Biomasa

Biomasa – oznacza ulegającą biodegradacji frakcję produktów, odpadów i pozostałości z produkcji rolnej (w tym substancje pochodzenia roślinnego i zwierzęcego), leśnej i powiązanych gałęzi przemysłu, w tym rybołówstwa i akwakultury, a także biogazy i ulegającą biodegradacji frakcję odpadów przemysłowych i komunalnych.

Wyróżnia się czasem fitomasę (biomasę roślin) oraz zoomasę (biomasę zwierząt), a także biomasę mikroorganizmów (np. plankton). Inny podział wyróżnia w ekosystemach biomasę producentów i biomasę konsumentów, które składają się na całkowitą biomasę biocenozy (oszacowania dotyczące biosfery). Biomasa producentów tworzona jest w procesie fotosyntezy. Konsumenci i reducenci (destruenci) tworzą swoją biomasę kosztem biomasy producentów.

Produkcja biomasy 

Poprzez fotosyntezę energia słoneczna jest akumulowana w biomasie, początkowo organizmów roślinnych, później w łańcuchu pokarmowym także zwierzęcych. Energię zawartą w biomasie można wykorzystać dla celów człowieka. Polega to na przetwarzaniu na inne formy energii poprzez spalanie biomasy lub spalanie produktów jej rozkładu. W wyniku spalania uzyskuje się ciepło, które może być przetworzone na inne rodzaje energii, np. energię elektryczną.

Biomasa wyrażana jest w postaci świeżej masy (organizmów żywych lub naturalna masa organizmów żywych) oraz suchej masy (masa organizmów żywych po wysuszeniu lub odparowaniu wody). Biomasa wyrażana jest w jednostkach wagowych (np. gram lub kilogram), a także w przeliczeniu na węgiel organiczny lub w jednostkach energii (kaloria, dżul).

Pomiar biomasy pozwala obliczyć produkcję biologiczną (zob. produktywność) poszczególnych jednostek organizacji biologicznej: osobnika, populacji, biocenozy, ekosystemu, biomu czy całej biosfery.

Rodzaje biomasy 
Do celów energetycznych wykorzystuje się najczęściej:
 drewno o niskiej jakości technologicznej oraz odpadowe;
 słomę, makuchy i inne odpady produkcji rolniczej;
 odchody zwierząt;
 osady ściekowe;
 wodorosty uprawiane specjalnie w celach energetycznych;
 odpady organiczne, np. wysłodki buraczane, łodygi kukurydzy, trawy, lucerny;
 oleje roślinne i tłuszcze zwierzęce.

W Polsce na potrzeby produkcji biomasy można uprawiać rośliny szybko rosnące:
 wierzba wiciowa (Salix viminalis)
 ślazowiec pensylwański lub inaczej malwa pensylwańska (Sida hermaphrodita)
 topinambur, czyli słonecznik bulwiasty (Helianthus tuberosus)
 róża wielokwiatowa znana też jako róża bezkolcowa (Rosa multiflora)
 rdestowiec sachaliński (Polygonum sachalinense)
 trawy wieloletnie, jak np.:
 miskant:
 miskant olbrzymi, czyli trawa słoniowa (Miscanthus sinensis gigantea)
 miskant cukrowy (Miscanthus sacchariflorus)
 spartina preriowa (Spartina pectinata)
 palczatka Gerarda (Andropogon gerardi)
 proso rózgowe (Panicum virgatum).

Wady i zalety 
Spalanie biomasy jest uważane za korzystniejsze dla środowiska niż spalanie paliw kopalnych, gdyż zawartość szkodliwych pierwiastków (przede wszystkim siarki) w biomasie jest niższa niż w przeciętnym węglu. Źródła biomasy są też stosunkowo jednorodnie rozmieszczone przestrzennie, co potencjalnie ogranicza konieczność transportu w stosunku do paliw kopalnych.

