Biomasa – czyli m.in. drewno, rośliny, organiczne odpady – jest najważniejszym odnawialnym źródłem energii do produkcji prądu w całej Unii Europejskiej. Wiąże się z nią jednak kilka problemów: od masowych wycinek lasów, dzięki którym tę biomasę można pozyskać, po negatywny wpływ na klimat. Do tego dochodzi indywidualne spalanie biomasy w piecach i kominkach, które generuje zanieczyszczenie powietrza. „W Polsce nie mamy jej wystarczająco dużo, a chyba nie chcemy wycinać lasów w Afryce, czy w Amazonii i wozić drewna między kontynentami, żeby palić tym w naszych elektrowniach” – mówi w rozmowie ze SmogLabem Marcin Popkiewicz*, fizyk, analityk i redaktor „Nauki o Klimacie”.
Katarzyna Kojzar: Biomasa jest klasyfikowana jako odnawialne źródło energii. Słusznie?
Marcin Popkiewicz: Biomasa, zasadniczo rzecz biorąc, jest odnawialna. Rośliny odrastają, więc ich spalanie z definicji można uznać za OZE. Jak spojrzeć na bilans emisji CO2, to też wygląda na zerowy netto: roślina wyciąga sobie dwutlenek węgla w procesie fotosyntezy, tlen wypuszcza z powrotem do atmosfery, dzięki czemu zwierzaki mają czym oddychać, a węgiel wbudowuje w swoje ciało – w liście czy w pień drzewa. Ścinając i spalając tę roślinę zwracamy do atmosfery atom węgla w postaci CO2, który tam był, zanim pochłonęła ją ta roślina. Niby wszystko fajnie
Ale?
Ale diabeł tkwi w szczegółach. Wyobraźmy sobie, że mamy hektar lasu, pełen stuletnich drzew. Ileś ton węgla jest w tym lesie uwięzione. Stwierdzimy, że drewno z tych drzew jest odnawialne, więc wytniemy to i spalimy, a jednocześnie posadzimy nowe drzewka. Ale zanim ten rezerwuar węgla zapełni się w takim samym czy zbliżonym stopniu minie kolejnych 100 lat. W międzyczasie, przez te 100 lat, mamy więcej dwutlenku węgla w atmosferze i w oceanach. Jeśli więc myślimy o ochronie klimatu w horyzoncie 20-30 lat, to zdecydowanie nie jest to bezemisyjne źródło energii.
Wręcz przeciwnie – wycinając lasy, stworzyliśmy paliwo, które jest tak naprawdę wysoko emisyjne.
Tak, według niektórych szacunków, biomasa, licząc na jednostkę energii, może być tak emisyjna, jak węgiel, a nawet bardziej. Na czym to polega? Mamy las, który sobie rośnie od wielu lat i jest rezerwuarem węgla. Przychodzi człowiek i ten las wycina, bo potrzebuje drewna, opału albo miejsca do hodowli krów czy czegokolwiek innego. W tym momencie tony węgla, uwięzione dotychczas w tych drzewach, muszą się zmieścić gdzieś indziej. Czyli w atmosferze i oceanach. W ten sposób przesycamy węglem inne jego rezerwuary w środowisku. Poza tym, węgiel jest nie tylko w drzewach i w roślinności. Kiedy niszczymy las, utlenieniu ulega także węgiel, który jest w glebie. Im więcej tych lasów ścinamy, tym więcej dwutlenku węgla trafia do atmosfery, więc tym samym przyspieszamy zmianę klimatu.
Biomasa i jej dziesiątki zastosowań
Nie powinniśmy wycinać ich w ogóle?
Trzeba pamiętać, poza kwestiami emisji, o kryzysie bioróżnorodności i konieczności ochrony ekosystemów lasów czy mokradeł. Spora ich część powinna być zupełnie wyłączona z użytkowania gospodarczego. Ale drewno jest potrzebne i nikt nie mówi, że w ogóle mamy zaprzestać korzystania z niego. Wykorzystujemy je na różne sposoby. Zaczynając od zastosowań o największej wartości dodanej: robimy z niego meble, podłogi, materiały budowlane czy papier.
