Roślinna energia

Panie profesorze, zajmuje się pan naukowo kaskadowym wykorzystaniem biomasy. Co to takiego jest?

Biomasa otacza nas dookoła. Najprościej mówiąc, jest to każda materia organiczna – może ona być zarówno pochodzenia roślinnego, jak i zwierzęcego. W kaskadowym i zrównoważonym wykorzystaniu biomasy chodzi o to, aby była ona wykorzystywana w sposób mądry i racjonalny. W pierwszej kolejności wykorzystuje się to, co jest bardziej wartościowe, czyli możemy pozyskać np. jakieś substancje bioaktywne, które mogą mieć zastosowanie w przemyśle (np. farmaceutycznym lub kosmetycznym). Zaś biomasę lub pozostałości poprodukcyjne, których nie potrafimy wykorzystać do innych bardziej wartościowych celów, przeznacza się w końcowym etapie na cele energetyczne. To jest wielokierunkowe wykorzystanie biomasy.

Jaką rolę w produkcji energii może odgrywać rolnictwo?

Głównym zadaniem rolnictwa jest oczywiście produkcja żywności i pasz, czyli zapewnienie bezpieczeństwa żywnościowego i ekologicznego. Jednak w ostatnim czasie może ono również odgrywać znaczącą rolę w zapewnianiu bezpieczeństwa energetycznego. Musimy zdawać sobie sprawę z tego, że jeszcze ok. 70 lat temu rolnictwo było oparte na pracy człowieka oraz koni, które trzeba było wyżywić, aby miały wystarczająco dużo siły na wykonywanie ciężkiej pracy. Szacuje się, że na wyżywienie jednego konia należało przeznaczyć ok.1,5 hektara gruntów rolnych. Obecnie pracę w rolnictwie wykonują głównie konie mechaniczne w postaci różnych ciągników i maszyn. Natomiast pogłowie koni jest zdecydowanie mniejsze, dlatego też powierzchnia paszowa również jest o wiele mniejsza, więc część biomasy pochodzenia rolniczego oraz różne pozostałości z przemysłu rolno-spożywczego można wykorzystywać na wiele innych sposobów. Z tego powodu pojawiała się agroenergetyka (nowy sektor działalności rolniczej), która zajmuje się produkcją, pozyskaniem, logistyką, przetwórstwem i wykorzystaniem biomasy na cele energetyczne. Istnieją różne technologie konwersji biomasy jak: termochemiczne, fizyczne czy biologiczne, w ramach których wymienia się wiele różnych procesów przetwarzania biomasy. Z tych procesów z biomasy mogą być wytwarzane biopaliwa stałe (m.in. brykiet, pelet), ciekłe (np. biodiesel, bioetanol) i gazowe (np. biogaz). Są one następnie wykorzystywane do wytwarzania energii elektrycznej, energii cieplnej, jak również do paliw transportowych, czyli wszystkich rodzajów energii, jakie są nam, jako społeczeństwu, każdego dnia potrzebne do normalnego funkcjonowania. Oczywiście należy dodać i pamiętać, że agroenergetyka to nowy dodatkowy sektor działalności rolniczej, ponieważ, tak jak podkreśliłem to wcześniej, głównym zadaniem rolnictwa jest produkcja żywności i pasz oraz wielu różnych surowców do przemysłowego wykorzystania.

Kiedyś nie myślano o rolnictwie jako o dostarczycielu surowców energetycznych, a w konsekwencji energii, prawda?

Zgadza się, natomiast obecnie podkreśla się przede wszystkim możliwość zagospodarowania pozostałości z produkcji rolnej na cele energetyczne. To chociażby słoma, obornik czy gnojowica, które stanowią substraty dla biogazowni rolniczych, z których wytwarza się biogaz, a z biogazu energię elektryczną, cieplną czy biometan. Oczywiście można potencjalnie wymienić nawet kilkadziesiąt rodzajów substratów dla biogazowni, zarówno pochodzenia rolniczego, jak i z przemysłu rolno-spożywczego. Natomiast poferment, który pozostaje po produkcji biogazu, dalej może służyć jako nawóz organiczny do stosowania na pola uprawne. Ponadto powstają celowe uprawy roślin jednorocznych i wieloletnich z przeznaczeniem na cele energetyczne. W przypadku roślin jednorocznych należy tu głównie wymienić kukurydzę oraz inne zboża i rzepak. Z kolei z roślin wieloletnich są to plantacje topoli, wierzby czy miskanta, będące źródłem biomasy drzewnej i słomy, która to nie nadaje się do celów spożywczych czy paszowych, ale może być z powodzeniem wykorzystywana do produkcji energii. Trzeba też dodać, że te plantacje mogą być zakładane na gruntach marginalnych (np. słabych jakościowo lub zanieczyszczonych), mało przydatnych lub w ogóle nienadających się do produkcji żywności.

A czym jest agrofotowoltaika?

