Energianövények környezetvédelmi szempontból
2009. november 30. | Dr. Szabó Márta egyetemi docens, Dr. Barótfi István egyetemi tanár | | 2 |
Napjaink slágertémája a megújulók alkalmazása, amely tekintetben hazánk adottságok szempontjából jól áll. Mi a helyzet a biomasszával? Mire éri meg használni? Együk meg, vagy inkább égessük el? Ilyen és hasonló kérdésekre keresi a választ cikkünk.
A szerkesztő megjegyzése: Szaklapunk fontosnak tartja, hogy a kis példányszámú, esetenként belső körben terjesztett, de értékes épületgépészeti vonatkozású orgánumokat bemutassa valamilyen formában. Ezek egyike a Magyar Energetika, amelynek cikkeiből időről időre szemezgetni fogunk, mostani cikkünk e szemezgetés első darabja. A lap megrendelhető az alábbi oldalon: http://www.met.mtesz.hu/
Energianövények
A biomassza a legjelentősebb megújuló energiaforrásunk, az ember a történelme során és napjainkban is ezt használja a legnagyobb mértékben. Mindez annak következménye, hogy a biomassza nem energiaforrás, hanem energiahordozó. Ez azt jelenti, hogy a biomasszát a szükséges energiaforráshoz anyagként lehet kezelni (tárolni, szállítani stb.). A biomasszának sokféle megjelenésével és sokféle felhasználásából következően energiahasznosítási technológiák rendkívül széles köre alakult ki. Ha a technológiák alkalmazásának környezetvédelmi vonatkozásait kell bemutatni, úgy a biomassza esetében az alapanyag sajátosságait, az energiaátalakítás és a -hasznosítás teljes körét kell vizsgálat alá vonni. A biomassza energetikai hasznosításának környezetvédelmi vonatkozásait tehát nem lehet csak energetikai vagy energotechnológiai kérdésként vizsgálni, hanem a biomassza-termelés, vagyis a mező- és erdőgazdaság tevékenységével szoros összefüggésben levő problémaként kell áttekinteni.
Az energianövények alatt a speciális, energetikai célra kinemesített biomassza-kultúrákat értjük. Két csoportba sorolhatók: élelmiszernövényként is hasznosítható kultúrák (ide tartozik a kukorica, napraforgó, repce, kalászosok stb.), illetve a célirányosan energetikai célra hasznosítható növényfajok, -fajták. Utóbbiak általában tüzeléstechnikai célúak, nemesítésük során a fő cél a magas szárazanyag-produktum elérése és a termőhelyi tolerancia fokozása.
Az adott területen - élelmiszernövény helyett - az energianövények termelése két ok miatt fontolható meg:
- az élelmiszernövényekhez képest magasabb biomassza-terméshozam, egységnyi biomassza-produkcióra eső alacsonyabb termelési költség;
- magasabb tolerancia, az energianövények a "hagyományos" kultúrákhoz képest a kedvezőtlen adottságú (pl. szikes vagy belvizes) területeken is termeszthetők.
A tüzelési célú biomassza folyamatosan növekvő ára (a faapríték ára 2004-ről 2008-ra két és félszeresére emelkedett, de a földgáz árának növekedésével prognosztizálható a további árnövekedés), valamint a fenti tényezők eredményeképpen a termelők - különösen a kedvezőtlen adottságú területeken - az élelmiszernövényekhez képest az energianövényekkel magasabb nyereséget tudnak elérni.
A tüzeléstechnikai célú energianövények alapvetően két csoportra bonthatóak:
- lágyszárú energianövények (egyéves és évelő kultúrák);
- fásszárú energiaültetvények (sarjaztatásos és hengeres állomány).
Az energetikai növénytermesztés elterjesztése az Európai Unió fókuszpontjában van, ezt jelzi, hogy az EU a 1782/2003/EK rendelete alapján az energianövények termeléséhez a SAPS (SAPS az egységes területalapú támogatási rendszer - single area payment scheme) támogatás mellett +45 euró/ha kiegészítő támogatást is biztosít. Továbbá várhatóan az évelő energianövények, valamint a fásszárú energiaültetvények telepítési támogatásban is fognak részesülni (EMVA Európai Mezőgazdasági és Vidékfejlesztési Alap).
Az energianövények megválasztásánál a legfontosabb tényező a termőhelyi adottságoknak történő megfelelés. Bár az energianövények között számos az igénytelen fajta, de egyik sem univerzális csodanövény, minden kultúrának van korlátja, egy meghatározott toleranciaszintje, amely értékhatárok között hoz kielégítő terméseredményt. Ugyanakkor az egyes fajták eltérő tulajdonságai alapján kialakítható egy olyan paletta, amelyből szinte bármilyen termőhelyhez kiválasztható a megfelelő kultúra.
