Βιομάζα

Ως βιομάζαhttps://www.certh.gr/dat/D26D45EC/file.pdf ορίζεται το βιοαποικοδομήσιμο κλάσμα προϊόντων, αποβλήτων ή υπολειμμάτων βιολογικής προέλευσης, από τη γεωργία (συμπεριλαμβανομένων των φυτικών και των ζωικών ουσιών), τη δασοπονία και τους συναφείς κλάδους, συμπεριλαμβανομένης της αλιείας και της υδατοκαλλιέργειας. Βιομάζα λέγεται επίσης το βιοαποικοδομήσιμο κλάσμα των βιομηχανικών αποβλήτων και των οικιακών απορριμμάτων. Ουσιαστικά, η βιομάζα αποτελεί την ύλη που έχει άμεση ή έμμεση βιολογική (οργανική) προέλευση.

Σε περίπτωση που η βιομάζα χρησιμοποιηθεί ως καύσιμο για παραγωγή ενέργειας μιλάμε για στερεά, υγρά και αέρια βιοκαύσιμα. Παραδείγματα στερεών βιοκαυσίμων αποτελούν τα πέλλετ ξύλου, οι μπριγκέτες, τα πυρηνόξυλα, τα ροκανίδια, τα καυσόξυλα. Παραδείγματα υγρών βιοκαυσίμων αποτελούν η βιοαιθανόλη και το βιοντήζελ τα οποία έχουν συχνή εφαρμογή ως καύσιμα κίνησης.

Η ενέργεια που είναι δεσμευμένη στις φυτικές ουσίες προέρχεται από τον Ήλιο. Με τη διαδικασία της φωτοσύνθεσης, τα φυτά μετασχηματίζουν την ηλιακή ενέργεια σε βιομάζα. Οι ζωικοί οργανισμοί αυτή την ενέργεια την προσλαμβάνουν με την τροφή τους και αποθηκεύουν ένα μέρος της. Αυτή την ενέργεια αποδίδει τελικά η βιομάζα, μετά την επεξεργασία και τη χρήση της. Είναι μια ανανεώσιμη πηγή ενέργειας γιατί στην πραγματικότητα είναι αποθηκευμένη ηλιακή ενέργεια που δεσμεύτηκε από τα φυτά κατά τη φωτοσύνθεση.

Η βιομάζα είναι η πιο παλιά και διαδεδομένη ανανεώσιμη πηγή ενέργειας. Ο πρωτόγονος άνθρωπος, για να ζεσταθεί και να μαγειρέψει, χρησιμοποίησε την ενέργεια (θερμότητα) που προερχόταν από την καύση των ξύλων, που είναι ένα είδος βιομάζας. Αλλά και μέχρι σήμερα, κυρίως οι αγροτικοί πληθυσμοί, τόσο της Αφρικής, της Ινδίας και της Λατινικής Αμερικής, όσο και της Ευρώπης, για να ζεσταθούν, να μαγειρέψουν και να φωτιστούν χρησιμοποιούν ξύλα, φυτικά υπολείμματα (άχυρα, πριονίδια, άχρηστους καρπούς ή κουκούτσια κ.ά.) και ζωικά απόβλητα (κοπριά, λίπος ζώων, άχρηστα αλιεύματα κ.ά.). Όλα τα παραπάνω υλικά, που άμεσα ή έμμεσα προέρχονται από τον φυτικό κόσμο, αλλά και το μεγαλύτερο μέρος από τα αστικά απορρίμματα (υπολείμματα τροφών, χαρτί κ.ά.) των πόλεων και των βιομηχανιών, μπορούμε να τα μετατρέψουμε σε ενέργεια.

Χαρακτηριστικά
Η ενέργεια της βιομάζας (βιοενέργεια ή πράσινη ενέργεια) είναι δευτερογενής ηλιακή ενέργεια. Η ηλιακή ενέργεια μετασχηματίζεται από τα φυτά μέσω της φωτοσύνθεσης. Οι βασικές πρώτες ύλες που χρησιμοποιούνται, είναι το νερό και το διοξείδιο του άνθρακα, που είναι άφθονα στη φύση.

