76353 WiZ0 061

energetyka »_b

ŁANY EKOEN

' BAYER - YOUNG ENYIRONMENTAL ENV0Y

technologiom i właściwej gospodarce ilość ditienku węgla powstająca podczas spalania biomasy odpowiada ilości C0₂ wchłoniętej przez nią wcześniej w procesie fotosyntezy. Całkowity bilans emisji tego uciążliwego gazu cieplarnianego jest więc równy zero.

Kaloryczny gaz

Istotnym etapem przetwarzania biomasy może być zgazowanie, podczas którego przekształca się ją w kaloryczny gaz (później spalany). Proces pozwala uzyskać większe ilości energii w porównaniu do tradycyjnego spalania paliw konwencjonalnych - i to bez nadmiernego obciążania środowiska naturalnego. Zazwyczaj zgazowanie zachodzi w komorze zgazowania, w obecności czynnika utleniającego i przy temperaturze 600-800 °C. Powietrze niezbędne do zgazowania jest wdmuchiwane pod spód, z góry lub z boku reaktora (zależnie od typu). Gaz oraz części stałe wydobywają się wewnątrz reaktora; cyrkulujące części stałe służą jako nośnik ciepła i stabilizują tempera- * turę procesu. Wytworzone ciepło jest wykorzystywa- s. ne do pirolizy i dalszych, w większości endotermicz- J nych reakcji gazyfikacji. Otrzymany gaz może być | następnie poddany oczyszczeniu, co redukuje liczbę £

ciężkich węglowodorów, zazwyczaj skraplających się do postaci olejów i smoły.

Oczyszczony gaz poddaje się wtórnym procesom przeróbki chemicznej (w celu wytworzenia metanolu i wodoru - paliw stosowanych m.in. w ogniwach paliwowych), albo używa się go do produkcji pary technologicznej. Może także posłużyć do wytwarzania energii cieplnej i elektrycznej w bezpośrednim spalaniu w silnikach, turbinach lub kotłach. Przeznaczone do tego celu instalacje w ciepłowniach i elektrociepłowniach są wówczas wyposażone w drugą komorę - spalania. Gaz ze zgazowarła przepływa rurociągiem do komory spalania, gdzie krąży ruchem wirowym i spala się, wytwarzając temperaturę 1000-1200 °C.

W rezultacie zgazowania wszystkie szkodliwe substancje organiczne ulegają termicznej utylizacji, a nieorganiczne są wychwytywane w popiele. Istotnym problemem jest przy tym chlor zawarty w biopaliwie, który może prowadzić do korozji elementów komory zgazowarki; co więcej, jego związki, takie jak chlorowodór (HC1), wpływają na powstawanie dioksyn i furanów. Poziom emisji HC1 zależy od rodzaju biomasy, warunków spalania i sposobu oczyszczania spalin. W zależności od stężenia związków alkalicznych w popiele oraz technologii odpylania, 40-85% chloru wprowadzonego z biopaliwem jest wiązanych przez popiół. Z kolei HC1 w spalinach można usunąć dzięki specjalizowanym urządzeniom (kondensatorom spalin), a także przez wymywanie soli KC1 i NaCl z biopaliwa, na przykład poprzez dłuższe pozostawienie słomy na polu (w Danii udało się w ten sposób zmniejszyć ilość chloru w spalinach z 0,49% do mniej niż 0,05%).

O opłacalności ekonomicznej zgazowania decydują warunki lokalne. Sensowne może być uzupełnianie ciepła pozyskanego na przykład ze zgazowania drewna odpadowego wytwarzanego w zakładzie ciepłem ze spalania sieczki ze słomy jakiejś rośliny energetycznej - miskantu-sa olbrzymiego, wierzby energetycznej, mozgi trzcinowatej, ślazowca pensylwańskiego, a nawet słomy i ziarna (np. owsa). Zwłaszcza miskantus okazuje się interesujący, a to z powodu niewielkich wymagań glebowych (rośnie na glebach V i VI klasy, także na nieużytkach) i wysokiej wartości opałowej. Ponadto roślina ta zawiera mniej chloru i potasu niż słoma z tradycyjnych upraw rolniczych, zatem ryzyko korozji kodów jest wyraźnie mniejsze.

Nie tylko uprawy

Ograniczona pojemność wysypisk śmieci w połączeniu z często niewłaściwą ich lokalizacją i eksploatacją powoduje, że neutralizowanie odpadów komunalnych (które nie są traktowane jako biomasa z uwagi na niebiodegra-dowalne składniki nieorganiczne) staje się dziś coraz istotniejsze. Zgazowanie i tu okazuje się pomocne: nie tylko

Jak zwiększyć efektywność produkcji energii z biomasy? Jedną z metod może być technologia zgazowania.

