Jakie są zróżnicowane rodzaje biomasy i gdzie znajdują zastosowanie?

Biomasa to materia organiczna pochodzenia roślinnego, zwierzęcego lub mikrobiologicznego wykorzystywana jako źródło energii [1][3]. Stanowi ona trzecie pod względem wielkości odnawialne źródło energii na świecie [4] i znajduje szerokie zastosowanie w produkcji ciepła, energii elektrycznej oraz biopaliw. Różnorodność rodzajów biomasy umożliwia jej wykorzystanie w wielu sektorach gospodarki, od ogrzewnictwa po transport.

Podział biomasy według pochodzenia

Fitomasa, czyli biomasa roślinna, stanowi najbardziej rozpowszechnioną kategorię surowców organicznych wykorzystywanych energetycznie. Obejmuje ona drewno opałowe, odpady drzewne takie jak ścinki, trociny czy kora, a także słomę i różnorodne pozostałości rolnicze [1][3]. Do tej kategorii zaliczają się również celowo uprawiane rośliny energetyczne, w tym drzewa szybkorosnące, które stanowią alternatywę dla konwencjonalnych upraw rolniczych.

Zoomasa reprezentuje biomasę pochodzenia zwierzęcego, która encompassuje odpady z hodowli zwierząt oraz produkty uboczne przemysłu mięsnego i mleczarskiego [1][3]. Ten rodzaj biomasy charakteryzuje się wysoką zawartością białka i tłuszczów, co wpływa na specyficzne właściwości energetyczne i metody przetwarzania.

Biomasa pochodząca z mikroorganizmów obejmuje glony, bakterie oraz drożdże wykorzystywane w procesach biotechnologicznych [1][3]. Mikroorganizmy te mogą być celowo hodowane w kontrolowanych warunkach w celu maksymalizacji produkcji biomasy o pożądanych właściwościach.

Odpady komunalne i przemysłowe stanowią znaczącą część dostępnej biomasy, obejmując organiczne frakcje odpadów miejskich, pozostałości z przemysłu spożywczego oraz odpady z przetwórstwa rolno-spożywczego [1][3]. Wykorzystanie tych materiałów łączy korzyści środowiskowe związane z redukcją ilości odpadów z produkcją energii odnawialnej.

Klasyfikacja biomasy według właściwości fizycznych

Biomasa stała obejmuje najszerszą gamę materiałów organicznych wykorzystywanych bezpośrednio jako paliwo lub po odpowiednim przygotowaniu. Drewno odpadowe, słoma, trociny, zrębki drzewne oraz pelety stanowią podstawowe komponenty tej kategorii [1][2]. Przetworzenie biomasy na pelety zwiększa jej wartość opałową przez suszenie, mielenie i prasowanie [1], co poprawia efektywność spalania i ułatwia transport oraz składowanie.

Biomasa ciekła powstaje w wyniku przetwarzania surowców organicznych w procesy technologiczne, które przekształcają substancje stałe w paliwa płynne. Biodiesel i bioetanol reprezentują główne kategorie ciekłej biomasy, produkowane odpowiednio z roślin oleistych takich jak rzepak oraz roślin cukrowych jak kukurydza czy trzcina cukrowa [1][2]. Proces estryfikacji olejów roślinnych prowadzi do otrzymania biodiesla, podczas gdy fermentacja cukrów roślinnych umożliwia produkcję bioetanolu.

Biomasa gazowa reprezentowana jest przede wszystkim przez biogaz – mieszaninę metanu i dwutlenku węgla powstającą w procesie fermentacji beztlenowej [1][2]. Biogaz składa się głównie z metanu (CH4) i dwutlenku węgla (CO2), a jego skład zależy od rodzaju substratów organicznych poddawanych fermentacji oraz warunków prowadzenia procesu [1].

Procesy przetwarzania biomasy

Spalanie biomasy stanowi jedną z najpopularniejszych metod jej wykorzystania w produkcji ciepła i energii elektrycznej, stanowiąc alternatywę dla paliw kopalnych [2]. Proces ten może być realizowany w różnych skalach – od małych kotłowni domowych po duże elektrownie przemysłowe. Spalanie biomasy stałej, takiej jak drewno, pelety czy słoma, umożliwia wytwarzanie energii cieplnej, która może być następnie przekształcana na energię elektryczną.

Fermentacja beztlenowa reprezentuje biochemiczną metodę przetwarzania biomasy, w której rozkład substancji organicznych następuje bez dostępu tlenu [4]. Proces ten generuje biogaz zawierający głównie metan i dwutlenek węgla, który może być wykorzystywany jako paliwo do produkcji energii elektrycznej i cieplnej lub po oczyszczeniu jako zamiennik gazu ziemnego.

Produkcja biopaliw ciekłych obejmuje mechaniczne, termiczne i biochemiczne metody przetwarzania, w tym estryfikację olejów roślinnych do produkcji biodiesla oraz fermentację alkoholową cukrów do otrzymania bioetanolu [4]. Te procesy technologiczne umożliwiają przekształcenie różnorodnych surowców roślinnych w paliwa kompatybilne z istniejącą infrastrukturą paliwową.