Η μόνη φυσικά ευρισκόμενη πηγή ενέργειας με άνθρακα που τα αποθέματά της είναι ικανά ώστε να μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως υποκατάστατο των ορυκτών καυσίμων, είναι η βιομάζα. Αντίθετα από αυτά, η βιομάζα είναι ανανεώσιμη καθώς απαιτείται μόνο μια σύντομη χρονική περίοδος για να αναπληρωθεί ό,τι χρησιμοποιείται ως πηγή ενέργειας. Εν γένει, για τις διάφορες τελικές χρήσεις υιοθετούνται διαφορετικοί όροι. Έτσι, ο όρος "βιοισχύς" περιγράφει τα συστήματα που χρησιμοποιούν πρώτες ύλες βιομάζας αντί των συνήθων ορυκτών καυσίμων (φυσικό αέριο, άνθρακα) για ηλεκτροπαραγωγή, ενώ ως "βιοκαύσιμα" αναφέρονται κυρίως τα υγρά καύσιμα μεταφορών που υποκαθιστούν πετρελαϊκά προϊόντα, π.χ. βενζίνη, ντίζελ κ.α..

Βασικό πλεονέκτημα της βιομάζας είναι ότι είναι ανανεώσιμη πηγή ενέργειας και ότι παρέχει ενέργεια αποθηκευμένη με χημική μορφή. Η αξιοποίηση της μπορεί να γίνει με μετατροπή της σε μεγάλη ποικιλία προϊόντων, με διάφορες μεθόδους και τη χρήση σχετικά απλής τεχνολογίας. Σαν πλεονέκτημά της καταγράφεται και το ότι κατά την παραγωγή και τη μετατροπή της δεν δημιουργούνται οικολογικά και περιβαλλοντολογικά προβλήματα. Από την άλλη, σαν μορφή ενέργειας η βιομάζα χαρακτηρίζεται από πολυμορφία, χαμηλό ενεργειακό περιεχόμενο, σε σύγκριση με τα ορυκτά καύσιμα, λόγω χαμηλής πυκνότητας και/ή υψηλής περιεκτικότητας σε νερό, εποχικότητα, μεγάλη διασπορά, κλπ. Τα χαρακτηριστικά αυτά συνεπάγονται πρόσθετες, σε σχέση με τα ορυκτά καύσιμα, δυσκολίες στη συλλογή, μεταφορά και αποθήκευσή της. Σαν συνέπεια το κόστος μετατροπής της σε πιο εύχρηστες μορφές ενέργειας παραμένει υψηλό.

Εντούτοις, η έρευνα και η τεχνολογική πρόοδος που έχει πραγματοποιηθεί τα τελευταία 10 χρόνια έχουν καταστίσει τις τεχνολογίες ενεργειακής μετατροπής της βιομάζας εξαιρετικά ελκυστικές σε παγκόσμιο επίπεδο. Οι προοπτικές, μάλιστα, της βιοενέργειας καθίστανται διαρκώς μεγαλύτερες και πιο ελπιδοφόρες. Στις πιο προηγμένες οικονομικά χώρες, αναμένεται να καλύπτει σημαντικό τμήμα της ενεργειακής παραγωγής μελλοντικά.

