Aktuální číslo:

2017/12

Téma měsíce:

Kontakty

Biomasa prosazovaná i odmítaná

Ano, ale jen v omezené míře
 |  11. 9. 2008
 |  Vesmír 87, 590, 2008/9

Biomasa pěstovaná pro energetické využití se v poslední době stala předmětem neobvykle intenzivních, vášnivých a často kontroverzních diskusí. A takové diskuse jsou oprávněné a velmi žádoucí. Biomasa byla totiž dlouho považována za jeden z pilířů programů nasazování obnovitelných zdrojů energie, dokonce za pilíř bez jakýchkoliv podstatnějších nedostatků. Proto byla s biomasou spojována velká energetická a ekologická očekávání, která se však ani zdaleka nenaplní. Je to proto, že masivní pěstování biomasy pro energetické účely má řadu velmi závažných negativních důsledků.

Prvním závažným důsledkem je zmenšování ploch využitelných pro potravinářskou zemědělskou výrobu. Přitom spotřeba potravin rychle roste a nadále poroste nejméně ze dvou důvodů:

  • Významně roste počet obyvatel. Doba, za kterou počet obyvatel na planetě vzrostl o miliardu, se dosud zkracovala. Není proto důvod předpokládat, že se tento trend v brzké době zásadně změní. Z dnešního počtu asi 6,7 miliardy obyvatel Země může počet lidí vzrůst na sedm miliard již někdy v roce 2010 a na osm miliard krátce po roce 2020.
  • Rychle stoupá životní úroveň ve velmi lidnatých zemích, jako jsou Čína, Indie, řada jihoamerických zemí a další, které se navíc na světovém přírůstku obyvatelstva významně podílejí. To se projevuje nejen vyšší spotřebou potravin, ale také jejich změněnou skladbou, která je náročnější na zdroje.

Spotřeba vody

Druhým závažným důsledkem pěstování biomasy pro energetické využití je velká spotřeba vody, která vysychá v důsledku globálního oteplování Země. Spotřebu vody nevyvolává jen rostoucí počet obyvatel na Zemi, ale (obdobně jako u potravin) i jejich rostoucí životní úroveň. Spotřeba kvalitní vody proto vzrůstá o 4 až 8 procent ročně, což je dvaa půlkrát více, než narůstá populace. Sucho a úbytek podzemní vody, značně zvyšovaný globálním oteplováním Země, způsobuje v některých oblastech již dnes vážné problémy se zajišťováním vody. Zásobování vodou, zejména kvalitní pitnou vodou, je na mnoha místech světa stále napjatější, a takových míst velmi rychle přibývá.

Biomasa vzniká v procesu fotosyntézy a pro tento proces je voda nezbytnou podmínkou. Podle Stockholmského ústavu vody 1) lze v případě masivního pěstování biomasy pro energetické účely očekávat k roku 2050 zdvojnásobení spotřeby vody v zemědělství. Podle tohoto ústavu by to navíc dále prohloubilo velmi nežádoucí monokulturnost rozsáhlých oblastí zemědělsky obdělávané půdy.

Podle loňské zprávy Mezivládního panelu pro klimatické změny 2) se nedostatek vody podstatně vyhrotí. Do roku 2050 by mohla čelit nedostatku vody miliarda obyvatel Asie. Do roku 2080 může být bez přiměřeně kvalitní vody 1,1–3,2 miliardy lidí na celém světě. Nejvíce se dostupnost vody zmenší ve středně vysoko položených oblastech a v subtropech. V důsledku podstatného zmenšení rozsahu ledovců poklesne průtok řekami v oblastech, kde žije asi šestina obyvatelstva. Nedostatek pitné vody již dnes pociťuje každý třetí obyvatel planety. Narůstající nedostatek vody vyvolává stále četnější obavy z možnosti válek o vodu.

