Biomasa – o alternativă de energie verde pentru România

Iordănescu Carmen, profesor
Iordănescu Mihai Florin, profesor

Contextul mondial socio-economic, caracterizat de creşterea populaţiei şi implicit a nevoilor omenirii, impune o creştere economică şi în sensul obţinerii electricităţii, căldurii şi biocombustibililor. Dar obiectivul  siguranţei furnizării energiei trebuie împletit cu cel al unei dezvoltări sustenabile a societăţii, aceasta fiind o componentă esenţială a Directivei 2009/28/EC privind Energia Regenerabilă cu obiectivul 20% pentru 2020.

Conceptul de „bioenergie” (energie de biomasă), inclus în cel de „energie verde” (energie regenerabilă),  descrie o soluţie alternativă, ecologică, la forma clasică de exploatare a resurselor pe bază de carbon sau de radioactivitate.

Astfel se urmăreşte la nivel global, în primul rând, o înlocuire a dependenţei faţă de combustibilii fosili, cu identificarea surselor şi utilizare pe scară cât mai largă  a  „mixului de combustibil”.

În acest moment, în ţările UE există o preocupare susţinută pentru ramura energetică nepoluantă, însă componentele sale (hidro, eoliană, termică solară, fotovoltaică, biomasă, geotermală, solară pasivă) sunt valorificate inegal. Ţara noastră deţine un  mare potenţial de resurse ecoenergetice: hidro, eoliană şi biomasă.

„Masa de substanță organică raportată la o anumită unitate de suprafață și de timp”[1], aşa cum este definită biomasa, incluzând toată materia organică produsă prin procesele metabolice ale organismelor vii, păstrează energia solară în formă chimică şi constituie resursa cu cea mai diversificată utilizare pentru om (fig.1).

Compoziția chimică a biomasei se poate diferenţia în două  principale categorii de substanţe conţinute de plante:  25% lignină și 75% glucide (celuloză și hemiceluloză) sau zaharide. Natura utilizează moleculele polimerice lungi de celuloză la formarea țesuturilor, care asigură integritatea plantelor. Lignina apare în plante ca ceva de genul lipiciului, care leagă moleculele celulozice între ele [2, p.3].

Figura 1. Surse de biomasă

Bioxidul de carbon din atmosferă și apa din sol participă în procesul obținerii glucidelor (zaharidelor), care formează „blocurile de construcție” a biomasei. Astfel, energia solară, utilizată la fotosinteză, își păstrează forma chimică în structura biomasei. Dacă ardem efectiv biomasa (extragem energia chimică), atunci oxigenul din atmosferă și carbonul din plante reacționează formând dioxid de carbon și apă (fig.2). Acest proces este ciclic, deoarece bioxidul de carbon poate participa din nou la procesul de formare a biomasei [2, p.4]

Figura 2. Formarea biomasei

Biomasa este ansamblul materiilor organice nonfosile, în care se înscriu: lemnul, pleava, uleiurile și deșeurile vegetale din sectorul forestier, agricol și industrial, dar și cerealele și fructele, din care se poate face etanol. Rezervele de biomasă sunt în special deșeurile de lemn, deșeurile agricole, gunoiul menajer și culturile energetice [2, p.7].

In sens strict biomasa agricolă include produsele secundare ale plantelor cultivate precum: paiele, ciocălăii, tulpinile (floarea- soarelui, soia) frunzele (sfeclă), păstăile (soia, fasole), cojile (nuci, alune), seminţele (prun, piersic, cais) şi gunoiul din fermele de animale. Pe lîngă sursele de biomasă agricolă mai există şi cele forestiere, materialul principal şi secundar din exploaterea pădurilor şi a plantaţiilor de răşinoase şi foioase.  Producerea biomasei vegetale la scară mare presupune cultivarea a numeroase specii de plante, cele mai importante fiind: iarba elefantului (Miscanthus giganteus), iarba de pampas (Panicum virgatum), cânepa (Canabis sativa), porumbul (Zea mays), plopul (Populus sp.), salcie (Salix sp.) sorgul (Sorghum sp.) şi trestia de zahăr (Saccharum officinarum).   [3]

La fel ca și energiile obținute din combustibilii fosili, energia produsă din biomasă provine din energia solară înmagazinată în plante, prin procesul de fotosinteză. Principala diferență dintre cele două forme de energie este următoarea: combustibilii fosili nu pot fi transformați în energie utilizabilă decât după mii de ani, în timp ce energia biomasei este regenerabilă, putând fi folosită an de an.

Formele de valorificare energetică a biomasei (biocarburanți) sunt:

–  arderea directă cu generare de energie termică.