A biomassza-eredetű energiaforrások termelésének egyik legalapvetőbb jellemzője, hogy a termőterület-egységre vetített szárazanyag-hozam (t/ha), illetve az ennek megfelelő területegységre vetített bruttó, ill. nettó energiahozama (tonna olaj-egyenértékben tOE/ha) hogyan alakul az egyes kultúráknál, és ez hogyan viszonyul az energiaráfordításokhoz. A hagyományos kultúrák esetében meglehetősen mérsékelt az 1,5-2,5 t/ha, illetve 0,3-0,7 tOE/ha, bár ezek az értékek a biológiai alapok és agrotechnikai eljárások fejlesztésével, vagyis az energetikai erdők, illetve az energetikai növénytermelés esetében akár 8,0-9,0 t/ha, illetve 1,7-2,6 tOE/ha értékig is fokozhatók. A biomassza energiahordozók termelésének viszonylag alacsony területi energiasűrűsége következtében ezek az energiaforrások elsősorban a kis és közepes teljesítményigényű decentralizált, ill. lokális hőenergia-fogyasztók ellátására alkalmasak, bár erőművi és távhőellátású rendszerekben is alkalmazzák.
A nagyvolumenű biomassza-hasznosítás táptalaja lehet a genetikailag módosított növények (GMO) termesztésbe vonásának. A centralizált beruházások tüzelőanyag-igényét kiszolgáló, hatalmas földterületre kiterjedő integrátori rendszer feszítettsége miatt nyomás nehezedhet a termelőkre, hogy nagyobb termést ígérő GMO növényeket vonjanak be a termesztésbe. Mindez pedig lazíthat a komoly ökológiai kockázatot hordozó GMO-kal szembeni társadalmi ellenálláson.
Nem alaptalan félelem az sem, hogy ha nem sikerül az energetikai ültetvényről faaprítékot előállítani kellő mennyiségben és minőségben, akkor az apríték jelentős hányada a „tüzelőanyag-ellátás problémái esetére” fenntartott hengeres tűzifából fog származni, ami a környék erdőit további profit-generálta nyomás alá helyezi, és a jelenlegi szabályozási ellenőrzési fegyelem lazasága miatt ellenőrizhetetlen erdőpusztításokat is eredményezhet.
A biomassza energetikai célú hasznosításának alapkérdései
A biomassza és ezen belül az energianövények energetikai hasznosításának vonatkozásai sokszínűen jelennek meg. Vannak olyan kérdések, melyek a felhasznált biomassza formájától, eredetétől (növényektől, állattartási, illetve növénytermesztési technológiától) függetlenek, és vannak olyanok, melyek az energiahordozóként megjelenő anyag anyagi tulajdonságaival vagy a felhasználással összefüggésben merülnek fel.
A biomassza energetikai hasznosításának kérdései között legalapvetőbb az, hogy szabad-e és milyen mértékben biomasszát energetikai célra felhasználni. Szabad-e olyan értékes anyagot, mely mindennapi életfeltételünkként, táplálékként szolgál, amely összetételében számos értékes anyagot tartalmaz, egyszerűen energiává átalakítani, és kényelmünk szolgálatába állítani akkor, amikor a Földön még vannak olyan régiók, ahol az emberek nem jutnak elegendő táplálékhoz.
A másik általános vonatkozás a biomassza energetikai hasznosítása során az energia hasznosulásának foka, melyet a felhasználásig halmozottan kell figyelembe venni. A halmozott energiafelhasználás alatt azt kell érteni, hogy a biomassza energiahordozókénti megjelenéséig a mező- vagy erdőgazdasági termelésben mennyi külső energiát használnak fel. Ez azért jelentős, mert nyilvánvaló, hogy az egész folyamatnak energianyereségesnek kell lennie. Nem használhatunk energiaforrásként olyan anyagot, melyre a termelés folyamán több energiát fordítottunk, mint amennyit a folyamat végén hasznosítani tudunk, még akkor sem, ha ez adott esetben közvetlen gazdasági előnyt jelent. Ez a kérdés természetesen másként merül fel ha melléktermék vagy hulladék hasznosításáról van szó, de fontos a kifejezetten energetikai célra ültetett növények esetén.
