Η βιομάζα ως βιώσιμος πόρος ενέργειας

της Ελένης Αλεξανδρή, Ερευνήτριας της Ομάδας Περιβάλλοντος & Ενέργειας

Ορισμός και πλεονεκτήματα 

Η φωτοσύνθεση είναι, αδιαμφισβήτητα, μια βιοχημική διαδικασία κεφαλαιώδους σημασίας τόσο για τους φυτικούς όσο και τους ζωικούς οργανισμούς. Η αντίστροφη διαδικασία της, όμως, είναι επίσης σημαντική. Ποια είναι αυτή; Η χρήση της βιομάζας για την παραγωγή ενέργειας αποτελεί ουσιαστικά την αντίστροφη διαδικασία της φωτοσύνθεσης (Κουφίδης, 2010). Ως βιομάζα ορίζεται το βιοαποικοδομήσιμο κλάσμα των προϊόντων, αποβλήτων και υπολειμμάτων, τα οποία προέρχονται από δραστηριότητες όπως η γεωργία και η δασοκομία, καθώς και το βιοαποικοδομήσιμο κλάσμα των βιομηχανικών και αστικών αποβλήτων. Συνοπτικότερα, η βιομάζα είναι ύλη βιολογικής φύσεως, η οποία προέρχεται άμεσα ή έμμεσα από ζωντανούς οργανισμούς (Κορμάζος, 2018).

Η βιομάζα είναι μια αστείρευτη δεξαμενή ενέργειας και οι πηγές από τις οποίες προέρχεται είναι άφθονες. Επίσης, συντελεί στη μείωση εκπομπών του διοξειδίου του άνθρακα. Ο συνδυασμός των προαναφερθέντων την καθιστά σε έντονα πλεονεκτική θέση έναντι των υπολοίπων πηγών ενέργειας (Κορμάζος, 2018). Πιο αναλυτικά, η βιομάζα αποτελεί ανανεώσιμο πόρο και δεν μπορεί να εξαντληθεί, προέρχεται κυρίως από φυτικούς παράγοντες, γεγονός το οποίο συνεπάγεται τη διαθεσιμότητά της για όσο οι φυτικοί οργανισμοί υπάρχουν. Παράλληλα, συμβάλλει στη μείωση της ποσότητας αερίων του θερμοκηπίου που επηρεάζουν την υπερθέρμανση του πλανήτη και την κλιματική αλλαγή. Το επίπεδο εκπομπών της βιομάζας είναι αρκετά χαμηλότερο συγκριτικά με τα ορυκτά καύσιμα. Η βασική τους διαφορά έγκειται στην ποσότητα εκπομπών άνθρακα. Η βιομάζα για να αναπτυχθεί απορροφά και δεσμεύει νερό και διοξείδιο του άνθρακα, έπειτα κατά την καύση τα απελευθερώνει και αποδίδονται στην ατμόσφαιρα, διατηρώντας έτσι μια ισορροπία. Αντίθετα το διοξείδιο του άνθρακα που παράγεται από τα ορυκτά καύσιμα κατευθύνεται στην ατμόσφαιρα και την επιβαρύνει. Η καύση των ορυκτών παράγει διοξείδιο του θείου, που συντελεί στο φαινόμενο της «όξινης βροχής»  και επιβαρύνει το περιβάλλον, ενώ η περιεκτικότητα της βιομάζας σε θείο είναι αμελητέα (Blanco και Azqueta, 2007). Επιπλέον, η χρήση της βοηθά στον καθαρισμό του περιβάλλοντος. Συγκεκριμένα, ο παγκόσμιος πληθυσμός συνεχώς αυξάνεται, με αποτέλεσμα τα απορρίμματα να πληθαίνουν, να καταλήγουν σε υδάτινους πόρους και να ζημιώνουν τα οικοσυστήματα και κατ’ επέκταση την ανθρώπινη υγεία. Αυτό μπορεί να αποφευχθεί με την εκμετάλλευση των αποβλήτων για την παραγωγή ενέργειας. Η βιομάζα είναι ευρέως διαθέσιμη πηγή ενέργειας, που διατίθεται σε τομείς όπως η γεωργία, η αλιεία, η δασοκομία, τα φυτά και τα απορρίμματα. Το γεγονός αυτό σημαίνει πως μειώνεται η ανάγκη εισαγωγής καυσίμων και έτσι εξοικονομείται το συνάλλαγμα της εκάστοτε χώρας (EUBIA, 2017). Τέλος, για την εφαρμογή της βιοενέργειας χρειάζονται βιομηχανίες αξιοποίησης ενεργειακών πόρων, με αποτέλεσμα να δημιουργούνται νέες θέσεις εργασίας, οι αγροτικές κοινωνίες να τονώνονται, να ενθαρρύνονται οι εναλλακτικές καλλιέργειες και να συγκρατείται οι πληθυσμός στις γεωργικές περιοχές, το οποίο βοηθά στην κοινωνικοοικονομική ανάπτυξη ( Κουφίδης, 2010). 