–  arderea prin piroliză, cu generare de singaz (CO + H2).

– fermentarea, cu generare de biogaz (CH4) sau bioetanol (CH3-CH2-OH)- în cazul fermentării produșilor zaharați; biogazul se poate arde direct, iar bioetanolul, în amestec cu benzina, poate fi utilizat în motoarele cu combustie internă.

– transformarea chimică a biomasei de tip ulei vegetal prin tratare cu un alcool și generare de esteri, de exemplu metil esteri (biodiesel) și glicerol. În etapa următoare, biodieselul purificat se poate arde în motoarele diesel.

– degradarea enzimatică a biomasei cu obținere de etanol sau biodiesel. Celuloza poate fi degradată enzimatic la monomerii săi, derivați glucidici, care pot fi ulterior fermentați la etanol  [2, p.6-7].

Combustibili obţinuţi din biomasă se pot clasifica în două categorii:

– biocombustibili convenționali, sau prima generație de biocombustibili: ulei vegetal pur, biodiesel,  bioetanol

– biocombustibili avansaţi, sau a doua generatie de biocombustibili: combustibil (Diesel) Fischer – Tropsch, bioetanol (din biomasa lignocelulozica), ulei de piroliză, hidrogen, biometanol, bio-DME, bio-SNG (prin gazeificarea biomasei), biohidrogen (prin gazeificarea biomasei), biometan, biobutanol [2, p.21].

În momentul de faţă utilizarea biomasei asigură circa 5% din consumul total de energie la nivel european, iar în ţări precum Finlanda, Suedia şi Austria biomasa asigură 15-20 %. Utilizarea biomasei are loc pe ambele planuri, atît pentru producerea de energie şi căldură în instalaţii de cogenerare, cât şi ca materie primă în producerea  biocombustibililor [3].

În România producția de energie electrică, în anul 2016, a fost realizată în proporție de 42,38% din surse regenerabile, iar restul de 57,62% din surse convenționale, potrivit datelor prezentate în raportul Autorității Naționale de Reglementare în domeniul Energie (ANRE) privind rezultatele monitorizării pieței de energie electrică. Potrivit documentului, dintre sursele regenerabile, centralele hidroelectrice au asigurat 28,86% din producția de energie electrică, urmate de instalațiil eoliene (10,13%), solar (2,60%) și biomasă (0,75%) [4].

O scurtă retrospectivă asupra preocupării ţării noastre pentru biomasă ca sursă de energie verde arată că:

– la primul seminar pe această temă, din 25 septembrie 2007, România nu avea politici sau obiective specifice pentru biomasă, a cărei contribuţie nici nu era specificată, în condiţiile în care Directiva 2001/77/EC, din 27 septembrie 2001, preciza că până în anul 2010 aportul surselor regenerabile în consumul total de resurse energetice primare trebuia să fie de 11%. La acel moment toate cele trei pieţe (căldura, electricitate, biocombustibili) erau caracterizate prin deficiente de organizare, fermele erau mici, nu cooperau, lipsea unui sistem de colectare a deseurilor agricole, iar proiectele nu erau finanţate [5].

– în anul 2010, prin colaborarea dintre Ministerul Economiei, Comertului si Mediului de Afaceri – Romania, NL Agency – Olanda şi ENERO – Romania,  se elaborează un „Master Plan Biomasă pentru România” ca document de politică economică a statului, în vederea urmăririi Directivei 2009/28/EC privind Energia Regenerabilă cu obiectivul 20% pentru 2020. De asemenea au fost elaborate: Planul Naţional de Acţiune în domeniul Energiilor Regenerabile şi Planul de Acţiune pentru Biomasă.

– prima conferinţă naţională consacrată energiei produse din biomasă sau în centrale de cogenerare s-a desfăşurat în Bucureşti, în data de 8 Mai 2014: Conferinţa Naţională – Biomasă, Biogaz & Cogenerare România 2014.

Cea mai recentă dezbatere asupra eficientizării utilizării biomasei s-a desfăşurat în Gerrmania, la Koln în 10-11 mai 2017 – Conferinţa Biomasei Ediţia a 10-a.

Din punct de vedere al potenţialului energetic al biomasei, teritoriul României a fost împărţit în opt regiuni (fig.3) şi anume:1. Delta Dunării – rezervaţie a biosferei, 2. Dobrogea, 3. Moldova, 4. Munţii Carpaţi (Estici, Sudici, Apuseni), 5. Platoul Transilvaniei, 6. Câmpia de Vest, 7. Subcarpaţii, 8. Câmpia de Sud [6, p.5].