A biomassza energetikai hasznosítása során további - környezetvédelmi - kérdésként vetődik fel, hogy a technológia valamely részében milyen környezeti terheléssel kell számolni a talajnál, a levegőnél vagy az élővizeknél. Ez a környezetvédelmi összefüggés nyilván az alkalmazott anyag és technológia függvénye, és nem tárgyalható általánosságban.
Az utóbbi időben a környezeti problémákon kívül a várható élelmiszerellátás miatt is aggályok merültek fel. A 2007. június 6-án kiadott „Alkalmazkodás az éghajlatváltozáshoz Európában – Az uniós fellépés lehetőségei”, melyet az EU Tanácsának, a Parlamentnek és a EU Gazdasági Bizottságának címeztek, arra hívták fel a figyelmet, hogy az európai mezőgazdaság számos kihívással fog szembesülni a következő évek során, így a nemzetközi versennyel, a kereskedelmi politika további liberalizációjával és a népesség fogyásával. Az éghajlatváltozás tovább fokozza ezt a nyomást, és a kihívások még több nehézséget és nagyobb költségeket jelentenek majd. A előre jelzett éghajlatváltozás hatással lesz a terméshozamra, az állattartásra és a mezőgazdasági termelés helyszíneire, jelentősen veszélyeztetve a mezőgazdasági bevételt, és fokozva a földterületek termelésből való kivonásának kockázatát Európa bizonyos részein. Az élelmiszertermeléssel kapcsolatos kockázatok gondot jelenthetnek Európa bizonyos részein, mivel a hőhullámok, az aszályok és a kártevők várhatóan növelni fogják a terméskiesések előfordulását. Ahogy megnő a terméshozam változékonysága, a globális élelmiszerellátás egyre nagyobb kockázatnak lesz kitéve. Ebben az összefüggésben meg kell vizsgálni, milyen hatással lehet az energiatermelésre használt biomassza növelése a globális élelmiszerellátásra.
A biomassza energetikai felhasználásának alapkérdései
Alapvető kompromisszumot abban kell kötni, hogy a rendelkezésre álló biomasszát milyen arányban használják élelmezésre, takarmányozásra és ipari célra. Ha a biomassza energetikai célú felhasználásának lehetőségéről beszélünk, akkor ez csak azokban az országokban bír realitással, ahol a rendelkezésre álló biomassza elegendő a lakosság élelmezésére, ugyanakkor az ilyen módon előállítható energiára szükség is van. Az energiaigény persze nem abszolút fogalom, szorosan kapcsolódik az ország technikai fejlettségéhez. Ezért a biomassza energetikai hasznosításának lehetőségeit, feltételeit nem lehet földrajzi elhelyezkedés, társadalmi berendezkedés, nemzeti gazdagság, lakosságszám alapján egyértelműsíteni. A biomassza energetikai hasznosításának kérdése a lehetőségek oldaláról egy-egy ország saját elhatározásán múló soktényezős kompromisszum. A kompromisszumot azonban nemcsak el kell határozni, hanem a különböző tényezők és érdekek alapján érvényesíteni is kell. A biomassza hasznosításában meghatározó földterület-művelési struktúra Magyarországon az utóbbi években inkább az érdekek, mint a szándékok szerint alakult. Az egyes művelési ágakban az utóbbi időben jelentős változások történtek, növekedett az erdő- és a mezőgazdasági művelésből kivett terület, ami az energetikai célú biomassza-hasznosítás szempontjából kedvező tendenciának tekinthető.
A mezőgazdaságban energetikai hasznosítás céljára általában a melléktermék vagy hulladék kerülhet csak szóba. A főtermék és a melléktermék aránya a különböző kultúrák esetében nagyon eltérő, de nagyon sok növénynél a melléktermék mennyisége eléri a főtermékét. A gabona esetén például 63% melléktermék, aminek csak töredékét használjuk fel.
A biomassza energetikai hasznosításának egy másik aspektusa a talajerő-fenntartás szervesanyagszükséglete. A talajok biológiai állapota és az azt kifejező talajmikroorganizmusok számának és arányának jelentősége alapvető fontosságú a növénytermesztés szempontjából. A mikroorganizmusok feltárják a talajban lévő szerves anyagokat és a nyers tápanyagokat, azokat kész növényi táplálóanyagokká alakítják, és így mintegy közvetve táplálják a növényeket. Nélkülük megszűnne a növényi élet. Ezeknek a mikroszervezeteknek a kedvező fizikai létfeltételei csaknem azonosak a növényekével. A megfelelő nedvesség, levegő és hőmérséklet együttes hatása annál jobban érvényesül, minél jobban ellátott a talaj a mikroszervezetek táplálékával, elsősorban a szerves anyagokkal.
