Az energetikai célú biomassza

A biomassza alkalmazásakor növényeket és növényi melléktermékeket hasznosítunk energetikai célokra.

Biomassza energiahordozók fűtőértéke és energiahozama
Biomassza	Nedvesség- tartalom %	Biomassza hozam t/ha	Fűtőérték MJ/kg	Nettó hőérték kgOE/kg *	Nettó energia- hozam kgOE/ha
Gabonaszalma	10-15	1,5-3,5	15,3-16,2	0,29-0,31	435-1085 HE
Rizsszalma	20-25	1,3-3,2	13,5-14,4	0,26-0,28	338-986 HE
Napraforgószár	25-30	1,9-3,5	12,4-13,5	0,24-0,26	456-910 HE
Kukoricaszár	30-40	3,5-5,5	10,2-12,4	0,19-0,24	665-1320 HE
Tűzifa	15-25	2,0-2,5	13,5-15,3	0,26-0,29	520-725 HE
Erdei fahulladék	25-30	1,5-2,0	12,4-13,5	0,21-0,23	311-451 HE
Erdei faapríték	25-35	8,0-9,0	11,3-13,5	0,22-0,26	1760-2610 HE
Repceolajmag		1,0-1,5	35,6-36,8	0,85-0,88	850-1320 HA
Repceszalma	10-15	3,0-4,0	15,3-16,2	0,29-0,31	870-1240 HE
Bioethanol	-	1,5-3,5	25,1-17,2	0,60-0,66	900-2275 HA

* Hatásfok: 80%, HE – Hőenergia, HA – Hajtóanyag
(Kocsis, 1992)

Cellulóztartalmú biomasszák összetétele (www.kekenergia.hu)

		Mezőgazdasági hulladék · Cellulóz 43% · Hemicellulose 27% · Lignin 17% · Egyéb 13%		Fahulladék pellet · Cellulóz 45% · Hemicellulose 25% · Lignin 22% · Extraktives 5% · Salak 3%
		Kommunális szemét · Cellulóz 45% · Salak 15% · Lignin 10% · Hemicellulose 9% · Egyéb szénhidrát 9% · Protein 3% · Egyéb 9%		Energiafű pellet · Cellulóz 45% · Hemicellulose 30% · Lignin 15% · Egyéb 10%

Energiaelőállításban használható növények

Energianövények

Szántóföldi energianövények

·1 Cikória (Cichorium intybus) ·2 Cirok (Sorghum bicolor) ·3 Csicsóka (Helianthus tuberosus) ·4 Gyapot (Gossypium spp.) ·5 Kenáf (Hibiscus cannabius) ·6 Kender (Cannabis sativa) ·7 Miscanthus (Miscanthus spp.) ·8 Nádak (Phragmites spp., Arundo spp.) ·9 Napraforgó (Helianthus annus) ·10 Pántlikafű (Phalaris arundinacea) ·11 Repce (Brassica napus spp. oleifera) ·12 Rostlen és olajlen (Linum usitatissimum) ·1 Kínai nád (Miscanthus Synensis Sp.) ·2 Magyar árva rozsnok (Bromus inermis Leyss) ·13 Pántlikafű (Phalaris arundinacea) ·3 Repce (Brassica napus spp. oleifera) ·4 Rostkender (Cannabis sativa L.) ·5 Tritikálé (Triticale)

Energetikai faültetvények

·1 Akác (Robinia pseudoacacia) ·2 Fűz (Salix sp.) ·3 Nemesnyárak (Populus Cv. Sp.)

Folyékony tüzelő- és üzemanyagok:

Olajnövények

·1 Napraforgómagolaj ·2 Repcemagolaj

Bioetanol

Cukortartalmú növények: ·1 Cukorrépa Keményítő tartalmú mezőgazdasági termények: ·1 Árpa ·2 Burgonya ·3 Búza ·4 Kukorica ·5 Rizs ·6 Rozs ·7 Zab Nem keményítő poliszacharidok: · Csicsóka

A már meglévő, energiatermelésre felhasználható biomassza-potenciál

Dendromassza-potenciál

Mezőgazdasági melléktermék-potenciál: ·1 Szalma ·2 Kukoricacsutka és –szár ·3 Szőlővenyige, nyesedék ·4 Repceszalma ·5 Napraforgószár

1. Fás szárú energianövények

A fa, bizonyára az emberiség legrégebben használt tüzelőanyaga, amely a szénhidrogének korában, főleg a „fejlett világban” háttérbe szorult. A kialakuló energia ínségben, szigorúbb környezeti szabályozás miatt, azonban úgy látszik, szerepe felértékelődik.

Magyarország teljes energiafelhasználásában 3%-ot képvisel jelenleg, de a villamosenergia iparban a korábbi széntüzelésű erőművek faapríték tüzelésre való átállása miatt a tüzelőfa iránti kereslet, s vele a tüzelőfa ára is emelkedett. Az erőművek átállása gazdaságossági szempontokkal indokolható elsősorban, amelynek az oka az ún. zöldáram kedvező átvételi ára, illetve a befektetők versenyképességét javítja, hogy a barnaszenes erőművek közgazdasági szempontból elsüllyedt költséget képviselnek. Mivel nem versenyképes, s környezetileg sem megengedhető létesítményt tesznek nagyon alacsony átállási költséggel környezetileg elfogadottá (legalábbis a szabályozási oldalról) és versenyképessé, ezért a befektető számára lényegesen olcsóbb ez a megoldás, mint egy zöldmezős beruházás megvalósítása.

