Biomasa to ogół substancji pochodzenia roślinnego i zwierzęcego, które mogą być wykorzystane do celów energetycznych, przemysłowych lub rolniczych. Do biomasy zalicza się zarówno żywe organizmy, jak i produkty uboczne oraz odpady powstałe w wyniku działalności rolniczej, leśnej czy hodowlanej.
W rolnictwie biomasa odgrywa kluczową rolę jako źródło energii odnawialnej, a także jako surowiec do produkcji pasz, nawozów i innych produktów. W hodowli zwierząt biomasa obejmuje między innymi resztki roślinne wykorzystywane jako pasza oraz odchody zwierzęce używane do produkcji biogazu lub nawozów.
W hodowli roślin biomasa stanowi podstawę do utrzymania żyzności gleby oraz obiegu materii organicznej.
Rodzaje biomasy
Biomasa roślinna
Do biomasy roślinnej zalicza się:
- Słomę zbóż, taką jak słoma pszeniczna czy jęczmienna
- Trawy energetyczne, na przykład miskant olbrzymi oraz ślazowiec pensylwański
- Drewno i odpady drzewne, w tym zrębki i trociny
- Odpady powstające z upraw warzyw i owoców
- Rośliny oleiste, takie jak rzepak czy słonecznik
Biomasa zwierzęca
Biomasa pochodzenia zwierzęcego obejmuje:
- Obornik
- Gnojowicę
- Odchody drobiowe
- Pozostałości poubojowe
- Odpady z przemysłu mleczarskiego
Odpady organiczne
Wśród odpadów organicznych wykorzystywanych jako biomasa wyróżnia się:
- Odpady kuchenne i spożywcze
- Osady ściekowe
- Odpady z przetwórstwa rolno-spożywczego
- Skoszoną trawę z terenów zielonych
- Resztki owocowo-warzywne z rynku
Produkcja biomasy
Produkcja biomasy obejmuje zarówno uprawę roślin przeznaczonych specjalnie do celów energetycznych lub przemysłowych, jak i zbieranie oraz przetwarzanie pozostałości powstałych w wyniku działalności rolniczej lub hodowlanej.
Do procesów produkcji biomasy należą między innymi siew, pielęgnacja, zbiór, suszenie, magazynowanie oraz odpowiednie przygotowanie biomasy do dalszego wykorzystania. W przypadku biomasy zwierzęcej szczególne znaczenie ma właściwe zarządzanie i przetwarzanie odchodów, umożliwiające uzyskanie produktów takich jak biogaz czy nawozy organiczne.
Techniki uprawy roślin energetycznych
- Dobór odpowiednich gatunków roślin, na przykład szybkorosnących traw lub wierzby energetycznej
- Przygotowanie gleby i optymalizacja nawożenia
- Siew lub sadzenie z użyciem specjalistycznych maszyn rolniczych
- Zastosowanie odpowiedniej agrotechniki, w tym nawadniania oraz ochrony przed chwastami
- Zbiór i transport biomasy do miejsca przetwarzania
Zastosowanie biomasy
Biomasa stanowi jedno z najważniejszych odnawialnych źródeł energii, wykorzystywane do produkcji ciepła, energii elektrycznej oraz biopaliw ciekłych i gazowych, takich jak biogaz czy bioetanol. Spalanie biomasy w kotłach lub jej przetwarzanie w biogazowniach umożliwia zastąpienie paliw kopalnych i ograniczenie emisji gazów cieplarnianych.
W hodowli zwierząt biomasa wykorzystywana jest przede wszystkim jako pasza (np. zielonka, kiszonka, słoma) oraz jako źródło materiału do produkcji nawozów naturalnych, takich jak obornik i gnojowica. Odchody zwierzęce mogą być także przetwarzane na biogaz, co pozwala gospodarstwom rolnym na produkcję własnej energii.
W rolnictwie biomasa znajduje zastosowanie przy poprawie struktury i żyzności gleby, na przykład poprzez stosowanie obornika lub kompostu, a także jako ściółka oraz surowiec do produkcji środków ochrony roślin czy materiałów budowlanych, takich jak płyty paździerzowe.
