Biomasa ako zdroj energie

Využitie biomasy na energetické účely prežíva svoju renesanciu. Zdalo by sa, že ide o akýsi návrat na začiatok éry uspokojovania energetických potrieb človeka. Nie je to však tak. Na rozdiel od našich predkov dokážeme energiu obsiahnutú v biomase využiť podstatne efektívnejším a rozmanitejším spôsobom. Podstatou trendu smerujúceho k širšiemu využitiu biomasy sú predovšetkým enviromentálne a ekonomické argumenty.  

Rastliny pre svoj rast využívajú oxid uhličitý obsiahnutý v atmosfére, ktorý prostredníctvom fotosyntézy premieňajú na uhľovodíky. Pri spaľovaní nastáva opačný proces a oxid uhličitý sa opäť uvoľňuje do atmosféry, aby vzápätí poslúžil pre ďalší rast biomasy. Ide o uzatvorený cyklus, takže využívanie biomasy má na rozdiel od spaľovania fosílnych palív neutrálny vplyv na zvyšovanie oxidu uhličitého v atmosfére. Podobne priaznivý vplyv sa prejavuje aj vo využití metánu, ktorý pri voľnom úniku do atmosféry pri vyhnívacich procesoch má ešte výraznejší dopad na skleníkový efekt ako CO2.  

Z pohľadu Slovenska má využitie biomasy výrazný ekonomický prínos. Väčšinu spotrebovaných fosílnych palív v súčasnosti dovážame, čo zvyšuje našu energetickú závislosť. Na druhej strane máme dostatok biomasy, ktorú zatiaľ energeticky nevyužívame. Jej využitím by sa výrazne obmedzil vplyv svetového kolísania cien fosílnych palív, ktoré žiadnym spôsobom nevieme ovplyvniť, ale ktoré sa priamo prenášajú do ceny tepla a elektriny, ktorú musíme platiť.
 

Premena biomasy na tepelnú energiu môže prebiehať niekoľkými spôsobmi, ktoré je možné rozdeliť na dve základné cesty:

• termochemickou premenou
• biochemickou premenou

Priame spaľovanie

Základným a najčastejším procesom energetického využitia biomasy je spaľovanie. Tento proces bol prvý a dlho jediný spôsob využitia biomasy, ktorý človek využíval. Dlho však prebiehal na veľmi primitívnej úrovni s veľmi malým energetickým zhodnotením paliva. Až moderné technológie priniesli progresívne spôsoby spaľovania s vysokým využitím energetickej hodnoty biomasy. Tieto technológie sú veľmi podobné tým, ktoré sa využívajú na spaľovanie uhlia s vysokou účinnosťou spaľovania. 

Najčastejšie je takto spracovávané drevo vo forme polien, štiepky a v poslednej dobe veľmi populárnych brikiet a peliet. Okrem dreva v jeho rôznych podobách je možné využiť aj ďalšie druhy biomasy – predovšetkým slamu obilovín a olejnín, energetické rastliny (štiav) a pod. Medzi rozhodujúce kritériá pri výbere paliva pri priamom spaľovaní biomasy sa zaraďuje predovšetkým energetické hodnota vyjadrená výhrevnosťou a dostupnosť v danom regióne.

Pyrolýza  

Pyrolýza je proces, počas ktorého sa zahrieva biomasa bez prístupu vzduchu a uvoľňuje na zmes horľavých plynov alebo kvapalín. Pri pyrolýze tak vzniká drevné uhlie, ktoré má vyššiu výhrevnosť než vstupné palivo čím sa dosahuje vyššie energetické využitie. Energetická hodnota procesu sa zvyšuje využitím uvoľnených plynov a kvapalín.  

Splyňovanie  

Splyňovanie biomasy prebieha pri obmedzenom prístupe vzduchu v procese nedokonalého horenia. Počas neho vznikajú horľavé plynu zložené predovšetkým z metánu, oxidu uhoľnatého a vodíka s vysokou energetickou hodnotou. Tento „drevoplyn“ je možné ďalej spaľovať alebo využiť ako palivo pre pohon motorov v kogeneračných jednotkách a tak vyrábať v kombinovanom procese teplo a elektrinu.

Fermentácia (alkoholové kvasenie)   

Výsledným produktom fermentácie (alkoholové kvasenie) je etanol, resp. metanol. Ide o vysokokvalitné palivo, ktoré sa využíva ako náhrada za benzín  v spaľovacích motoroch. Ako vstupná surovina sa využívajú rastliny s obsahom cukrov a škrobu – obiloviny, cukrová repa, cukrová trstina, zemiaky, kukurica, ovocie.

Anaeróbne vyhnívanie (metánové kvasenie)  

Produktom anaeróbneho vyhnívania je bioplyn – zmes metánu, oxidu uhličitého a stopových množstiev ďalších plynov. Celý proces vyhnívania prebieha bez prístupu vzduchu prostredníctvom baktérií vo fermentačných reaktoroch. Bioplyn nachádza široké uplatnenie v energetike. Okrem bežného spaľovania a produkcie tepla je mimoriadne výhodné jeho využitie pre pohon kogeneračných jednotiek na výrobu elektriny a tepla.

Bioplyn je možné produkovať z exkrementov zvierat v poľnohospodárstve, z fytomasy (tráva, siláž a pod.), z kalu na čističkách odpadových vôd.