Vliv koncentrace oxidu uhličitého

Dalším problémem je vliv globálního oteplování na sklizeň tradičních zemědělských produktů. Původní představy o pozitivním vlivu rostoucí koncentrace oxidu uhličitého v ovzduší se ukázaly jako liché. Podle zprávy Mezinárodního ústavu pro strategii výzkumu potravin 3) zveřejněné začátkem prosince 2007 v Pekingu poklesne do roku 2020 objem zemědělské produkce v důsledku globálního oteplování o 16 procent. Bude se zmenšovat plocha vhodná pro pěstování určitých plodin. V Africe pole vhodná pro obiloviny téměř zmizí. Podle zemědělských odborníků by globální oteplování mohlo způsobit pokles výnosů významných zemědělských plodin až o třetinu a pěstování některých plodin se bude muset posunout do severnějších oblastí. Podle agronomů z Výzkumného ústavu rýže v Manile by se pokles výnosů měl týkat především rýže a pšenice, tedy plodin, které živí podstatnou část lidstva. Podle zprávy IPCC z roku 2007 by do roku 2080 mohlo 200 až 600 milionů lidí kvůli globálnímu oteplování trpět hlady. Podle zprávy OSN z dubna 2008 hrozí nedostatek potravin celému rozvojovému světu a očekávají se bouře kvůli hladu.

Biomasa není obnovitelný zdroj, který neprodukuje skleníkové plyny. V uhelných elektrárnách se produkuje 750 až 1200 gramů oxidu uhličitého na kilowatthodinu, při využívání biomasy je to až 200 gramů oxidu uhličitého. Nedostatek zemědělské půdy a pokles výnosů vede také k intenzivnímu po užívání umělých hnojiv. Ta jsou zdrojem oxidu dusného (N2O), který má asi 300krát větší skleníkový účinek než oxid uhličitý. Úspory skleníkových plynů pro agropaliva, pokud při jejich výrobě nedošlo k změně ve využívání půdy, se podle L. Alterové pohybují od 0 do 50 % pro etanol z pšenice, od 35 do 48 % pro etanol z cukrové řepy, od 36 do 56 % pro bionaftu z řepky, od 51 do 58 % pro bionaftu ze slunečnice, od 51 do 57 % pro bionaftu z palmového oleje, od 75 do 81 % pro bioplyn z organického komunálního odpadu a od 83 do 88 % pro bioplyn z hnoje. Vyšší energetické využití a zmenšení emisí skleníkových plynů se očekávají od druhé generace agropaliv, která mají být vyráběna z celých rostlin, a proto technologický proces musí zajistit přeměnu lignocelulózové plodiny na palivo. Potřebné technologie jsou však prozatím pouze ve stadiu pilotního ověřování.

Rozdílné důsledky

Agropaliva pro automobily apod. jsou vyráběna téměř výhradně z plodin monokulturně pěstovaných na zemědělské půdě, což citelně zvyšuje celosvětový nedostatek potravin. Intenzivní pěstování kukuřice, řepky, řepy nebo pšenice silně zatěžuje krajinu, protože se při tom používají velké dávky hnojiv a pesticidů. To přispívá k erozi nebo kontaminaci půdy a k znečištění vody (viz V. Kotecký, Vesmír 87, 594, 2008/9). Podíl pěstovaných rychlerostoucích dřevin na celkovém objemu pěstované biomasy je u nás bohužel velmi malý, jak uvádí V. Petříková: 100 ha rychlerostoucích dřevin a 1800 ha energetických rostlin nedřevního charakteru. Důsledkem je také nízká schopnost zadržování (retence) vody a zmenšení rozmanitosti v přírodě, protože na lánech takto intenzivně pěstovaných plodin mizejí ptáci, drobná zvířata, hmyz a divoké rostliny. Proto by taková výroba agropaliv měla být silně omezena. I v Evropské unii je v poslední době účelnost omezování fosilních paliv velmi diskutovaná a podpora těchto technologií je snižována nebo zcela rušena.

Značně odlišná je energetická a ekologická efektivnost využívání odpadní biomasy nebo biomasy pěstované na půdě nevhodné pro pěstování potravinářských plodin. Tuhá odpadní biomasa vzniká v mnoha oblastech: od kácení starých stromů přes stromové a keřové prořezy a traviny až po odpady z dřevozpracujícího průmyslu, likvidaci starého dřeva a podobně.

Tuhá biomasa je nejlépe využitelná spálením pro výrobu tepla nebo ve větších zařízeních též pro výrobu elektřiny. Snahy o využívání této biomasy pro výrobu elektřiny po předchozím zplynění se dosud nejeví jako efektivní, protože potřebné vyčištění plynu je velmi náročné, a navíc značně klesá účinnost celého procesu.