Agrofotowoltaika jest połączeniem produkcji energii elektrycznej na farmach fotowoltaicznych z jednoczesną uprawą roślin rolniczych. Jest to nowoczesna rozwiązanie, które w Polsce i w wielu krajach Europy jest na etapie badań i pierwszych wdrożeń. Jak widzimy, tradycyjne farmy fotowoltaiczne (na niskich konstrukcjach) zajmują często grunty rolnicze i to nie jest dobry kierunek, bo wówczas nie można tam prowadzić upraw. W agrofotowoltaice chodzi o to, aby przy obecności instalacji fotowoltaicznej, o specjalnej konstrukcji (podwyższonej lub w układzie tak zwanego „płotu”), można było również uprawiać rośliny, chociaż oczywiście generalnie kosztem tego, że zarówno plony roślin, jak i produkcja energii będą niższe w porównaniu do systemów tradycyjnych. O agrofotowoltaice dyskutuje się coraz częściej. Również na naszym Uniwersytecie już wcześniej przygotowaliśmy taki projekt badawczy, ale jak na razie nie otrzymaliśmy na niego finansowania. Niemniej jednak podejmujemy kolejne starania, aby rozpocząć badania w tym zakresie. W kilku krajach Europy oraz w Stanach Zjednoczonych są już takie instalacje, ale wciąż nie ma ich wielu. Chciałbym podkreślić, że jest to zupełnie nowy kierunek – inny od tych, o których wcześniej rozmawialiśmy, nie tak tradycyjny i znany.

Czy pana zdaniem potencjał biomasy jako odnawialnego źródła energii jest wykorzystywany?

Zacznę od tego, że nie wszyscy wiedzą, że właśnie biomasa jest najważniejszym źródłem energii odnawialnej, tzn., że ma największy udział w  strukturze OZE. Jeśli weźmiemy pod uwagę wszystko razem, czyli produkcję ciepła, energii elektrycznej i paliw transportowych, to tylko biomasa stała stanowi ok. 64 proc. wszystkich źródeł OZE. Ponadto po uwzględnieniu biopaliw ciekłych i biogazu udział ten wzrasta do ponad 75 proc. Natomiast potencjał biomasy nie zostaje do końca wykorzystany. Spójrzmy chociażby na biogazownie rolnicze, których w Polsce jest ok. 150, a  w  Niemczech ok. 10–11 tys. Z pewnością mamy możliwości rozwoju w tym zakresie, ale do tego potrzebne są sprzyjające uwarunkowania. Bardzo często zmieniają się chociażby regulacje prawne, przez co ludzie nie mają poczucia stabilności w tym zakresie, a co za tym idzie, nie chcą w to inwestować. Niby idziemy w kierunku OZE, ale jednak cały czas nasza gospodarka jest oparta na węglu. Rolnictwo ma bardzo duży potencjał energetyczny, chociaż oczywiście to nie jest tak, że dla wszystkich i wszędzie tego rodzaju technologie będą rozwiązaniem wszelkich problemów.

Można by chociażby zastąpić węgiel, którym wciąż ogrzewa się bardzo dużo naszych domów.

Tak, w Polsce wciąż miliony domów są zasilane różnymi sortymentami węgla. To można zmienić i zastąpić stare kotły węglowe, nowoczesnymi kotłami na biopaliwa stałe, czyli na pelet, brykiet, zrębki czy baloty słomy. Trzeba podkreślić, że z praktycznego punktu widzenia najbardziej wygodnym biopaliwem stałym jest pelet, który obecnie jest głównie produkowany z biomasy drzewnej pochodzenia leśnego, a  konkretnie z  trocin. Natomiast może on również być produkowany z biomasy drzewnej pochodzenia rolniczego, np. z wierzby lub topoli, jak również z mieszaniny biomasy leśnej i rolniczej. Ostatnio właśnie wypromowałem doktorat wdrożeniowy w zakresie produkcji peletu z mieszanin biomasy pochodzenia leśnego i rolniczego. Rada Naukowa Dyscypliny Rolnictwo i Ogrodnictwo Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego w Olsztynie, we wrześniu ubiegłego roku nadała stopień doktora Pawłowi Stachowiczowi w dziedzinie nauk rolniczych w dyscyplinie rolnictwo i ogrodnictwo. Tytuł rozprawy to: „Produkcja i pozyskanie biomasy lignocelulozowej oraz wytwarzanie z niej peletu”. Trzeba podkreślić, że jest to pierwszy doktorat uzyskany w Szkole Doktorskiej UWM oraz drugi doktorat wdrożeniowy uzyskany na WRiL, który powstał w ramach III edycji programu MEiN „Doktorat Wdrożeniowy”, łączącego naukę z gospodarką. Doktorat ten był efektem współpracy Katedry Genetyki, Hodowli Roślin i Inżynierii Biosurowców z przedsiębiorstwem Quercus sp. z o.o. z Pasymia. Warto dodać, że w tych wspólnych badaniach wykazaliśmy, że pelet z mieszanin biomasy drzewnej pochodzenia leśnego i rolniczego jest pełnowartościowym biopaliwem stałym, który można wykorzystywać do wytwarzania energii zarówno w dużych instalacjach bioenergetycznych, jak również w małych kotłach w domach jednorodzinnych. W Polsce jest ok. 6–7 milionów takich domów, więc jeśli takim paliwem byłoby ogrzewanych nawet 20 proc., to oszczędzamy w ten sposób miliony ton węgla i zamieniamy go na lokalnie produkowane odnawialne biopaliwo stałe. Istnieje ponadto potrzeba uświadomienia ludzi, że korzystanie z nowoczesnego kotła na pelet wcale nie pochłania dużo czasu. Takie kotły są właściwie automatyczne – wystarczy tylko nasypać pelet do zasobnika i raz na kilka tygodni usunąć popiół, a reszta – rozpalanie i wygaszanie – dzieje się automatycznie.

