Biowęgiel − „czarne złoto” ery ekologicznej
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?
- 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.
- 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.
- 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.
- Sorpcja zanieczyszczeń − udowodniono, że biowęgiel może oczyszczać ścieki komunalne m. in. z metali ciężkich, pestycydów, wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych oraz polichlorowanych bifenyli.
- 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].
- 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
- 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).;
- https://www.css.cornell.edu/faculty/lehmann/research/terra%20preta/terrapretamain.html;
- 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;
To chyba jakaś nowa religia, tym razem węglowa. Nie ma istotnych różnic między biowęglem a znanym dobrze węgle drzewnym, poza surowcami, z których jest robiony. trzeba też zwrócic uwagę, że rozkłąd termiczny wymaga energii oraz że ww jego trakcie ydzielaja się gazy, w tym szkodliwe.
Osobiście wolę pellet i jego niezawodność sprawdza się od kilku lat, gdy specjaliści z http://www.sisko.pl doradzili mi piec z podajnikiem. Dzięki nim jestem eko i nie kłopotu jak z piecem na węgiel.
Moment, skoro trzeba dokonać pirolizy biomasy by uzyskać ostateczny produkt, to korzyści są raczej iluzoryczne. Można się domyślać, że ilość energii koniecznej do zapewnienia wysokiej temperatury (w artykule chyba jest błąd, piroliza w 50 st. C?) i ciśnienia sprawia, że zysk netto liczony w dżulach będzie minimalny.