Infrastruktura – Środowisko – Energia
Dodatek lobbingowy do „RZECZPOSPOLITEJ”.
25 listopada 2009 r.

Biogazownie: Ratunek dla klimatu czy droga donikąd?

Klucz tkwi w technologii

Stanisław Rogut, prezes Multichem Eko Sp. z o.o.

Wbrew panującym poglądom, wspieranym działaniami lobbingowymi branży wytwórców instalacji biogazowych, aktualnie stosowane technologie wytwarzania biogazu nie są efektywne ekonomicznie jako źródło energii odnawialnej i potęgują efekt cieplarniany. Powyższa opinia ma oparcie w realiach. Najważniejsze wskaźniki techniczne i ekonomiczne charakteryzujące aktualnie stosowane technologie biogazowania wykazują jednoznacznie na brak logicznych ekonomicznych, technicznych i środowiskowych argumentów za ich dalszym rozpowszechnianiem: Bilansowa energia użyteczna netto pozyskiwana w biogazowniach stanowi w warunkach klimatycznych naszej strefy klimatycznej maksymalnie do 15% energii zawartej w przetwarzanej biomasie. Procesowi wytwarzania biogazu towarzyszy wytwarzanie, kilkakrotnie więcej niż w innych technologiach, uciążliwych odpadów, wymagających kosztownych procesów utylizacyjnych. Odpady powstające w procesie produkcji biogazu aktualnymi technologiami mają znikomą wartość nawozową, a ich utylizacja jest bardzo kosztowna i uciążliwa dla środowiska. Inwestowanie w biogazownie i ich eksploatacja bez dotacji zewnętrznych nie mają sensu ekonomicznego: instalacje biogazowania wymagają co najmniej 70% dotacji na etapie inwestycji i 40-50% dotacji do bieżących kosztów eksploatacyjnych. Efektywność ekologiczna technologii biogazowania wyrażona wynikową emisją gazów cieplarnianych jest ujemna – per saldo biogazownie, zwłaszcza duże, pogłębiają efekt cieplarniany. Wspieranie budowy biogazowni przez rząd dotacjami z Unii Europejskiej jest działaniem na szkodę Polski.

Media przepełnione są informacjami na temat pozytywnych skutków, jakie dla klimatu i gospodarki, zwłaszcza Polski, stanowić będzie wzorem Niemiec wejście szerokim frontem w technologie wytwarzania biogazu z biomasy, a zwłaszcza z biomasy odpadowej i jakie efekty przyniesie to w zakresie ekonomii, aktywizacji gospodarki i złagodzenia skutków zachodzących zmian klimatycznych. Nie ma tygodnia, aby w radiu czy TV nie występowali prominentni przedstawiciele władz od szczebla lokalnego do centralnego, lobbujący w mniej lub bardziej otwarty sposób za zbudowaniem w Polsce, pod nośnymi hasłami ekologii i aktywizacji gospodarczej, kilku do kilkunastu takich biogazowni w każdym regionie. Należałoby się tylko cieszyć, gdyby to była prawda. Niestety, są to mity i półprawdy, a powszechnie wiadomo, iż półprawdy są gorsze od kłamstw.

Poniżej odniesienie do najważniejszych z tych półprawd i mitów.

Mit I: Energia z biogazu jest tania, a technologie produkcji biogazu są efektywne technicznie i ekonomicznie.

Co na to fakty:

