W obliczu rosnących kosztów energii rolnicy coraz częściej szukają rozwiązań pozwalających lepiej wykorzystać potencjał gospodarstwa i ograniczyć zależność od zewnętrznych dostawców. Jednym z nich są biogazownie rolnicze, umożliwiające produkcję energii z odpadów organicznych.
OZE w rolnictwie – sposób na niższe koszty energii
Wraz ze wzrostem zapotrzebowania na energię oraz rosnącymi kosztami jej pozyskania rolnictwo musi szukać rozwiązań, które pozwolą utrzymać opłacalność produkcji i jednocześnie ograniczyć wpływ na środowisko. Odnawialne źródła energii stają się więc ważnym elementem rozwoju gospodarstw, ponieważ nie tylko wspierają ochronę klimatu, ale także zwiększają bezpieczeństwo energetyczne i pomagają stabilizować wydatki związane z energią.
Pozyskiwanie energii ze źródeł odnawialnych niesie korzyści:
- ekonomiczne,
- środowiskowe,
- społeczne.
Posiadając własne źródło energii, gospodarstwo może obniżyć koszty zakupu energii elektrycznej i cieplnej niezbędnej w produkcji rolnej – zwłaszcza zwierzęcej, szklarniowej i przechowalnictwie.
Instalacje takie jak panele fotowoltaiczne, biogazownie czy turbiny wiatrowe ograniczają zużycie paliw kopalnych, dzięki czemu zmniejsza się emisja CO2 i innych szkodliwych gazów. Produkcja energii z OZE nie wymaga spalania węgla czy oleju opałowego, co redukuje emisję pyłów, tlenków siarki i azotu.
Fot. J. Skudlarski
Jak biogazownia wykorzystuje odpady z gospodarstwa?
Zaliczane do OZE biogazownie rolnicze umożliwiają wykorzystanie obornika, gnojowicy i resztek roślinnych do produkcji energii, zmniejszając ilość odpadów oraz emisję metanu.
Gospodarstwa produkujące własną energię są mniej zależne od wzrostu cen prądu i problemów z dostawami energii. Rolnicy mogą sprzedawać nadwyżki energii lub dzierżawić grunty pod instalacje OZE.
Społeczne korzyści z działania biogazowni
Szczególnie ważne dla mieszkańców terenów wiejskich i lokalnych społeczności są społeczne korzyści z funkcjonowania biogazowni rolniczych.
Przede wszystkim biogazownie eliminują uciążliwości zapachowe wynikające z produkcji zwierzęcej. Gnojowica, obornik i odpady organiczne są przetwarzane w zamkniętych instalacjach, dzięki czemu zmniejsza się emisja odorów w porównaniu z tradycyjnym przechowywaniem odpadów. Poferment powstały w biogazowni ma zwykle słabszy zapach niż świeża gnojowica i może być wykorzystywany jako nawóz organiczny.
Czym jest biogaz rolniczy?
Biogaz rolniczy to paliwo gazowe otrzymywane w procesie fermentacji metanowej biomasy pochodzenia rolniczego i produktów ubocznych przemysłu rolno-spożywczego.
Zgodnie z aktualnymi przepisami prawa (Ustawa o OZE), definicja obejmuje gaz uzyskany z:
- surowców rolniczych,
- odchodów zwierzęcych,
- produktów ubocznych,
- odpadów z przetwórstwa rolno-spożywczego,
- biomasy leśnej,
- biomasy roślinnej zebranej z terenów nierolnych.
Kluczowym wyróżnikiem biogazu rolniczego jest wyłączenie z tej kategorii gazu pochodzącego ze składowisk odpadów oraz komunalnych oczyszczalni ścieków.
Z czego składa się biogaz rolniczy?
Biogaz jest mieszaniną gazów, której skład zależy od rodzaju użytych substratów oraz sposobu prowadzenia procesu. Biogaz rolniczy to mieszanina gazowa powstająca w procesie fermentacji beztlenowej z materii organicznej, składająca się głównie z metanu (50–75%) i dwutlenku węgla (25–45%), a także śladowych ilości innych gazów w postaci siarkowodoru, azotu, tlenu i wodoru.