A szerves anyagok az élő növényi szervezetek elhalt maradványaiból jönnek létre: ide tartozik az istállótrágya, a szalma és a kukoricaszár, a leszántott zöldtrágyák, és az elhaló tarló- és gyökérmaradványok. Számos vizsgálat egybehangzó eredménye szerint a talajok szervesanyag-tartalmát a legnagyobb mennyiségben ez utóbbiak pótolják. Ezek leszántásával friss szervesanyag kerül a talajba, ott lebomolva természetes kelátképzőkké alakul, s ezen keresztül hozzájárul a műtrágyával a talajba juttatott tápanyagok megtartásához, a talajok kémhatás viszonyainak javításához is. Ennek a célnak nagyon jól megfelelnek az energianövények tarló- és gyökérmaradányai is.
A természetes ökoszisztémákra jellemző a szerves anyag felhalmozódásának és lebomlásának dinamikus egyensúlya. Az adott viszonyok között kialakított, az ember által befolyásolt ökológiai rendszerek akkor tölthetik be szerepüket a természet károsítása nélkül, ha megteremtjük és fenntartjuk a talaj szerves anyagának megőrzéséhez, szükséges utánpótlásához és azok célszerű lebomlásához nélkülözhetetlen feltételeket. Azok az elképzelések, melyek szerint a szalma és a kukoricaszár jelentős szerepet fog játszani az ország vagy akárcsak a mezőgazdaság energiaellátásában, csak bizonyos mértékig tekinthető elfogadhatónak. Ezeknek az anyagoknak a legjobb és leggazdaságosabb felhasználása az lehet, ha leszántásuk révén a talaj humuszvagyonát gyarapítják, hozzájárulhatnak a talajélet ideális fenntartásához és a növények táplálásához, tartozzanak azok akár az árutermelő, akár az energiatermelő növények közé.
Az ezzel kapcsolatos vélemények értékelésére nincs megalapozott egyértelmű tudományos álláspont, azt azonban senki sem vitatja, hogy a Magyarországon hatalmas mennyiségű be nem szántott szalma és kukoricaszár található, melyek biztosan nem vesznek részt a talajélet javításában.
Kétségtelen tény, hogy az energetikai célra termesztett növények kedvező lehetőséget kínálnak a közvetlen környezetszennyezés csökkentésére. Azokon a termőterületeken, ahol energetikai célra történő növénytermesztés folyik, kedvező lehetőség kínálkozik egyébként nehezen elhelyezhető hulladékok, melléktermékek (pl. hígtrágya, szennyvíz, szennyvíziszap stb.) elhelyezésére. Az energetikai célú növénytermesztés jól összekapcsolható az elsősorban másodlagos biomasszából származó szerves anyagok ártalommentes mezőgazdasági hasznosításával. Az ilyen termelési tevékenység kedvezően befolyásolja földhasználatot, a talaj ésszerű megművelését, és a termőterület növényállománnyal való borítása a szél- és vízerózió elleni védekezés egyik hatékony eszköze, ezáltal előnyösen járul hozzá a talajvédelemhez.
A túltermelési válsággal küzdő mezőgazdaságban az energianövények termesztése alternatív megoldást jelent az árutermelő növények termesztésével szemben, így elősegíti a válság leküzdését, áthidalását anélkül, hogy emiatt parlagon, ill. műveletlenül kellene tartani esetleg jelentős területeket.
Kedvező hatás az is, hogy a bioenergia-hordozók termelésével és hasznosításával a mezőgazdasági termelők jórészt vagy teljesen függetleníteni tudják magukat a fosszilis energiahordozóktól és a velük gyakran együttjáró, rendszerint kiszámíthatatlanul jelentkező árváltozásoktól.
A szennyvízelhelyezés és az iszaphasznosítás lehetőségének megteremtése és előmozdítása révén az energia céljára szolgáló növények termesztése előnyösen befolyásolja a felszíni vizek védelmét, hiszen az ilyen területeken elhelyezett és megtisztuló szennyvizek, valamint a szennyvíziszapok már semmiképpen nem terhelik és veszélyeztetik az élővizeket.
A termőterületek növényi borítása éppen a korábban említett eróziócsökkentés révén azáltal is hozzájárul a felszíni vizek védelméhez, hogy megakadályozza a talajrészecskék és a hozzájuk tapadó egyéb anyagok (pl. kemikáliák) elsodrását és a vizekbe jutását, ezáltal csökkentve a vizek szerves anyagokkal és növényi tápanyagokkal való szennyezését, valamint feliszapolódását.