Πλεονεκτήματα
 Η καύση της βιομάζας έχει μηδενικό ισοζύγιο διοξειδίου του άνθρακα (CO2) δεν συνεισφέρει στο φαινόμενο του θερμοκηπίου - επειδή οι ποσότητες του διοξειδίου του άνθρακα (CO2) που απελευθερώνονται κατά την καύση της βιομάζας δεσμεύονται πάλι από τα φυτά για τη δημιουργία της βιομάζας.
 Η μηδαμινή ύπαρξη του θείου στη βιομάζα συμβάλλει σημαντικά στον περιορισμό των εκπομπών του διοξειδίου του θείου (SO2) που είναι υπεύθυνο για την όξινη βροχή.
 Εφόσον η βιομάζα είναι εγχώρια πηγή ενέργειας, η αξιοποίησή της σε ενέργεια συμβάλλει σημαντικά στη μείωση της εξάρτησης από εισαγόμενα καύσιμα και βελτίωση του εμπορικού ισοζυγίου, στην εξασφάλιση του ενεργειακού εφοδιασμού και στην εξοικονόμηση του συναλλάγματος.
 Η ενεργειακή αξιοποίηση της βιομάζας σε μια περιοχή, αυξάνει την απασχόληση στις αγροτικές περιοχές με τη χρήση εναλλακτικών καλλιεργειών (διάφορα είδη ελαιοκράμβης, σόργο, καλάμι, κενάφ) τη δημιουργία εναλλακτικών αγορών για τις παραδοσιακές καλλιέργειες (ηλίανθος κ.ά.), και τη συγκράτηση του πληθυσμού στις εστίες τους, συμβάλλοντας έτσι στην κοινωνικο-οικονομική ανάπτυξη της περιοχής. Μελέτες έχουν δείξει ότι η παραγωγή υγρών βιοκαυσίμων έχει θετικά αποτελέσματα στον τομέα της απασχόλησης τόσο στον αγροτικό όσο και στον βιομηχανικό χώρο.
 Είναι ανανεώσιμη πηγή ενέργειας

Μειονεκτήματα
 Ο αυξημένος όγκος και η μεγάλη περιεκτικότητα σε υγρασία, σε σχέση με τα ορυκτά καύσιμα δυσχεραίνουν την ενεργειακή αξιοποίηση της βιομάζας.
 Η μεγάλη διασπορά και η εποχιακή παραγωγή της βιομάζας δυσκολεύουν τη συνεχή τροφοδοσία με πρώτη ύλη των μονάδων ενεργειακής αξιοποίησης της βιομάζας.
 Με βάση τα παραπάνω παρουσιάζονται δυσκολίες κατά τη συλλογή, μεταφορά, και αποθήκευση της βιομάζας που αυξάνουν το κόστος της ενεργειακής αξιοποίησης.
 Οι σύγχρονες και βελτιωμένες τεχνολογίες μετατροπής της βιομάζας απαιτούν υψηλό κόστος εξοπλισμού, συγκρινόμενες με αυτό των συμβατικών καυσίμων.

Συσσωματώματα βιομάζας
Τα συσσωματώματα βιομάζας είναι ένα καύσιμο αποτελούμενο από ξύλο, απαλλαγμένο από κάθε υγρασία, συμπιεσμένο σε μικρούς κυλίνδρους χωρίς καμιά προστιθέμενη συγκολλητική ουσία. Κατασκευάζονται από τα βιολογικά παραπροϊόντα της γεωργίας, της δασοπονίας και της βιομηχανίας ξύλου και είναι ένα οικονομικά αποδοτικό μέσο μείωσης των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου. Λόγω της κυλινδρικής φόρμας, της στιλπνής επιφάνειας και του μικρού μεγέθους, τα συσσωματώματα συμπεριφέρονται όπως ένα υγρό, διευκολύνοντας τη μεταφορά τους και την αυτόματη τροφοδοσία του λέβητα ή της σόμπας-θερμάστρας συσσωματωμάτων.
Η τροφοδοσία της εγκατάστασης μπορεί να γίνει είτε με συσκευασίες σάκων 15 kg είτε με μεγάλες συσκευασίες 500-1.000 ατόμων. Η υψηλή ενεργειακή πυκνότητα και η ευκολία της χρήσης καθιστούν αυτό το φυτικό και περιβαλλοντικά ασφαλές καύσιμο κατάλληλο, ενδεικνυόμενο για χρήση σε κάθε μεγέθους αυτόματα συστήματα θέρμανσης.

