Czym się różni biometan od biogazu? Jak wygląda jego produkcja?

Zmiany, jakie niesie ze sobą proces transformacji energetycznej, wymuszają dalszy rozwój obecnie wykorzystywanych już źródeł energii i paliw. Biogaz to paliwo obecne w systemach energetycznych, szczególnie w przypadku Unii Europejskiej. Jednak obecnie wprowadzany w życie Europejski Zielony Ład zakłada pójście jeszcze o krok dalej i uzdatnianie biogazu do postaci biometanu i wykorzystywanie go jako substytutu nieekologicznego i często niedostępnego na terenie Unii Europejskiej gazu ziemnego.

Biomasa a ekologia

Warto wytłumaczyć, dlaczego biogaz i biometan są paliwami odnawialnymi, zaś gaz ziemny, czy też jego główny składnik – metan już nie. Takie pytania wydają się intuicyjne z uwagi na bardzo zbliżony, a w zasadzie identyczny skład obu paliw. Kluczowe jest tu pochodzenie biopaliw, które wytwarzane są, np. w przypadku biogazu ze szczątków organicznych, które w dłuższym okresie i tak uległyby rozkładowi, uwalniając zawarte w sobie gazy cieplarniane do atmosfery. Jednak uwalniany podczas spalania biomasy CO₂ nie zwiększa ogólnej ilości tego pierwiastka w przyrodzie. W taki sposób uzyskuje się tak zwany zamknięty cykl węglowy, w którym ilość CO₂ w środowisku pozostaje stała. W przypadku paliw kopalnych uwolniony podczas ich spalania dwutlenek węgla stanowi negatywny w tym przypadku przyrost ilości tego związku w środowisku i wywołuje bardzo szkodliwy efekt cieplarniany.

Jak powstaje biometan?

Proces produkcji nie różni się znacząco od produkcji biogazu, a w zasadzie jest jej przedłużeniem. Kluczowe do produkcji jest pozyskane zasoby szczątków organicznych. Mogą to być wszelkiego rodzaju odpady organiczne, przemysłowe, czy też ściekowe. Często stosuje się też plony roślin specjalnie uprawianych jako substrat do produkcji biopaliw jak np. kukurydza, lucerna lub buraki. Po krótkim procesie przygotowania biomasy (rozdrabnianie, kruszenie, mielenie) trafia ona do komór fermentacyjnych. W następującym tam procesie fermentacji beztlenowej mikroorganizmy rozkładają obecne w substracie związki, tworząc metan. W taki sposób otrzymujemy gotowy zarówno do wykorzystania na cele energetyczne, jak i do dalszego uzdatnienia biogaz.

Biometan składa się w 95-97%, natomiast biogaz po procesie fermentacyjnym zaledwie z 50-75% z metanu. Aby otrzymać dobry jakościowo i nadający się do użycia w powszechnych sieciach gazowych gaz, usuwa się z biogazu zanieczyszczenia takie jak dwutlenek węgla, tlenki azotu, wodór i siarkowodór. Kluczowe jest również osuszenie biogazu tak, aby usunąć z niego parę wodną, która w przeciwnym razie będzie powodować korozję instalacji gazowych. Poprawnie oczyszczony biometan nie różni się wartością opałową od swojego kopalnego odpowiednika – gazu ziemnego, a w dodatku jego użycie nie wpływa negatywnie na środowisko.

• Zapraszamy na konferencję o modelowaniu w energetyce – szczegóły znajdziesz w materiale: VII Dzień Novej Energii – Zamodelujmy Energetyczną Przyszłość!

Biogaz i biometan w Europie

Europa jest największym producentem energii z biogazu z łączną produkcją tego paliwa wynoszącą 22 mld m³ rocznie. Jeszcze w 2015 roku na starym kontynencie było 10,4 GW mocy zainstalowanej w biogazowniach, co stanowiło ⅔ mocy światowych, zaś zgodnie z REPowerEU całkowita moc ma wzrosnąć dwukrotnie jeszcze do 2030 roku. Warto dodać, że celem europejskich programów jest konwersja większości produkowanego biogazu w bardziej efektywny energetycznie biometan.

Europejskim liderem pod względem wykorzystania biogazu są Niemcy, blisko 14% energii produkowanej z odnawialnych źródeł w tym państwie pochodzi z biogazowni, których jest tam prawie 10 tysięcy. Moc zainstalowana w instalacjach biogazowych wynosi aż 6,2 GW, do 2030 roku moc ma wzrosnąć do 8,4 GW. Liderem rozwoju biometanu w Europie jest z kolei Francja, posiadająca obecnie 731 instalacji biometanowych przyłączonych do sieci gazowej, które w 2024 roku wyprodukowały energię równą tej produkowanej przez dwie elektrownie atomowe. Dobrym przykładem rozwoju rynku biometanu jest też Dania, która biometanem zastępuje obecnie prawie 40% krajowego zapotrzebowania na gaz, zaś według planów na 2030 rok, biometanownie mają pokrywać je w pełni.

Polska nie nadąża? Tylko jedna biometanownia...

W Polsce łączna moc zainstalowana w biogazowniach to zaledwie 301 MW, co stanowi 4% mocy wszystkich źródeł odnawialnych w kraju. W 2015 roku moc zainstalowana wynosiła 212 MW, choć w przeciągu 10 lat odnotowano w tym segmencie wzrost o ponad 40%, to liczby te szczególnie w skali Europejskiej wydają się znikome. Tak jak w przypadku biogazu, którego rozbudowana sieć i podaż jest głównym czynnikiem rozwojowym instalacji biometanowych, Polska wyraźnie odstaje od Europejskiej czołówki. Do 2023 roku w Polsce nie funkcjonowała żadna instalacja biometanowa, zaś w 2024 roku powstała pierwsza taka jednostka – Biometanownia o mocy 499 kW w Brodach należąca do Poznańskiego Uniwersytetu Przyrodniczego. W lutym 2025 roku rozpoczęła pełną produkcję – z celem produkcji 650 tys. m3 gazu rocznie. Biometanownia nie jest jednak przyłączona do sieci gazowej. Produkowany biometan jest sprężany do postaci bioCNG i sprzedawany jako paliwo transportowe.

Podsumowanie

Biogaz i biometan wydają się rozwiązywać międzynarodowe problemy, z którymi się obecnie zmagamy. Zarówno zużycie, jak i produkcja tych biopaliw przyczyniają się do zagospodarowania odpadów, ograniczenia emisji gazów cieplarnianych, uniezależnienia europejskiej energetyki od zagranicznych paliw kopalnych, a także zmniejszenia zależności odnawialnych źródeł energii od warunków atmosferycznych.

Pomimo szacunków według których nasz kraj znajduje się wśród 5 krajów z największym potencjałem do produkcji biogazu i biometanu na kontynencie (obok Francji, Niemiec, Włoch i Hiszpanii), można stwierdzić, że rozwój tych paliw w naszym kraju nadal pozostaje na wczesnym etapie. Przyglądając się, w jaki sposób postępował rozwój biogazu i biometanu w innych krajach, można dojść do wniosku, że głównym czynnikiem rozwojowym dla biopaliw jest ustawodawstwo. Dopóki nie pojawią się klarowne regulacje prawne i nie zostanie skrócony okres administracyjny, trudno oczekiwać dynamicznego rozwoju tych technologii w naszym kraju.

Źródła: ojs.acad-pub.com, magazynbiomasa.pl, natrangroupe.com, agriportance.com

Materiał został przygotowany przez Koło Naukowe Nova Energia, AGH.
Miłosz Ciurkot