Czytaj także: Naukowcy apelują o zrównoważone wykorzystanie biomasy leśnej w produkcji energii
Możemy też wykorzystywać biomasę jako bezemisyjny i odnawialny wsad dla przemysłu chemicznego, zastępując nią nieodnawialne i emisyjne ropę i gaz ziemny. Możemy także wykorzystać rośliny do pochłaniania węgla z atmosfery, a następnie wycofać go z obiegu, co znane jest jako technologia BECCS (ang. Bio-energy with carbon capture and storage). Możemy też wykorzystać biomasę jako źródło energii. To ostatnie można robić bardzo głupio, głupio lub mądrze. W Polsce zaczęliśmy bardzo głupio, współspalając biomasę z węglem. Nie będę tu pastwił się nad tą technologią, wspomnę tylko, że połączyliśmy tu nieefektywność energetyczną (spalanie często mokrego drewna), ekonomiczną (opłacalne jedynie dzięki dotacjom spalanie drewna, które powinno zostać przeznaczone na coś o wyższej wartości dodanej, jak np. meble czy papier), techniczną (spalanie biomasy w niedostosowanych do tego kotłach), brak innowacyjności i szkodliwość środowiskową (od wycinki lasów po mieszanie materii organicznej, która powinna wrócić do obiegu, z bogatymi w rtęć, kadm czy arsen popiołami ze spalania węgla).
Jak moglibyśmy to robić mądrze?
Mądrze z kolei można pozyskiwać energię w biogazowniach, które mogą produkować biogaz/biometan, a z nich (dyspozycyjny!) prąd i ciepło. Co więcej, wytwarzając nawóz, służą zamykaniu obiegu biogenów w środowisku. Pomiędzy tymi biegunami bardzo głupio-mądrze plasują się inne metody pozyskiwania energii z biomasy. Można wrzucić ją do kotła domowego i ogrzać sobie dom, można zrobić elektrownię na biomasę i produkować energię albo można zrobić z niej biopaliwa i wykorzystać w transporcie. Zwróć uwagę, w ilu miejscach mamy pomysły wykorzystania tej biomasy. Wszystkie te pomysły ze sobą konkurują: od surowca do produkcji mebli, podłóg, materiałów budowlanych i papieru, przez wsad do procesów chemicznych, „ujemne emisje CO2” BECCS, po przeróżne metody pozyskiwania energii.
Wydaje mi się, że nie mamy aż tyle biomasy, żeby każdą z tych potrzeb zaspokoić.
Żeby trochę ogarnąć skalę: gdybyśmy chcieli w Polsce powiedzieć, że nie używamy węgla, ropy i gazu, a zamiast tego będziemy biomasą zasilać naszą gospodarkę i energetykę, to byśmy w jakieś cztery lata spalili wszystkie drzewa w Polsce. A robiąc dodatkowo biopaliwa takie jak etanol, co jest bardzo nieefektywne energetycznie, to nawet szybciej, w ciągu dwóch lat. Morał jest prosty: biomasy jest po prostu za mało na nasze rozbuchane potrzeby. Musimy korzystać z niej rozważnie i efektywnie. Tam, gdzie ta biomasa nie jest niezbędna, gdzie możemy dość łatwo poradzić sobie bez niej, róbmy to.
Rola kominków? Powinna być niszowa
Na przykład gdzie?
W szczególności powinniśmy zrezygnować z niej w ogrzewaniu budynków. Jest nieefektywna energetycznie i niesie ze sobą różne inne problemy, w tym smog. Nawet jak masz przyzwoity piec, zgodny z ekoprojektem, do którego masz wrzucać wyłącznie suche drewno liściaste, to praktyka w naszym kraju jest taka, że trafia tam coś, co będzie okrutnie kopcić. Budując nowy system energetyczny, powinniśmy myśleć systemowo. Jest ewidentne, że fundamentem będzie elektryfikacja wszystkiego, co się da, w tym ogrzewania budynków za pomocą pomp ciepła.