A biomassza energetikai hasznosításának energiamérlege
A biomassza-eredetű energiahordozók általában olcsó, decentralizált energiaforrások, amelyek a közvetlen eltüzelésen kívül számos, már jelenleg is rendelkezésre álló energiaátalakítási technológia révén alkalmasak értékesebb másodlagos energiahordozók előállítására, mint pl. a bio-brikett, a folyékony és gáznemű bio-hajtóanyagok (bio-etilén, bio-dízel stb.), illetve lokális villamosenergia-termelésre is. A teljesen száraz biomassza fűtőértéke (17-18 MJ/kg vagy 0,41-0,43 kgOE/kg) közel áll a közepes minőségű barnaszén fűtőértékéhez, de még a 10-20% nedvességtartalmú légszáraz biomassza fűtőértéke is 0,2-0,3 kgOE/kg.
Az elmúlt évtizedek folyamán több száz bioenergetikai termesztési, termelési és átalakítási technológiai eljárást fejlesztettek ki és vizsgáltak meg termelőüzemi viszonyok között, elsősorban a nyugat- és észak-európai országokban, ahol a mezőgazdasági termelés támogatási rendszere jelentős terheket ró a nemzetgazdaságokra.
Az alacsony nedvességtartalmú biomassza-termelés területegységre vetített energiasűrűsége: bruttó, ill. nettó hőenergia-hozama a mezőgazdasági és erdészeti melléktermékek esetében mintegy 0,3-1,3 tOE/ha között, míg az e célra létesített energiaerdők esetében 1,7-2,6 tOE/ha között változik. A korábban is említett folyékony bio-hajtóanyagok nettó energiahozama 0,8-2,3 tOE/ha, míg pl. a biogáztermelési technológiáé 2,0-2,7 tOE/ha között változik.
1. táblázat A biomassza energiahordozó-termelés energia output-input jellemzői: HE- hőenergia, EL-elektromos energia, HA-hajtóanyag.
Az 1. táblázat a biomassza-eredetű energiaforrások racionális hasznosításának második legfontosabb elemének, az energiaoutput (a biomassza energiaforrások energetikai célra hasznosítható energiatartalmának) és az energiainput (a biomassza energiahordozó előállítására felhasznált energiaráfordítás), vagyis az energia O/I viszonyok alakulásának bemutatására tartalmaz tájékoztató adatokat.
A közvetlen eltüzelésre termelt, illetve begyűjtött száraz mező- és erdőgazdasági termékek, illetve melléktermékek hőenergetikai hatásfoka korábban csupán 50-60% volt, a legújabb automatizált berendezésekben azonban már jóval kedvezőbb (80-90%), és alig marad el a korszerű szénhidrogén tüzelőberendezésekétől. A szilárd biomassza energiaforrások begyűjtésének, szállításának és feldolgozásának energiaszükséglete mindössze 7-14 kgOE/t, ami ugyanezen energiahordozók hőenergia-egyenértékéhez (180-220 kgOE/t) viszonyítva kedvezően magas energia output/input hányadost (13-31) eredményez.
A folyékony bio-energiahordozók, mindenekelőtt a növényi olajok hagyományos termelési technológiáinak energetikai hatékonysága (O/I hányadosa) általában megfelelő, de a bioetanol-termelés végső energia output-input tényezője gyakran alig haladja meg az 1,0-1,2 értéket, és rosszul megválasztott vagy kedvezőtlen energiapályák esetében még egynél kisebb értéket is felvehet.
Repcéből elérhető a 3 t/ha értéket megközelítő átlagtermés (ma hazánkban 2 t/ha alatt van), amiből kinyerhető kerekítve 1 t/ha RME. Így 1 hektár repcéből kinyerhető hajtóanyaggal 6,25 hektár művelhető meg, ha a repcetermesztés önfogyasztását levonjuk, akkor kb. 5 t/ha. Ez azt jelenti, hogy átlagosan a termőterület 16-20%-án kellene biológiai eredetű hajtóanyagot termelni, hogy a mezőgazdaság önellátó legyen. Magyarország szántóterületét tekintve ez nagyjából 1 millió hektárnyi föld, ami soknak tűnik ahhoz képest, hogy napjainkban csak 40-60 ezer hektáron termelnek repcét (az összes olajos növény sem éri el a félmillió hektárt), de kevés, ha ahhoz hasonlítjuk, hogy az igaerőre alapozott mezőgazdaságban a terület 25%-a szükséges az állatok takarmányának megtermeléséhez, és a kettő között jelentős technikai színvonalbeli különbség is van. Az összehasonlítás termékoldalról is megtehető. 1 tonna repcemaggal 11 tonna, illetve 1 tonna repceolajjal 32 tonna gabona termelhető meg.