• Najbardziej wydajne i nowoczesne instalacje do produkcji biogazu nie są w stanie przetworzyć na metan więcej niż 52-54% zawartej w surowcu biomasy. Pozostałość pofermentacyjna opuszczająca instalacje jest trudnym do utylizacji odpadem, mającym najczęściej postać rozcieńczonej zawiesiny wodnej lub pulpy, zawierającej nieprzetworzone w procesie pozostałości.
• Technologie fermentacji metanowej wymagają bardzo długiego czasu przebywania w reaktorach fermentacyjnych rozdrobnionych zawiesin materiału organicznego w wodzie w temperaturze 35 do 40°C w przypadku fermentacji mezofilowej lub 45 do 55°C w przypadku fermentacji mezofitowej. Utrzymanie zawiesiny w zbiornikach fermentacyjnych w takich temperaturach przez okres do 40 dni jest bezwzględnym warunkiem zachodzenia procesu. W warunkach klimatycznych Polski i krajów naszego rejonu pochłania to olbrzymie ilości energii. Energia niezbędna do utrzymania temperatury bioreaktorów w optymalnym zakresie temperatur i napędu urządzeń jest równoważna od 70 do 75% energii zawartej w wytworzonym biogazie.
• Bilansowo użyteczna wolna zielona energia netto uzyskiwana z biogazowni (różnica między wartością energetyczną biogazu a energią traconą na jego wytworzenie) nie przekracza 12 do 15% energii zawartej w biomasie poddawanej fermentacji.
• Aby instalacja produkcji biogazu była efektywna, musi posiadać odpowiednio dużą skalę przetwarzania, z czym wiąże się konieczność dostarczania surowej biomasy z dużego obszaru – nie zawsze jest to surowiec przyjazny dla środowiska (odory, zagrożenie chorobowe, uciążliwość dla mieszkańców i wiele innych).
• Aby proces wytwarzania biogazu zachodził z akceptowalną wydajnością, surowiec musi być rozdrobniony do maksymalnie małych cząstek ze zużyciem dużych ilości energii. Energia rozdrabniania to wyemitowane wcześniej gazy cieplarniane.
• •Proces prowadzi się w ogrzanych zawiesinach wodnych biomasy, przy zawartości cząstek biomasy poddawanej fermentacji nie przekraczającej zwykle 20%, ciągle mieszając. Wiąże się to z równoważną emisją gazów cieplarnianych towarzyszącą wytworzeniu energii na:
  • mieszanie,
  • ogrzewanie zawiesiny,
  • przygotowanie wody niezbędnej do sporządzenia odpowiedniej zawiesiny,
  • separację niewykorzystanych składników z pozostałości pofermentacyjnej,
  • zagęszczenie i/lub suszenie i wywożenie na pola pozostałości pofermentacyjnych (etap pomijany zwykle we wszelkich analizach ekonomicznych sporządzanych przez zwolenników technologii biogazowych).

W efekcie ciągnionym łączna emisja gazów cieplarnianych z poszczególnych etapów realizacji procesu biogazowania jest znacznie większa niż efekt ograniczenia emisji z tytułu wytwarzania biogazu jako źródła energii odnawialnej.

Mit II: Produkcja biogazu ma wyłącznie pozytywny wpływ na środowisko.

Znów przyjrzyjmy się faktom:

• Wbrew wyobrażeniom proces wytwarzania biogazu nie jest ani prosty, ani łatwy w realizacji. Podstawowy wymóg technologiczny to zachowanie odpowiedniej proporcji między organicznymi związkami węgla i azotu w biomasie poddawanej fermentacji. Zaburzenie w biomasie poddawanej fermentacji optymalnych proporcji pomiędzy tymi pierwiastkami prowadzi do uwolnienia do roztworu reakcyjnego wolnego amoniaku, tworzącego w wodzie, stanowiącej główny składnik środowiska reakcyjnego, roztwór wody amoniakalnej zabójczy dla bakterii fermentacyjnych. Nie ma zrealizowanej w praktyce efektywnej technologii, która potrafi na bieżąco usuwać ze środowiska reakcyjnego amoniak, tak aby zapobiec powstaniu roztworów wody amoniakalnej w stężeniach zabójczych dla bakterii fermentacji metanowej. Jedyną drogą ograniczającą to zjawisko jest stosowanie surowca o odpowiednim składzie.
• •Nie ma w świecie technologii biogazowania, które potrafią wytworzyć metan wyłącznie z biomasy bogatej w białka, na przykład z odpadów poubojowych czy odpadów z ferm hodowlanych. Przetworzenie takich rodzajów biomasy wymaga uzupełnienia składu surowcowego o wielokrotnie większą ilość biomasy zielonej o niskiej zawartości białek.
• Procesy fermentacji biogazowej są długotrwałe i wymagają przebywania biomasy w reaktorach fermentacyjnych przez okresy do 40 dni. Zmusza to do budowy instalacji biogazowych w urządzenia o olbrzymich wymiarach, najczęściej typowe moduły instalacji biogazowych wyposażane są w reaktory fermentacji metanowej o pojemności 10 000 do 15 000 m³.
• Energia pozyskiwana z biogazowania jest najbardziej potrzebna zimą i na ten okres należy przygotowywać olbrzymie zapasy biomasy surowcowej. Niestety, każda biomasa niezależnie od sposobu składowania ma tendencję do naturalnego rozkładu i utraty dużej części składników, które potencjalnie stanowiłyby pożywkę dla bakterii fermentacji metanowej. Skutkiem wielomiesięcznego niekontrolowanego składowania biomasy oczekującej na przetworzenie jest emisja metanu, którego efekty w kreowaniu dziury ozonowej są ponad dwudziestokrotnie większe niż CO₂ powstającego podczas spalania bezpośredniego. Wytwarzanie biogazu w okresach gdy dostępny jest świeży surowiec, a zapotrzebowanie na energię mniejsze, traci sens ekonomiczny.
• Wytwarzany biogaz zawiera znaczne ilości dwutlenku węgla, podwyższające emisję gazów cieplarnianych.
• Pozostałości pofermentacyjne w dotychczasowej postaci stanowią praktycznie bezużyteczny i kosztowny do utylizacji odpad.