>2 JAROSŁAW CHROSTOWSKI

KOLOGIA stała się dziś natrętnie modna, niczym typowy produkt popkultury. Mimo to jest modą bardzo pożyteczną i wyjątkową, wynika bowiem nie z próżności, lecz z wymuszonej rozwojem prze-HHI mysłu i wzrostem konsumpcji konieczności oraz pełniejszego rozumienia zależności działających w ekosystemie, w którym żyjemy. Wśród wielu przedsięwzięć o charakterze proekologicznym istotną rolę odgrywają zwłaszcza te związane z produkcją energii.

Jednym z obiecujących i wciąż słabo eksploatowanych źródeł „zielonej” energii jest biomasa. Pod tym pojęciem rozumie się stałe lub ciekłe substancje pochodzenia roślinnego i zwierzęcego, które ulegają biodegradacji. Do biomasy zaliczamy przede wszystkim różnego typu odpady - roślinne i zwierzęce, rolnicze, garbarskie, przemysłowe (zwłaszcza z przemysłów spożywczego, drzewnego i papierniczego), osady z oczyszczalni ścieków itp., a także uprawy energetyczne. Zakłada się, że dzięki odpowiednim

t ..............."WIEDZA I ŻYCIE czerwiec 2008

60

Od niemal dziesięciu lat firma Bayer organizuje dla młodych naukowców z całego świata konkurs prac licencjackich, inżynierskich i magisterskich dotyczących szeroko rozumianej ochrony środowiska. Poziom projektów zgłaszanych w ramach programu Bayer Young Environmental Envoy (Studencki Ambasador Zrównoważonego Rozwoju) jest mocno zróżnicowany, od stosunkowo prostych przedsięwzięć związanych z promowaniem segregowania odpadów po złożone analizy techniczne metod ekologicznego otrzymywania energii.

Artykuł dotyczący zgazowania powstał na podstawie pracy Liliany Bonder i Marka Mirosza „Wykorzystanie technologii zgazowania biopaliw stałych w ciepłowniach i elektrociepłowniach miejskich i przemysłowych na przykładzie ciepłowni w Sokółce", zgłoszonej w 2007 roku. W tym roku termin nadsyłania projektów upływa 24 września.

pozwala je zneutralizować, ale także uzyskać z nich energię. Badania dowodzą, że od 15% do 20% odpadów komunalnych jest dobrym paliwem, o wartości energetycznej zbliżonej do węgla. Dzięki procesowi zgazowania można więc przynajmniej częściowo zutylizować odpady niedopuszczone do spalania w typowych kotłach.

Obecnie w Polsce z biomasy otrzymuje się rocznie około 105 PJ energii cieplnej i około 580 GWh energii elektrycznej. Szacuje się, że wartości te mogłyby wzrosnąć kilkukrotnie, z możliwością zwiększenia procentowego udziału energii elektrycznej. Intensywniejsze wykorzystanie biopaliw staje się nie tylko potrzebą, ale i koniecznością, Polska jest bowiem zobowiązana do zmniejszenia emisji gazów cieplarnianych w stosunku do roku bazowego (1988) o 6% w latach 2008-2012, a w latach 2012-2020 aż o 30%.

Źródła energii odnawialnej są zazwyczaj źródłami rozproszonymi, o stosunkowo małej mocy. Ich znaczenie jest więc istotne przede wszystkim na rynkach lokalnych, gdzie koszty przesyłania energii są niewielkie. Zainstalowanie zgazowarki w zakładzie pozwala przetwarzać odpady od razu w miejscach powstawania. Nie ma zatem konieczności ich transportowania i utylizacji, co prowadzi do oszczędności w zużyciu paliw tradycyjnych i poprawy wyników ekonomicznych. Pieniądze wydawane dotychczas na paliwo pozostają na rynku lokalnym, wzrasta zatrudnienie w regionie (zwłaszcza na obszarach wiejskich), podnoszą się kwalifikacje pracowników. Biomasa w połączeniu ze zga-zowaniem przyczynia się do spadku emisji gazów oraz ilości odpadów stałych. Ma więc dostatecznie dużo zalet, byśmy z uwagą przyglądali się coraz efektywniejszym metodom jej wykorzystania.    fc

*3 JAROSŁAW CHROSTOWSKI jest redaktorem „Wiedzy i Życia".

czerwiec 2008 WIEDZA I ŻYCIE”

61