Zalety i wady biomasy
Zalety
- Biomasa jest odnawialnym źródłem energii
- Umożliwia zagospodarowanie odpadów organicznych
- Pozwala na redukcję emisji gazów cieplarnianych
- Poprawia żyzność i strukturę gleby dzięki nawozom organicznym
- Wspiera lokalne gospodarki wiejskie
- Zmniejsza uzależnienie od paliw kopalnych
Wady
- Wymaga dużych powierzchni uprawnych dla roślin energetycznych
- Może konkurować z produkcją żywności
- Generuje koszty zbioru, transportu i magazynowania biomasy
- Niewłaściwe spalanie może powodować emisję zanieczyszczeń
- Przetwarzanie biomasy wiąże się z wymaganiami technologicznymi i inwestycyjnymi
Wpływ na środowisko
Biomasa przyczynia się do ograniczenia emisji dwutlenku węgla, ponieważ rośliny podczas wzrostu pochłaniają CO₂ z atmosfery. Stosowanie nawozów organicznych poprawia strukturę gleby, zwiększa jej zdolność retencyjną oraz ogranicza konieczność stosowania nawozów mineralnych.
Zagospodarowanie odpadów organicznych zmniejsza ilość składowanych odpadów i ryzyko ich negatywnego wpływu na środowisko.
Jednakże produkcja i wykorzystanie biomasy wiąże się także z negatywnymi skutkami, takimi jak możliwa degradacja gleb w wyniku nadmiernej eksploatacji, zwiększone zużycie wody, stosowanie pestycydów oraz ryzyko emisji szkodliwych związków podczas spalania biomasy niskiej jakości.
Intensywne uprawy roślin energetycznych mogą również prowadzić do zmniejszenia bioróżnorodności.
Technologie przetwarzania biomasy
Metody fizyczne
- Rozdrabnianie i mielenie
- Suszenie
- Peletyzacja (prasowanie biomasy w granulki, tzw. pellet)
- Brykietowanie
Metody chemiczne
- Zmydlanie, stosowane np. przy produkcji biodiesla
- Hydroliza kwasowa
- Piroliza, czyli termiczne rozkładanie biomasy bez dostępu powietrza
- Gazyfikacja
Metody biologiczne
- Fermentacja metanowa, prowadząca do produkcji biogazu
- Kompostowanie
- Fermentacja alkoholowa, wykorzystywana do produkcji bioetanolu
- Wermikompostowanie, czyli przetwarzanie biomasy przez dżdżownice
Ekonomiczne aspekty biomasy
Koszty produkcji i przetwarzania biomasy obejmują nakłady na uprawę roślin energetycznych, zbiór, transport, magazynowanie oraz inwestycje w infrastrukturę przetwórczą, na przykład biogazownie czy kotły na biomasę.
Opłacalność produkcji biomasy zależy od lokalnych warunków, dostępności surowców, wsparcia finansowego oraz cen energii.
Wykorzystanie biomasy wywiera korzystny wpływ na lokalne gospodarki, zwłaszcza na obszarach wiejskich, poprzez tworzenie nowych miejsc pracy, zwiększenie dochodów rolników oraz rozwój usług związanych z przetwarzaniem i dystrybucją biomasy.
Umożliwia także osiągnięcie samowystarczalności energetycznej na poziomie gospodarstw i regionów.
Przykłady zastosowania biomasy w różnych krajach
- Niemcy: Rozwinięta sieć biogazowni rolniczych, wykorzystujących głównie kiszonkę kukurydzy i obornik do produkcji energii elektrycznej i cieplnej.
- Brazylia: Produkcja bioetanolu z trzciny cukrowej na szeroką skalę, wykorzystywanego jako paliwo transportowe.
- Szwecja: Zastosowanie biomasy drzewnej i odpadów leśnych do ogrzewania komunalnego poprzez sieci ciepłownicze.
- Polska: Rosnące wykorzystanie słomy i drewna odpadowego do ogrzewania gospodarstw oraz rozwój biogazowni rolniczych.
- Indie: Programy wspierające budowę małych biogazowni wykorzystujących gnojowicę na terenach wiejskich.
Biomasa stanowi istotne ogniwo w zrównoważonym rozwoju rolnictwa i energetyki. Jej różnorodne źródła i możliwości przetwarzania sprawiają, że jest ważnym surowcem odnawialnym, przyczyniającym się do ochrony środowiska i rozwoju lokalnych gospodarek.
Właściwe zarządzanie produkcją i wykorzystaniem biomasy pozwala na ograniczenie negatywnego wpływu na środowisko i optymalne wykorzystanie zasobów naturalnych.;