Figura 3. Regiunile cu potenţial energetic al biomasei din România

Analiza distribuţiei geografice a resurselor de biomasă vegetală cu potenţial energetic disponibil, arată că:

– cele mai bogate judete, in resurse forestiere sunt următoarele: Suceava 647,0 mii mc, Harghita 206,5 mii mc, Neamţ 175,0 mii mc, Bacău 132,0 mii mc.

– cele mai sărace, în acest tip, de resursă sunt judeţele din sud: Constanţa 10,4 mii mc, Teleorman 10,4 mii mc, Galaţi 10,4 mii mc,

– cele mai bogate judeţe în resursă agricolă sunt: Timiş 1432,0 mii tone, Călăraşi 934,0 mii tone, Brăila 917,0 mii tone

– cele mai sărace în acest tip de resursă sunt: Harghita 41,004 mii tone, Covasna 73,000 mii tone, Braşov 89,000 mii tone [6, p.15].

Tehnologiile de cel mai mare interes  în prezent sunt (fig.4): [2, p.23]

Figura 4. Metode de obţinere a biocombustibililor

Până în 2020, studiul ENERO recomandă urmatoarele tehnologii ca fiind mai eficiente pentru România: încalzire locală şi cogenerare prin utilizarea biomasei lemnoase, paielor şi biogazlui provenit din digestia anaerobică a deşeurilor organice. Tehnologiile acestea trebuie să fie în mod deosebit luate în vedere deoarece, alături de biocombustibili şi vânt, vor fi principalele SRE emergente în România [5, p.14]. 

Biomasa  – (inclusiv biocombustibilii pentru transport) va fi principalul contribuitor  la cota de SRE ( Surse de Energie Regenerabilă) –  mai mult de 65% din total. [5, p.9]. 

Figura 5. Estimare SRE 2020

Atât în prezent, cât şi ca estimare pentru 2020, principala contribuţie a biomasei în ţara noastră este reprezentată de lemn şi reziduurile agricole, folosite pentru încălzirea în sobele tradiţionale rurale, circa 40% din polulaţie trăind aici. Dar există un mare potenţial pentru biogaz provenit din agricultură, resurse forestiere si deşeuri agricole şi avem experienţă în colectarea, depozitarea şi utilizarea locală a biomasei.

În acest moment, există o Asociaţie Naţională a Producătorilor de Biomasă şi o convergenţă a eforturilor guvernamentale (prin existenţa platformelor inter-departamentale) şi europene pentru promovarea utilizării eficiente a biomasei. De asemenea există finanţări europene şi diferite forme de încurajare a folosirii biomasei.

Sustenabilitatea proiectului biomasei ca principală sursă de energie verde în România, se poate realiza prin:

– elaborarea de studii şi scenarii în vederea evaluării impactului economic, impactului asupra mediului şi de durabilitate a resurselor de biomasă, legate de politicile de promovare a biomasei, atât pe termen scurt, mediu cât şi pe termen lung.

– elaborarea legislaţiei astfel încât să se poată implementa criteriile de sustenabilitate pentru biocombustibili şi biocarburaţi.

– introducerea unui program de încurajare a utilizării terenurilor arabile/degradate pentru culturi energetice, şi introducerea stimulentelor pentru producătorii de culturi energetice.

– introducerea unui cadru legislativ pentru îmbunatăţirea managementului forestier, astfel încât să poată fi obţinute mai multe resurse din pădurile existente [5, p.18]. 

Bibliografie:

  1. https://dexonline.ro/definitie/biomas%C4%83/4403
  2. Balázsi, Arnold, „Biomasa ca sursă de energie regenerabilă, analiza tehnologilor de obţinere a energiei din aceasta” , 2013, [online], disponibil la:  http://www.urbanaodorhei.ro/dokumentumok/Informaciok /Biomasa.pdf
  3. https://www.gazetadeagricultura.info/eco-bio/565-energie-regenerabila/11375-biomasa-sursa-de-energie-regenerabila.html
  4. http://www.green-report.ro/mix-ul-perfect-in-energie-42-din-productia-de-energie-electrica-a-romaniei-asigurata-din-surse-regenerabile/
  5. Ministerul Economiei, Comertului si Mediului de Afaceri – Romania, NL Agency – Olanda, ENERO – Romania, „Master Plan Biomasă pentru România”, Bucureşti,  2010, [online], disponibil la: http://www.minind.ro/biomasa/Plan_de_Actiune_pentru_Biomasa.pdf
  6. http://www.minind.ro/domenii_sectoare/energie/studii/potential_energetic.pdf

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *