W ramach dywersyfikacji źródeł energii elektrycznej i cieplnej, w państwach Unii Europejskiej zwraca się uwagę m.in. na wykorzystanie biomasy (Zheng i in. 2006).

W okresie 2006-2013 produkcja energii elektrycznej z biomasy w Polsce wzrosła z 1,8 TWh do 9,5 TWh. W roku 2012, w energetyce zawodowej zużyto w tym celu 7,1 Mg biomasy (Michalik 2013). Jednym z nowych kierunków badań jest sprawdzenie możliwości energetycznego zagospodarowania biomasy roślinnej z celowo prowadzonych w tym celu upraw oraz pozyskanej z nieużytków porolnych.

Spalanie biomasy to proces trudny technologicznie z uwagi na jej właściwości oraz duże zróżnicowanie materiału pomiędzy jego kolejnymi partiami. Działaniem technologicznie upraszczającym wykorzystanie biomasy jako paliwa jest jej rozdrobnienie i pelletowanie, także z dodatkiem odpadów drewnianych (Szlachta i Jakubowska 2013). W toku spalania biomasy powstaje znaczna masa pyłów i popiołów, mogących być znaczącym wyzwaniem środowiskowym (Ahmaruzzaman 2010). Zawierają jednak znaczne ilości składników odżywczych roślin, głównie Ca, K i mikroelementów, co każe się zastanowić nad ich nawozowym użyciem. Dodatkowo wykazują duży potencjał neutralizacyjny, przez co mogą być traktowane jako substytut wapna nawozowego, zwłaszcza w zastosowaniach rekultywacyjnych. Ta linia badawcza nie jest dotychczas dobrze udokumentowana.

W latach 2013-2014, w Lubuskim Ośrodku Innowacji i Wdrożeń Agrotechnicznych i Centrum Energetyki Odnawialnej , prowadzono projekt badawczy w zakresie technologii spalania biomasy roślinnej. Biomasa spalana była w prototypowym kotle produkcji FORST z automatycznym systemem podawania pelletu i odprowadzania popiołu. Uzyskano wyniki wskazujące na optymalne warunki spalania, gdy wilgotność biomasy jest niższa niż 8%, a pellet przygotowuje się z dodatkiem 1% wapna (korozyjne działanie chloru obecnego w słomie). Sprawdzano różne mieszanki biomasy, składającej się ze słomy i drewna. Wartość opałowa pelletu z wierzby energetycznej i słomy z pszenicy w różnych proporcjach wahała się od 16,6 do 20,2 MJ∙kg-1.
Duże wahania właściwości biomasy użytej do spalania przełożyły się na wysoką zmienność uzyskanego popiołu po spalaniu, zwłaszcza pod względem EC wyciągów wodnych (9,7-18,4 mS∙cm-1), zawartości całkowitej składników oraz ich biodostępności. Stosunkowo stabilnie przedstawiało się pH wyciągów wodnych (9,1-10,2). Dla celów nawozowych, na bazie popiołów wykonano pellet, z dodatkiem bentonitu jako materiału wiążącego.

Pellet z popiołów ze spalenia biomasy użyto jako nawóz w uprawach roślin ozdobnych: pelargonii rabatowej, begonii stale kwitnącej i żywotnika zachodniego. Sprawdzono reakcję roślin po aplikacji 10, 20 i 30 g pelletu do 450 g podłoża w wazonie, w warunkach uprawy szklarniowej oraz do podłoża w dołku przed sadzeniem w warunkach uprawy polowej. Zaobserwowano różnice we właściwościach chemicznych pelletu wskutek różnic w technologii jego przygotowania.
W 2. roku projektu osiągnięto niską rozpuszczalność w wodzie Al, Ca, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Mg, Mn, Ni, Pb i Zn. Wysoką rozpuszczalnością cechowały się K i Na. Analizując rozpuszczalność składników w 0,1M HCl, co ilustruje możliwość uruchomienia ich w zakwaszonym środowisku, np. w ryzosferze, wskazać należy na względnie dużą rozpuszczalność Ca, K i Na, mniejszą Cd, Co, Cu, Mg, Mn, Ni i Zn, kolejno Al, Cr, Fe, w końcu minimalną As i Pb. W uprawach, odnotowano wysoki stopień pobrania Cr, Cd, Cu, Mn i Ni przez rośliny żywotnika zachodniego, rosnącego na kwaśnych glebach/podłożach.

Zdecydowanie mniejsze pobranie metali ciężkich charakteryzowało rośliny rabatowe rosnące na podłożach o odczynie obojętnym. Stwierdzono możliwość bezpiecznego zastosowania pelletu z popiołów ze spalenia biomasy jako użyźniacza lub nawozu w uprawach roślin rabatowych, wymagających podłoża o neutralnym odczynie. Nie można natomiast zalecić użycia tego materiału dla upraw roślin iglastych, rosnących na glebach/podłożach o odczynie kwaśnym.

Andrzej Greinert – Uniwersytet Zielonogórski, Zakład Ochrony i Rekultywacji Gruntów
Radosław Grech – PWSZ w Sulechowie, Centrum Energetyki Odnawialnej
Wojciech Szefner – PWSZ w Sulechowie, Lubuski Ośrodek Innowacji i Wdrożeń Agrotechnicznych

Literatura:
Ahmaruzzaman M., 2010. A review on the utilization of fly ash. Progress in Energy and Combustion Science 36: 327-363.
Michalik M., 2013. Biomasa zagrożona. Nowa Energia 4.
Szlachta J., Jakubowska J., 2013. Analiza procesu peletowania słomy zbożowej oraz zasadności dodawania otrąb zbożowych na przykładzie wybranego zakładu produkcyjnego. Inżynieria Rolnicza, Z. 4(147) T.1, 365-374.
Yuanjing Zheng, Peter Arendt Jensen, Anker Degn Jensen, Bo Sander, Helle Junker, 2006. Ash transformation during co-firing coal and straw. Fuel 86: 1008-1020.


„CIEPŁO Z BIOMASY RODZIMEJ” Projekt realizowany w ramach Programu Operacyjnego Współpracy Transgranicznej Polska (Województwo Lubuskie) – Branden¬burgia 2007-2013 w ramach Europejskiej Współpracy Terytorialnej, Priorytet II. Wspieranie powiązań gospodarczych oraz współpracy sektorów gospodarki i nauki, Działanie 2.3. Wspieranie sieci i kooperacja w zakresie B+R”

sulechów szkołabtu  

logo projektu