Kam až sahá fytoenergetika

Antonín Slejška

Článek lektorovali: Jaroslav Váňa, Jaroslav Kára, Václav Sladký

Pojmem fytoenergetika je obvykle označováno energetické využívání biomasy rostlin prostřednictvím některého z termo- či pyro-lýzních postupů. V České republice se biomasa využívá zejména v kotlících vytápějících rodinné domky. Ale rozvíjí se rovněž produkce tepla ve středních a velkých kotlích na slámu či odpadní dřevo v podnicích a obecních výtopnách.

Pod pojmem biomasa se většinou skrývá odpadní dřevo a sláma nebo cíleně pěstované energetické byliny a rychlerostoucí dřeviny. Avšak záběr fytoenergetiky je mnohem širší. Některé z technologií, jež jsou do tohoto oboru zařazovány se Vám pokusím nyní představit.

Perspektivní technologií je výroba bionafty, která spočívá v esterifikaci řepkového oleje, ale mohou být použity i jiné suroviny např. použité fritovací oleje. Výsledným produktem je metylester řepkového oleje, který je v čisté podobě nazýván bionafta I. generace. Avšak v důsledku některých jejích nepříznivých vlastností se dnes u nás vyrábí výhradně bionafta II. generace, která v sobě obsahuje přes 30% metylesteru řepkového oleje, avšak i toto množství umožňuje zvýšení její biodegradovatelnosti ze 40% za 28 dní na 98%, což ji činí daleko méně nebezpečnou vůči životnímu prostředí.

Jako motorové palivo je možné použít rovněž čistý řepkový olej, ale pouze do motorů uzpůsobených pro toto palivo. Mnozí zemědělci v Rakousku a Německu si takto již dnes opatřují levné palivo. Výlisky, nebo-li pokrutiny, použijí jako výborné krmivo pro dobytek a navíc nemusí platit silniční daň. A někteří si prostřednictvím kogeneračního motoru vyrábí z řepkového oleje teplo a elektřinu pro svou farmu a nebo například pro myčku aut či obec (Kautzen, Rakousko).

Do fytoenergetiky je rovněž zařazována výroba etanolu, coby pohonné látky. Ten se klasicky produkuje při alkoholovém kvašení obilovin, cukrovky nebo brambor. Avšak je možné využít i jiné substráty. Podmínkou je vysoký obsah cukrů nebo škrobu. V České republice probíhá v současné době přechod od přidávání MTBE (metyl-terc-butyléteru) do benzinu NATURAL na ETBE (etyl-terc-butyléteru). MTBE nebo ETBE slouží ke zvýšení oktanového čísla a obsahu kyslíku v benzínu, čímž se mimo jiné snižují emise oxidu uhelnatého. Přechod z MTBE na ETBE znamená pro Českou republiku začátek energetického využívání etanolu, který je v ETBE přítomný ve 45 hmotnostních procentech. Existují však i automobily se speciálně upraveným motorem, které mohou jezdit na čistý líh. Etanol má ale oproti benzinu nižší výhřevnost.

Další oblastí působnosti fytoenergetiky je výroba bioplynu. Bioplyn bývá tradičně produkován prostřednictvím anaerobní digesce exkrementů hospodářských zvířat, která spočívá v mikrobiálním rozkladu organické hmoty bez přístupu vzduchu, při kterém je produkován bioplyn. V současnosti se rozvíjí anaerobní digesce bioodpadu a některých rostlin. Bioodpad znamená v tomto případě u zdroje tříděnou organickou složku komunálního odpadu, odpady z potravinářského průmyslu (zejména různé odpadní tuky) a některé další organické odpady. Z rostlin vhodných pro anaerobní digesci je možné jmenovat zejména některé traviny a jeteloviny (např. ve formě senáže či siláže), vodní hyacint, vojtěšku, čirok apod. Vedle rostlin mohou být využity rovněž některé řasy. Výroba bioplynu se velmi dobře doplňuje s termickými metodami, jelikož zatímco ony vyžadují suchý materiál s nízkým obsahem dusíku, tak anaerobní digesce má právě opačné nároky na substrát. Bioplyn je možné velmi efektivně spalovat v kogeneračních jednotkách za produkce tepla a elektřiny, s účinností kolem 80%. Organický materiál neztrácí v průběhu procesu živiny (nepočítáme-li uhlík, vodík a kyslík), takže poté co ze sebe "vydá" energii ve formě metanu, může být využit jako kvalitní organické hnojivo.

Bioodpad je možné využít rovněž prostřednictvím kompostování, které je sice investičně méně náročné, ale neumožňuje zisk elektrické a tepelné energie. Oběma způsobům zpracování bioodpadu však v České republice brání téměř neexistující sběr tříděného bioodpadu z domácností. Doufejme, že se co nejdříve přiblížíme stavu v sousedním Německu, kde je již dnes tříděný bioodpad sbírán z poloviny domácností. Sběr bioodpadu je důležitý nejenom z hlediska zisku energie a hnojiva, ale hlavně kvůli snížení množství skládkovaného odpadu. Z organického odpadu je navíc v anaerobním prostředí skládky produkován metan, který je přibližně 50 krát silnějším skleníkovým plynem než oxid uhličitý. Nebo-li při stejné koncentraci má 50krát větší účinek na oteplování zemské atmosféry. Přitom nárůst jeho koncentrace v atmosféře je 4krát rychlejší než u oxidu uhličitého, jehož koncentrace narostla od roku 1780 téměř o jednu třetinu.

