Nejnavštěvovanější odborný portál pro stavebnictví a technická zařízení budov

Biomasa - definice a členění

Biomasa obecně je veškerá organická hmota na Zemi, která se účastní koloběhu živin v biosféře. Jedná se o těla všech organismů, živých i mrtvých, od největších druhů až po mikroskopické – tj. živočichů, rostlin, hub, bakterií a sinic.

Z energetického hlediska je významná pouze energeticky využitelná biomasa (energetická biomasa, někdy zkráceně pouze biomasa). Biomasu můžeme považovat za akumulované sluneční záření, sice s nízkou účinností, zato v podstatě s nulovými ztrátami při dlouhodobé akumulaci. Požadavky na investice do technických zařízení mohou být malé, v extrémním případě pila a sekyra pro dřevo, respektive kosa a hrábě v případě bylin.

Energetickou biomasu lze zatřídit do několika kategorií, které se však mohou částečně překrývat. Používané pojmy (výčet není kompletní):

  • fytomasa - hmota rostlin obecně
  • dendromasa - stromy speciálně
  • cíleně pěstovaná (energetická) biomasa - zejména byliny a rychle rostoucí dřeviny (RRD)
  • biopaliva
    • pevná
    • kapalná
    • plynná
  • odpadní biomasa
    • z rostlinné výroby - sláma, plevy, zbytky z čištění zrnin apod.
    • z živočišné výroby - hnůj, kejda, močůvka
    • z těžby a zpracování dřeva - nehroubí, piliny, hobliny, odřezky apod.
  • biologicky rozložitelný odpad (BRO)
    • komunální (BRKO - zbytky potravin, papírové obaly,
    • průmyslový (BRPO) - odpady z výroby papíru, cukru, mouky, odpady z jatek apod.
    • splašky z kanalizace

Biomasa může být před konečným využitím zpracovávána různými technologickými procesy:

  • mechanické procesy
    • řezání (těžba a zpracování dřeva na řezivo a palivo), odpadem jsou piliny, které slouží k výrobě dřevních pelet a briket
    • drcení - používá se například jako předstupeň při výrobě pelet a briket
    • štěpkování - pro následné použití k výrobě tepla, případně i elektrické energie
    • lisování pelet nebo briket - pro následné použití k výrobě tepla, případně i elektrické energie
    • lisování oleje - pomineme-li potravinářství, je olej následně esterifikován na metylester (MEŘO - metylester řepkového oleje, známý jako bionafta)
  • termické procesy
    • spalování - výroba tepla s následnou možností výroby elektřiny, v současnosti nejrozšířenější způsob využití biomasy, v některých zařízeních může být biomasa spoluspalována s fosilními palivy.
    • zplynování - výroba generátorového plynu, obvykle pro následné použití ve spalovacích motorech buď k pohonu vozidel, nebo k výrobě elektřiny a tepla
    • rychlá pyrolýza - produktem je kapalina podobná ropě, která je následně i podobným způsobem zpracovávána
  • chemické procesy
    • esterifikace - výroba metylesteru (bionafty) z oleje
  • mikrobiologické procesy
    • alkoholové kvašení - výroba metanolu, etanolu, ale i izobutanolu pro další použití, kromě spalování a přimíchávání do benzínu se uvažuje i o využití v palivových článcích
    • anaerobní digesce - výroba bioplynu s následnou možností úpravy na biometan, možnosti použití biometanu jsou shodné se zemním plynem
    • kompostování - využívá se přímo teplo produkované mikroorganismy

Nejmodernější jsou kombinované procesy, jejichž snahou je využít biomasu primárně k neenergetickým účelům. Biopalivo je jen jedním z konečných produktů. Snahou je, aby se jednalo napříkad o čistou celulózu. Ve srovnání s celou organickou hmotou má celulóza přesněji definované spalovací charakteristiky a nižší obsah dusíku a ostatních prvků, lze proto dosáhnout nižších úrovní emisí. Systémy pro komplexní využití biomasy jsou v současnosti intenzivně vyvíjeny. Jsou však většinou ve fázi experimentální, výjimečně se dostaly do fáze zkoušek poloprovozních zařízení (Stanislav Kužel: Nové technologie zpracování biomasy na semináři v Českých Budějovicích).

Biomasa použitelná jako palivo do kotlů podporovaných v programu Zelená úsporám a jiných dotačních programech je užší kategorie, než je výše uvedeno. Jedná se prakticky výhradně o fytomasu:

  • kusové dřevo - polena obvykle o délce 300 až 500 mm, případně kusové odpady z dřevozpracujícího průmyslu
  • dřevěné štěpky - zejména z odpadů při těžbě dřeva, nověji i z cíleně pěstovaných rychle rostoucích dřevin (RRD), kotle na štěpku jsou sice schopny spalovat i čerstvou biomasu, z energetického hlediska je však jednoznačně výhodnější štěpku před spalováním nechat vysušit
  • pelety z dřevního odpadu - vyrábí se z pilin lisováním skrze otvory v matrici (podobné jako mlýnek na maso), obvyklý průměr je kolem 5 mm, délka asi 20 mm
  • pelety z alternativních surovin - vyrábí se zejména z cíleně pěstovaných energetických plodin (bylin), ale například i z pazdeří nebo kůry
  • brikety z dřevního odpadu - vyrábí se z hoblin a pilin za nižších tlaků než pelety, jsou obvykle válcového tvaru o průměru kolem 100 mm a délce 200 mm a více, používají se podobně jako kusové dřevo, v průběhu hoření se však rozpadají
  • brikety z energetických bylin - podobně jako předchozí
  • semena plodin - používají se obvykle semena obilovin nepoužitelná pro potravinářské nebo krmivářské účely, použití je podobné jako u pelet, existují kotle schopné spalovat pelety i semena
  • balíkovaná sláma - jedná se obvykle o vedlejší produkt při pěstování potravinářských a průmyslových plodin, který je jinak považován za odpad
  • balíkované celé rostliny - jedná se obvykle o cíleně pěstované energetické plodiny (byliny), může se však jednat i o obilniny (například po povodni), ve srovnání s čistou obilnou slámou mají vyšší obsah dusíku a ostatních prvků a proto i horší emisní charakteristiky