Γενικά
Η βιομάζα με την ευρύτερη έννοια του όρου περιλαμβάνει οποιοδήποτε υλικό προέρχεται από ζωντανούς οργανισμούς. Ειδικότερα, η βιομάζα για ενεργειακούς σκοπούς, περιλαμβάνει κάθε τύπο που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή στερεών, υγρών και/ ή αέριων καυσίμων.
Στην πράξη υπάρχουν δύο τύποι βιομάζας: οι υπολειμματικές μορφές και η βιομάζα που παράγεται από ενεργειακές καλλιέργειες.
Οι υπολειμματικές μορφές βιομάζας διακρίνονται στις παρακάτω κατηγορίες:

• Αγροτικά υπολείμματα (άχυρα, κλαδέματα κ.α.)
• Δασικά υπολείμματα (υλοτομία, καθαρισμοί)
• Υπολείματα γεωργικών/δασικών βιομηχανιών (πυρηνόξυλο, πριονίδια, απόβλητα τυροκομείου κ.α.)
• Απόβλητα κτηνοτροφίας (κοπριές, απόβλητα σφαγείων)
• Αστικά απόβλητα
• Οργανικό κλάσμα απορριμάτων.

Οι ενεργειακές καλλιέργειες περιλαμβάνουν:

• παραδοσιακές καλλιέργειες που μπορούν να χρησιμοποιηθούν και για την παραγωγή βιοκαυσίμων/ενέργειας (πχ τεύτλα, στάρι, ηλίανθο, ευκάλυπτο)
• φυτά που δεν καλλιεργούνται, προς το παρόν, εμπορικά και το τελικό προϊόν τους προορίζεται για την παραγωγή βιοκαυσίμων/ενέργειας (πχ σόργο, ελαιοκράμβη, κενάφ).

Από τα παραπάνω είναι φανερό ότι η βιομάζα αφορά πολλά διαφορετικής μορφής και σύστασης υλικά που μπορούν να χρησιμοποιηθούν με πολλούς διαφορετικούς τρόπους.
Πηγή: Τμήμα Βιομάζας, ΚΑΠΕ

Παραγωγή ενέργειας από βιομάζα

Η παραγωγή ενέργειας από βιομάζα γίνεται με δύο τρόπους: είτε καύση του στερεού καυσίμου (με ή χωρίς μηχανική τροποποίηση) είτε με παραγωγή άλλου βιοκαυσίμου (συνήθως υγρού ή αέριου) και συνεπακόλουθη καύση. Μιά συνοπτική παρουσίαση των αλυσίδων ενεργειακής αξιοποίησης της βιομάζας δίνεται στο παρακάτω σχήμα.

Σχήμα 1. Παραγωγή ενέργειας από βιομάζα

Η στερεή βιομάζα μπορεί να καεί ως έχει (πχ καυσόξυλα, κλαδέματα, πυρηνόξυλο κ.ά.) ή μετά από μηχανική τροποποίηση (θρυμματισμό ή παραγωγή συσσωμματωμάτων (pellets)). Η μηχανική τροποποίηση μετατρέπει την βιομάζα σε καύσιμο με τυποποιημένα χαρακτηριστικά  για λόγους διαχείρισης (ευκολότερη μεταφορά και τροφοδοσία), που έχει μικρότερη φαινόμενη πυκνότητα (μεγαλύτερο βάρος ανά μονάδα όγκου) και μεγαλύτερη ενεργειακή πυκνότητα.
Η παραγωγή ενέργειας από στερεή βιομάζα ποικίλει σε μέγεθος. Υπάρχουν:

• σόμπες και μικροί λέβητες αυτόματης ή μη τροφοδοσίας για τη  θέρμανση κατοικιών,
• αυτόματης τροφοδοσίας λέβητες για τη θέρμανση μεγαλύτερων κτιρίων (σχολεία, νοσοκομεία, θερμοκήπια κ.ά.) , οπως επίσης και
• μεγάλοι λέβητες για την συμπαραγωγή* θερμικής και ηλεκτρικής ενέργειας. (πχ. πώληση της ηλεκτρικής ενέργειας στο δίκτυο της ΔΕΗ και χρήση της θερμικής ενέργειας σε σχήμα τηλεθέρμανσης ή σε βιομηχανία με θερμικές ανάγκες ή κάλυψη ιδίων αναγκών σε βιομηχανίες).

