Biowęgiel − „czarne złoto” ery ekologicznej

Mgr inż. Natalia Mazurkiewicz, ostatnia aktualizacja 21.05.2014
Fot.  Kenneth Lu ToastyKen /Flickr CC[CC BY 2.0 ], Flickr.com Fot. Kenneth Lu ToastyKen /Flickr CC[CC BY 2.0 ], Flickr.com

W dzisiejszych czasach problem zmian klimatycznych i emisji dwutlenku węgla spędza sen z powiek wielu uczonym. Tymczasem rozwiązanie jest w zasięgu ręki. Nowe technologie pozyskiwania energii z biomasy roślin, prowadzące do powstania tzw. biowęgla otwierają drogę do redukcji CO2 w atmosferze.



Czym jest biowęgiel?

Biowęgiel (biochar, biocarbon) jest ulepszoną wersją powszechnie znanego węgla drzewnego. Otrzymuje się go w procesie termicznego rozkładu biomasy różnego pochodzenia (rośliny, odpady organiczne). Parametry procesu otrzymywania biowęgla, takie jak: temperatura, dopływ tlenu oraz ciśnienie, decydują o właściwościach otrzymanych produktów − karbonizatu oraz substancji pobocznych. Jednym ze sposobów otrzymywania jednocześnie biowęgla, biooleju i biogazu jest piroliza. Proces ten nazywany jest destylacją rozkładową, polegająca na termicznym rozkładzie substancji w bardzo wysokiej temperaturze (50-900 st. C) bez dostępu powietrza i/lub przy podwyższonym ciśnieniu [biomasa.org, Lewandowski i in. 2010). Otrzymane produkty odgrywają duże znaczenie w produkcji energii cieplnej i elektrycznej, przy jednoczesnym ograniczeniu emisji zanieczyszczeń atmosferycznych.

Jednakże biowęgiel ma bardzo szerokie spektrum zastosowań, sięgające swoimi korzeniami do czasów starożytnych. Około 500-2500 lat temu rdzenni mieszkańcy Amazonii wykorzystywali węgiel drzewny do poprawiania żyzności gleby. Stąd nazwa czarnych ziem amazońskich − Terra Preta do Indio. Tak powstałe gleby odznaczają się wysoką żyznością i produktywnością, dlatego też nazywano je „czarnym złotem”. Zawartość materii organicznej w glebach uprawianych technologią Indian amazońskich nie zmienia się od setek lat, właśnie dzięki zasobom powoli wydobywanym z zaaplikowanego węgla [css.cornell.edu]. Obecnie biowęgiel wykorzystywany w rolnictwie nazywany jest agrokarbonatem.

Do produkcji biowęgla wykorzystuje się między innymi:
  • rośliny energetyczne (wierzba energetyczna, miskant),
  • odpady leśne,
  • rośliny rolne (rzepak, słonecznik, kukurydza),
  • osady ściekowe,
  • odpady organiczne przemysłu spożywczego,
  • algi [Malińska 2012].
W jaki sposób produkcja biowęgla może przyczynić się do poprawy środowiska?
  1. Produkcja „czystej energii” − roślinność wykorzystuje CO2 z atmosfery w procesie fotosyntezy, który w technologii termicznego przetwarzania na produkty energetyczne jest kumulowany w biowęglu. Aczkolwiek, należy zwrócić uwagę, że aby technologia ta była jak najbardziej korzystna należałoby ograniczyć transport z miejsca uprawy roślin do miejsca przetwarzania (produkcja in situ) i stosować maszyny pracujące na energii pozyskiwanej w sposób ekologiczny.
  2. Ograniczenie globalnego ocieplenia - sekwestracja CO2 w glebie. Biowęgiel jest produktem bardzo trwałym i może przebywać w glebie przez setki lat zanim węgiel zostanie powtórnie uwolniony do środowiska. Jednocześnie stanowi niezastąpiony nawóz. Przy założeniu ciągłego odnawiania roślinności, wyniki redukcji CO2 mogą być obiecujące.
  3. Remediacja gleb − nawożenie gleb biowęglem przyczynia się do zwiększenia ilości materii organicznej, zwiększenia pojemności wodnej gleby i stabilizacji pH. Ponadto, właściwości sorpcyjne porowatego węgla powodują, że może on być stosowany do usuwania zanieczyszczeń z gleby, np. metali ciężkich, tym samym minimalizując przedostawanie się niekorzystnych substancji do wód powierzchniowych i podziemnych.
  4. Sorpcja zanieczyszczeń − udowodniono, że biowęgiel może oczyszczać ścieki komunalne m. in. z metali ciężkich, pestycydów, wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych oraz polichlorowanych bifenyli.
  5. Zagospodarowanie odpadów organicznych, wykorzystywanych do produkcji biowęgla ma wiele zalet, takich jak: jednoczesna utylizacja odpadów, ograniczenie emisji gazów pochodzących z procesów gnilnych (CH4, SO2) oraz eliminacja problemu składowania odpadów [Malińska 2012, Bis 2012].
  6. Obecnie istnieje wiele firm na rynku zajmujących się produkcją biowęgla i opracowywaniem nowych technologii, pozwalających na jak najbardziej efektywne wykorzystanie biomasy.


Autor: mgr inż. Natalia Mazurkiewicz
Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie;
Katedra Ekologii, Ochrony i Kształtowania Środowiska

Piśmiennictwo
1. http://www.biomasa.org/index.php?d=artykul&kat=52&art=48
2. Lewandowski W. M., Ryms M., Meler P. 2010: Termiczno-chemiczna piroliza do biopaliw ciekłych i gazowych, jako metoda podnoszenia sprawności konwersji energii biomasy. Nafta-Gaz, LXVI (8).
3. http://www.css.cornell.edu/faculty/lehmann/research/terra%20preta/terrapretamain.html
4. Malińska K. 2012: Biowęgiel odpowiedzią na aktualne problemy ochrony środowiska. Inżynieria i Ochrona Środowiska, 15 (4), str.: 387-403. Autor: mgr inż. Natalia Mazurkiewicz Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie Katedra Ekologii, Ochrony i Kształtowania Środowiska
wykop.pltwitter.plfacebook.pl
Oceń: Drukuj

Pasaż zakupowyprzejdź do pasażu pasaż

Ogłoszenia - ekologia.pl
Pasaż zakupowy