W Krakowie zakaz palenia drewnem obowiązuje od ponad roku i, razem z innymi ograniczeniami, przynosi efekty. Smog odpuszcza. Myślisz, że powinniśmy zrezygnować z ogrzewania drewnem w ogóle?
Dopuszczam jakąś niszową rolę kominków, ale na pewno nie w metropoliach, gdzie jest za duże zagęszczenie ludzi, za duże zagęszczenie potencjalnych źródeł zanieczyszczeń, za dużo płuc, które to wdychają. Inaczej, jeśli ktoś ma swój domek, z dala od innych, gdzieś na skraju lasu. Wtedy szkodliwość społeczna takiego kominka jest znikoma. Nie pociągniemy tam sieci ciepłowniczej ani porządnej sieci energetycznej, więc – na razie – trudno tam zrobić dobre ogrzewanie przez pompy ciepła. Ale na szerszą skalę powinniśmy dążyć do tego, żeby tak prymitywnie biomasy nie spalać. Naprawdę mamy na jej wykorzystanie lepsze pomysły.
Biomasa to kilka procent w miksie
Chciałabym wrócić na chwilę do energetyki. Jak ważna jest biomasa w globalnym miksie energetycznym?
Stanowi klika procent.
A w Polsce?
Bardzo mało – zależy oczywiście, czy doliczamy do tego biomasę spalaną indywidualnie.
Pytam o to, bo organizacja Natural Resources Defense Council opublikowała ponad rok temu raport na temat biomasy, w którym zawarto rekomendacje i zagrożenia dla kilku badanych krajów. Przy Polsce wpisano, że istnieje ryzyko przejścia z węgla na biomasę. Czyli co – zamykamy Turów i przerabiamy go na elektrownię na biomasę? Są takie pomysły?
W Polsce nie ma na to biomasy, a chyba nie chcemy wycinać lasów w Afryce, czy w Amazonii i wozić drewna między kontynentami, żeby palić tym w naszych elektrowniach. W energetyce takich zakusów nie ma, bo jest jasne, że biomasa nie ma tak dużego potencjału, żeby zastępować nią węgiel w Turowie czy Bełchatowie. Takie zakusy pojawiają się za to w branży kotlarskiej, w duchu: robiliśmy piece na węgiel, to teraz przemalujemy się na zielono i będziemy robić piece na drewno. Byłem ostatnio na dyskusji w Krakowie odnośnie Panelu Obywatelskiego i tam pojawiły się głosy, że biomasa jest zielona i powinniśmy nią palić.
Czytaj także: Dym ze spalania drewna jest szkodliwy dla zdrowia
Mówiono: nie węgiel, bo smog, nie gaz ziemny, bo zmiana klimatu, ale biomasa jest przecież tak przyjazna klimatowi i w ogóle środowisku. A mam wrażenie, że motywacją dla propagatorów spalania biomasy nie jest wcale troska o klimat. Poza tym trzeba pamiętać, a wydaje mi się, że to jeszcze nie wybrzmiało, że pozyskanie biomasy drzewnej to nie tylko problem z emisją dwutlenku węgla – to także zagrożenie dla bioróżnorodności, zachwianie systemów retencji wody, pozbawienie wielu organizmów miejsc do życia. Stawianie na biomasę powoduje cały szereg problemów, do których nie powinniśmy dopuszczać.
Cały czas mówimy o biomasie jako o drzewach z masowych wycinek, paliwie ze zniszczonych lasów. Ale przecież mamy jeszcze odpadki z przemysłu meblarskiego, mamy odpady na przykład z hodowli zwierząt. Da się wykorzystać tę biomasę?