Mit III: Wytwarzany biogaz jest cennym paliwem, a technologie biogazowania są dochodowe.

A co mówią fakty?

• Odwodniony biogaz zawiera zwykle nie więcej niż 54% metanu, od 0,5 do 2,0% siarkowodoru, śladowe ilości amoniaku i dwutlenek węgla jako pozostałość. Jeśli nie zostanie pozbawiony siarkowodoru i amoniaku, to nie nadaje się do innego użytku jak tylko spalania w kotłach energetycznych. Aby stał się cennym paliwem, na przykład jako gaz do silników spalinowych, musi zostać poddany kosztownemu oczyszczeniu z siarkowodoru i dwutlenku węgla. Wpostaci, w jakiej opuszcza instalację biogazową, może być traktowany wyłącznie jako niskiej jakości i kaloryczności gaz opałowy.
• Efektywność ekonomiczna biogazu jako paliwa jest ujemna. Jego sens ekonomiczny opiera się na założeniu, że produkcję biogazu należy dotować, bo jako zielone paliwo chroni świat przed katastrofą klimatyczną. W warunkach kryzysu ekonomicznego staje się to wątpliwe. Mając do wyboru wsparcie gospodarki lub nieefektywnego sposobu ograniczenia efektu cieplarnianego, wcześniej czy później zrezygnuje się ze wspierania tego kierunku. Ocenę skutków wstrzymania dotacji do biogazowni dla ich efektywności ekonomicznej zostawiamy bez komentarza.

Dla uzmysłowienia sensu ekonomicznego inwestowania w biogazownie należy zadać sobie podstawowe pytania:

Czy bez dotacji z zewnątrz zarówno na etapie inwestowania, jak i eksploatacji biogazownie oparte na istniejących obecnie technologiach mogą być dochodowe?

Ile energii odnawialnej netto uzyskujemy wytwarzając biogaz w instalacjach biogazowania?

Jak wysokie są koszty uszlachetniania surowego biogazu i czy uzyskane efekty uzasadniają takie uszlachetnianie?

Ile kosztuje rozwiązanie problemu zagospodarowania pozostałości pofermentacyjnych?

Kto zostanie obciążony kosztami eksploatacji instalacji i zagospodarowania pozostałości?

Dlaczego po wprowadzeniu przez rząd Niemiec zmian w zasadach finansowania produkcji biogazu, pod znakiem zapytania stało się dalsze funkcjonowanie największej w świecie biogazowni w Penkun (Niemcy)?

Czy Polska jest na tyle bogata, aby stać ją było na dopłacanie do technologii, z których wycofują się Niemcy?

Decydując się na deklarowaną w mediach budowę 2000 biogazowni rolniczych i wydatki inwestycyjne w skali przekraczającej 40 miliardów złotych, należy najpierw odpowiedzieć na powyższe pytania.

Mit IV: Rozwój biogazowni rozwija polską gospodarkę.

W rzeczywistości w aktualnej sytuacji rozwój biogazowni szkodzi polskiej gospodarce.

• Linie technologiczne do wytwarzania biogazu w zdecydowanej większości dostarczane będą przez firmy mające siedzibę poza Polską i ich budowa nie będzie aktywizowała polskiego przemysłu.
• Dostarczone do Polski linie będą w bardzo wysokim stopniu finansowane z dopłat unijnych przewidzianych dla Polski, ograniczając wykorzystanie dotacji w bardziej efektywnych obszarach.
• Problem utylizacji bardzo dużych ilości szkodliwych i najczęściej bezwartościowych pozostałości z procesu biogazowania zostawiony zostanie polskim operatorom tych instalacji. Wysoka wartość nawozowa tych pozostałości jest mitem.
• Do kosztów eksploatacji dopłacać będą polscy operatorzy.

Proponowana alternatywa

Aby zapobiec emisji gazów cieplarnianych z procesów rozkładu biomasy oczekującej na przetworzenie i ograniczyć uciążliwość tych procesów dla środowiska (emisje metanu, CO₂, amoniaku, siarkowodoru, odorów) należy zmienić strategię podejścia do problemu wykorzystania biomasy.

