Materiał wydrukowany z portalu www.wnp.pl. © Polskie Towarzystwo Wspierania Przedsiębiorczości 1997-2017

Co dalej z biopaliwami?

Autor:  Ewa Krasuska  |  12-03-2017 11:20  |  aktualizacja: 12-03-2017 08:54
Biopaliwa umożliwiają dekarbonizację sektora transportu, co przyczynia się do ograniczenia emisji gazów cieplarnianych oraz zwiększenia bezpieczeństwa energetycznego Europy.

Transport odpowiada za blisko jedną czwartą całkowitej emisji gazów cieplarnianych w Unii Europejskiej (UE), a emisje z transportu drogowego stanowią 70% emisji z transportu ogółem. Jednocześnie unijny sektor transportu jest bardzo silnie uzależniony od importowanych zasobów ropy naftowej. Dlatego w UE od początku tego millenium silnie promowane są paliw alternatywne, w tym biopaliwa. Biopaliwa, czyli paliwa wytworzone z biomasy, stanowiąc substytut paliw produkowanych z ropy naftowej, umożliwiają dekarbonizację sektora transportu, co przyczynia się do ograniczenia emisji gazów cieplarnianych oraz zwiększenia bezpieczeństwa energetycznego Europy poprzez dywersyfikacje źródeł zaopatrzenia w paliwa.

Fot. Shutterstock

Cele ilościowe

Polityka promocji biopaliw w Europie rozpoczęła się w 2003 r., kiedy poprzez Dyrektywę 2003/30/WE wprowadzono obowiązek dodatku biopaliw (w polskiej nomenklaturze biokomponentów) do paliw dla transportu wprowadzanych na rynek. W 2009 r. opublikowano Dyrektywę 2009/28/WE, która obok celów dotyczących energii ze źródeł odnawialnych na 2020 r., zdefiniowała obligatoryjny minimalnym cel dla wszystkich krajów członkowskich na poziomie 10% udziału energii ze źródeł odnawialnych w transporcie do 2020 r. Cele na kolejny okres zostały określone w opublikowanym 30 listopada 2016 r. projekcie nowelizacji Dyrektywy 2009/28/WE. Ogólny cel dotyczący wykorzystania energii ze źródeł odnawialnych dla UE na 2030 r. wynosi 27% w końcowym zużyciu energii. Dla sektora transportu wyodrębniono cel szczegółowy (wg wartości energetycznej) na poziomie 1,5% w 2021 r. i wzrastający do 6,8% w 2030 r. w odniesieniu do całkowitej ilości paliw wprowadzanych na rynek. Określono także minimalny udział tzw. biopaliw zaawansowanych na poziomie 0,5% w 2021 r., wzrastającym do 3,6% w 2030 r. Jednocześnie ogranicza się stopniowo udział w rynku dla biopaliw konwencjonalnych (bioetanol z roślin skrobiowych i cukrowych oraz biodiesel z olei roślinnych). Po 2020 r. biopaliwa konwencjonalne nie będą mogły uzyskać wsparcia publicznego.

Kontrowersje biopaliw konwencjonalnych

Rozwój wykorzystania biopaliw konwencjonalnych (z roślin spożywczych i tłuszczy zwierzęcych) spowodował szereg niezamierzonych efektów ubocznych. Przede wszystkim chodzi o konkurowanie z produkcją żywności. Dzieje się to wprost - poprzez wykorzystanie tego samego surowca, bądź poprzez konkurowanie o zasoby ziemi do ich produkcji. Wzrost zapotrzebowania na ziemię doprowadził w wielu przypadkach do przekształcania terenów cennych przyrodniczo w uprawy przemysłowe, w tym biopaliwowe. Dotyczy to krajów rozwijających się (np. Indonezja), w których lasy pierwotne są niszczone, a tereny torfowiskowe przekształcane w plantacje palmy oleistej, skąd pozyskany olej wykorzystywany jest w Europie. W ten sposób uległy utracie cenne ekosystemy z ich różnorodnością biologiczną. Jednocześnie przekształcanie terenów pierwotnych powodowało uwolnienie do atmosfery CO2 pochodzącego z zasobów związanego w glebie węgla organicznego. Emisję tę należy łączyć w tym przypadku z produkcją biopaliw. Wyżej opisana sytuacja dotyczy bezpośredniej zmiany użytkowania gruntów. Dodatkowo zdefiniowano zjawisko pośredniej zmiana użytkowania gruntów, tzw. ILUC (ang. indirect land use change), gdy rosnące zapotrzebowanie na biopaliwa konwencjonalne powoduje wzrost globalnego popytu na surowce rolnicze, co prowadzi do pozyskiwania nowych terenów uprawnych pod produkcję żywności w różnych częściach świata kosztem obszarów cennych przyrodniczo i bogatych w zasoby węgla organicznego.