Jestem fanem wykorzystania odpadów organicznych – z oczyszczalni ścieków, resztek żywnościowych, ścinek z tartaków, gnojownicy z hodowli zwierząt, odpadów organicznych z przemysłu. Szacuje się, że jeśli strumień materii organiczno-odpadowej przekaże się do biogazowni i zrobi się z tego biogaz, to moglibyśmy mieć odpowiednik energetyczny ośmiu miliardów metrów sześciennych metanu. To jest blisko połowa polskiego zużycia gazu ziemnego. To może być istotny element transformacji energetycznej. Biogaz to w ok. 60% metan, reszta to głównie dwutlenek węgla, którego można się pozbyć, uzyskując w ten sposób biometan. Funkcjonalnie jest to odpowiednik gazu ziemnego: to CH4 i to CH4. Można użyć istniejących magazynów gazu, sieci gazowych i elektrowni gazowych. To dyspozycyjne źródło energii, mogące przysłużyć się stabilizacji systemu energetycznego.
W tym momencie biomasa stanowi 60 proc. całego OZE w Unii Europejskiej…
…to są dane z jakichś dwóch albo trzech lat, a te stosunki się dość dynamicznie zmieniają, szczególnie w związku z rozbudową farm wiatrowych i fotowoltaicznych. Ale tak, jest to około połowy, a biorąc pod uwagę, że większość z tego to spalanie biomasy stałej – zdecydowanie za dużo. Przy czym trzeba zaznaczyć, że większość tej biomasy jest spalana na ciepło, a nie do produkcji prądu. W 2019 r. OZE dostarczyły ponad 1/3 europejskiej produkcji prądu. Z tego elektrownie wiatrowe i wodne wytworzyły po 35%, fotowoltaika 13%, a biomasa 8%. Kiedy myślimy o produkcji prądu, powinniśmy mieć więc na uwadze, że udział biomasy wynosi tu nie kilkadziesiąt procent, lecz zaledwie kilka, zresztą z tendencją malejącą.
Najważniejsza jest efektywność energetyczna
Jeżeli Unia Europejska zdecydowałaby się nałożyć na biomasę „filtr” i ustanowić, że to nie może być ścięty las, a wykorzystanie odpadów organicznych, mielibyśmy szanse wypełnić cele klimatyczne dotyczące OZE?
Powiedziałbym, że pozbycie się tego źródła „niby odnawialnej energii” przybliża nas do celów redukcji emisji. Efektywne zagospodarowanie odpadów oraz uprawy energetyczne na kilkunastu procentach ziem rolnych mogłyby dać nam do dwudziestu miliardów metrów sześciennych gazu ziemnego. To w zasadzie umożliwia spięcie bilansu energetycznego na wietrze, słońcu i biomasie. Stopniowo widziałbym też ograniczanie upraw energetycznych i zastępowanie ich magazynowaniem energii z wiatru i słońca w różnej formie, bo uprawy energetyczne konkurują jednak z produkcją żywności i ekosystemami naturalnymi.
Tak czy inaczej, trzeba podkreślić jeszcze jeden warunek szybkiego przejścia na czyste źródła energii: wprowadzenie ambitnego programu efektywności energetycznej.
To znaczy?
Budynek efektywny energetycznie oznacza zmniejszenie zużycia energii do, orientacyjnie, jednej czwartej. Podobną redukcję zużycia energii możemy mieć w transporcie, przez zmiany systemowe jak „kopenhagizacja” miast i zastępowanie aut osobowych innymi formami transportu oraz elektryfikację.