Η θέρμανση χώρων με τη χρήση βιομάζας περιλαμβάνει μερικές παλιές και κλασικές λύσεις (τζάκι, στόφα, ξυλόσομπα κλπ), μερικές λύσεις γνωστές και αρκετά διαδεδομένες σε ορισμένες περιοχές της Ελλάδας (λέβητες πυρηνόξυλου ή καυσόξυλου) και κάποιες λύσεις που παραμένουν ελάχιστα γνωστές (τηλεθέρμανση, λέβητες ή σόμπες για συσσωματώματα βιομάζας –pellets). Οι παλιές, καλές λύσεις έχουν σήμερα βελτιωθεί εντυπωσιακά.

 

Έτσι υπάρχουν στην αγορά ξυλόσομπες που δίνουν εγγύηση για θέρμανση ολόκληρου του σπιτιού και ενεργειακά τζάκια και ξυλόσομπες που μπορούν να θερμαίνουν, επιπλέον του χώρου στον οποίο βρίσκονται, και το νερό της κεντρικής θέρμανσης.
Ενδιαφέρον παρουσιάζει η θέρμανση χώρων με αγροτοβιομηχανικά υπολείμματα (πυρηνόξυλο, κουκούτσια κλπ) που λαμβάνει χώρα σε ορισμένες περιοχές της χώρας μας. Στις τοπικές αγορές περιοχών μπορεί κανείς να βρει λέβητες που καίνε τα ανάλογα υπολείμματα και πετρέλαιο. Έτσι μπορεί να επωφεληθεί από τo χαμηλό κόστος που παρουσιάζουν στην αγορά τα υπολείμματα σε συγκεκριμένες εποχές του χρόνου, ενώ εξασφαλίζει τη θέρμανση του  σπιτιού για όλη την θερμαντική περίοδο.
Πηγή: Παπαμιχαήλ Ιωάννα, Χημ.Μηχ., Τμήμα Βιομάζας, ΚΑΠΕ

 

 

 

 

Παραγωγή και χρήση βιοκαυσίμων για παραγωγή ενέργειας

Τα απόβλητα υψηλής υγρασίας όπως αστικά απόβλητα, απόβλητα κτηνοτροφικών μονάδων, απόβλητα βιομηχανιών τροφίμων καθώς και το οργανικό μέρος των απορριμμάτων μπορούν να αξιοποιηθούν μέσω αναερόβιας χώνευσης. Είναι η διαδικασία που λαμβάνει χώρα σε Χώρους Υγειονομικής Ταφής Απορριμμάτων (ΧΥΤΑ) και χωνευτήρες και το παραγόμενο βιοαέριο μπορεί να καεί σε λέβητες, ειδικές μηχανές εσωτερικής καύσης ή ειδικές στροβιλομηχανές για την παραγωγή θερμότητας ή/και ηλεκτρικής ενέργειας. Μπορεί επίσης να αναβαθμιστεί με κατάλληλες τεχνικές, ώστε να χρησιμοποιηθεί ως καύσιμο μεταφορών ή να διοχετευτεί στο δίκτυο του Φυσικού Αερίου.
Στην ΕΕ η πρωτογενής παραγωγή ενέργειας από βιοαέριο εκτιμάται στους 5 εκ. ΤΙΠ το 2005, παρουσιάζοντας αύξηση 15.9% σε σχέση με την προηγούμενη χρονιά. Την ίδια χρονιά η παραγωγή ηλεκτρισμού από βιοαέριο αυξήθηκε κατά 14.6% φτάνοντας τις 14.7 ΤWh, λόγω της εκμετάλλευσης των αερίων ΧΥΤΑ καθώς και των αποβλήτων από μικρές αγροτικές εγκαταστάσεις κυρίως στη Γερμανία.