Rozwiązanie leży w trzech obszarach:

• Obszarze wykorzystania energetycznego. Biomasa o wysokim potencjale energetycznym powinna być bezzwłocznie po pozyskaniu doprowadzana do postaci zabezpieczonego przed rozkładem biologicznym wysokokalorycznego suchego paliwa lub komponentu paliwowego o zdolnościach odsiarczania spalin, wykorzystywanego do wytwarzania energii wtedy, kiedy jest ona potrzebna (specjalne zakłady energetyczne, współspalanie w istniejących kotłach energetycznych). Wytwarzane paliwo, które można zdefiniować mianem odnawialnego paliwa formowanego, pozwoli na wykorzystanie 100% energii zawartej w surowej biomasie, a nie 15 – 18% jak w przypadku technologii biogazowania.
• Obszarze wykorzystania nawozowego. Obszar ukierunkowany na przetwarzanie biomasy o dużej zawartości białek i związków fosforu (produkty uboczne pochodzenia zwierzęcego z ubojni i przetwórni mięsa, gnojowica, pomiot kurzy, wywar gorzelany, młóto i wiele innych). Dostępne polskie technologie FuelCal pozwalają na wytwarzanie z wymienionych rodzajów biomasy suchych, granulowanych nawozów inteligentnych, o wysokich wartościach nawozowych, nadających się do długotrwałego bezpiecznego składowania.
• •Obszarze zmian technologii w istniejących biogazowniach, tak aby zmniejszyć koszty ich eksploatacji, poprawić jakość, a co za tym idzie i cenę sprzedaży wytwarzanego biogazu oraz przetwarzać pozostałości z biogazowania na wartościowe produkty, których wartość sprzedaży pokryje co najmniej koszty ich przetwarzania.

Dla wszystkich wymienionych kierunków rozwiązań Multichem Eko Sp. z o.o. oferuje chronione patentami technologie FuelCal, które zapewniają efektywne ekonomicznie i dające rzeczywiste efekty ekologiczne przetworzenie wspomnianych rodzajów biomasy na nawozy inteligentne lub paliwa odnawialne o zdolnościach odsiarczania spalin. Dotyczy to także obszaru zmian w dotychczasowych technologiach wytwarzania biogazu.

Multichem Eko Sp. z o.o. wdrożyła oferowane technologie w skali przemysłowej. Z racji zastosowanych rozwiązań technicznych i technologicznych umożliwiają one przetwarzanie surowej biomasy bezzwłocznie w miejscu pozyskania, niezależnie od skali przetwarzania, na komponenty paliwowe, paliwa odnawialne lub nawozy. Dzięki oryginalnym rozwiązaniom technologicznym, sterylizacja i wysuszenie surowej biomasy przy braku emisji gazów i odorów zachodzi przy zużyciu tylko ułamkowej energii (nie więcej niż 25% energii zużywanej w tradycyjnych metodach przetwarzania).

Byłoby bardzo źle, gdyby grona decyzyjne, zwłaszcza w Ministerstwie Środowiska, Ministerstwie Gospodarki i Ministerstwie Rolnictwa i Rozwoju Wsi pominęły milczeniem nasze argumenty i nasze konkretne propozycje i nie uwzględniając rzeczywistych wad dotychczasowych rozwiązań, doprowadziły do powstania w Polsce „pomników głupoty technologicznej i ekonomicznej”, które za kilka lat zamieniłyby się w źródła pozyskania złomu, a gospodarce przyniosły wielomiliardowe straty.

 

Informacje źródłowe:

1. Biogazownie rolnicze – wysoce efektywna metoda produkcji energii z biomasy. Inż. Jerzy Kujawski, Pracownia Inwestycyjno-Projektowa INEKO, mgr inż. Olaf Kujawski, EnerCess GmbH www.enercess.de
2. K. Kosewska, J.R. Kamiński, Katedra Maszyn Rolniczych i Leśnych Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie. Inżynieria Rolnicza 1(99) 2008 s. 189 – 194 Analiza ekonomiczna budowy i eksploatacji biogazowni rolniczych w Polsce.
3. W. Schafer, M. Lehto, F. Teye: Dry anaerobic digestion of organic residues on farm – A feasibility study. Agrifood research reports. MTT Agrifood Research Finland.
4. BTU Group Client Information April 09 (BTU Simon Schneider Gockel). n

 

ul. Stargardzka 8, 74-200 Pyrzyce
tel./fax 0048 91 5 700 676, tel. 502 123 005
www.multichem-eko.pl