Kiedy dla zaspokojenia usług energetycznych potrzebujemy mniej energii, możemy jej też mniej produkować. Gdybyśmy chcieli utrzymać obecną energożerność gospodarki, to możemy stawiać wiatraki, gdzie się da, zajmować ogromne tereny fotowoltaiką i uprawami energetycznymi, budować reaktory i… wciąż nie wystarczy do wyzerowania emisji do 2050 r. To efektywność energetyczna jest kluczem do myślenia systemowego o energii – jej wytwarzaniu i wykorzystywaniu. Nie możemy rozwiązywać punktowo jednego problemu, nasilając inne. Nie możemy powiedzieć: spalajmy gaz ziemny, to nie będzie smogu i pal licho zmianę klimatu. Szukajmy rozwiązań, które poprawią sytuację całościowo.
Załóżmy więc, że buduję dom. Na co mam zwrócić uwagę, żeby był efektywny energetycznie?
Po pierwsze, na izolację, pamiętając o wyeliminowaniu mostków termicznych. Powinnaś zastosować płytę fundamentową i dobre okna. Po drugie – na wentylację, czyli dogrzewanie wymienianego powietrza. Tutaj najlepiej sprawdza się wentylacja mechaniczna z odzyskiem ciepła, sterowana czujnikami CO2. To zapewnia po pierwsze efektywność, bo czujnik mierzy, ile jest wydychanego CO2 i stosownie do tego wymienia więcej lub mniej powietrza. Jak nikogo nie ma w domu albo jesteś sama, nie ma powodu robić normatywnych wymian powietrza. Jak zorganizujesz imprezę na 30 osób, wentylacja będzie działać na wysokich obrotach. Masz więc zarówno efektywność energetyczną, jak i dobre stężenie CO2, w którym się dobrze czujesz. Przy okazji możesz mieć kontrolę wilgotności powietrza, masz także odfiltrowany smog, bo na wentylację mechanicznej możesz założyć filtry HEPA. To rozwiązanie pod kątem zapobiegania smogowi bijące na głowę wszelkiej maści oczyszczacze powietrza.
Piec gazowy odpada, węglowy tym bardziej. Kominkiem nie będę grzać, bo, to już ustaliliśmy, nie jest efektywne, jest szkodliwe dla klimatu i jakości powietrza. Jakie źródło ciepła powinnam zamontować?
W takim efektywnym energetycznie domu polecałbym pompę ciepła, wystarczy o niewielkiej mocy elektrycznej kilku kW. Jestem zwolennikiem pomp powietrze-woda, bo to bardzo fajne źródło ciepła, gdzie z kilowatogodziny prądu masz 3-4 kilowatogodziny ciepła. Jak już masz tę pompę ciepła, czyli generalnie jesteś zelektryfikowana, to potrzebujesz fotowoltaiki. Jak policzysz, ile kosztuje zakup, montaż i serwis paneli, które będą działać przez 15-20 lat, wychodzi, że prąd kosztuje cię o połowę mniej niż z sieci. Grzanie się pompą ciepła z fotowoltaiką bije finansowo ogrzewanie węglem i gazem – mówię tu oczywiście o jakichś takich przyzwoitych piecykach węglowych, bo jednak pompa ciepła trochę kosztuje. Dobre piece węglowe i gazowe mają podobną żywotność i też kosztują. A jak ktoś pali w kozie śmieciami, to może jest dla domowego budżetu bezkosztowe, ale za to koszty środowiskowe i zdrowotne są ogromne. Szacuje się, że koszty ze smogu w Polsce to ponad sto miliardów złotych. Dlatego najbardziej opłaca się budynek efektywny energetycznie, z wentylacją mechaniczną, z pompą ciepła i fotowoltaiką. No i oczywiście postawiony z poszanowaniem zasad planowania przestrzennego, bez rozlewania się zabudowy zmuszającej do codziennego jeżdżenia samochodem – ale to już zupełnie inna opowieść.
*Marcin Popkiewicz – fizyk, redaktor portali NaukaoKlimacie.pl oraz ZiemiaNaRozdrozu.pl, analityk megatrendów i autor książek „Świat na rozdrożu” i „Rewolucja energetyczna. Ale po co?”.
Zdjęcie: Alberto Masnovo/Shutterstock