Megújuló energiával történő villamos-energia termelés (GWh)

	2003	2004	2005
Biomassza	97	677	1568
Borsodi Hőerőmű	71	247	278
Tiszapalkonya	15	77	229
Pécs	0	129	344
Bakony V., VI.	0	13	60
Bakony VII:	3	189	201
Mátra	1	14	445
Egyéb	6	8	11
Szél	4	5	9
Víz	23	42	50
Összesen	124	724	1627

(Forrás: Magyar Energia Hivatal)Magyarország erdőállományából évente, a tartamos gazdálkodás szabályait figyelembe véve bruttó 8 millió m3 (nettó 6,5 millió m3) fa termelhető ki, amelynek nagyjából a fele energetikai célú hasznosításra szánt. A 2005-ben kb. bruttó 7 millió, nettó 5,6 millió m3 fát termeltek ki.

Az egyes választéki arányok és mennyiségek (2005):

Választék megnevezése	Arány (%)	Mennyiség(ezer m3/év)
Lemezipari rönk	1,9	106
Fűrészipari rönk	22,7	1271
Egyéb fűrészipari alapanyag	8,4	470
Papírfa	10,2	571
Rostfa	10,8	605
Egyéb ipari fa	6,1	342
Tűzifa	39,9	2234
Összesen	100	5600

(Forrás: FVM elemzés)A felhasználás szerkezete kapcsán fontos megjegyezni, hogy jelentős a lakosság tűzifaigénye, kb. 1,3-1,5 millió tonna, s korábban 1 millió tonna tűzifa exportra is került.

A fatüzelésű villamosenergia termelés esetében megjegyzendő, hogy már jelenleg is kb. 30%-ban importforrásból fedezik az erőművek a faigényüket. Tekintettel arra, hogy a beszerzések helyén a fenntartható erdőgazdálkodás kétséges, így a fabehozatal környezeti terhek exportját jelentheti.

A természetközeli erdők fajlagos energiahozama 15-20 GJ/ha/év között van. A fa fűtőértéke élőnedves állapotban 10 MJ/kg, abszolút száraz állapotban a különböző fafajok fűtőértéke 5%-kal tér el egymástól. Tűzifára 17 MJ/kg fűtőértéket adnak meg.

1.1. Tűzifa:

Elterjedt, jogosult, cserépkályhába és faelgázosító kazánba (jó hatásfokokkal).

ATMOS faelgázosító kazán: (forrás: http://www.ezermester.hu/2002/06/atmos.htm)

Az ATMOS faelgázosító kazánt részletesebben is ismertetjük, mert a Nemzetközi Megújuló Energiaforrás Út több helyszínén is üzemel.

A második világháború előtti időkben a fagázgenerátorral működő gépjárművekre. Ezt a megoldást annak idején elsősorban az energiahiánnyal küszködő német ipar hozta létre, kényszerűségből. Maga az ötlet azonban nem Németországból, hanem Csehországból származott. Az ATMOS családi vállalkozást 1932-ben alapította Cankar úr, amely gépkocsik és hajók elgázosító egységeit gyártotta.