Biomasa ma teoretycznie korzystniejszy bilans dwutlenku węgla od paliw kopalnych ze względu na to, że rosnąc pochłania jego część w procesie fotosyntezy. Chęć ograniczenia emisji CO2 skutkowała wprowadzeniem subsydiów dla uprawy roślin energetycznych, a następnie wprowadzeniem obowiązku współspalania biomasy wraz z paliwami kopalnymi w elektrowniach. W praktyce bilans CO2 jest znacznie mniej korzystny niż wynika to z obliczeń teoretycznych, ze względu na emisje w trakcie produkcji (np. przeróbki na pelety) oraz transportu biomasy. Według badań Princeton University wykorzystanie biomasy do celów energetycznych dopiero po ok. 100 latach bilansuje emisję CO2 do zera.

Metody wykorzystania energetycznego biomasy 
Tradycyjnie powszechnie wykorzystuje się biomasę do ogrzewania i gotowania. W ramach wysiłków dążących do uniezależnienia potrzeb energetycznych od paliw kopalnych pojawiła się również tendencja do zaawansowanej konwersji biomasy, głównie do produkcji energii elektrycznej w elektrowniach cieplnych. Największy w Polsce kocioł opalany biomasą znajduje się w Elektrowni Połaniec.
Oprócz bezpośredniego spalania wysuszonej biomasy, energię pochodzącą z biomasy uzyskuje się również poprzez:
 zgazowanie – gaz generatorowy (głównie wodór i tlenek węgla) powstały ze zgazowania biomasy w zamkniętych reaktorach (tzw. gazogeneratorach) – jest on spalany w kotle lub bezpośrednio napędza turbinę gazową bądź silnik spalinowy, może być też surowcem do syntezy Fischera-Tropscha.
 w wyniku fermentacji biomasy otrzymuje się biogaz, metanol, etanol, butanol i inne związki, które mogą służyć jako paliwo.
 estryfikację – biodiesel.

Wykorzystanie energetyczne biomasy w Polsce w latach 2005–2012 
W większości polskich elektrowni w latach 2005–2012 realizowano tzw. współspalanie, czyli spalanie węgla z dodatkiem biomasy, a nie czystej biomasy. W związku z brakiem odpowiedniej wentylacji linii technologicznych doszło do szeregu pożarów i wybuchów, w tym z ofiarami śmiertelnymi.

Regulacja rynku biomasy 
W Unii Europejskiej przemysł energetyczny ma obowiązek korzystania z biomasy jako paliwa. Ze względu na niewystarczającą podaż w Europie i wyższe ceny praktyczną konsekwencją tych regulacji jest import biomasy spoza Unii Europejskiej, np. z Afryki czy Azji, co niweczy korzyści związane z ograniczeniem emisji.

W Polsce z importu pochodzi 85% biomasy. Przykładem może być elektrownia Dalkia Łódź, która importuje biomasę (zrębki drzewne) z Republiki Komi (Rosja), przewożąc co miesiąc około 7 tys. ton zrębków na odległość ponad 7 tys. km. Równocześnie znaczna część polskiej biomasy jest spalana przez elektrownie niemieckie. Inne elektrownie importują np. łupiny orzechów olejowca gwinejskiego z Malezji.

Z kolei w Wielkiej Brytanii spala się ponad 6 mln ton biomasy drzewnej pochodzącej ze Stanów Zjednoczonych i transportowanej na odległość 7400 km transportem morskim.

Zobacz też 

 Biomasa (ekologia)
 biopaliwo
 odnawialne źródła energii
 produktywność ekosystemu
 produkcja pierwotna i produkcja wtórna, współczynnik P/B
 materia organiczna

Przypisy

Bibliografia 
 Łabno G., Ekologia – Słownik encyklopedyczny, Wyd. Europa, Wrocław 2006.
 Słownik hydrobiologiczny – terminy, pojęcia, interpretacje, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2002.
 Hłuszyk H., Stankiewicz A., Szkolny słownik – Ekologia. WSiP, Warszawa 1996.

Linki zewnętrzne 
 Agroenergetyka.pl serwis – biomasa, biopaliwa, energetyka, OŹE
  

Alternatywne źródła energii
Paliwa do silników cieplnych
Surowce energetyczne