Biomasa pěstovaná na nezemědělské půdě, jako jsou křoviny, rychle rostoucí stromy, traviny a podobně, může mít kromě energetického a ekologického opodstatnění i značný pozitivní vliv na krajinu a na přírodu obecně. Zejména může přispět k zachování biologické rozmanitosti, a naopak bránit šíření agresivních rostlin přenesených z jiného prostředí. Může rovněž podporovat zadržování vody a bránit půdní erozi.

Z energetického, ale zejména z ekologického hlediska je velmi žádoucí využívat odpad ze zemědělské živočišné výroby, kaly z čističek odpadních vod, nejrůznější odpady z potravinářského průmyslu, z jídelen a restaurací a mnoho dalších. Nejčastěji se využívá anaerobní fermentace produkující bioplyn. Ten se vyznačuje poměrně vysokou výhřevností a lze jej dobře skladovat v plynojemech. Proto se ve vhodných obdobích využívá k výrobě elektrické energie v soustrojích se spalovacími motory nebo plynovými turbínami, popřípadě k výrobě tepla. Po vyčištění a případné úpravě výhřevnosti je možné jej dodávat i do plynovodů dopravujících zemní plyn. Zbytkový substrát po anaerobní fermentaci je ekologicky nezávadné hnojivo. Pokud uvedené odpady nejsou zpracovány, vzniká hnitím za přístupu vzduchu bez jakéhokoliv energetického efektu oxid uhličitý a bez přístupu vzduchu metan, který má pro časový horizont 20 let skleníkový účinek 55krát až 110krát větší než oxid uhličitý.

Biomasu tedy pro energetické účely používat můžeme, ale v omezené míře a jen když je to výhodné i po zvážení všech rizik či důsledků v budoucnu.

Literatura

Alterová L.: Balíček provázejí otazníky, Energie 21, 48–50, 2008/2
IPCC: Climate Change 2007: Impacts, Adaptation and Vulnerability, Summary for Policymakers, Brussels, April 2007
Kadrnožka J.: Biomasa – velká energetická a ekologická očekávání se zřejmě nenaplní, Energetika 58, 54–60, 2008a/2
Kadrnožka J.: Globální oteplování Země. Příčiny, průběh, důsledky, řešení, VUTIUM, Brno 2008, s. 467
Petříková V.: Zkušenosti s produkcí energetické biomasy, 3T – Teplo, Technika, Teplárenství, s. 22–25, 2008/2

Poznámky

1) SIWI - Stockholm International Water Institute.
2) IPCC – Intergovernmental Panel on Climate Change.
3) IFPRI – International Food Policy Research Institute.

Ke stažení

OBORY A KLÍČOVÁ SLOVA: Energetika

O autorovi

Jaroslav Kadrnožka

Prof. Ing. Jaroslav Kadrnožka, CSc., (*1938) absolvoval Fakultu strojní CVUT v Praze. Od roku 1964 působí na Vysokém učení technickém v Brně. Sleduje nejen technickou stránku energetiky, ale také její ekonomické a ekologické důsledky. Nedávno vyšly jeho knihy Energie a globální oteplování – Země v proměnách při opatrování energie (VUTIUM 2006) a Globální oteplování Země – řríčiny, průběh, důsledky, řešení (VUTIUM 2008).

Doporučujeme

Tajemná „Boží země“ Punt

Tajemná „Boží země“ Punt uzamčeno

Břetislav Vachala  |  4. 12. 2017
Mnoho vzácného zboží starověkého Egypta pocházelo z tajemného Puntu, kam Egypťané pořádali časté obchodní výpravy. Odkud jejich expedice...
Hmyz jako dokonalý létací stroj

Hmyz jako dokonalý létací stroj

Rudolf Dvořák  |  4. 12. 2017
Hmyz patří k nejdokonalejším a nejstarším letcům naší planety. Jeho letové schopnosti se vyvíjely přes 300 milionů let a předčí dovednosti všech...
Hranice svobody

Hranice svobody uzamčeno

Stefan Segi  |  4. 12. 2017
Podle listiny základních práv a svobod, která je integrovaná i v Ústavě ČR, jsou „svoboda projevu a právo na informace zaručeny“ a „cenzura je...

Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru

Tištěná i elektronická
verze časopisu
Digitální archiv
od roku 1994
Speciální nabídka
pro školy a studenty

 

Objednat předplatné