Mając na uwadze kontrowersje związane z biopaliwami konwencjonalnymi, nie należy jednak zapominać o pozytywnych efektach rozwoju tego sektora. Produkcja biopaliw pomaga równoważyć rynki rolne, a wysokobiałkowe śruty poekstrakcyjne, stanowiące produkt uboczny wytwarzania biopaliw, służą jako pasza, co sprzyja redukcji deficytu pasz białkowych w Europie (UE importuje 70% zapotrzebowania w postaci śruty sojowej). Produkcja biopaliw poprawia rozwój i zatrudnienie na terenach wiejskich. Należy podkreślić, że biopaliwa produkowane z surowców rolnych uprawianych na terenie UE nie stwarzają ryzyka przekształcenia terenów cennych przyrodniczo ze względu na konieczność przestrzegania przez rolników reguł Wspólnej Polityki Rolnej.

Zrównoważone kryteria

Aby odpowiedzieć na kontrowersje związane z wykorzystaniem biopaliw oraz zapobiegać negatywnym wpływom biopaliw na środowisko, na poziomie UE ustalono minimalne kryteria, które muszą spełnić biopaliwa, aby mogły uzyskać wsparcie publiczne oraz być zaliczane do realizacji celów krajowych dotyczących promowania biopaliw. O systemach certyfikacji biopaliw na kryteria zrównoważonego rozwoju pisano szerzej w numerze 10/2016 "Paliw Płynnych" (Samson, 2016).

W projekcie nowelizacji Dyrektywy 2009/28/WE z 30 listopada 2016 r. utrzymano dla biopaliw obowiązek certyfikacji na kryteria zrównoważonego rozwoju. Minimalne poziomy redukcji emisji gazów cieplarnianych w cyklu życia biopaliw (ang. life cycle) przedstawiono w tab. 1. Biopaliwa konwencjonalne wytworzone z surowców rolniczych, mogą mieć poważne trudności w osiągnieciu wysokich progów redukcji emisji. Biopaliwa zaawansowane wytworzone z odpadów i pozostałości, mają znacznie większy potencjał redukcji emisji gazów cieplarnianych (60-95% w porównaniu do paliwa kopalnego) i tym samym potencjał dekarbonizacji transportu.

Biopaliwa zawansowane

Biopaliwa zaawansowane technologicznie to biopaliwa wytwarzane z zasobów biomasy, które nie powodują konkurencji z produkcja żywności i pasz. Chodzi tu o zasoby biomasy lignocelulozowej, pozostałości i odpady oraz inną biomasę nierolniczą, w tym algi i mikroorganizmy (surowce zdefiniowane w Załączniku IX, cz. A, Dyrektywy 2009/28/WE). Wyróżnia się kilka łańcuchów technologicznych dla biopaliw zawansowanych (Tab. 2).

Poziom gotowości (dojrzałości) technologii wytwarzania biopaliw zaawansowanych jest nadal niski. Tylko dla dwóch technologii uruchomiono instalacje w skali komercyjnej. Łącznie w Stanach Zjednoczonych działają 23 instalacje, w tym 12 komercyjnych i 11 demonstracyjnych. W Europie w skali komercyjnej działa 9 instalacji oraz 7 w demonstracyjnej (IRENA, 2016). W tab. 3 przedstawiono klasyfikację poszczególnych technologii biopaliw zaawansowanych ze względu na ich dojrzałość i gotowość do komercjalizacji wg poziomów TRL (ang. technology readiness level).

Kolory określają podstawowy proces konwersji: hydroliza (zielony), piroliza (niebieski), hydrotermiczne uzdatnianie (fioletowy), zgazowanie (różowy)

Badania nad rozwojem większości technologii biopaliw zaawansowanych nadal wymagają wysokiego poziomu dofinansowania i czasu, by osiągnąć dojrzałość do komercjalizacji. Niezbędne są innowacje, które doprowadzą do obniżenia kosztów wytwarzania tych paliw. Ocenia się, że w latach 2035-2045 jednostkowe nakłady inwestycyjne dla biopaliw zaawansowanych powinny osiągnąć poziom zbliżony do dzisiejszych nakładów dla instancji produkcji etanolu z kukurydzy (IRENA, 2016). Chodzi tu głównie o takie technologie jak: fermentacja lignocelulozy do etanolu, fermentacja gazu syntezowego, synteza mieszaniny alkoholi, synteza Fischer-Tropscha oraz uzdatnianie oleju pirolitycznego. Na rys. 1 przedstawiono obecne i prognozowane koszty produkcji biopaliw zaawansowanych.

W przypadku wytwarzania biopaliw zaawansowanych istnieje duże ryzyko inwestycyjne związane z technologią, bazą surowcową, ceną produktu końcowego oraz niepewnością regulacyjną w sektorze biopaliw. Dlatego w UE w ramach programu badawczego Horyzont 2020 przewidziano znaczące wsparcie finansowe instalacji demonstracyjnych i pierwszych instalacji komercyjnych biopaliw zaawansowanych, tak by było możliwe wprowadzenie tych paliw na rynek od 2020 r.

Biopaliwa w biogospodarce

Łańcuchy technologiczne produkcji biopaliw zaawansowanych (tab. 2) odzwierciedlają szeroki zakres bazy surowcowej i technologii wytwarzania biopaliw. Mogą być traktowane jako jedne z wielu produktów wytwarzanych w biorafineriach, o których pisano szerzej w "Paliwach Płynnych" 1/2017 (Wawryniuk, 2017). Biorafinerie mają szczególną rolę do odegrania w biogospodarce, czyli gospodarce opartej na zasobach biomasy. Zasadą biogospodarki jest pozyskanie zrównoważonej biomasy i jej optymalne wykorzystanie w celu wytworzenia wielu różnych wartościowych produktów. Na rys. 2 przedstawiono piramidę wartości opisującą biogospodarkę, opartą na koncepcji kaskadowego wykorzystania dostępnej biomasy, rafinacji (oczyszczania i uszlachetniania) produktów oraz waloryzacji (podniesienia wartości rynkowej) pozostałości i odpadów. Na górze piramidy znajdują się produkty o największej czystości i wartości, jest ich jednak stosunkowo niewiele. U podstawy piramidy umiejscowione są produkty energetyczne, w tym biopaliwa transportowe, na które jest największe zapotrzebowanie (ilościowo) w gospodarce, jednak ich wartość jest stosunkowo niska. Mają one być wytwarzane głównie z pozostałości z wielu różnych procesów produkcyjnych.

Wyzwania

Dokumenty strategiczne na poziomie EU wskazują rosnącą rolę biopaliw zaawansowanych i potrzebę ich promocji, przy czym ogranicza się dalsze wykorzystanie biopaliw konwencjonalnych. Cele są ambitne i ustanowione na wyrost, co wymagało będzie ogromnych nakładów inwestycyjnych i współpracy między krajami by je zrealizować. Tylko zrównoważona produkcja i wykorzystanie biomasy stanowić będzie przyszłość sektora biogospodarki, w tym produkcji biopaliw.

Literatura:

1. EIBI, 2014. Boosting the Contribution of Bioenergy to the EU Climate and Energy ambitions. Implementation Plan 2013-2017. European Industrial Bioenergy Initiative. Version of 24 January 2014.
2. IRENA 2016. Innovation Outlook. Advanced Liquid Biofuels. Summary for policy makers. International Renewable Energy Agency. ISBN 978-92-95111-38-7.
3. Samson I., " Certyfikacja łańcucha wytwarzania biopaliw i biokomponentów", "Paliwa Płynne" 10/2016.
4. van Ree R., "Integration of Advanced Biofuels in Circular Economy. Identifying major innovation options. European Biofuel Technology Platform", 7th Stakeholder Plenary Meeting, Brussels, 21.06.2016.
5. Wawryniuk K., "Biorafinerie - substytut czy zamiennik rafienerii nafty", "Paliwa Płynne" 01/2017.

Materiał wydrukowany z portalu www.wnp.pl. © Polskie Towarzystwo Wspierania Przedsiębiorczości 1997-2017