A módszert járműhajtásra a fejlett világban ma már nem használják, a fűtéstechnikában viszont másodvirágzását éli. Cankar úr ma is jó egészségnek örvend, és jelenleg is családi vállalkozásban működő cége Európa egyik legmodernebb gyárával rendelkezik. Az ATMOS fa és vegyestüzelésű elgázosító kazánok rendkívül gazdaságos és környezetbarát működésük révén ma komoly alternatívát jelentenek a legmodernebb gáztüzelésű kazánok mellett is. Egy hagyományos fa- vagy vegyestüzelésű kazán égéstermékének 60%-a gáznemű anyag, ami magas hőmérsékleten távozik a kéményen keresztül. Ezekben a kazánokban nincs szabályozott égés, a fa vagy a szén ellángol, közben az égéshő egy részét átadja a fűtőközegnek, a többi a kéményen keresztül távozik. E kazánok hatásfoka 40-50% körüli, a fennmaradó hőmennyiséggel sajnos a külső levegőt fűtjük. Az ATMOS kazánok már működési elvükben beleavatkoznak ebbe a klasszikus folyamatba. A két részből álló égéstér felső felét megrakjuk fával. (Nem kell hasogatni, ami a tűztérbe befér, az el is ég.) Itt történik az égés első fázisa, mégpedig a huzat szabályozásával teljesen szabályozott körülmények között. Ez azt jelenti, hogy egy automatika az előremenő víz hőfokának függvényében - részben mechanikus huzatszabályozással, ventilátoros levegőbefújással - a mindenkori optimális levegőmennyiséget biztosítja az égés számára. Ha szükséges, akkor egészen lassú, pangó égést hoz létre.Az égés folyamata azonban itt nem fejeződik be. A füstgázokat - amelyekben még rengeteg éghető szilárd és gáznemű anyag van - egy kerámiatesten (katalizátoron) keresztül vezetjük a kazán alsó terébe, ahol - mint egy gázláng - minden elég, ami még éghető a füstben. Ez a tökéletes égés 90% fölé emeli a kazán hatásfokát, tehát rendkívül energiatakarékossá teszi. A kibocsátott égéstermék szennyezőanyag tartalma rendkívül kicsi, nem terheli a környezetet. Ugyanez vonatkozik a természet hőterhelésére is. Míg egy hagyományos kazánból a füstgázok 4-500 °C-os hőmérsékleten távoznak, addig egy faelgázosító ATMOS kazánból legfeljebb 200 °C-on, tehát lényegesen kisebb mértékben növeli az üvegházhatást. Az így megnyert hőmennyiség különbség természetesen a fűtésben hasznosul. Az ATMOS kazánok teljesen automatizáltak, de nem túlelektronizáltak. A gyakorlatban ez azt jelenti, hogy a szabályozás gondoskodik a mindenkori optimális levegőmennyiségről, de a kazán működése áramszünet esetén sem áll le, mert a mechanikus huzatszabályozás akkor is működik. A vezérlés gondoskodik arról is, hogy a kazán felfűtéséig -70 °C-os vízhőmérsékletig - a fűtővizet nem engedi ki a kazántérből. E hőfok felett egy szabályozó egység (Laddomat 21), amely a hőszabályozó szelepet, szivattyút, visszacsapó szelepet és hőmérőt tartalmaz, a gyűjtőtartályba engedi a fűtővizet. Ez a puffertartály - családi ház méretekben 500 liter és 1 m3 között lehet, de nagyobb kazánoknál két-három darabból is állhat - tárolja a fűtővizet, és biztosítja a radiátorok számára. Innen a fűtés vezérlése egy gázkazánhoz teljesen hasonlóan történik; a termosztát indítja a keringtető szivattyút, amely a puffertartályból forgatja meg a fűtővizet. Megfelelően méretezett gyűjtőtartálynál a kazán leégése után is elegendő fűtővizünk van még, akár egész éjszakán keresztül. Ez a rendszer a hagyományos kazánok fűtési ingadozását is kivédi. Ismert pl. a széntüzelésű kazánoknak az a problémája, hogy a begyújtás után van egy viszonylag gyors felfutó szakaszuk, amikor túlfűtik a lakást. Aztán a fűtővíz hőmérséklete fokozatosan csökken, végül teljesen lehűl - vele együtt a lakás is. Egy ATMOS kazánnál és gyűjtőtartálynál ez a hiányosság teljesen ki van küszöbölve. A termosztát és a keringtető szivattyú a tárolt fűtővízből mindenkor a szükséges - a beállított hőmérsékletet biztosító - mennyiséget használja fel. Nincs túlfűtés és alulfűtés. Az ATMOS kazánok 18 kW és 100 kW közötti teljesítményben készülnek. A 18-25 kW körüli hőteljesítmény a családi házak mérete, a nagyobbak már inkább panziókhoz, csarnokokhoz valók. Elsősorban olyan környezetekben ajánljuk, ahol nincs kiépített földgáz, távfűtés, viszont elérhető a fa, amely megújuló energiaforrás és viszonylag olcsó. A működés teljesen környezetbarát, olyannyira, hogy létesítéséhez jelentős állami támogatás is kapható. Az energia-megtakarítás révén a hagyományos kazánokkal és földgázfűtéssel összemérve beruházása igen rövid idő alatt megtérül. Egy indirekt tároló beépítésével megoldható a használati melegvíz ellátás is.

1.2. Faapríték:

A biomassza alkalmazásának legelterjedtebb módja a faapríték alapú tüzelőberendezésekkel történek. Nagy előnye, hogy automatikus, önadagoló, kiválóan szabályozható fűtési technológiát jelent ez, mely minden komfortigényt ki tud elégíteni. Megjegyzendő, hogy tekintettel a komoly műszaki beruházási igényre, faapríték tüzelések kialakítása elsősorban nagy hőigény esetén javasolt, tehát 100-150 Kw felett.

Erdei hulladék, nyesedék, értéktelennek minősített friss vágású fa szolgál az energianyeréshez szükséges faapríték előállításához. (A faapríték ajánlott nedvességtartalma 20-40 %). Az erdők gondos ápolása ismét vonzó feladat lesz, mivel az értékesnek minősített faanyag mellett a csökevényes, beteg vagy kidőlt faanyag kitermelése is gazdaságossá válik, és értéket nyer. Kettős előny tehát: nagyipari fűtőanyag, és ápolt erdők.

Kommunális növényi hulladékok, mely a tájápolás, bokrok, bozótok kivágása, utcák, utak szélének gondozása, parkok tisztogatása során keletkezik. Az önkormányzatok egyrészt megszabadulnak a hulladéktól, másrészt a „hulladék” értékesítésével a munkákat is finanszírozni tudják. Előny: ápolt környezet.

A lakosság is leadhatja a háznál keletkezett ágat-bogat, kerti nyesedéket amennyiben nem tudja háznál hasznosítani.

A faipari hulladékok, mint asztalos, építőipari, fűrészüzemek gyártási melléktermékei többnyire olcsón beszerezhetők, viszont figyelni kell arra, hogy ne legyen a melléktermékben mérgező anyagokat tartalmazó ragasztóanyag, impregnálószer, stb., mivel ez az elégetésnél súlyos gondokat jelenthet. A közeli üzemekre alapozott szállítói kapacitást érdemes több évre leszerződni, ami biztonságot jelent a nyersanyagellátás és a stabil vételi ár vonatkozásában.

Energiaerdő, energiaültetvény

A biomassza-tüzelő berendezések egy faaprítéktüzelő-berendezésen alapuló, több épület energiaellátását biztosító változatát a 48. ábra mutatja. További alkalmazási megoldások a 49. ábrán és az 50. ábrán láthatók.