A példában konkrét növények és konkrét számok szerepeltek, amelyeket természetesen csak illusztrációként kell tekintenünk, és a biológiai eredetű folyékony energiahordozók kérdését nem szűkíthetjük le csak az olajnövényekre, és különösen nem egyetlen növényre.
Példaként szolgálhat, hogy a repce-olajmag termesztésének energiainputja mintegy 200-250 kgOE/t, a hagyományos bioetanol-termények termesztésének energiaigényessége pedig mintegy 285-300 kgOE/t. A repceolaj-termelés végső energia output-input tényezője 2,1-3,9, amely érték a melléktermékek energetikai hasznosítása révén 4,5-8,4 értékig is növelhető. A bioetanol-termelés elsődleges energia output-input tényezője a technológiai pályák gondos megválasztása esetén 1,8-2,1 értékig is növelhető, és a melléktermékek biológiai hasznosítását is figyelembe véve a végső energia output-input tényező elérheti a 2,3-2,5 értéket is.
A biomassza energetikai hasznosításának emissziós kérdései
A biomassza energetikai hasznosításánál az emisszós kérdések sokféleképpen jelenhetnek meg a felhasználástól, ill. az alkalmazott alapanyagtól függően. Az emisszió esetén azonban többnyire kizárhatók a hagyományos energiahordozóknál jelentkező, nem a közvetlen felhasználással összefüggő haváriás károsítások (mint pl. tankhajók tengervíz-szennyezése, olajkutak kitörése stb.)
Nem foglalkozunk a biomassza energetikai hasznosításánál szén körfogásából adódó üvegházhatást érintő, köztudottan mindenképpen legfontosabb kérdéssel, ezt a biomassza energetikai hasznosításának globális környezetvédelmi előnyei között az indítéknak tekintjük. Az emisszió kérdését a biomassza termelése, ill. az energetikai hasznosítás lokális környezetvédelmi szempontjaiként mutatjuk be.
Lokális környezetvédelmi kérdések
A biomassza energetikai hasznosításánál már a termelés során kételyek merülnek fel. Az ún. energianövények termesztésével szemben gyakran felvetik, hogy a nagy területre kiterjedő monokultúrás termesztés ellene van a genetikai sokféleségnek. Ez azonban csak akkor lenne igaz, ha az energetikai célú biomassza a természetes vegetációt helyettesítené. Sokszor éppen az élelmiszer miatt termesztett növények monokultúrájában hozhat változatosságot az energetikai célú termesztés.
Az ellenzők sokszor azzal is előállnak, hogy az energetika növénytermesztés növeli a mezőgazdasági vegyszerfelhasználást. Itt is meg kell azonban különböztetni az egyes területeket, ahol ilyen növényeket termesztenek, mivel éppen az ilyen fajták termesztése csökkenti a növényi betegségek kockázatát, tehát kevesebb vegyszer felhasználását jelentheti.
A következő kifogás az, hogy az energetikai növénytermesztés negatív hatást gyakorol a talaj termőképességére, megváltozik a talaj ökológiája. Ez általában érvényes minden mező- és erdőgazdasági hasznosításra, tehát ekkor is gondoskodni kell a termőképességének, a humusz részarányának megőrzéséről, pl. szerves trágyázással. A biomassza elégetése után a maradékok egy része is visszahordható a földekre - fenntartva az anyagforgalmat. Mivel az energetikai növénytermesztés viszonylag még fiatal ágazata az erőmű- és mezőgazdaságnak, sok ismeretet kell még szerezni a talajökológiai hatásokról.
A biogén tüzelőanyagok víztartalma nagyobb, mint a fosszilis szilárd tüzelőké, ezért az égetéskor felszabaduló vízpárának is nagyobb hatása lehet a környezetben. Be lehet ugyan építeni költséges kondenzáló berendezést, de célszerűbbnek látszik a lakossággal azt elfogadtatni, hogy a kéményből kiáramló, jól látható "füst" lényegében csak vízpára.
Végül a biomassza tárolásának és égetésének szaghatása sem elhanyagolható közvetlen környezeti hatás. A korszerű berendezésekben a jó kiégetés csökkenti ezt a hatást, de a hideg állapotból való induláskor ez mégis zavaró lehet. Ezért lehetőleg folyamatos üzemet akarnak fenntartani. A tárolásnál megfelelő elszívással, bio-szűrők beépítésével lehet ezt a hatást csökkenteni.
