Termické zpracování biomasy - cesta k palivům zítřka

Biomasa je nezbytná součást lidského života a v poslední době se o ní hovoří a píše čím dál tím víc. Ve formě dřeva patřila od nepaměti k hlavním zdrojům energie, ale pak ji fosilní paliva zatlačila do pozadí. To ovšem neznamená, že právě z energetických hledisek přestala být v zorném hledáčku zájmu lidstva. Spíše naopak - stává se novou nadějnou surovinou, neboť zásoby nafty, uhlí, zemního či břidličného plynu nejsou nevyčerpatelné.

Biomasa je definována jako hmota organického původu, takže se pod tímto pojmem zahrnuje veškerá živá příroda. Obecně lze říci, že biomasa je souhrn látek tvořících těla všech organismů, tedy jak rostlin, bakterií, sinic a hub, tak živočichů.

Jak můžeme biomasu efektivně zpracovat?
Biomasa rostlinného původu je důležitý obnovitelný zdroj energie i chemických látek. Proto se hledají optimální způsoby jejího využití. Nejméně efektivní je přeměna na teplo spalováním. Nadějnější budoucnost má termochemické zpracování, to je zplyňování, respektive pyrolýza. Podmínkou je ale další zdokonalení této technologie.

Pyrolýza - rozklad bez kyslíku
Pyrolýza (řecky pyros = oheň, lysis = rozpuštění) je fyzikálně chemický děj, během něhož dochází k rozkladu odpadních látek bez přístupu vzduchu. Vlivem tepla se přitom štěpí vazby ve velkých organických molekulách a vznikají molekuly menší. Během tohoto termického procesu dochází k množství chemických reakcí a zároveň vzniká velké množství produktů.

Tepelná pyrolýza dřevní biomasy s cílem získání dřevěného uhlí (koks) je technologie stará několik tisíc let, avšak tento princip nikdy nedosáhl významnějšího využití při likvidaci odpadů. Používá se dodnes v malém měřítku na výrobu dřevěného uhlí, aktivního uhlí a speciálních adsorbentů s velmi vysokým specifickým povrchem, například pro filtry plynových masek, léčiva a podobně.

Jinak řečeno, pyrolýzní zpracování organické hmoty představuje dnes dosud málo využívanou metodu pro zhodnocování tříděných odpadů k řešení energetiky na malé a střední úrovni.

Termochemický rozklad rostlinné hmoty
Právě na způsob termického neboli tepelného rozkladu se zaměřil společný projekt Výzkumného ústavu zemědělské techniky a firmy ATEA Praha, který byl financován Technologickou agenturou České republiky a s názvem ,,Proces velmi rychlého termického rozkladu biomasy" probíhal v letech 2011 až 2013. Jeho cílem bylo posunout výzkumné práce v tomto směru vpřed a přinést další poznatky pro využití slaměné biomasy do formy kapalných biopaliv.

Řešení projektu se zúčastnili pracovníci dvou subjektů, z nichž jedním je výzkumné pracoviště, na němž se tradičně řeší problematika obnovitelných zdrojů energie, především produkce a využití biopaliv. Výzkumný ústav zemědělské techniky se sídlem v Praze 6 je veřejná výzkumná instituce, jejíž součástí je odbor energetiky a energetického využití biomasy, v němž jsou zaměstnáni všichni členové řešitelského týmu této instituce. Navíc má dlouholeté kontakty prakticky se všemi významnými výrobci biopaliv a spalovacích zařízení na biomasu v ČR.

Druhým členem projektového týmu byla společnost ATEA Praha, jejímž výrobním programem jsou mimo jiné granulační linky na výrobu topných pelet z biomasy . V tomto oboru jsou její dodávky linek na špičkové úrovni a v oblasti výroby pelet ze slámy realizovala mnoho dodávek v ČR i v zahraničí.

Nadějné výsledky
Projekt se v principu zaměřil na výrobou biogenních pohonných hmot 2. generace, tedy BtL (Biomass-to Liquid). Tento směr je další etapou pro využívání biomasy a je uveden jako jedna z priorit návrhu Národního akčního plánu ČR pro energii z obnovitelných zdrojů.
Šlo o variantní metodu získání kapalných motorových paliv z biomasy k metodě bionafty z řepky olejky, která se v ČR úspěšně provozuje. Pěstování řepky, pokud se týká množství, je však ohraničeno a další podstatné zvyšování pěstebních ploch již není možné z důvodů agronomických a souvisejících kritérií udržitelného pěstování zemědělských produktů a biomasy.

Vstupní surovinou je především zbytková stébelnatá biomasa, například pšeničná sláma, která se ve velkých objemech vyskytuje v agrárním sektoru. Další variantou je řepková sláma, otruby, šroty olejnin, makovina, pazdeří konopné či lněné, energetické rostliny, seno a podobně.

Výsledky projektu přispěly k prohloubení znalostí technických principů pro konstrukci funkčního zařízení velmi rychlého termického rozkladu biomasy, což je i dokumentováno průmyslovou ochranou ve formě přihlášení patentu. To bylo instalováno ve výrobním závodě účastníka řešení, firmy ATEA Praha v Chrášťanech a může být dále uplatněno prodejem těchto linek v ČR i v zahraničí, případně prodejem licence.

Potenciální zájemci
Jsou jimi zpracovatelé obilní slámy, kteří z této suroviny vyrábějí topné pelety. Většinou jsou tyto produkty zatím dodávány do tepláren jako biomasa, z níž je vyráběna elektrická energie za velmi příznivou výkupní cenu. Při produkci kapalných paliv však dochází k vyššímu zhodnocení suroviny. Účastník projektu - firma ATEA sama provozuje několik výrobních linek na pelety z obilní slámy a předpokládá nasazení linek a produkci kapalných paliv v těchto výrobnách i u některých výrobců slaměných pelet, kteří provozují její výrobní linky.

Potenciální trh je však mnohem širší, neboť surovin odpadní či zbytkové biomasy je v celém světě značné množství. Příkladem je rýžová sláma, pro jejíž zpracování do pelet dodala firma ATEA několik výrobních linek (Egypt). Značné množství této suroviny je rovněž například ve Vietnamské republice, odkud má hlavní řešitel projektu VÚZT několik nabídek na spolupráci v rámci rozvojových projektů. V této oblasti úspěšně spolupracuje s Fakultou tropického zemědělství České zemědělské univerzity v Praze. Jiným příkladem jsou rostlinné zbytky po sklizni bavlníku, které jsou k dispozici v desítkách tisíc tun třeba v Kazachstánu, v obdobném množství zbytky ze slunečnic na Ukrajině či v Moldavské republice.

Celkově lze říci, že se bezesporu jedná o další efektivní a společensky významné výsledky aplikovaného výzkumu České republiky.

Milan Bauman

Fotografie:

Zdroj: TAČR. www.tacr.cz