Spis treści
- Biowęgiel – ekologiczne paliwo przyszłości
- Zielone złoto - z czego pozyskuje się biowęgiel?
- Zastosowanie biowęgla
- Znaczenie biowęgla dla branży energii odnawialnej
- Czy biowęgiel jest konkurencją dla węgla kamiennego?
- Technologie ujemnej emisji CO₂
- Jak inne kraje wykorzystują biowęgiel?
- Wyzwania i przyszłość biowęgla
Biowęgiel – ekologiczne paliwo przyszłości
Biowęgiel jest przyjazny środowisku, ponieważ jego produkcja wiąże się z magazynowaniem węgla w stabilnej formie i ograniczeniem emisji gazów cieplarnianych. Innymi słowy, węgiel, który normalnie zostałby uwolniony do atmosfery jako CO₂, podczas rozkładu biomasy, zostaje zatrzymany w formie biowęgla.
Dzięki temu ogranicza także emisję metanu (CH₄) i podtlenku azotu (N₂O), które powstałyby w procesie naturalnego rozkładu biomasy. Pomaga także w sekwestracji węgla, czyli zatrzymywaniu go w glebie na długie lata, zamiast przyczyniać się do zmian klimatycznych.
Biowęgiel uzyskiwany jest podczas pirolizy, czyli termicznego przetwarzania biomasy w warunkach ograniczonego dostępu do tlenu. W efekcie tego procesu powstają także gazy pirolityczne – mieszanka wodoru, tlenku węgla, metanu i innych gazów, które mogą być wykorzystane jako paliwo, oraz ciecze pirolityczne (biooleje) – ciekłe produkty uboczne, które mogą mieć zastosowanie w przemyśle chemicznym lub jako paliwo.
Zielone złoto - z czego pozyskuje się biowęgiel?
Biowęgiel pozyskuje się z biomasy roślinnej, która zawiera węgiel organiczny. Może to być szeroki wachlarz materiałów, takich jak:
resztki rolnicze,
odpady drzewne,
biomasa komunalna,
osady ściekowe,
rośliny energetyczne.
Substratami mogą być także nawozy naturalne np. obornik, pomiot kurzy. Dzięki temu, produkowany może być naprawdę w każdym miejscu na ziemi. Jedynym „warunkiem” jest obecność odpadów organicznych, co czyni Polskę potentatem, posiadamy bowiem najwięcej w Europie substratu. To nasze „bogactwo naturalne”.
Zastosowanie biowęgla
Biowęgiel jest stosowany w rolnictwie, jednak nowe badania i rozwój udowadniają nieograniczone możliwości zastosowania w wielu innych dziedzinach. W rolnictwie poprawia strukturę gleby, zwiększa jej zdolność do zatrzymywania wody i składników odżywczych, wspiera rozwój mikroorganizmów. Może zwiększyć zdolność gleby do zatrzymywania wody nawet o 50%. Nadaje się jako świetny dodatek do pasz czy ściółki.
Jest nieoceniony w ochronie środowiska – pomaga w sekwestracji węgla, ogranicza emisję gazów cieplarnianych, może być używany do oczyszczania wód i gleby, ponieważ zatrzymuje do 30% więcej metali ciężkich niż tradycyjne metody oczyszczania – podkreśla Michał Kotarski, prezes firmy Biochar Europe.
Biowęgiel znajduje zastosowanie w produkcji grafenu, sztucznych diamentów, materiałów budowlanych, tekstyliów i kosmetyków. Sprawdza się jako sorbent zanieczyszczeń gazowych, może być też wykorzystywany w procesach uzdatniania wody i oczyszczania ścieków.
W energetyce może być wykorzystywany jako paliwo odnawialne o wysokiej wartości opałowej, sięgającej 25 MJ/kg, co czyni go konkurencyjnym wobec węgla kamiennego (ok. 24 MJ/kg).
W ostatnich latach jednak większą uwagę kieruje się na wykorzystanie biowęgla poza energetyką. Wielu ekspertów uważa, że jest zbyt cenny aby go spalać – uważa Michał Kotarski.
Znaczenie biowęgla dla branży energii odnawialnej
Biowęgiel jest paliwem o niskiej emisji dwutlenku węgla. Jego produkcja i wykorzystanie mają kilka kluczowych zalet. Może być stosowany w elektrowniach i ciepłowniach jako ekologiczne paliwo, zmniejszające uzależnienie od węgla kamiennego i gazu ziemnego.
W porównaniu do innych form biomasy ma wyższą stabilność i dłuższą trwałość, co czyni go dobrym magazynem energii w postaci stałej. Pozwala na długoterminowe wiązanie węgla w glebie lub materiałach budowlanych, co wspomaga walkę ze zmianami klimatu. Nadaje się do współspalania z biomasą, co zwiększa efektywność energetyczną i redukuje emisję szkodliwych substancji. Wreszcie: gazy pirolityczne uzyskiwane w procesie wytwarzania biowęgla mogą być wykorzystywane do produkcji wodoru i biometanu, czyli nowoczesnych technologii energetycznych.
