Současná civilizace je neskutečně energeticky náročná. Zásoby tradičních paliv nejsou nevyčerpatelné a topení například uhlím zatěžuje ovzduší. Možnou cestou je využívání biomasy. Budeme tedy v budoucnosti topit třeba ječmenem?
Možná to zní poněkud zhýrale, že v době, kdy značná část celosvětové populace trpí hladem, se západní svět chystá do kotlů nasypat obilí. Zemědělci to však vítají. Podle nich má obilí na současných trzích téměř nulovou cenu. Ve Spolkové republice Německo dostane hospodář za tunu zrní 90 eur (cca 2500 Kč), pokud jím však zatopí, ušetří na palivu 200 eur (cca 5500 Kč). A takový rozdíl není nezanedbatelný. Spolková země Hesensko loni dokonce již předložila ústředním německým orgánům návrh na to, aby se z obilí stalo normálně uznávané palivo. Návrh zatím ještě neprošel, ale jak se zdá, je pouze otázkou času, kdy se tak stane.
Biomasa může být skutečně jednou z cest jak předejít očekávané energetické krizi. Dva a půl kilogramu pšenice v hodnotě zhruba 6 Kč tak může nahradit celý litr topné nafty. A cena jednoho litru se v současnosti pohybuje nad šedesáti centy, což je asi 15 korun. A nelze zapomínat ani na to, že trh s ropou je vysoce nestabilní. Ale topení obilím? Zdaleka nejsou vyřešeny všechny technické problémy. O těch etických ani nemluvě.
Co s levným zrním?
Ne každé obilí, které vzejde z úrody, je natolik kvalitní, aby bylo použitelné pro potravinářské či krmné účely. Co však s ním? Leda jej zatím spalovat jako odpad nebo kompostovat. Topení tímto méně kvalitním obilím se přímo nabízí. Při zatápění obilím se totiž uvolňuje méně skleníkových plynů. To je přirozené, protože každá rostlina, a taková pšenice není výjimkou, uvolňuje při spalování do ovzduší jen tolik oxidu uhličitého, kolik ho získala během svého růstu.
Ekologové jsou však opatrnější. Podle nich zatím nejsou k dispozici žádné technologie, které by pomohly vyřešit co s tím, co po spalování z obilí zůstane. A je tu ještě další, možná závažnější problém. V současnosti se leckde stále používají dusíkatá hnojiva. Je tedy jasné, že při spalování obilí, které je dusíku plné, se do atmosféry uvolní nezanedbatelné množství dusičnanů.
Podle expertů z Darmstadtského ekologického institutu se jako řešení možná nabízí spalování směsi obilí a dřevěných odřezků.
Pro domácnost stačí pět tun!
Podíl spalování biomasy v západní Evropě je relativně vysoký. V Dánsku a ve Švédsku se na celkové spotřebě podílí 30 procenty, v Rakousku pak 17 procenty.
Česká republika zatím výrazně pokulhává. Přitom se v naší zemi ročně vyprodukují dva miliony tun obilí, které se nakonec ukáže jako přebytečné. Toto nadbytečné obilí pak vykupuje Státní zemědělský intervenční fond. A jen pro srovnání, ony dva miliony tun obilí vydají stejné množství energie, jako čtvrtina energie vyrobené v Temelíně. Jednomu rodinnému domku postačí pak na celý rok pět tun obilí, přičemž odhadovaná cena jedné tuny by se pohybovala kolem 3 500 korun. Takže ročně by rodina za otop zaplatila 17 500 korun.
Pro využití této technologie hovoří i další skutečnost. Česká republika má na svém území asi milion hektarů zemědělské půdy, která zatím leží ladem. Proč ji nevyužít k pěstování obilí pro kotle? Pokud by se tato půda osela celá, následně získaná energie by dvojnásobně převýšila roční výkon Temelína. Otázkou je, jak se k podobným projektům postaví uhelná i jaderná lobby.
Jednoduchá chemie topení
Jednou z možných metod spalování biomasy je její termochemická přeměna při vyšších teplotách a při nižším přívodu kyslíku. Produkty takového procesu jsou odlišné podle podmínek, k nimž patři především teplota, doba setrvání částic biomasy v reakční zóně a další způsob zpracování.
Jestliže se teplota při reakci v reaktorech pohybuje v oblasti 800°C až 900°C a doba setrvání částic je delší (počítá se na sekundy až desítky sekund), je produktem z větší části plyn. Tento proces je označován jako zplyňování. Pokud je jako okysličovadlo použit vzdušný kyslík, což je v případě biomasy nejčastější, má vzniklý surový plyn nízkou výhřevnost (4 až 6 MJ/m3), obsahuje dehty, fenoly a tuhé částice.
Pokud jsou teploty v reaktoru 450°C až 550°C a doba setrvání suroviny v reakční zóně velmi krátká (maximálně do dvou sekund) jsou produktem zejména páry a aerosoly, v menší míře pak plyn a tuhé částice. Tento proces se nazývá rychlá pyrolýza. Produkty tohoto procesu se musí rychle ochladit, čímž vznikne uvedený velký podíl kapaliny. A tato kapalina má výhřevnost šestnáct až dvacet MJ/kg a po další úpravě může sloužit jako kvalitní kapalné palivo.
Z metráku jen tři kila popela
Některé tuzemské společnosti již představily kotle na spalování zrní. Ty dokáží spalovat malé pelety (lisovaná biomasa) neboli granule vyrobené právě z biomasy, včetně zrna. Při plánovaném zdražení plynu, by po podobném řešení sáhlo jistě mnoho domácností.
Z jednoho metráku obilí zbudou jen tři kilogramy popela. Musí se však řešit trochu kuriózní problém, totiž ten, jak uchránit zásoby obilí před hlodavci, kteří by zrno raději než v kotli viděli ve svém žaludku.
Pokud se bude jednat jen o spalování skutečně nekvalitního a nepoživatelného zrna, lze, přes všechny zatím nedořešené problémy, tuto technologii zařadit do reálných úvah i v České republice.
Co je rychlá pyrolýza?
je jedním z nejnovějších procesů ve skupině technologií, které mění biomasu ve formě dřeva a jiných odpadních materiálů na produkty vyšší energetické úrovně. Produktem jsou pak plyny, kapaliny a pevné látky. Z nich nás z energetického hlediska zajímá především kapalina – bioolej, kterou lze snadno skladovat a přepravovat.
Topení biomasou:
• Obilí – velkou výhodou tohoto paliva, je to, že v současnosti už existuje možnost plné automatizace spalování. Využívá se nekvalitní obilí, které není vhodné ani pro potravinářské, ani pro krmné účely.
• Dřevo – topení dřevem je staré jak lidstvo samo. Kdo vlastní chatu či srub, ví, o čem je řeč. Zde v podstatě žádný technologický problém neexistuje.
• Sláma a seno – některé druhy slámy mají minimální možnost využití, proto je jejich využití v energetice více než vhodné.
• Odpad z rostlinné výroby – koneckonců, co s odpadem. Ve spalovnách se spaluje lecos, a to, co zůstane z kulturních plodin, alespoň tolik nezatěžuje přírodní prostředí.
Zrní pod kapotou
Na technické fakultě Wisconsinské university v Madisonu (USA) byl objeven nový způsob, jak z obilí získávat energii. Ve čtyřfázovém katalytickém reaktoru se obilí přemění na tekuté alkany. Ty v sobě neobsahují ani stopu síry, takže jsou velmi vhodné jako přísada do nafty pro dieselové motory. Oproti starším technologiím je tento způsob až dvojnásobně účinnější.