Důležitým faktorem při volbě vhodné technologie je v první fázi rozhodování množství získané energie oproti energii vydané na výrobu paliva. Při výrobě etanolu získáme na jednu vloženou jednotku energie (např. joule) 1-1,3 jouly, z bioplynu 7-9 joulů, z bionafty 2-3 jouly, ale pokud spálíme také slámu řepky, tak 11-14 joulů. Ze štěpky rychlerostoucích dřevin dostaneme po spálení 11-16 joulů na vložený joule, z jednoletých bylin 11-17 joulů a z víceletých bylin pěstovaných pro energetické účely 15-19 joulů, do těchto přibližných kalkulací jsou započítány rovněž nepřímé energetické vklady, což jsou energie spotřebované při konstrukci zařízení, stavbě budov apod.

Jak vidno, energeticky je nejvýhodnější pěstování víceletých energetických rostlin určených pro přímé energetické využití spalováním, jako je šťovík krmný, sléz kadeřavý, bělotrn modrý apod. Jejich pěstování je výhodné zejména na pozemcích, které přestaly být využívány pro potravinářskou produkci. V konkrétních případech je však potřebné zvažovat i další faktory a je velice důležité zajistit vyváženost a pestrost využívaných obnovitelných zdrojů energie, z čehož vyplývá nutnost uváženého a koordinovaného rozvoje všech obnovitelných zdrojů energie. Jsem přesvědčen, že takto může vzniknout jakási symbióza, kdy provozování různých technologií pro využívání obnovitelných zdrojů energie se bude navzájem podporovat a doplňovat. Takže zatímco elektřinu budeme získávat zejména z vodních, větrných a fotovoltaických elektráren, tak jezdit budeme na bionaftu, bioetanol či na stlačený bioplyn a topit budeme biomasou, solárními kolektory nebo geotermálně. Tato vize však nepopisuje budoucnost, ale pouze to, jak se jednotlivé typy obnovitelných zdrojů energie mohou doplňovat. Například na bioteplárnách v Rakousku je možné občas vidět solární kolektory, které slouží buď k získávání tepla pro dosoušení biomasy, nebo pro ohřívání vody v létě, takže kotle mohou být zcela odstaveny a nemusí běžet na malý výkon, což je nehospodárné.

A co vlastně nejvíce brání rozvoji využívání obnovitelných zdrojů energie? Je to zejména silná centralizace a monopolizace české energetiky, a možná to bude znít trochu absurdně, ale rovněž nehospodárnost ve využívání energie. Dokud budeme plýtvat energií, jak jsme si zvykli za socializmu, tak budeme stále potřebovat velké elektrárny a teplárny, které však lze jen obtížně zásobovat dostatečným množstvím obnovitelného zdroje energie, ať už je to biomasa, vítr, voda či slunce. Pak jsou tu samozřejmě ekonomické a legislativní bariéry, ale ty vyplývají v převážné míře ze setrvačnosti lidského myšlení a konání, která sice pomalu, ale zato jistě, ztrácí na síle.

A co nám obnovitelné zdroje energie mohou přinést? Přinést nám mohou zvýšení zaměstnanosti v regionech, snížení emisí skleníkových plynů, zpracování některých druhů odpadů, využití zemědělských půd, jež leží v současnosti ladem (v současnosti je to asi 1 milión ha), vyšší energetickou nezávislost a snížení schodku zahraničního obchodu.

V Evropské unii stále sílí úsilí o zavádění obnovitelných zdrojů energie, a to zejména kvůli snížení emisí skleníkových plynů. Státy, které tento trend nezachytí v jeho počátku (mnohé státy však začínaly již před dvaceti či třiceti lety), budou jen velmi obtížně dohánět tento rozjetý vlak. Budou tak nejenom více přispívat ke zhoršování životního prostředí, ale utrpí i ekonomické a politické újmy.

Vyřazeno z článku:

Přímo s pěstováním rostlin či dřevin pro energetické využití souvisí fytoremediace. Tato technologie je využívána buď pro rozklad organických polutantů v půdě, nebo pro "vytahování" některých anorganických xenobiotik z půdy.

V prvním případě se využívá vysoké mikrobiální činnosti ve rhizosféře. Čím větším kořenovým systémem rostlina disponuje, tím je perspektivnější pro tuto bioremediační metodu. Tato technologie je běžně aplikována u slabě a středně znečištěných půd zejména díky své nízké ceně, možnosti získání kvalitního paliva a ohleduplnosti vůči krajině.

Pomocí druhé metody jsou např. některé těžké kovy vstřebávány rostlinou, v níž se hromadí. Poté co je rostlina sklizena a spálena, jsou těžké kovy naakumulovány v popeli a v popílku, ze kterého jsou podstatně snáze získatelné než z půdy. Tato technologie má zatím drobný nedostatek. I těm nejschopnějším rostlinám, jež jsme zkoušeli ve Výzkumném ústavu rostlinné výroby, by dekontaminace středně znečištěné půdy trvala 50 až 100 let.

V souvislosti s energetickou nezávislostí je vhodné podotknout, že v současnosti je Evropská unie z 50% závislá na dovozu zemního plynu a tato závislost se, pokud se nezmění stávající trendy, zvýší na 80% v roce 2010. Navíc je tento plyn dovážen zejména ze zemí s nestabilním politickým a ekonomickým systémem. S ohledem na snadné energetické využívání zemního plynu je velmi obtížně substituovatelný obnovitelnými zdroji energie. Z těchto důvodů je možné masivní plynofikaci považovat za dosti hazardní počin.