Zastosowania biomasy w różnych sektorach

Sektor energetyczny wykorzystuje biomasę przede wszystkim do produkcji energii elektrycznej i ciepła w elektrowniach i elektrociepłowniach. Współspalanie biomasy z węglem pozwala na redukcję emisji gazów cieplarnianych przy jednoczesnym wykorzystaniu istniejącej infrastruktury energetycznej. Dedykowane elektrownie biomasowe oferują możliwość pełnego zastąpienia paliw kopalnych źródłami odnawialnymi.

Ogrzewnictwo stanowi tradycyjny obszar zastosowania biomasy, szczególnie w postaci drewna opałowego, peletów oraz brykietów. Nowoczesne systemy grzewcze na biomasę charakteryzują się wysoką sprawnością i niskimi emisjami, oferując konkurencyjną alternatywę dla konwencjonalnych systemów opalanych gazem czy olejem opałowym.

Transport wykorzystuje biomasę w postaci biopaliw ciekłych, które mogą zastępować paliwa kopalne w silnikach spalinowych. Bioetanol znajduje zastosowanie jako dodatek do benzyny lub jako samodzielne paliwo, podczas gdy biodiesel może być wykorzystywany w silnikach wysokoprężnych bez konieczności ich modyfikacji.

Przemysł chemiczny wykorzystuje biomasę jako surowiec do produkcji biochemikaliów, bioplastików oraz innych produktów organicznych. Rozwój biorąfinerii umożliwia kompleksowe wykorzystanie biomasy do produkcji zarówno energii, jak i chemikaliów przemysłowych.

Źródła pozyskiwania biomasy

Celowe uprawy energetyczne obejmują rośliny specjalnie wybrane i uprawiane w celu maksymalizacji produkcji biomasy [3]. Drzewa szybkorosnące, takie jak wierzby energetyczne czy topole, mogą być uprawiane na gruntach rolnych o niższej przydatności do produkcji żywności. Rośliny oleiste wykorzystywane do produkcji biodiesla oraz rośliny cukrowe przeznaczone na bioetanol stanowią kolejne kategorie celowych upraw energetycznych.

Odpady z rolnictwa i leśnictwa reprezentują znaczący potencjał biomasowy często niewykorzystywany w pełni. Słoma zbożowa, łuski nasion, pozostałości po zbiorach oraz odpady z prac leśnych mogą być efektywnie wykorzystane do produkcji energii bez konkurowania z produkcją żywności o grunty rolne.

Odpady przemysłowe z sektora spożywczego, drzewnego oraz celulozowo-papierniczego stanowią cenne źródło biomasy o znanych i powtarzalnych właściwościach. Trociny, wiórki, łuski nasion oraz pozostałości organiczne z przetwórstwa spożywczego mogą być bezpośrednio wykorzystywane jako paliwo lub poddawane dalszemu przetwarzaniu.

Odpady komunalne organiczne, pochodzące z selektywnej zbiórki odpadów, mogą być przetwarzane w biogazowniach lub kompostowniach z odzyskiem energii. Wykorzystanie tej frakcji odpadów łączy korzyści środowiskowe z produkcją energii odnawialnej.

Trendy rozwoju technologii biomasowych

Zwiększanie efektywności wykorzystania biomasy stanowi kluczowy kierunek rozwoju technologicznego [1][2]. Nowoczesne systemy spalania charakteryzują się wyższymi sprawnościami i niższymi emisjami zanieczyszczeń, podczas gdy zaawansowane metody przygotowania biomasy, takie jak toryfikacja czy piroliza, pozwalają na poprawę właściwości paliwowych surowców organicznych.

Rozwój biopaliw ciekłych koncentruje się na technologiach drugiej i trzeciej generacji, które wykorzystują odpady ligninocelulozowe oraz glony jako surowce [1][2]. Te zaawansowane technologie umożliwiają produkcję biopaliw bez konkurowania z produkcją żywności o surowce rolne.

Integracja technologii biomasowych z innymi źródłami energii odnawialnej tworzy synergiczne systemy energetyczne [1][2]. Połączenie biogazowni z instalacjami fotowoltaicznymi czy elektrowniami wiatrowymi pozwala na stabilizację dostaw energii odnawialnej i maksymalizację wykorzystania dostępnych zasobów.

Rozwój biorąfinerii umożliwia kompleksowe wykorzystanie biomasy do produkcji zarówno energii, jak i produktów chemicznych o wysokiej wartości dodanej. Koncepcja kaskadowego wykorzystania biomasy maksymalizuje efektywność ekonomiczną i środowiskową procesów przetwarzania surowców organicznych.

Źródła:

[1] https://www.ekologia.pl/slownik/biomasa/
[2] https://swidnica24.pl/2025/01/rodzaje-biomasy-kluczowe-informacje-i-ich-zastosowanie-w-ogrzewaniu-i-energetyce/
[3] https://www.cire.pl/filemanager/Zalczniki%20stron%20tekstowych/604c2d82b225829633d9690b377a33d5bec03e7a7c43d50b1f18cc1f92d10d65.pdf
[4] https://www.proakademia.eu/gfx/baza_wiedzy/12/przetwarzaniebiomasy-szymonszufa-121114040934-phpapp01.pdf