Fot. J. Skudlarski
Produkcja odbywa się z surowców zasobnych w materię organiczną, które ulegają biodegradacji w warunkach beztlenowych. Do najczęściej wykorzystywanych substratów należą:
- nawozy naturalne – gnojowica (bydlęca, świńska),
- obornik oraz pomiot kurzy,
- biomasa roślinna – kiszonki z roślin uprawnych (głównie kukurydzy, ale też traw, żyta, buraków cukrowych),
- rośliny energetyczne (takie jak miskant czy sorgo),
- produkty uboczne i odpady przemysłu rolno-spożywczego (wywar gorzelniany, wysłodki buraczane, serwatka, pulpa ziemniaczana, wytłoki owocowo-warzywne oraz przeterminowana żywność).
Jak działa biogazownia rolnicza?
Biogazownia rolnicza jest złożonym systemem technologicznym, składającym się z wielu współpracujących ze sobą urządzeń i instalacji. Jej funkcjonowanie obejmuje kilka głównych etapów: przyjmowanie i przygotowanie surowców, prowadzenie procesu fermentacji, wykorzystanie wyprodukowanego biogazu oraz zagospodarowanie pozostałości pofermentacyjnej.
Jej funkcjonowanie obejmuje kilka głównych etapów:
- przyjmowanie i przygotowanie surowców,
- prowadzenie procesu fermentacji,
- wykorzystanie wyprodukowanego biogazu,
- zagospodarowanie pozostałości pofermentacyjnej.
Przyjmowanie i magazynowanie substratów
Pierwszym etapem działania instalacji jest dostarczenie substratów wykorzystywanych do produkcji biogazu. Surowce są ważone i ewidencjonowane, a następnie kierowane do miejsc tymczasowego przechowywania, takich jak silosy, zbiorniki lub wydzielone powierzchnie magazynowe. Czas magazynowania zwykle ogranicza się do minimum, aby zachować odpowiednią jakość materiału.
Przygotowanie wsadu do fermentacji
Kolejnym etapem jest przygotowanie wsadu do fermentacji. W tym celu stosuje się urządzenia umożliwiające mieszanie, rozdrabnianie i ujednolicanie substratów. W przypadku wykorzystania materiałów pochodzenia zwierzęcego konieczne może być również przeprowadzenie procesu higienizacji lub sterylizacji.
Fermentacja metanowa w komorze fermentacyjnej
Najważniejszą częścią biogazowni jest komora fermentacyjna, w której zachodzi beztlenowy rozkład materii organicznej. W odpowiednich warunkach temperaturowych mikroorganizmy przekształcają substraty w biogaz zawierający głównie metan. W zależności od zastosowanej technologii instalacja może posiadać jedną lub kilka komór odpowiedzialnych za kolejne etapy fermentacji.
Wytwarzanie biogazu w biogazowni rolniczej opiera się na procesie beztlenowego rozkładu substancji organicznych. Proces ten zachodzi dzięki działalności mikroorganizmów odpowiedzialnych za fermentację metanową. Aby instalacja działała efektywnie i zapewniała stabilną produkcję gazu, konieczne jest utrzymanie odpowiednich warunków technologicznych.
Do biogazowni trafiają różnego rodzaju substraty organiczne, między innymi odpady rolnicze i produkty uboczne pochodzenia roślinnego lub zwierzęcego. Po odpowiednim przygotowaniu są one kierowane do szczelnych zbiorników fermentacyjnych. W komorach tych utrzymywana jest właściwa temperatura oraz ciągłe mieszanie masy fermentacyjnej, co stwarza optymalne warunki dla rozwoju bakterii.
Produkcja energii i zagospodarowanie pofermentu
Mikroorganizmy stopniowo rozkładają zawartą w substratach materię organiczną, wykorzystując dostępne składniki odżywcze. W wyniku tego procesu powstaje biogaz zawierający głównie metan, który może zostać wykorzystany do produkcji energii elektrycznej i ciepła. Poferment natomiast jest magazynowany najczęściej w zamkniętych zbiornikach i rozprowadzany na terenach uprawnych w dogodnych terminach.