Βασικά τεχνικά χαρακτηριστικά
Τα συσσωματώματα είναι μικροί κύλινδροι διαμέτρου 60-80 mm με μήκος περίπου 100 mm και χρώμα εξαρτώμενο από την πρώτη ύλη που χρησιμοποιήθηκε για την παραγωγή τους.
 Θερμογόνος δύναμη 17 GJ/tn
 ανά kg 4,7 kWh/kg
 ανά m3 3.077 kWh/m3
 Περιεχόμενη υγρασία 8%
 Φαινόμενη πυκνότητα 650 kg/m3
 Στάχτη 0,5%

Στην Ελλάδα υπάρχει μεγάλη διαθεσιμότητα pellets βιομάζας καθόσον λειτουργούν 5 εργοστάσια παραγωγής πελλετών, ενώ εντός του 2010 ξεκίνησε η παραγωγή και ενός έκτου εργοστασίου, στο Νευροκόπι, που είναι και το μεγαλύτερο στην Ελλάδα.

 Χρήση της βιομάζας στην Ευρώπη 
 Στη Φινλανδία 
Η Φινλανδία αποτελεί παγκόσμιο παράδειγμα για τη βιώσιμη διαχείριση του δασικού της πλούτου και ειδικά ως προς τον τρόπο χρήσης της βιομάζας στην παραγωγή ενέργειας, λόγω του εξαιρετικά ισχυρού δασικού της τομέα και τις εκτεταμένες επενδύσεις του κράτους και των επιχειρήσεων στη βιοενέργεια ήδη από τη δεκαετία του 1980. Η μεγαλύτερη άνοδος στην παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας της χώρας στηριζόμενη σε ανανεώσιμες πηγές ενέργειας προήλθε από την ενέργεια που παράγεται από υποπροϊόντα της δασικής βιομηχανίας, η οποία αντιπροσωπεύει πάνω από το 60% της συνολικής ανανεώσιμης ενέργειας. Στη Φινλανδία, το κράτος αλλά και οι επιχειρήσεις παρέχουν κίνητρα για τη χρήση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας σε βιομηχανική κλίμακα με τη χρήση ενός συστήματος τροφοδοσίας τιμολογίων (FIT). Η βιοενέργεια στη Φινλανδία κυριαρχείται από στερεά βιομάζα (377 PJ), σε μεγάλο βαθμό σε δασικές βιομηχανίες (τσιπ, φλοιός, πριονίδι) και βιομηχανίες χαρτοπολτού και χαρτιού (μαύρο υγρό), ενώ χρησιμοποιείται για θέρμανση και ενέργεια στον οικιακό τομέα. Πολλές επιχειρήσεις σε διάφορες περιοχές της Φινλανδίας χρησιμοποιούν τη βιομάζα τόσο για θέρμανση όσο και στην πρόσθετη ενέργεια προκειμένου να τροφοδοτήσουν τα μηχανήματά τους.

Το παράδειγμα του βιολογικού μύλου Äänekoski Metsä
Ένα παράδειγμα τέτοιας επιχείρησης είναι και ο μύλος βιοπροϊόντων Äänekoski του Ομίλου Metsä στην κεντρική Φινλανδία, ο οποίος χρησιμοποιεί υπολείμματα ξύλου για να τροφοδοτεί τις δικές του δραστηριότητες, να θερμαίνει την κοντινή πόλη και να παρέχει ηλεκτρική ενέργεια στη σκανδιναβική περιφερειακή αγορά. Το εργοστάσιο παράγει 1,3 εκατομμύρια τόνους πολτού βιομάζας ετησίως προερχόμενη από τα δάση της Φιλανδίας. Το μεγαλύτερο μέρος του πολτού εξάγεται, κυρίως στην Ευρώπη και την Ασία. Ο μύλος βιοπροϊόντων κατασκευάζει πολτό από μαλακό ξύλο και σημύδα για χαρτόνι, χαρτομάντιλο και χαρτί εκτύπωσης και ειδικά προϊόντα. Η ονομασία του μύλου ως μύλος βιοπροϊόντων προέρχεται από τον τρόπο χρήσης της βιομάζας ως καύσιμο για την παραγωγή ενέργειας, καθώς εμπλουτίζει την παραγωγή προϊόντων με νέα βιοπροϊόντα, παράγει περίσσεια βιοενέργεια και δεν χρησιμοποιεί ορυκτά καύσιμα. Αποτελεί ιδιωτική επιχείρηση και πρωτοβουλία, ωστόσο υπάρχει άριστη συνεργασία τόσο με την τοπική κοινότητα όσο και με τις κυβερνητικές αρχές. Βάση του εγχειρήματος αποτελεί η κοινωνική και περιβαλλοντική βιωσιμότητα ενώ η συνεργασία και η ανταλλαγή απόψεων σχετικά με τις αποφάσεις για την ανάπτυξη και βελτίωση της επιχείρησης ανάμεσα στα μέλη είναι βασικό κομμάτι της επίτευξης των στόχων του βιολογικού μύλου. Η διαχείριση της βιομάζας με έναν τέτοιο ενεργό τρόπο επιτρέπει την ανάπτυξη της αποθήκευσης άνθρακα στα δάση, ενώ παράλληλα διασφαλίζει την παραπάνω εξαγωγή ενέργειας από αυτά. Παρατηρείται έτσι, ότι με τον τρόπο αυτό, τα δάση της Φινλανδίας αναπτύσσονται σχεδόν δύο φορές πιο γρήγορα από ό,τι στη δεκαετία του 1950, ενώ παράλληλα η ποσότητα του ξύλου που μπορεί να παραχθεί βιώσιμα από αυτά έχει σχεδόν διπλασιαστεί.