(Forrás: www.reak.hu)

(Forrás: www.reak.hu)

(Forrás: www.reak.hu)

1.3. Fapellet:

A fapellet több szakember véleménye szerint forradalmasítani fogja a tüzeléstechnikát. Alapanyaga fűrészpor, illetve falisztből, melyet kötőanyag hozzáadása nélkül magas nyomás alatt préselnek pellet - formába (átm.5-8 mm, hossz 30 mm-ig). Kis méretének köszönhetően pontosan adagolható, és kis hőigény esetén is (6 Kw-tól) biztosítani tudja az automatikus, jól szabályozható üzemet. Fűtőértéke: 5-6 kWh/kg, kiszerelése 15 kg –os zsákokban vagy 700 kg-os konténerben. A pellet elsősorban a városok lakói részére jelent komoly alternatívát, mivel a kis tárolási igény és a kezes csomagolás számukra is lehetővé teszi a biomassza alkalmazását és a vezetékes rendszerekről való leválást.

1.4. Biobrikett:

Alapanyaga az előbbiekben ismertetett faipari melléktermék és hulladék, amelyből szárítás után történik a brikettálás. Ez a manipuláció elérheti a biobrikett energiatartalmának 8-12 %át, ezért alkalmazása ott ajánlható, ahol a lakossági tüzelőanyag igény indokolja és a területi szétszórtság miatt távhő ellátás nem valósítható meg. Ára és fűtőértéke a hazai szenekkel versenyképes, hamuja a fentivel ellentétben környezetbarát anyag.

1.5 Energiaerdők, energiaültetvények

Mivel a természetközeli erdőkből a hasznosítható faanyag csak körülményesen és költségesen termelhető ki, s mivel a kitermelt faanyag energiahozama alacsony, így egyre inkább előtérbe kerül az energetikai faültetvények gondolata. Az energetikai faültetvények mezőgazdasági hasznosításból kivont területeken jönnek létre, ott ahol a talajadottságok, s termőhelyi körülmények nem teszik lehetővé a hatékony mezőgazdálkodást. Fásszárú növények ugyanakkor mélyre hatoló gyökérzetük miatt jobban képesek az élőhelyi adottságokat felhasználni.

Az energetikai faültetvények két típusát kell megkülönböztetnünk a műveléstechnológia szempontjából. Az újratelepítéses energetikai faültetvény valamely gyorsan növő faj, nagy egyedsűrűséggel telepített, 10-12 év vágásfordulójú monokultúrája, amelyet ezután betakarítanak, faaprítékká dolgozzák fel, a terület talaját előkészítik, majd az erdőt újratelepítik. Évente 8-15 t/ha élőnedves hozammal, 80-150 GJ/ha/év energiatartalommal számolhatunk. Hátránya a drága szaporítóanyag, s a vágásfordulók után igényelt talajelőkészítés. A sarjaztatásos energetikai faültetvények lényege, hogy telepítésük után akár egy, de általában 3-5 évenként betakarítják, s ezt akár 5-7 perióduson keresztül is ismétlik. A letermelés utáni hozam a sarjak növekedéséből származik. A rövid vágásforduló, vékony sarj miatt lehetséges a járva aprítás alkalmazása, amely egy műveletté egyszerűsíti a kitermelést s aprítást. Fajlagos energiahozamát 150-250 GJ/ha/évben adják meg. Hátránya, hogy itt is szükség van az első telepítésre, s a nagyobb produkció az évenként ismétlődő sorközápolásból, műtrágyázásból származik.

„A biomassza (energiaerdő), mint az alternatív energia egyik lehetősége” címmel szervezett tanácskozáson (2006. március) az EU 5. kutatási programja keretében futó Energiaerdő (Energy Forest) projekt eredményeire hivatkozva, Marosvölgyi Béla, a Nyugat-Magyarországi Egyetem professzora a következőkben foglalta össze az energetikai faültetvényeknek előnyeit:• sok faj, sok termőhely jöhet számításba

• akár elárasztott területeken is lehet energiaerdőt nevelni

• egy telepítés, több betakarítás

• az energiaerdő élettartama nagyjából megegyezik a fűtőmű élettartamával (kb. 25 év)

• nagy energiahozam (200-350 GJ/ha/év)

• betakarításkor nagy az anyag- és energiakoncentráció

• mezőgazdasági holtidényben is lehet betakarítani

• a betakarítás elhalasztása nem okozza a termés elvesztését

• a termesztési cél megváltoztatható, ami csökkenti a kiszolgáltatottságot az átvevő felé az energetikai többszörös jobb (10-12) mint a lágyszárúak esetében (6-9).