Emissziós jellemzők tüzelésnél
A biomassza-tüzelés egyik nagy területe – a nyugat-európai országokban – az egyedi, ill. központi fűtés. Ez érthető, mert a kis szállítási út mindenképpen javítja az alkalmazás gazdaságosságát, vagyis ez a legolcsóbb alkalmazási terület. Az ilyen, többnyire 50 kW teljesítmény alatti tüzelésnek számos technológiai megoldása ismert. Az egyes technológiai megoldások és a különböző anyagok alkalmazása esetén nagyon eltérő emissziós értékek adódnak. Korszerűbb berendezések már ún. lambda szabályozóval készülnek, és az automatikus üzemeltetéssel a nagyon jó emissziós értékek a fűtési teljesítmény széles tartományában fenntarthatók. Természetesen a begyújtás során ezek az értékek rövid időre semmiképpen nem tarthatók, de ez az üzemeltetés rendkívül rövid időszakára vonatkozik.
A biomassza tüzelésének másik területén, a távfűtéseknél, illetve az erőművekben való felhasználásnál az emissziós értékek még inkább az alkalmazott technológiától függenek, de az ipari méretek miatt a szabályozhatóság, az üzemvitel célszerű vezérlése szigorúbb követelményeknek is meg tud felelni. A nagyobb teljesítményű tüzelőberendezések azonban más üzemeltetési gondokat vetnek fel, részben a tűztérben, másrészt a nagyobb mennyiségben keletkező hamu elhelyezésével kapcsolatban. Az emissziós értékeket még befolyásolja az a körülmény, hogy a biomasszát önállóan vagy szénnel keverve tüzelik el.
Az egyes biomassza tüzelőanyagok illótartalma, karbon-, hidrogén- és oxigéntartalma között nincs nagy különbség. A környezetkímélő eltüzelés érdekében ezeknek a tüzelőanyagoknak elsősorban a nitrogén-, klór- és kéntartalma az érdekes, míg tüzeléstechnológiai szempontból - főleg a salaklágyulás és -olvadás tekintetében - az alkáli (Na, K) és az alkáli földfémek (Mg, Ca) mennyisége lényeges. Dán vizsgálatok alapján ezeknek az anyagoknak a mennyiségéről a 2. táblázatból tájékozódhatunk. A szénhez képest a faapríték kedvezőbb a kén és a nitrogén tekintetében, a szalmában viszont jóval több klór és kálium van, mint a szénben vagy a faaprítékban.
2. táblázat Energianövények jellemző, nemkívánatos alkotói, % (száraz anyagra)
A szénhez képesti eltérés természetesen nemcsak az emissziós probléma miatt lényeges, hanem a tüzeléstechnika és a berendezések kialakítása miatt is. A nagyobb klór- és alkálifém-tartalom miatt nagyobb a nagyhőmérsékletű korrózió a túlhevítő csöveknél, ha hagyományos anyagokat használnak. A dán tapasztalat azt mutatta, hogy a szalmatüzelésben a klór- és káliumtartalom azokban az években volt nagyon magas, amikor a betakarítás előtti hetekben nem volt említésre méltó csapadék. A nagy káliumtartalom és az alacsony salaklágyulási hőmérséklet miatt a rostélyon, a tűztérben és az első túlhevítőnél jelentős elsalakosodást, elpiszkolódást tapasztaltak. Koromfúvókkal a problémát nem lehetett megoldani, ezért hetente vagy kéthetente kellett tisztítani a kazánt. Kis kéntartalmú szénnel együtt való tüzeléskor csak kisebb elsalakosodásokat tapasztaltak. A nagy klór- és káliumtartalom miatt a nagyhőmérsékletű korrózió jelentős, a túlhevítési hőmérséklet függvényében erősen nő a korrózió sebessége.
A pernyét és a salakot külföldi erőművi hasznosítás során a mezőgazdaságban trágyaként használták. Vannak olyan országok, ahol a salakot trágyaként értékesítik, a pernyét viszont deponálják, mert a fatüzelés miatt nagy az anyag Cd-tartalma. A fluidágyas tüzelés maradékait letárolják. Hazánkban a keletkező nagytömegű hamu és pernye elhelyezésére még nincsenek kialakult megoldások, csak elképzelések vannak. Meglévő hatósági engedélyek ellenére a hamu kihelyezésének technológiája még nem kidolgozott: a rosszul végzett kiszórás környezetre és emberre gyakorolt negatív hatása a jelenlegi technológiák mellett nehezen kerülhető el teljes biztonsággal.