Τα έργα ενεργειακής αξιοποίησης βιαερίου που βρίσκονται σε λειτουργία στην Ελλάδα έχουν συνολική εγκατεστημένη ισχύ περίπου 24 MW. Τα   πιο σημαντικά είναι  στο ΧΥΤΑ Α. Λιοσίων (εγκατεστημένη ισχύς 13,8 MWe) και στους βιολογικούς καθαρισμούς της Ψυτάλλειας (εγκατεστημένη ισχύς 7,1 MWe) και της Θες/νίκης (εγκατεστημένη ισχύς 2,5 MWe)  .
Στην Ελλάδα σήμερα υπάρχουν περίπου 33.000 αγελαδοτροφικές μονάδες με 723.000 ζωικό πληθυσμό, 36.000 χοιροτροφικές μονάδες με 970.000 ζωικό πληθυσμό, 100 σφαγεία, 2700 ελαιοτριβεία, 25 πυρηνελαιουργεία και ένας σημαντικός αριθμός βιομηχανιών τροφίμων. Παρά το υψηλό αυτό δυναμικό,  δεν υπάρχει καμία μονάδα διαχείρισης  αγροτοβιομηχανικών αποβλήτων για παραγωγή βιοαερίου.
Σε εμπορική κλίμακα βρίσκεται η τεχνολογία της αεριοποίησης στερεής βιομάζας που παράγει καύσιμο αέριο αν και δεν λειτουργουν αρκετές μονάδες ώστε να υπάρχουν αξιόπιστα αποτελέσματα. Η αεριοποίηση έχει μεγαλύτερες αποδόσεις σε ηλεκτρική ενέργεια από την καύση και ελπιδοφόρα οικονομικά αποτελέσματα σε μεγάλη κλίμακα, γι’αυτό και αποτελεί πεδίο έντονου ερευνητικού κι επιδεικτικού ενδιαφέροντος.
Σε επιδεικτικό στάδιο βρίσκεται επίσης κι η τεχνολογία της πυρόλυσης η οποία παράγει βιοέλαιο από στερεή βιομάζα. Το βιοέλαιο μπορεί να καεί για παραγωγή ενέργειας σε λέβητες, μηχανές εσωτερικής καύσης ή στροβιλομηχανές (τουρμπίνες).
Πηγή:Τμήμα Βιομάζας, ΚΑΠΕ

Παραγωγή υγρών βιοκαυσίμων για μεταφορές από βιομάζα

Σήμερα, ο όρος βιοκαύσιμα χρησιμοποιείται συνήθως για υγρά καύσιμα που προέρχονται από βιομάζα και μπορούν να χρησιμοποιηθούν στον τομέα των μεταφορών. Τα πιο συνηθισμένα στο εμπόριο είναι το βιοντήζελ κι η βιοαιθανόλη.
Τα βιοκαύσιμα είναι φιλικότερα προς το περιβάλλον από τα συμβατικά καύσιμα γιατί έχουν λιγότερες εκπομπές, χρησιμοποιούν γεωργικές πρώτες ύλες και συμβάλλουν στη μείωση των εισαγωγών συμβατικών καυσίμων και στην ενεργειακή αυτονομία της χώρας.
Tο Μάϊο του 2003, η Ευρωπαϊκή Επιτροπή υιοθέτησε νέα Οδηγία (2003/30/ΕΚ) σχετικά με την προώθηση της χρήσης βιοκαυσίμων ή άλλων ανανεώσιμων καυσίμων για τις μεταφορές.  Η οδηγία θέτει συγκεκριμένο ελάχιστο ποσοστό βιοκαυσίμων σε αντικατάσταση του ντήζελ και της βενζίνης, το οποίο έχει τεθεί σε ισχύ από το 2005. Τα προτεινόμενα ποσοστά για τη διείσδυση των βιοκαυσίμων στα καύσιμα μεταφορών, είναι 2% το 2005 με κλιμακούμενη αύξηση σε 5.75% το 2010.

Βιοντήζελ
Το βιοντήζελ είναι μεθυλεστέρας ο οποίος παράγεται κυρίως από φυτικά έλαια με μετεστεροποίηση και μπορεί να χρησιμοποιηθεί είτε μόνο του ή σε μίγμα στους πετρελαιοκινητήρες. Κύριες πρώτες ύλες στην ΕΕ είναι το κραμβέλαιο και το ηλιέλαιο ενώ δοκιμάζονται και άλλα φυτικά λάδια όπως βαμβακέλαιο, φοινικέλαιο κ.ά.
Η Ευρωπαϊκή Ένωση (ΕΕ25) είναι ο κύριος παραγωγός βιοντήζελ σε παγκόσμιο επίπεδο. Η αντίστοιχη παραγωγή σε βιοκαύσιμο ανήλθε σε 3,1 εκ τόνους για το 2005 (64,7% αύξηση από το 2004). Αξίζει να σημειωθεί ότι η παραγωγή βιοντήζελ παρουσίασε μέση ετήσια αύξηση 28,2% για την περίοδο 2000- 2005.
Στην Ελλάδα λειτουργεί ήδη η πρώτη μονάδα παραγωγής βιοντίζελ στο Κιλκίς (ΕΛΒΙ) δυναμικότητας 40.000 τόνων το χρόνο, που το 2005 παρήγαγε τους πρώτους 3.000 τόνους που καταναλώθηκαν στην Ελλάδα. Αναμένονται αρκετές νέες μονάδες (ΕΛΙΝ/Μαγνησία, Πέτας/Πάτρα, AGROINVEST/Φθιώτιδα κ.ά) ενώ οι άδειες παραγωγής αποφορολογημένου βιοντίζελ που έχουν εκδοθεί για το 2006 αφορούν 91.000 χιλιόλιτρα.

Βιοαιθανόλη
Η βιοαιθανόλη είναι ευρέως παραγόμενο βιοκαύσιμο με περισσότερα από 18,3 εκατομμύρια τόνους παγκόσμια παραγωγή το 2003 (κυρίως  σε δύο χώρες Βραζιλία και ΗΠΑ). Τα αντίστοιχα δεδομένα της ΕΕ25 είναι πολύ μικρότερα. Το 2005, η παραγωγή βιοαιθανόλης ανήλθε σε 721 χιλιάδες τόνους,  70.5% αύξηση από το 2004 που οφείλεται κυρίως στο διπλασιασμό της παραγωγής βιοαιθανόλης από αλκοόλη για κρασί. Η Γερμανία εξαπλασίασε την παραγωγή της, η Ισπανία την αύξησε ενώ καινούργιες χώρες (Ουγγαρία, Λιθουανία και Τσεχία) ξεκίνησαν την παραγωγή.
Σαν πρώτη ύλη για την παραγωγή βιοαιθανόλης μπορούν να χρησιμοποιηθούν σακχαρούχα, κυτταρινούχα κι αμυλούχα φυτά (σιτάρι, καλαμπόκι, σόργο, τεύτλα, κ.ά). Ο κύριος τρόπος παραγωγής της είναι η ζύμωση των αμυλούχων – σακχαρούχων συστατικών για την παραγωγή αιθανόλης κι ο διαχωρισμός της από τα λοιπά συστατικά με απόσταξη.
Στην Ελλάδα οι ενεργειακές καλλιέργειες από τις οποίες μπορεί να παραχθεί βιοαιθανόλη είναι οι παραδοσιακές σιτάρι, κριθάρι, αραβόσιτος, ζαχαρότευτλα κι η ‘νέα’ καλλιέργεια του γλυκού σόργου. Ενδιαφέρον για την παραγωγή βιοαιθανόλης στον Ελλαδικό χώρο έχει εκφράσει η Ελληνική Βιομηχανία Ζάχαρης.
Πηγή:Τμήμα Βιομάζας, ΚΑΠΕ

Περιβαλλοντικά οφέλη

• Θετική συνεισφορά σχετικά με το φαινόμενο του θερμοκηπίου
• Θετική συνεισφορά σχετικά με την όξινη βροχή.
• Προστασία έναντι της διάβρωσης του εδάφους
• Διαχείριση νερού
• Χαμηλές εισροές σε λιπάσματα
• Μείωση της χρήσης φυτοφαρμάκων
• Εκμετάλλευση εδαφών χαμηλής γονιμότητας.

Πηγή: Παπαμιχαήλ Ιωάννα, Χημ.Μηχ., Τμήμα Βιομάζας, ΚΑΠΕ

Κοινωνικο- οικονομικά οφέλη

• Προσφορά εναλλακτικών καλλιεργητικών λύσεων
• Ενδυνάμωση του γεωργικού χώρου
• Αύξηση του αγροτικού εισοδήματος
• Μείωση των περιφερειακών ανισοτήτων και αναζωογόνηση των λιγότερο ανεπτυγμένων γεωργικών οικονομιών
• Εξασφάλιση αειφόρου περιφερειακής ανάπτυξης
• Μείωση της εξάρτησης από το πετρέλαιο

Πηγή: Τμήμα Βιομάζας, ΚΑΠΕ