 Στην Ελλάδα 
Στην Ελλάδα, τον ορισμό της βιομάζας δίνει το ΦΕΚ 1450/2013, σύμφωνα με το οποίο «βιομάζα» είναι οποιοδήποτε από τα ακόλουθα:

A) προϊόντα που αποτελούνται από οποιαδήποτε φυτική ύλη, προερχόμενη από τη γεωργία ή τη δασοκομία, η οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως καύσιμο προκειμένου να ανακτηθεί το ενεργειακό της περιεχόμενο,

B) τα εξής απόβλητα:
 φυτικά απόβλητα της γεωργίας ή της δασοκομίας,
 φυτικά απόβλητα της βιομηχανίας τροφίμων, εφόσον ανακτάται η εκλυόμενη θερμότητα,
 ινώδη φυτικά απόβλητα από την παραγωγή παρθένου χαρτοπολτού και την παραγωγή χαρτιού από χαρτοπολτό, εφόσον για τα απόβλητα αυτά εφαρμόζεται διαδικασία συν-αποτέφρωσης στον τόπο παραγωγής και ανακτάται η εκλυόμενη θερμότητα,
 απόβλητα φελλού, και
 απόβλητα ξύλου εκτός από τα απόβλητα ξύλου που ενδέχεται να περιέχουν αλογονούχες οργανικές ενώσεις ή βαρέα μέταλλα ως αποτέλεσμα επεξεργασίας με συντηρητικά ξύλου ή επίστρωσης, και τα οποία περιλαμβάνουν ιδίως απόβλητα ξύλου προερχόμενα από οικοδομές και κατεδαφίσεις.

 Βιομάζα από υπολείμματα καφέ 
Ένα συστατικό που σχετικά πρόσφατα ανακαλύφθηκε ότι μπορεί να δημιουργήσει βιομάζα και σε κάποιες περιπτώσεις εφαρμόζεται στην Ελλάδα, είναι τα υπολείμματα του καφέ. Το γνωστό ρόφημα, αφήνει υπολείμματα, είτε αυτό πρόκειται για καφέ espresso, γαλλικό είτε ακόμα και για ελληνικό.