A sokat emlegetett előnyök mellett érdemes megvizsgálni, hogy mely fafajok azok, amelyek az eddigi kísérletek alanyai. Nos, mind kemény- (akác) és lágylombos fákkal (nemesnyárak, füzek, bálványfa), illetve fás cserjékkel (tamariska, olajfűz, ámorfa) történnek próbálkozások Európa-szerte. A biodiverzitás szempontjából ezek közül legfeljebb a füzek (fehérfűz, kecskefűz, kosárfonó fűz) elfogadhatók. Az akác a szokásos viták tárgyát képezi, a nemes nyárak veszélyeztetik a hazai nyárfajok genetikai állományát, a bálványfa invazív jellege miatt nemkívánatos. Természetesen maguk a monokultúrák fajszegénysége is további kételyeket ébreszt a biodiverzitásért aggódók számára. Fontos szempont a kiválasztott fajok, fajták esetében a termőhelyi érzékenység, amely nagyban befolyásolja a produkciót, s az életesélyeket. A nyárak, füzek nedves élőhelyeket igényelnek, s rosszul tolerálják a szermaradványokat, ha korábban szántóföldi művelésbe vont területre kerülnek. Az ökológiai feltételekre való érzékeny reagálást mutatja, hogy más országokban eredményesen alkalmazott fajták hazai körülmények között (szárazabb, melegebb) még az életképességüket is elveszthetik. A termőhelyi adottságok tehát nagyban befolyásolják a produkciót, ezért nem lehet a legnagyobb produkciót kivetíteni mindenféle termőhelyre. Tovább erodálja az energetikai faültetvények előnyeit a szántóföldi kultúrákkal szemben az energiaráfordítási igény. Ezek egy részétől csak extenzív körülmények között szabadulhatunk meg, amellyel párhuzamosan csökken a területegységre eső energiasűrűség. Mind a sarjaztatással, mind az újratelepítéses módszerrel történő technológiánál jelentkezik a szaporítóanyag-igény. A szaporítóanyag lehet dugvány, gyökeres dugvány és csemete, s ez utóbbiak feltételezik a szaporítóanyag-telepek üzemelését.

Ha jól meggondoljuk, a sarjaztatás csak egy telepítést tud megspórolni, mert ott a végső kor 20 év, míg az újratelepítéses eljárásnál tíz év. A telepítésnél számolni kell annak sikerességével és sikertelenségével, amelyek ugyancsak függnek a telepítés körülményeitől, a kérdéses év klimatikus jellemzőitől. A telepítést mindkét technológia esetében a talajelőkészítés előzi meg, amely rendszerint a totális gyomirtással kezdődik, kémiai úton. Ezt követi az őszi mélyszántás, majd a tavasszal esedékes keresztszántás, az évközi mechanikai, kémiai gyomirtás. Az őszi ültetés előtt szükség van még tárcsázásra és simítózásra, majd pedig talajfertőtlenítésre.

A dugványozás tavasszal történik. Dugványozás után vegyszeres gyomirtást kell alkalmazni, majd évközben a sorok között többször is gyomirtást kell végezni, mechanikus vagy vegyszeres úton. Ennek különösen addig van jelentősége, amíg a fa ki nem nő a lágyszárúak közül. Az első évben, amíg a cseranyag-tartalom alacsony, nagy a veszélye a vadkárnak, ezért a védelemről gondoskodni kell. A legtöbb telepítés esetében, kivéve a fűzültetvényeket, gondoskodni kell az évente ismétlődő sorközápolásról, s műtrágyázásról. Energiaigénye ezután a betakarításnak, aprításnak, deponálásnak, többszöri szállításnak van még. Sarjaztatásos módszernél, s különösen az alacsony vágáskor (akár egy év is) esetén számolni kell a vágásfelületek betegségek iránti érzékenységével, gombafertőzéssel, amely megköveteli a növényvédelmi eljárások alkalmazását a betakarítást követően.

Fontos megjegyezni, hogy mivel nincsenek olyan időtávlatok, amelyekben látható lenne az energetikai faültetvények tényleges produkciója, annak fenntarthatósága, a termőhelyre gyakorolt hatás, ezért a nagy hozamokról szóló „eredmények” még bizonyítást igényelnek a gyakorlattól.

A talajéletre gyakorolt hatásokat tekintve, összehasonlítást végezve egy természetes erdővel, vagy szántóföldi kultúrával, az energetikai faültetvények valahol köztes helyet foglalnak el. Az erdőtalajok avarjában az ízeltlábúak, s velük társult mikróbák elegendő idővel rendelkeznek ahhoz, hogy a talajra hulló leveleket humuszban gazdag, vízálló, tartós talajmorzsákká alakítsák. Ennek a talajfejlődésben, szerkezeti tulajdonságok megőrzésében van pótolhatatlan szerepe. Szántóföldeken erre nincs lehetőség, kivéve, ha ugaroltatásra kerül sor elegendő ideig. Az energetikai célú faültetvények esetében, különösen az újratelepítéses módszernél, lehetőség van – ha a természetes adottságokkal nem is összemérhető mértékben – a lehulló falevelek hasznosulására a talajon, a talajban élő biomassza számára.

A fa energetikai célú felhasználásának társadalmi hatásai ellentmondásosak. Sokan azt remélik, hogy új, jövedelemtermelő lehetőséghez jutnak az ültetvények révén, vagy az erdőbirtokosoknak nő a bevétele a növekvő faár miatt. Ugyanakkor már az erőművi felhasználás jelenlegi szakaszában is jól érezhető, hogy a fa iránti kereslettel együtt annak ára is drágul. Igaz, nehéz kiszámítani, hogy az árak növekedésében mennyi szerepet játszott a gáz árának drágulása, ám ez a drágulás aligha a lakossági keresletnövekedésből keletkezett, hiszen kiépített gáztüzelés esetén nem lenne könnyű átállni a fatüzelésre. Első reakciójukban az emberek inkább spórolnak. Ugyanakkor érdemes megvizsgálni, hogy a tűzifa 30-40%-kos drágulása (2006 tavaszától őszig, két év alatt pedig megduplázódás) többnyire a legszegényebb vidéki népességet sújtja. A fa ára sokáig nagyon olcsónak számított, amelynek az oka a támogatott gázár volt, amely magasan tartotta a gáz iránti keresletet, főleg addig, amíg a gázhálózat fejlesztése folyt. Talán érdekes megemlíteni, hogy az erdészetek maguk ajánlották az erőműveknek az olcsó, nagy mennyiségben rendelkezésre álló fát.

A keresletnövekedés és árdrágulás hátterében döntő részben a korábbi széntüzelésű erőművek faapríték tüzelésre való átállása áll, amelynek egyik hajtóereje az ún. zöld áram kedvező átvételi ára. Az állam által ilyen módon juttatott támogatás magas profitot tesz lehetővé, amely eredményeként az erőművi felhasználóknak akár magasabb áron is megéri a vásárlás.

A keresletnövekedés oka egyértelműen kimutatható azzal, hogy a Borsodi és Pécsi Hőerőmű egyaránt évi 300 ezer tonna, az ajkai pedig 80 ezer tonna mennyiségű fa elégetését igényli. A Borsodi Hőerőmű még 2002-ben, az észak-magyarországi régiót lefedő erdészétekkel 10 éves szerződést kötött, évi 250-270 ezer tonna, főleg bükk és tölgy rönk megvásárlására. Ez a mennyiség közel két kazán fűtéséhez elegendő, bővítés csak más források mozgósításával képzelhető el. Erre szolgálnának az energiafű telepítések, egy kazán működtetéséhez 16 ezer hektár ilyen ültetvényre lenne szükség. A 250-300.000 tonna tüzelőanyagból, 30 MW átlagos termelő kapacitással 220 GWh megújuló villamos-energia termelés történik éves szinten.

Számoljunk egy kicsit. Magyarországon 8 millió tonna bruttó köbméter fát termelnek ki. Ha ez mind tűzifa lenne, s teljes tömegét erőműben hasznosítanánk, akkor kb. 20 hasonló erőmű tüzelőigényét lehetne kielégíteni, s kb. 4400 GWh villamosenergia termelés folyhatna. Ez alig több mint a tizedrésze a 2004-ben felhasznált 41 180 GWh órának. Sokan éppen ezzel, s a várható további keresletnövekedéssel indokolják az energetikai faültetvények telepítését, mondván azokkal megkímélhetők természetközeli erdeink, s csillapítható a szociális hatás is. Ez természetesen aligha hihető, hiszen már a jelenlegi kiváltás alacsony szintjénél is érezhetők a területi korlátok.

Az árdrágulás, a piacon fellépő hiány magával vonja a helyenként eddig is katasztrofális méreteket öltött fatolvajlást vagy szociális bűnözést, amelynek erdeink egészségi állapota, szerkezete, biológiai sokfélesége látja kárát.

Elméletileg az erdeinkkel való tartamos gazdálkodást mindez nem fenyegetné, hiszen azokban tervszerű, s felügyelt gazdálkodás folyik. Kérdéses azonban, hogy a létszámában fogyatkozó Erdészeti Szolgálat képes lesz-e megnövekvő szerepének eleget tenni.

2. Lágy szárú energianövények

2.1. Energiafű

A Szarvasi Mezőgazdasági Kutató-Fejlesztő Kht. a nyolcvanas évek közepétől kutatja a nagy szárazanyag-tömeget adó energetikai, papír, építőipari és takarmányozási célú hasznosításra alkalmas fűfajtákat, amelyek kedvezőtlen adottságú térségeknek kínálnak foglalkoztatási lehetőséget. Az extenzív mezőgazdaság esetében 700-800 ezer hektár földterület felszabadulásával számolnak, amely lehetőséget kínál energiafű termelésére. A kutatási program kiemelkedő eredményének tartják a Szarvasi-1 energiafű kinemesítését, amely 2004-től államilag elismert fajta. Nevét a nemesítők, Dr. Janowszky János és Janowszky Zsolt a nyilvánosságnak szánt információk között nem közlik, csupán annyit, hogy „az Alföld szikes talajú területeiről, illetve KözépÁzsia arid térségeiből begyűjtött növényanyagok keresztezésével jött létre a nagy variabilitást mutató nemesítési növényanyag”. Más közlések szerint az eredeti szaporítóanyag a hazai Agropiron elongatus (magas tarackbúza) és a más fenotípusú kelet-kaukázusi A. elongatus fajkör egyik tagja volt. Idehaza az A. elongatus a Hortobágyon és a Duna-Tisza Közén, szikeseken, sós homokon fordul elő.„Évelő, bokros szálfű. Tövéből erőteljes, nagy tömegű gyökérzet hatol mélyen(1,8-2,5 m) a talajba. Szürkészöld színű szára gyéren leveles, egyenes, sima felületű,kemény, 180-220 cm magas. A nóduszok száma mindössze 2-4. Szürkészöld levelei merevek, felületük kissé érdes. Virágzata egyenes, 20-30 cm hosszú, kalászképű buga. Április közepén hajt, június végén - július elején virágzik. Július végén - augusztus hónap elején érik meg szemtermése a betakarításra. Szemtermése lándzsa alakú, 0,8-1,2 cm hosszú. Ezer szem tömege 6,0-6,5 g.” ( A SZERZŐK KÖZLÉSEI ALAPJÁN)

Az energiafű agronómiai jellemzői:

Jól tolerálja az extrém körülményeket (szárazság-, só- és fagytűrő), a homoktól a szikes talajokig termeszthető;

Alacsony termőképességű területeken is termeszthető (10-25 AK);

Hosszú élettartam: 10-15 év egy helyben;

Növényi betegségekkel szemben (barna/vörös rozsda, lisztharmat) ellenálló;

Fűtőérték: 14-17 MJ/kg sz.a. (faapríték 14,7 MJ/kg);

Átlag hozama 1999-2000 között 15,82 t/ha szárazanyag volt (fa esetében 12 t/ha/év);

Betakarítása nem drága, nem igényel speciális célgépet;

Kiváló bio-melioratív növény, gyökérzete 1,8-2,5 méter mélyre hatol (erózió, defláció védelem);

Vetőmagtermesztés egyszerű és gazdaságos;

Első növedék után zöldsarjú termelés: legeltetés, széna és szilázs készítés, biogáz termelés;

Termesztés után nagy mennyiségű szerves anyagot pótol nagy tömegű gyökérzete miatt;

A telepítés költsége kevesebb, mint 20%-a az erdő telepítésének;

Évente hasznosítható, szemben a fásszárú energiaültetvények 5-8 éves betakarításával;

Helyettesíti a fát, erdők menthetők meg;

Sokcélú a használata: energetikai, papíripari alapanyag és ipari rost;

Barnaszénnel, gázzal fűtött kazánokkal összevetve a legalacsonyabb az egységnyi hőenergia ára az energiafű esetében. Éves viszonylatban mindössze felébe kerül bálával tüzelni, mint szénnel, vagy gázzal egy hasonló légterű lakásra kivetítve;

Az energiafű anyagösszetétele alapján megállapítható, hogy kéntartalma csekély (0,12%), a szén kéntartalmának mindössze 15-30-ad része, így eltüzelése esetén az SO2 kibocsátás mértéke minimális. A szén 12-15%-os hamutartalmával szemben kis mennyiségű (2,8-4,2%) hamut tartalmaz, amelyet kálium-és foszfortartalmánál fogva a talajerő-visszapótlásnál jól hasznosítható;

Gazdaságos.

1 egységnyi energia (1 MJ) ára (Ft):
Földgáz	1,12
Olaj	4
Akác	0,9
Barnaszén	1,12
energiafű (10 t/ha hozamnál, saját földterületen)	0,46
energiafű (10 t/ha hozamnál, bérelt területen)	0,65
energiafű (15 t/ha hozamnál, saját földterületen)	0,31
energiafű (15 t/ha hozamnál, bérelt területen)	0,43

Az energiafűvel kapcsolatos kérdőjelek

A szerzők csak előnyöket ismertetnek, s mivel eddig nem történtek a fajtával kapcsolatban terepi ökológiai vizsgálatok, vagy ha történtek, azoknak nincs nyilvánossága, így csak megválaszolatlan kérdéseket lehet feltenni.

Az energiafű felhasználást illetően számos olyan előnyt ismertetnek a szerzők, amelyek elgondolkodtatók. Előnyként tüntetik fel, hogy fát lehet vele kiváltani, erdőket lehet megmenteni. Ez nyilván akkor lenne igaz, ha az energiafű elegendő megújuló energiát szolgáltatna, s mellette nem kellene az erdőket is igénybe venni.„Optimális esetben 2015-ig Magyarországon az energiafű iparszerű termesztésének területe elérheti az 1 millió hektárt” ismerhetjük meg az MTI közleményét. „Az ebből a mennyiségből nyerhető energia éves mennyisége hektáronként 10 tonnás hozammal a jelenlegi teljes magyarországi energiafelhasználás 15 százaléka” ( 173PJ – A SZERZŐ)

Energiafűvel borítva az ország egész területét kb. 2100 PJ energia lenne nyerhető, amelyből következik, hogy az ország teljes területének több, mint a felén energiafüvet kellene termelni, ahhoz, hogy a jelenlegi energiaigény kiváltható legyen. Az energiafű hasznosítását többcélúnak ítélik meg. Egyik fő hasznosítási területének a közvetlen erőművi tüzelést szánták. Azonban éppen amiatt, hogy gyökere nagy mélységekbe hatol, sok szilíciumot akkumulál, amely 900 fok felett megolvad,s lerakódik a kemence falára.

Bonyodalmakat okoz a betakarítás is, éppen a nagy tömeg miatt. A kaszálás után következik a szárítás. Aki szénabetakarítással foglalkozik, tudja, hogy milyen érzékeny művelet ez, még kis produkciójú természetes gyepek esetében is behatárolja a lehetőséget az időjárás. A szárítás energiaigényes művelet, a lekaszált rendet akár többször is szét kell szórni, majd sodorni, bálázni. A bálákat szállítani, majd tárolni kell. A nagy térfogatra való tekintettel komoly logisztikai műveletekre van szükség, amelynek igazi dimenziója nem látszik, amíg kis kiterjedésű termőterületekkel operálunk. Mivel egy évben kétszer lehet betakarítani, de tüzelőanyagra szinte folyamatosan szükség lenne, a logisztikai problémák nem megkerülhetők. Az alacsonyabb hőmérsékletű égetésen az üvegesedés problémája nem jelentkezik.