Czy biowęgiel jest konkurencją dla węgla kamiennego?
Jako odnawialne paliwo, biowęgiel nadaje się do wykorzystania w piecach i elektrowniach. W miarę jak rosną koszty emisji CO₂ oraz wprowadzane są nowe przepisy klimatyczne, może stawać się coraz bardziej atrakcyjną alternatywą dla konwencjonalnych paliw kopalnych.
Jego główną przewagą nad węglem kamiennym jest niższa emisja CO₂. Ponieważ powstaje z biomasy - jest paliwem odnawialnym. Spalanie biowęgla generuje mniej zanieczyszczeń, takich jak siarka i pyły zawieszone, natomiast wykorzystanie odpadów rolniczych i leśnych wspiera model gospodarki zrównoważonej i ogranicza odpady.
Mimo że biowęgiel ma potencjał zastąpienia węgla kamiennego, jego konkurencyjność zależy od dalszego rozwoju technologii produkcji, obniżenia kosztów oraz wsparcia regulacyjnego.
Technologie ujemnej emisji CO₂
Produkcja biowęgla wpisuje się w koncepcję rozwoju technologii o ujemnej emisji CO₂. Do najbardziej obiecujących metod należą:
Sequestracja w glebie – dodanie biowęgla do gleby wiąże dwutlenek węgla na długie lata
Direct Air Capture (DAC) – bezpośrednie wychwytywanie dwutlenku węgla z atmosfery
Bioenergia z wychwytem i składowaniem CO2 (BECCS) – technologie pozwalające na spalanie biomasy i jednoczesne magazynowanie CO₂
Zalesianie – naturalny proces pochłaniania CO₂ przez rośliny
Mineralizacja CO₂ – wiązanie dwutlenku węgla w minerałach wykorzystywanych w przemyśle budowlanym.
Jak inne kraje wykorzystują biowęgiel?
Na świecie biowęgiel cieszy się dużym zainteresowaniem, zwłaszcza w krajach dbających o zrównoważony rozwój i redukcję emisji CO₂.
Stany Zjednoczone – biowęgiel jest szeroko stosowany w rolnictwie do poprawy jakości gleby. W niektórych stanach, takich jak Kalifornia i Iowa, rolnicy otrzymują dotacje na jego wykorzystanie. Wspierane są także badania nad jego zastosowaniem w ograniczaniu emisji metanu z hodowli zwierząt.
Niemcy – intensywnie badają zastosowanie biowęgla w gospodarce obiegu zamkniętego. Jest wykorzystywany w rolnictwie, ale także jako składnik materiałów budowlanych, np. w betonach o niższym śladzie węglowym.
Japonia – biowęgiel stosuje się w oczyszczaniu gleby skażonej metalami ciężkimi oraz w poprawie jakości wody. Prowadzone są również badania nad wykorzystaniem biowęgla w filtrach powietrza.
Wzorcem wykorzystania biomasy i odpadów jest miejski system Lahti. Miasto zrezygnowało z węgla na rzecz biomasy i odpadów komunalne. Jedna z ciepłowni wykorzystuje odpady miejskie, a druga opalana jest biomasą drzewną. Dzięki temu emisja dwutlenku węgla została zredukowana o około 600 tysięcy ton rocznie, otrzymywany gaz jest wykorzystywany do produkcji prądu i ciepła, a rolnicy zyskują biowęgiel - mówi Michał Kotarski.
W Europie działa obecnie 180 instalacji do produkcji biowęgla.
Wyzwania i przyszłość biowęgla
Biowęgiel to obiecujące rozwiązanie, które może przyczynić się do ochrony środowiska i poprawy jakości gleby na całym świecie. W Polsce jego rozwój dopiero się zaczyna, ale istnieje duży potencjał do szerokiego wykorzystania.
Mimo obiecujących perspektyw, przed biowęglem stoją pewne wyzwania, takie jak wysokie koszty produkcji, brak odpowiednich regulacji prawnych oraz ograniczona świadomość społeczna na temat jego zalet. Jednak rosnąca liczba badań i inwestycji wskazuje, że w przyszłości będzie jednym z kluczowych elementów transformacji ekologicznej. Może być on produkowany w każdym miejscu na ziemi, gdzie powstaje biomasa.
Udoskonalanie technologii produkcji, takich jak hydrotermalna karbonizacja pozwoli na produkowanie biowęgla o kaloryczności wyższej niż węgiel kamienny, a dodatkowo zerowym, a nawet ujemnym, bilansie emisyjnym. Patrząc na to, jak na rozwiązanie znacząco zmniejszające emisję CO₂ do atmosfery, trzeba zadać sobie pytanie, czy zmiana technologiczna nie jest mniejszym kosztem niż kupowanie praw do emisji i dalsze pogłębianie kryzysu klimatycznego.
