Jedno paliwo, wiele zastosowań. Dlaczego biometan przyciąga uwagę rynku?

Biometan jest jednym z paliw, które mogą znaleźć zastosowanie w transformacji energetycznej. Powstaje z surowców organicznych, ale w przeciwieństwie do biogazu może być wykorzystywany w wielu zastosowaniach podobnie jak gaz ziemny. Z czego dokładnie produkuje się biometan i czym różni się on od biogazu?

Biometan jest paliwem otrzymywanym głównie z biogazu, który został odpowiednio oczyszczony i uzdatniony. Dzięki wysokiej zawartości metanu może być wykorzystywany podobnie jak gaz ziemny. Najnowsza analiza Międzynarodowej Agencji Energetycznej (IEA) pokazuje, że świat dysponuje dużym, dotychczas niewykorzystanym potencjałem produkcji biogazów. Agencja szacuje go na niemal 900 mld m3 rocznie w ekwiwalencie gazu ziemnego.

Czym różni się biometan od biogazu?

Biogaz powstaje w wyniku rozkładu materii organicznej w warunkach beztlenowych. Zawiera przede wszystkim metan i dwutlenek węgla, a także niewielkie ilości innych składników.

REKLAMA

REKLAMA

Biometan powstaje natomiast po odpowiednim oczyszczeniu i uzdatnieniu biogazu. Z gazu usuwany jest przede wszystkim dwutlenek węgla oraz inne niepożądane substancje, dzięki czemu uzyskuje się paliwo o wysokiej zawartości metanu.

IEA określa biometan jako ulepszoną formę biogazu, którą można wykorzystywać jako substytut gazu ziemnego. Biogaz może być natomiast wykorzystywany bezpośrednio, m.in. do produkcji ciepła i energii elektrycznej.

Najprościej proces ten można przedstawić następująco:

surowiec organiczny → fermentacja beztlenowa → biogaz → oczyszczanie i uzdatnianie → biometan

Istnieje również alternatywna ścieżka produkcji biometanu z biomasy stałej. W tym przypadku biomasa jest zgazowywana, a następnie otrzymany gaz poddawany dalszemu przetwarzaniu. Jest to jednak inna i mniej rozpowszechniona metoda niż produkcja biometanu z biogazu.

Z czego produkuje się biogaz i biometan?

Surowców wykorzystywanych do produkcji biogazów jest bardzo wiele. Najnowsza mapa IEA uwzględnia ponad 40 rodzajów substratów. Można je szeroko podzielić na cztery grupy:

• pozostałości pożniwne,
• obornik i inne odchody zwierzęce,
• bioodpady,
• biomasa drzewna.

IEA uwzględnia przy tym wyłącznie takie surowce, których wykorzystanie nie powoduje bezpośredniej konkurencji z produkcją żywności lub pasz i które nie prowadzą do negatywnych skutków dla zrównoważonego rozwoju.

Pozostałości pożniwne

Jednym ze źródeł biogazu są pozostałości powstające podczas produkcji rolnej. Chodzi o materiał pozostający po zbiorach, który może zostać wykorzystany jako substrat w procesie fermentacji.

Takie podejście pozwala zagospodarować część istniejących strumieni odpadów i pozostałości, zamiast przeznaczać dodatkowe grunty pod uprawy energetyczne konkurujące z produkcją żywności.

Obornik i odchody zwierzęce

Kolejnym źródłem są odchody zwierząt gospodarskich. Ich fermentacja w instalacjach biogazowych pozwala uzyskać biogaz, który następnie może być wykorzystany bezpośrednio albo oczyszczony do biometanu.

Wykorzystanie tego rodzaju surowca może również ograniczać emisje metanu powstające w gospodarce rolnej. Efekt klimatyczny zależy jednak od prawidłowego prowadzenia całego procesu i ograniczania wycieków gazu.

Bioodpady

Do produkcji biogazu można wykorzystywać również bioodpady, w tym odpady powstające w gospodarstwach domowych, przemyśle i sektorze komunalnym.

Znaczenie mają także ścieki i osady ściekowe. W oczyszczalniach ścieków powstaje biogaz, który może być wykorzystywany energetycznie, a po odpowiednim uzdatnieniu również jako biometan.

IEA zwraca uwagę, że zagospodarowanie odpadów organicznych w ten sposób może przynosić jednocześnie korzyści energetyczne i środowiskowe.

Biomasa drzewna

Biomasa drzewna jest związana przede wszystkim z alternatywną ścieżką produkcji gazu, czyli zgazowaniem biomasy i dalszym przetwarzaniem otrzymanego gazu.

Trzeba jednak zwrócić uwagę na istotne ograniczenie najnowszej mapy IEA. Nie uwzględnia ona potencjału pozostałości z leśnictwa. Informacja o biomasie drzewnej nie oznacza więc, że wszystkie możliwe pozostałości leśne zostały uwzględnione w przedstawionych szacunkach.

Jak powstaje biometan?

Najczęściej produkcja biometanu rozpoczyna się od fermentacji beztlenowej. W fermentorze mikroorganizmy rozkładają materię organiczną bez dostępu tlenu, w wyniku czego powstaje biogaz zawierający przede wszystkim metan i dwutlenek węgla.

Następnie biogaz jest oczyszczany. Usuwane są m.in. CO2 oraz inne zanieczyszczenia, dzięki czemu uzyskuje się gaz o wysokiej zawartości metanu.

Po odpowiednim uzdatnieniu biometan może być wprowadzany do sieci gazowych i wykorzystywany w istniejących instalacjach oraz urządzeniach przystosowanych do gazu. Może znaleźć zastosowanie m.in. w przemyśle, energetyce i transporcie.

Czy biometan jest odnawialny?

Biometan może być paliwem odnawialnym, ale nie oznacza to, że każda instalacja biogazowa automatycznie przynosi taki sam efekt środowiskowy.

Znaczenie ma przede wszystkim rodzaj wykorzystywanego surowca, sposób jego pozyskania i transportu, technologia produkcji oraz kontrola emisji. IEA podkreśla, że wycieki metanu w całym łańcuchu produkcji mogą znacząco ograniczyć, a nawet całkowicie zniwelować korzyści emisyjne wynikające z wykorzystania biogazów.

Dlatego istotne są odpowiedni monitoring instalacji, pomiary emisji oraz wiarygodne zasady rozliczania efektów klimatycznych.

REKLAMA

REKLAMA

REKLAMA

Co zostaje po produkcji biogazu?

Produkcja biogazu nie kończy się na uzyskaniu gazu. Po fermentacji pozostaje poferment, który może być dalej zagospodarowany, m.in. do produkcji produktów nawozowych.

W ten sposób instalacja może jednocześnie zagospodarowywać część pozostałości organicznych i wytwarzać paliwo lub energię.

Potencjał biogazu i biometanu jest ogromny

Najnowsza analiza IEA wskazuje na niemal 900 mld m3 biogazów rocznie w ekwiwalencie gazu ziemnego jako zrównoważony potencjał światowej produkcji. Taka ilość odpowiada ponad 20 proc. obecnego globalnego zapotrzebowania na gaz ziemny.

Nie oznacza to jednak, że całą tę ilość można od razu wyprodukować. Mowa o potencjale wynikającym z dostępnych obecnie zrównoważonych strumieni surowców. Jego wykorzystanie wymaga inwestycji, odpowiedniej infrastruktury, dostępu do substratów oraz warunków pozwalających na opłacalną produkcję.

Ponad 70 proc. tego potencjału znajduje się w gospodarkach wschodzących i rozwijających się. Największe możliwości mają m.in. Indie, Brazylia i Chiny.

Europa jest największym producentem

Unia Europejska jest obecnie największym producentem biogazu i biometanu na świecie. W 2025 r. ich łączna produkcja w UE wyniosła niemal 20 mld m3 w ekwiwalencie gazu ziemnego.

Według IEA pozwoliło to uniknąć importu konwencjonalnych paliw o wartości około 6 mld dolarów.

Globalna produkcja biogazów wynosi obecnie około 1,7 EJ. IEA wskazuje jednocześnie, że ambitnym, ale możliwym do osiągnięcia celem byłoby zwiększenie produkcji biogazów pochodzących z odpadów do niemal 6 EJ w 2035 r., czyli około czterokrotnie.

Według wyliczeń Agencji osiągnięcie tego poziomu mogłoby przynieść około 0,5 mld ton CO2 ekwiwalentu rocznych oszczędności emisji.

Mapa IEA pokazuje potencjał biogazu i biometanu

IEA udostępniła zaktualizowaną interaktywną mapę potencjału biogazu i biometanu. Narzędzie jest częścią modelu BioGRAM – Biogases Geospatial Resource Assessment Model.

Mapa pozwala analizować potencjał na poziomie krajowym, regionalnym i lokalnym. Użytkownik może wskazać konkretny obszar i sprawdzić potencjał wynikający z dostępnych substratów, a także szacunkowe koszty ich zagospodarowania.

Narzędzie uwzględnia również lokalne uwarunkowania infrastrukturalne, takie jak dostępność dróg czy bliskość sieci gazowych.

Model wykorzystuje m.in. dane dotyczące produkcji rolnej, rozmieszczenia ludności i oczyszczalni ścieków. W analizie wykorzystano także dane z prognoz rolniczych OECD-FAO oraz informacje dotyczące gospodarki odpadami.

Mapa może więc służyć nie tylko do porównywania potencjału poszczególnych państw. Pozwala również sprawdzić, gdzie znajdują się dostępne substraty i jakie mogą być koszty ich wykorzystania, co może mieć znaczenie przy planowaniu nowych instalacji.

Nie każdy potencjał można wykorzystać

IEA podkreśla, że rozwój sektora biogazowego nie będzie wyglądał tak samo w każdym kraju. Dostępność surowców, ich rozproszenie, koszty transportu, infrastruktura gazowa, procedury administracyjne i system wsparcia mogą znacząco wpływać na opłacalność konkretnych projektów.

Istotnym ograniczeniem jest również sama ilość dostępnych odpadów organicznych. Ich zasób jest skończony, dlatego zwiększanie produkcji biogazu nie może opierać się na nieograniczonym wzroście wykorzystania substratów.

Z tego powodu IEA wskazuje na potrzebę analizowania lokalnych warunków i wyboru najbardziej perspektywicznych substratów oraz zastosowań zamiast stosowania jednego modelu rozwoju biogazowni we wszystkich regionach.

Biometan może być więc sposobem na wykorzystanie istniejących strumieni odpadów i pozostałości do produkcji gazu, który w części zastosowań może zastępować gaz ziemny. Skala potencjału jest duża, ale jego wykorzystanie będzie zależało od dostępności substratów, kosztów, infrastruktury oraz skutecznego ograniczania emisji metanu.

Katarzyna Poprawska-Borowiec