Ο καφές αποτελεί μεγάλο διαπραγματευτικό αγαθό ανά την υφήλιο, με ύψιστη σημασία στην παγκόσμια οικονομία, καθώς σύμφωνα με τον Παγκόσμιο Οργανισμό Καφέ, η παγκόσμια κατανάλωση υπολογίστηκε για το 2020 σε 10,07 εκατομμύρια τόνους καφέ, με την αντίστοιχη παραγωγή να είναι στα 10,16 εκατομμύρια. Τα υπολείμματα του καφέ υπάγονται στην κατηγορία της υπολειμματικής βιομάζας τροφίμων και ποτών που είναι μερίδιο στις ΑΠΕΚτώρη Ροδούλα, Θεσσαλονίκη 2017, Διπλωματική εργασία, «Αξιοποίηση υπολειμμάτων καφέ μέσω πυρόλυσης για την παραγωγή υλικών και ενέργειας», Επιβλέπουσα καθ. Ζμπανιώτου Αναστασία Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης Πολυτεχνική Σχολή - Εργαστήριο Τεχνολογία Χημικών Εγκαταστάσεων. Τα υπολείμματα αυτά, μετά από ξήρανση, μπορούν να επεξεργαστούν και γίνουν pellet, τα οποία χρησιμοποιούνται για την παραγωγή θερμικής ενέργειας. Ακόμα, περαιτέρω έρευνες και πειράματαΚολύρης Α., 2018 Διπλωματική Εργασία ΑΞΙΟΠΟΙΗΣΗ ΠΑΡΑΠΡΟΪΟΝΤΩΝ ΚΑΦΕ ΣΤΗΝ ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΒΙΟΚΑΥΣΙΜΩΝ, Ελληνικό Ανοιχτό Πανεπιστήμιο, Σχολή Θετικών Επιστημών και Τεχνολογίας, Διαχείριση Αποβλήτων έχουν δείξει ότι με κατάλληλη χημική επεξεργασία μπορεί να δημιουργηθεί και βιοντίζελ.

Στην Ελλάδα, η Ενεργειακή Κοινότητα Καρδίτσας, σε μικρή μονάδα παραγωγής ενέργειας που κατέχει, δημιουργεί, με την κατάλληλη επεξεργασία, pellet από τα υπολείμματα του καφέ, μεταξύ άλλων, τα οποία θα κατέληγαν στη χωματερή.

Ακόμα, η Αστική Μη Κερδοσκοπική Εταιρεία ΑΜΚΕ- ΙnCommOn (Innovative Communities Onwards) με το project Κάφσιμο, συλλέγει τα υπολείμματα του καφέ από καταστήματα εστίασης – καφετέριες, της Θεσσαλονίκης και του Κιλκίς, με σκοπό την αξιοποίησή τους σε μονάδες παραγωγής βιοκαύσιμου με τη μορφή pellet.

Με τον παραπάνω τρόπο κλείνει ο κύκλος του καφέ, εφαρμόζοντας μία πλήρη κυκλική οικονομία, όπου ξεκινώντας από την καλλιέργεια δέντρων που μας δίνουν τους κόκκους καφέ, με την ενεργειακή αξιοποίηση των παραπροϊόντων της διαδικασίας παρασκευής καφέ, δίνεται αξία προς όφελος του κοινωνικού συνόλου σε ένα απόβλητο που δεν παρουσιάζει καμία άλλη σημαντική ανταγωνιστική χρήση και θα κατέληγε στη χωματερή Δεληγιάννης Α., Χρυσανθόπουλος Γ., Ζαννίκος Φ., Ενεργειακή αξιοποίηση παραπροϊόντων καφέ για την παραγωγή στερεών και υγρών βιοκαυσίμων. Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, 2015.

Παραπομπές

Σχετική βιβλιογραφία
 Κοδοσάκης Ε. Δημήτρης, Διαχείριση φυσικών πόρων και ενέργεια, σελ. 233-240, εκδ. Α.Σταμούλη, Αθήνα, 1994

Εξωτερικές συνδέσεις
 Κέντρο Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας (ΚΑΠΕ)
 Οδηγός στερεών βιοκαυσίμων και λεβήτων βιομάζας για εφαρμογές οικιακής θέρμανσης 
 Τι είναι η βιομάζα και ποιες οι πηγές προέλευσής της



Κατηγορία:Ανανεώσιμες πηγές ενέργειας
Κατηγορία:Βιοκαύσιμα
Κατηγορία:Φυσικά υλικά
Κατηγορία:Βιοενέργεια