Proces produkcji biogazu, czyli fermentacja metanowa, jest bardzo wrażliwy na obecność różnych substancji chemicznych oraz niewłaściwe parametry środowiskowe, które mogą spowolnić lub całkowicie zatrzymać działanie mikroorganizmów. Substancje te nazywane są inhibitorami, a ich toksyczność zależy od stężenia, formy występowania oraz obecności innych składników we wsadzie.
Jakie korzyści daje produkcja biogazu?
Produkcja biogazu we własnym gospodarstwie rolnym przynosi wiele korzyści ekonomicznych, środowiskowych i organizacyjnych.
Korzyści ekonomiczne dla gospodarstwa
Przede wszystkim pozwala na wykorzystanie odpadów organicznych, takich jak gnojowica, obornik czy resztki roślinne, do wytwarzania energii elektrycznej i ciepła. Dzięki temu gospodarstwo może ograniczyć koszty związane z zakupem energii oraz zwiększyć swoją niezależność energetyczną. Nadwyżki wyprodukowanej energii mogą być sprzedawane, stanowiąc dodatkowe źródło dochodu dla rolnika.
Mniej odorów i lepsze zagospodarowanie odpadów
Istotną zaletą biogazowni jest również zmniejszenie uciążliwości związanych z magazynowaniem odpadów rolniczych, szczególnie ograniczenie nieprzyjemnych zapachów. W procesie fermentacji powstaje także poferment, który może być wykorzystywany jako wartościowy nawóz organiczny.
Korzyści środowiskowe
Produkcja biogazu przyczynia się ponadto do ograniczenia emisji gazów cieplarnianych i wspiera rozwój odnawialnych źródeł energii. Inwestycja w biogazownię pozwala więc poprawić efektywność i konkurencyjność gospodarstwa.
Biogazownia rolnicza – bariery i wyzwania
Produkcja biogazu we własnym gospodarstwie rolnym, mimo wielu korzyści, wiąże się również z licznymi barierami i wyzwaniami.
Formalności i wymagania administracyjne
Jednym z największych problemów są wysokie koszty budowy i wyposażenia biogazowni, co wymaga dużych nakładów finansowych. Dla wielu rolników istotną przeszkodą mogą być także skomplikowane procedury administracyjne związane z uzyskaniem pozwoleń i spełnieniem wymagań środowiskowych.
Zapewnienie odpowiednich substratów
Ważnym wyzwaniem jest zapewnienie odpowiedniej ilości i jakości substratów niezbędnych do utrzymania stabilnej produkcji biogazu. Proces fermentacji odbywa się przy stałej kontroli parametrów technologicznych, takich jak temperatura czy skład wsadu, dlatego obsługa instalacji wymaga wiedzy technicznej i doświadczenia. Problemem mogą być również koszty eksploatacji i serwisowania urządzeń.
Obawy mieszkańców i problemy z odbiorem energii
Dodatkową barierą bywają obawy mieszkańców dotyczące możliwych uciążliwości, takich jak zapachy, hałas czy zwiększony ruch pojazdów. W niektórych przypadkach trudności może sprawiać także sprzedaż nadwyżek energii oraz zmieniające się przepisy dotyczące odnawialnych źródeł energii. Wszystko to powoduje, że inwestycja w biogazownię wymaga odpowiedniego przygotowania organizacyjnego, technicznego i finansowego.
Przyszłość biogazu w polskim rolnictwie
Biogaz ma szansę odegrać istotną rolę w rozwoju krajowej energetyki oraz zwiększeniu niezależności energetycznej Polski.
Jednocześnie może stanowić dodatkowe źródło przychodów dla gospodarstw rolnych. Mimo że w Polsce funkcjonuje już ponad dwieście biogazowni rolniczych, możliwości produkcji biogazu nadal pozostają w dużej mierze niewykorzystane.
Rosnąca liczba biogazowni rolniczych wynika nie tylko z zainteresowania ochroną środowiska, ale także z korzyści ekonomicznych płynących z ich funkcjonowania. Biogazownie wytwarzają coraz większe ilości biogazu każdego roku, jednocześnie wspierając rozwój gospodarki o obiegu zamkniętym. Rozwiązanie to pozwala ograniczyć ilość odpadów oraz zmniejszyć koszty działalności w sektorze rolniczym i spożywczym.