Wydawało się, że bodźcem do zmian będzie kryzys energetyczny spowodowany wojną w Ukrainie.

Rzeczywiście ostatni kryzys energetyczny spowodowany wojną, a w jego następstwie wzrost cen paliw i brak paliw kopalnych jak węgiel, spowodował, że wszyscy zaczęli ponownie interesować się biomasą i jej ceny poszły raptownie w górę. Jednak teraz to wszystko zaczęło się stabilizować, bo znowu w Polsce łatwo dostępne są paliwa kopalne. Natomiast np. w krajach skandynawskich ludzie nie ogrzewają domów jednorodzinnych węglem, a właśnie biomasą. Wychodzi się tam z założenia, że biomasa jest dostępna na miejscu, a paliw węglowych nie ma, więc korzysta się głównie z odnawialnych zasobów biomasy, co przyczynia się do rozwoju gospodarczego i ekonomicznego. Dla nas to też powinno być bardzo ważne. Podam taki przykład: u nas sezon grzewczy trwa mniej więcej od połowy września do końca kwietnia. Tak więc indywidualnie zużywamy dużo paliw do ogrzewania i produkcji ciepłej wody użytkowej. Oprócz gospodarstw prywatnych trzeba ogrzewać też budynki użyteczności publicznej, takie jak szkoły, urzędy, placówki ochrony zdrowia itp. Jeśli kupujemy paliwa kopalne, to wydajemy pieniądze, które następnie wypływają poza nasz region i kraj, ale można też zasilać te obiekty biomasą kupowaną od lokalnych rolników i napędzać regionalną gospodarkę, zamykając obieg energii i pieniądza. Jest jeszcze spora praca do wykonania na poziomie świadomości lokalnej oraz indywidualnej i tym także staram się zajmować.

Czyli na Warmii i Mazurach także nie wykorzystujemy potencjału odnawialnych źródeł energii?

Tutaj, na Warmii i Mazurach nie mamy paliw kopalnych – węgla, ropy czy gazu, ale mamy za to lokalną biomasę. Niestety często dzieje się tak, że jak ją tutaj pozyskujemy i przerabiamy np. na pelet, to później jest ona wywożona poza region. Tymczasem nasze ciepłownie (nie wszystkie, ale wciąż jeszcze większość) kupują węgiel z zewnątrz. Praktycznie w każdej mniejszej miejscowości w regionie są składy węgla, a z kupnem peletu czy brykietu ciągle może być większy problem, co również może powodować w ludziach obawy. Dlatego też w tym zakresie jest wiele do zrobienia. Z przykrością muszę stwierdzić, że niestety nie wykorzystujemy potencjału szeroko pojętej biomasy w naszym regionie.

Panie profesorze, czy mimo tych wspomnianych niewykorzystanych szans, możemy powiedzieć coś dobrego o wykorzystaniu OZE w Polsce i zakończyć tę rozmowę optymistycznym akcentem?

Na szczęście pozytywne aspekty też są. Coraz więcej osób indywidualnych modernizuje swoje kotłownie (głównie węglowe) na nowoczesne kotłownie peletowe. Mamy również w regionie coraz więcej lokalnych ciepłowni (w tym również nasz olsztyński MPEC), które wytwarzają odnawialną energię cieplną ze zrębków drzewnych. Podsumowując, mogę stwierdzić, że idziemy do przodu – może małymi krokami, ale jednak. Pamiętajmy również o tym, że epoka kamienia łupanego nie skończyła się dlatego, że zabrakło kamieni, lecz dlatego, że następował rozwój cywilizacyjny i intelektualny ludzkości. Dlatego też OZE to nasza przyszłość i nie powinniśmy (oraz nie możemy) czekać z nowoczesnym ich wykorzystaniem do momentu aż zabraknie paliw kopalnych. Nadzieja jest w młodym pokoleniu. Moi studenci drugiego roku kierunku odnawialne źródła energii mieli za zadanie wybrać trzy słowa najlepiej opisujące nasz kierunek i są to: obiecująca zmiana energetyczna. Niech to będzie puentą naszej rozmowy.

Rozmawiała Marta Wiśniewska