Μειονεκτήματα της χρήσης βιομάζας

Παρ’ όλη την πληθώρα των πλεονεκτημάτων της χρήσης της βιομάζας, δεν θα μπορούσαν να απουσιάζουν τα μειονεκτήματα, με το βασικότερο να αποτελεί τη δυσκολία εκμετάλλευσής της. Αναλυτικότερα, η τεχνολογία που έχει αναπτυχθεί για την αξιοποίησή της και την παραγωγή ενέργειας αποτελείται από δαπανηρές εγκαταστάσεις και ακριβό εξοπλισμό, τα οποία συντελούν σε ένα επιβαρυμένο κόστος αξιοποίησής της. Ταυτόχρονα, η σύγχρονη τεχνολογία εκμετάλλευσης της βιομάζας είναι κυρίως ιδιοκτησία των βιομηχανικών χωρών, γεγονός που συνάδει με την ανάγκη μεταφοράς της στις αναπτυσσόμενες χώρες, όπου ευδοκιμούν οι φυτικοί οργανισμοί (FAO). Γενικότερα, η συγκέντρωση πηγών βιομάζας σε μια δεδομένη γεωγραφική περιοχή είναι χαμηλή, γι’ αυτό απαιτείται η μεταφορά της, το κόστος της οποίας είναι υψηλό, ενώ η συγκομιδή, η μεταποίηση και αποθήκευσή της είναι επίσης κοστοβόρα, συγκριτικά με συμβατές πηγές ενέργειας (Capareda, 2014). Λόγω των προαναφερθέντων, συμπεραίνει κανείς πως προϋπόθεση αποτελεί η ύπαρξη ενός συστήματος τροφοδοσίας που παράγει, συλλέγει και παραδίδει τα καύσιμα και παράλληλα ένα σύστημα-σταθμός, όπου η βιοενέργεια παράγεται και διατίθεται (Κορμάζος, 2018).  Πραγματικότητα συνιστούν και τα διαφορετικού είδους μειονεκτήματα, όπως η εποχιακή διαθεσιμότητα ορισμένων μορφών βιομάζας, με αποτέλεσμα να δυσχεραίνεται η συνεχή τροφοδοσία των μονάδων ενεργειακής αξιοποίησης με πρώτες ύλες. Ακόμη, η εκτεταμένη εκμετάλλευση, μέσω ειδικών φυτειών ενεργειακής καλλιέργειας, επιφέρει μακροπρόθεσμες επιπτώσεις στην ποιότητα του εδάφους, επηρεάζοντας την γονιμότητά και την βιοποικιλότητά του, ενώ οι φυτείες βιομάζας μπορεί να έρχονται σε αντίθεση με άλλες χρήσεις γης,  με απώτερο σκοπό την υψηλή ποιότητα (FAO). Η βιομάζα έχει αυξημένο όγκο και υψηλή περιεκτικότητα σε υγρασία, γεγονός που δυσκολεύει την ενεργειακή αξιοποίηση της σε σχέση με τα ορυκτά καύσιμα (Capareda, 2014).

Βασικές εφαρμογές

Η βιομάζα έχει αρκετές εφαρμογές είτε χρησιμοποιώντας την άμεσα, όπως η καύση ξύλων για θέρμανση, είτε έμμεσα, μετατρέποντάς την σε υγρό ή αέριο καύσιμο. Η αξιοποίηση της βιομάζας για παραγωγή θερμότητας για τη θέρμανση θερμοκηπίων αποτελεί μια σημαντική πρόταση για την μείωση του κόστους παραγωγής θερμοκηπιακών προϊόντων. Στη χώρα μας, στο 10% της συνολικής της επιφάνειας των θερμοκηπίων έχουν τοποθετηθεί λέβητες βιομάζας, οι οποίοι ως καύσιμη ύλη χρησιμοποιούν φυτικά υπολείμματα, όπως πυρηνόξυλο και άχυρο. Κατά τη διάρκεια της καύσης της βιομάζας, δεσμεύεται ηλιακή ενέργεια που μετατρέπεται σε θερμική και το διοξείδιο του άνθρακα που δεσμεύεται για την παραγωγή της απελευθερώνεται ξανά στην ατμόσφαιρα στην καύση. Επίσης, η τέφρα εμπλουτίζει το έδαφος με θρεπτικά στοιχεία, λόγω των ανόργανων στοιχείων που περιέχει (Κουφίδης, 2010). Η βιομάζα χρησιμοποιείται, ακόμη, για την παραγωγή θερμότητας και τη θέρμανση κτιρίων. Η καύση της γίνεται με παρουσία αέρα σε θερμοκρασίες 1000 έως και 1500 βαθμούς κελσίου. Ταυτόχρονα, μπορεί να χρησιμοποιηθεί και για τηλεθέρμανση, όπου παράγεται θερμό νερό, με την καύση βιομάζας και το νερό μεταφέρεται μέσω ενός μονωμένου υπόγειου σωλήνα στην περιοχή αξιοποίησης του (Τσελεπίδης και Τζηρίνης, 2012). Άλλες εφαρμογές βρίσκει στο μαγείρεμα και στην ξήρανση ψαριού ή κρεμμυδιού. Συγκεκριμένα, μικρές αεριοποιητές για μαγείρεμα χρησιμοποιώντας φλοιό ρυζιού και άλλα φυτικά υπολείμματα, έτσι εξοικονομείται η χρήση υγραερίου. Παράλληλα, οι λέβητες ζεστού νερού και οι γεννήτριες ηλεκτρικής ενέργειας μπορούν να αντικαταστήσουν τη χρήση ορυκτών καυσίμων με βιομάζα, όπως χρήση κορμών ξύλων (Maurya, 2018). Τέλος, η βιομάζα μπορεί να εκμεταλλευτεί μέσω της διαδικασίας της αεριοποίησης, όπου μετατρέπεται αρχικά σε ένα αέριο μίγμα, μέσω διαδοχικών χημικών αντιδράσεων, το οποίο ονομάζεται αέριο σύνθεση (syngas). Το αέριο αυτό μπορεί να μετατραπεί εν τέλει σε ηλεκτρική ενέργεια, σε θερμότητα ή και σε άλλα προϊόντα (Jefferys, 2016).  

