzystanie celowych plantacji roślin energetycznych do produkcji biopaliw II generacji [Tabela 1].
Celuloza zawarta w roślinach jest najszerzej dostępnym materiałem biologicznym na świecie, obecnym również w takich materiałach niskiej wartości użytkowej jak wióry i odpady drzewne oraz pozostałości po zbiorze roślin uprawnych.
Celuloza ponadto jest jednym z głównych składników sztywnych łodyg i liści niektórych roślin energetycznych tj. miskant olbrzymi, ślazowiec pensylwański czy wierzba krzewiasta [Tabela 2, 3, 4].
Etanol z celulozy mógłby podnieść wydajność upraw do ponad 1000 galonów/akr, znacząco zmniejszając zapotrzebowanie na areał uprawowy.
Tabela 1. Podział biopaliw
Tabela 2. Skład chemiczny łodyg i liści miskanta olbrzymiego(% suchej masy) [4].
Tabela 3. Zawartość celulozy, hemiceluloz i lignin w drewnie wierzby krzewiastej w zależności od cyklu zbioru [6].
Tabela 4. Zawartość celulozy i wosków (%) w niektórych surowcach [1].
Piękna perspektywa, ale rzecz w tym, że odpowiednie technologie na skalę przemysłową dopiero powstają. Liderem są Stany Zjednoczone, ale Unia Europejska nie powinna pozostawać w tyle, gdyż czasu na wprowadzenie biopaliw II generacji jest mało. Większość malejących zasobów ropy naftowej leży obecnie przeważnie w regionach bardzo niestabilnych politycznie.
Przyszłość biopaliw II generacji będzie zależeć również od ich rentowności, zależnej z kolei od szeregu wzajemnie powiązanych czynników. Kluczem będą tu wysokie ceny ropy naftowej – sześć lat wzrostu cen ropy zapewniło wsparcie ekonomiczne dla paliw alternatywnych, inaczej jak w poprzednich okresach, kiedy ceny ropy gwałtownie rosły i malały (teraz to już historia), redukując opłacalność powstających programów w zakresie paliw odnawialnych. Z drugiej strony, negatywny wpływ na rentowność sektora miał wzrost cen surowców roślinnych (zbóż i oleju roślinnego), co tłumaczy bardzo wysokie koszty produkcji biopaliw. Jednakże bardziej efektywne wykorzystanie roślin energetycznych pozwoliłoby na uzyskanie wyższych plonów biomasy oraz większej ilości biopaliwa uzyskanego z 1 tony, co zmniejszyłoby koszty, a zarazem negatywny wpływ na środowisko naturalne.
Tak więc pamiętajmy, że zakładanie plantacji roślin energetycznych to nie fanaberia, ale konieczność cywilizacyjna. Za kilka lat, gdy technologie wytwarzania biopaliw II generacji staną się dostępne może się okazać, że nie ma ich z czego wytwarzać i pozostaną nam tylko rowery.
Autor:
Mgr inż. Izabela Toborowicz
Przygotowuje doktorat na SGGW w Warszawie
na temat miskanta
Współpracuje z Polską Izbą Biomasy
w zakresie propagowania plantacji
roślin energetycznych
Literatura:
1.Borkowska H., Styk B. 2006. Ślazowiec pensylwański – uprawa i wykorzystanie
2.Dyrektywa Unii Europejskiej 2001/77/EC
3.Dyrektywa Unii Europejskiej 2003/30/EC
4.Krotkevich P.G., Shumeiko K.J., Voloshina L.A., Nesterchuck E.E., Petrun I.I. 1983. Morphological characteristics and chemical composition of Miscanthus giganteus Anderss as material for the pulp and paper industry. Rastitelnye Resursy, 19: 321-323
5.Kupczyk A. 2007. Biopaliwowe bariery. Biomasa dla energetyki i ciepłownictwa, szanse i problemy
6.Szczukowski S., Budny J. 2005. Wierzba krzewiasta – rośliną energetyczną. Wydawnictwo UWM.
7.Westoctt P.C. 2007. Ethanol expansion in the United States: How will the agricultural sector adjust? Economic Research Service, nr.3
Źródło:
Artykuł ukazał się w Agroenergetyka 1/2008 Jeśli zamieszczone informacje/linki są nieaktualne /nieaktywne/ lub pragną Państwo umieścić informacje uzupełniające/linki nieobecne na stronie, prosimy o KONTAKT