Összefoglalás
A biomassza energetikai hasznosítása a megújuló energiaforrások alkalmazásának ez egyik legkedvezőbb és kézenfekvő lehetősége. Az energianövények függetlenítik a mezőgazdálkodás piaci körülményeit és az energiaellátás alapanyag-biztonságát, egyúttal kedvezők a földhasználat hatékonysága szempontjából is. Ezek a tények sem írják felül azonban azt az adottságot, hogy a biomassza is kis sűrűségű energiaforrás, és keletkezése során is így áll rendelkezésre. Nagy teljesítmények csak megnövekedett szállítással elégíthetők ki, mely azon kívül, hogy rontja az egész rendszer hatékonyságát, még a környezetvédelmi problémákat is koncentráltan jeleníti meg. Nehéz összeegyeztetni a széleskörű alkalmazás szükségszerűségét és a koncentrált, nagyteljesítményű rendszerek ökonómiai előnyeit. Nem indokolt az a jelenlegi tendencia, hogy a biomassza energetikai hasznosításánál is a hagyományos energetikai rendszereknél létrehozott nagy rendszereket kell létrehozni. A keletkezés helyén és környezetében kell kis és közepes teljesítményű rendszereket, pl. falufűtéseket kialakítani, a jelenlegi városi, városkörnyéki erőművek számának további szaporítása helyett.
Hozzászólások
A hozzászóláshoz be kell jelentkeznie.
Dr Janzsó József perydot@t-online.hu | 2009. júl. 15.
A biomassza lokális hasznosítását kiemelve egyet- értek a cikk tartalmával. E célra kimelt támogatást kellene biztosítani az EU-s keretből és ösztönözni a beruházókat. Egyébként szervezésemben 1990-ben már létesült egy szalmabrikettáló üzem Jászdózsán. A létesítmény el volt látva hídmérleggel, daruzott bálatárolóval, brikett- csomagolóval és tárolótérrel. Az üzem 1,2 t/h ka- pacitással 3 műszakban működött. Ezenkívül ki- épült a falu központjában a távfűtés, melynek hő- ellátását a 2x300 kW-os szalmabrikett-tüzelésű kazán adta. Az akkor olcsó gáz miatt a rendszer 3 éven át működött. Dr Janzsó József nyugdíjas gépészmérnök, az egy- kor volt Biohő Innovációs Társaság irodavezetője
Dr Tóth József | 2009. júl. 12.
A cikk konkluziója helytálló. A tüzelhető biomassza elsődlegesen a helyi hőigények kielégítésére való. Mindenkinek figyelmébe ajánljuk azt is, hogy a leggazdaságosabb, ha a meglévő nagyitömegű mező és erdőgazdasági mellékterméket (kukoricaszár, különféle szalmák, vágástéri hulladék stb.) használjuk erre a célra. Számításaink szerint erre alkalmas melléktermék, amely anélkül elhozható a területről, hogy a talajerő utánpótlást veszélyeztetné, minimálisan 15 millió tonna termelődik évente. Ez megfelel 7,5 milliárd m3 földgáznak. Érdemes tehát ezzel foglalkozni. Az sem mellékes, hogy ez nem von el területet az élelmiszer előállítástól. Ezt a lehetőséget azért emelem ki az egészből, mert ennek legkisebb a fajlagos beruházási igénye. A fűtési költségek mintegy 30%-al csökkenthetők, foglalkoztatási lehetőséget teremt. Ezen túlmenően még számos más előnnyel is járna. Sajnálatos, hogy erre vonatkozóan a támogatási intenzitás ma nem éri el az indokolt mértéket. Ami az energianövényeket illeti, úgy véljük hazánkban 200-250 000 hektár lágyszárú energianövény termesztés a felső korlát. (Ma becslés szerint mintegy félmillió hektár szántót nem hasznosítunk, tehát ez nem jelent terület elvonást az élelmiszer termeléstől). Többen többféle energianövényre esküsznek. Mivel az egyes növények igénye eltérő, itt a helyileg legmegfelelőbb kiválasztására kell a fő hangsúlyt helyezni. A magunk részéről megfontolásra ajánljuk a kender energianövényként való alkalmazását. (Nem flóraidegen, szinte mindenütt termeszthető, nagy tömeget hoz, jól pelletálható és brikettátható, fűtőértéke kiváló, gépesíthető, és még sorolhatnám) Azzal is egyetértünk, hogy elektromos energia termelésre a biomassza nem ideális tüzelőanyag. Csak egészen kivételes esetben lehet gazdaságos, így indokolt lenne az ilyen létesítmények támogatásának újragondolása is. Dr Tóth József Biomassza Termékpálya Szövetség