Επίλογος

Συμπερασματικά, η βιομάζα είναι ένας πολύ σημαντικός φορέας ενέργειας, ο οποίος συμβάλλει,  ουσιαστικά, στην κάλυψη των απαιτήσεων σε ενέργεια ανά τον κόσμο. Ο βιώσιμος αυτό πόρος παρέχει ενέργεια και μπορεί να υποκαταστήσει τη χρήση ορυκτών καυσίμων, ειδικά σε βιομηχανικές περιοχές και αναπτυσσόμενες χώρες. Το διεθνές εμπόριο βιοκαυσίμων πρόκειται να αποτελέσει σημαντική οικονομική δραστηριότητα στο μέλλον. Ωστόσο, ενώ το ενεργειακό δυναμικό βιομάζας είναι μεγάλο, αξιοποιούνται μόνο τα δύο πέμπτα του διαθέσιμου δυναμικού (Blanco και Azqueta, 2007). Αυτό οφείλεται στις δυσκολίες εκμετάλλευσής της, που προαναφέρθηκαν. Παρ’ όλα αυτά η πληθώρα των πλεονεκτημάτων της χρήσης της αποδεικνύει πως αξίζει να αναπτυχθούν οι απαραίτητες υποδομές, με στόχο την αύξηση της αξιοποίησής της (Κουφίδης, 2010).

Βιβλιογραφία/Αρθρογραφία/Πηγές

Biofuels international, 2019. Rainforest energy to produce bio-gasoline from biomass using infinity technology. [online] Διαθέσιμο από: https://biofuels-news.com/ [Accessed 29/1/2021]

Κουφίδης, Α., 2010. Παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από βιομάζα. Πτυχιακή Εργασία [online]Καβάλα: Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Καβάλας. Διαθέσιμο από: http://digilib.teiemt.gr/   [Accessed 29/1/2021]

Κορμάζος, Β., 2018. Παραγωγή ενέργειας από βιομάζα. Πτυχιακή Εργασία [online] Μεσολόγγι: Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Δυτικής Ελλάδας. Διαθέσιμο από: http://repository.library.teimes.gr/   [Accessed 27/1/2021]

Blanco, M. και Azqueta, D. 2007. Can the environmental benefits of biomass support agriculture? —The case of cereals for electricity and bioethanol production in Northern Spain. Elsevier [online] Διαθέσιμο από: https://reader.elsevier.com/  [Accessed 23/1/2021]

European Biomass Industry Association, 2017. Environmental benefits of biomass. [online] Διαθέσιμο από: https://www.eubia.org/  [Accessed 22/1/2021]

Food and Agricultural Organization. The Energy Function of Agriculture [online] Διαθέσιμο από: http://www.fao.org/  [Accessed 25/1/2021]

Capareda, S., 2014. Introduction to Biomass Energy Conversions. Boca Raton: CRC Press.

Τσελεπίδης, Γ. και Τζηρίνης, Α., 2012. Ενέργεια από Βιομάζα. Πτυχιακή Εργασία [online]. Σέρρες: Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Σερρών. Διαθέσιμο από: http://apothesis.teicm.gr/   [Accessed 29/1/2021]

Jefferys, R., 2016. Biomass Applications. Energy for Humanity. [online] Διαθέσιμο από: https://energyforhumanity.org/ [Accessed 26/1/2021]


Απάντηση