Rozdělení biomasy

Biomasa je definována jako veškerá organická hmota, která vzniká v živých organismech, a to buď organismech živočišných či rostlinných – jde tedy o veškerou živou přírodu. Jako u většiny obnovitelných zdrojů energie i biomasa je „produktem“ solární energie. V rostlinách se za pomoci fotosyntézy ukládá část sluneční energie dopadající na Zemi, tu následně využijeme buď energetickým využitím rostlin nebo zbytků z živočišné výroby, kde byly rostliny zpracovány.

Rozdělení biomasy z hlediska původu:

• Záměrně pěstovaná biomasa – energetické (rychlerostoucí) dřeviny a rostliny bylinného charakteru. Z dřevin se jedná především o rychlerostoucí topoly a vrby, stébelniny jsou zastoupeny především šťovíkem, pšenicí, amarantem, řepkou, bramborami, řepou atp.

• Odpadní biomasa
  

• odpady ze zemědělské prvovýroby – sláma, náletové dřeviny, ořezy ze sadů, údržby zeleně atp.
• odpady ze živočišné výroby – zbytky krmiv, exkrementy zvířat, odpady z potravinářského průmyslu, hnůj, kejda
• odpady z lesní těžby – dřevní hmota, kůra
• odpady z dřevozpracujícího průmyslu
• komunální odpady – kaly, organický komunální odpad.

Pro tepelně energetické využití je potřeba biomasu upravit, aby vlastnosti dodávaného paliva vyhovovaly požadavkům konkrétních spalovacích zařízení. Dřevo se upravuje do tvarů kusového dřeva, dřevní štěpky, briket nebo pelet, stébelniny se využívají ve formě balíků, briket nebo pelet. Technologie založené na fermentaci vyžadují biomasu ve formě drcené či kašovité hmoty.

Při využívání jednotlivých druhů biomasy či odpadu je nutné vhodně zvolit metodu jejího zpracování. Volba technologie je závislá především na požadovaném produktu (teplo, elektrická energie nebo plynný či kapalný produkt) a na druhu zpracovávané biomasy. Technologie lze rozdělit na suché (termochemické procesy), mokré (biochemické procesy) a ostatní (fyzikální úprava paliva, esterifikace atp.).

Pro využití dřevní a bylinné biomasy do obsahu vlhkosti 50 % se nejčastěji volí přímé spalování, kdy je biomasa přímo přeměněna v teplo. Teplo je pak předáno dalším pracovním látkám (voda, vzduch atp.). Produktem tak může být teplo obsažené v teplonosných látkách nebo elektrická enegie. Dalšími produkty jsou spaliny a tuhý zbytek ve formě popele a popílku.

Další možné technologie pro zpracování biomasy jsou zplyňování, alkoholové či metanové kvašení a esterifikace surových bioolejů.

Proces zplyňování patří stejně jako spalování k termochemickým přeměnám biomasy. V tzv. zplyňovacím generátoru je produkován nízkovýhřevný plyn, jehož hlavními složkami jsou dusík, oxid uhelnatý, vodík a metan. Plyn lze dále energeticky zpracovat spálením ve spalovací komoře, spalovacím motoru nebo využít pro separaci jednotlivých složek (především vodíku).

Dalším možným produktem využití biomasy je bioplyn. Bioplyn vzniká v tzv. bioplynových stanicích fermentací biomasy (mikrobiální rozklad organické hmoty bez přístupu kyslíku). Bioplyn  je směs plynů: metanu, oxidu uhličitého, dusíku, vodíku, sirovodíku a vodní páry. Výhřevnost se pohybuje v rozmezí 19,6 ÷ 23 MJ.m-3. Zejména se takto zpracovávají odpady ze zemědělské výroby (hnůj, kejda, stébelniny atp.), ze skládek odpadů a z čistíren odpadních vod. Bioplyn je většinou využíván v kogeneračních jednotkách se spalovacím motorem pro výrobu elektrické energie a tepla.

Pro výrobu ethanolu lze využít ty rostliny, které mají dostatek cukru a škrobu (obiloviny, řepa, brambory, cukrová třtina, ovoce atd.). Proces pro výrobu ethanolu je organická fermentace využívající mokrého prostředí. Teoreticky lze z 1 kg cukru získat 0,65 l čistého etanolu. V praxi je však energetická výtěžnost 90 ÷ 95 % protože vedle etanolu vznikají další produkty např. glycerín. Etanol je vysoce hodnotné ekologické palivo pro spalovací motory. Má antidetonační vlastnosti. Jeho nedostatkem je schopnost vázat vodu a působit korozi motoru, což lze odstranit přidáním aditiv.

V podmínkách České republiky je biomasa významným obnovitelným zdrojem energie. Mezi výhody jejího využívání patří obnovitelný charakter biomasy, celkově nižší dopad na životní prostředí a využití přebytečné zemědělské půdy, která se nehodí nebo není potřebná k potravinářské výrobě. Nevýhodami využívání biomasy jsou velké rozdíly ve vlastnostech paliv a to i v jedné dodávce, velký objem paliva (vyšší nároky na skladovací prostory), nutnost úpravy paliva, poměrně složitá manipulace s palivem ve srovnání s plynem, elektřinou, LTO a nutnost likvidace popela.