Ezért újabban a pellet készítés felé fordult néhány felhasználó. Hogy mennyi is a költsége annak, hogy nem a bálát tüzelik el közvetlenül, hanem pelletálják, az jól sejthető abból a különbségből, amely a bálatüzelés esetében a 10Ft/kg-os árat a pellettüzelés esetében 28-30 forintra növeli. Ugyanakkor a bála 14,9 MJ/kg fűtőértéke a művelet után csupán 17,2 MJ/kg fűtőértékre emelkedik. (Boly Zrt. hirdeti, hogy megkezdte a pellet értékesítését, 30 Ft+ÁFA kilogrammonkénti áron, 16 MJ/kg fűtőértéken kínálja – 2006 októberében.)

További felhasználási lehetőséget kínál a pirolízis, amely során a hőmérséklettartomány és levegőhiány függvényében pirolízisgáz, alacsonyabb hőmérsékleti tartományban pedig pirolízisolaj keletkezik, amely motorhajtó anyagként használható.

Érdemes lenne megvizsgálni az energiamérlegekre vonatkozó számításokat, számítási logikát is. Ennek felülvizsgálatára kevés ismeret hámozható ki a közlésekből, pl. a műtrágyaigényre vonatkozó 200 kg/ha nitrogénműtrágyán kívül. A pontos mérlegek kiszámítását már csak az is megkérdőjelezi, hogy milyen szállítási útvonalakkal, távolságokkal számolhatunk. Ilyenkor a téma iránt lelkesültek szeme előtt megjelenik egy optimális beszállítói terület az erőmű körül. Ám kérdés az, hogy egy létező, vagy újonnan építendő erőmű környezetében alárendelhető-e minden jelenlegi területhasználat az energetikai célú hasznosításnak.

A természetvédelmi szempontok miatt aggódók az energiafű nem szándékolt elterjedésétől, rokon fajokkal történő átkereszteződésétől, s ezek szelektív előnyeitől tartanak. Erre válasz az, hogy a mag kiszóródását úgy lehet megakadályozni, hogy azt a virágzási időszakban kaszálják le, s csak ha magtermesztésre tenyésztik, akkor történik későbbi időpontban a betakarítás. Így például a 4-es számú főúttól északra egészen a Tisza vonaláig senkinek sincs engedélye, joga (?) a magérlelést megvárni, még virágzás idején le kell kaszálniuk a területeket.„A pollen terjedési távolságára vonatkozó vizsgálatok szerint 0,5-200 méteres távolságra terjedhet a pollen, de nagyon erős szél elősegítheti a távolabbra jutását. A növény agresszív terjedésé sehol nem tapasztalták. Ez nem is valószínűsíthető, mert csak magjáról szaporodóképes, és a magok viszonylag nagy szemsúlya sem teszi lehetővé a nagyobb távolságra történő eljutást (kivétel, ha azt rágcsálók segítik elő). Az eltérő virágzási idejük miatt az A. repenssel (közönséges tarackbúza) történő hibridizációja kizárt.”

Jelenleg egy megállapodás szerint a Hortobágyi Nemzeti Park és a Kiskunsági Nemzeti Park védett területeitől 2 km-es sávban tilos energiafüvet vetni.

Természetesen a fentiek igazát majd az idő dönti el, ám néhány erős kérdőjel már most megfogalmazható. A betakarítási körülmények, pl. esős időszak, nyilván késleltethetik a betakarítást, amely belecsúszhat a magérlelésbe. Nehezen hihető, hogy a gazdák majd feláldozzák a termésüket ilyen esetben.

A közönséges tarackbúzával sem kizárható a hibridizációja. Ugyan annak eltérő virágzási idejére hivatkoznak, de aki ismeri ezt a nagyon sokféle élőhelyet toleráló fajt, tudja, hogy tág határok között mozog a virágzási ideje. Különösen nehéz pontos időszakokat elkülöníteni a klímaváltozás körülményei között, amikor mindenféle furcsaságokat tapasztalunk a megszokott életritmusokat illetően.

Nem valószínű, hogy a magas tarackbúzától való izolációja az idők végezetéig fenntartható, mint ahogyan a magvak elterjedését is befolyásolhatják olyan körülmények, amelyek felülírják az általános kijelentéseket. Ebben a tekintetben főleg az ember bizonyul megbízhatatlannak, akár véletlen, akár szándékos cselekedetei révén.

További kérdésként merül fel, hogy egy ilyen nagy szervesanyag-produkciójú növény mennyire használja ki a termőhelyét, s a következő időszakban (10-15 év után) milyen hasznosításra ad lehetőséget. A szerzők azt állítják, hogy a növény mélyre hatoló, szerteágazó gyökérzete éppen hogy javítja a talajt. Másokban az kelt félelmet, hogyan lehet majd egy ilyen mélyre hatoló gyökérzetű növénytől megszabadulni, ha éppen mást szeretnénk kezdeni a földdel.

Természetesen ha a fenti félelmek igaztalanok is lennének, az bizonyos, hogy a nemesítők által szándékolt 1 millió hektár energiafűnél nem kell nagyobb csapást keresni a biológiai sokféleségre.

3. Bio-üzemanyagok

A bio-üzemanyagok, elsősorban a repceolaj, mint üzemanyag használata iránt az utóbbi időben megnőtt az érdeklődés. Ennek okai egyértelműek:

Közismert, hogy a kőolajkészletek végesek, és új alternatívákat kell keresni az egyre növekvő üzemanyagéhség kielégítésére.

A mezőgazdaság túltermelési gondjain enyhíthet, ha a mezőgazdasági területeken energetikai célú művelés folyik.

Helyi üzemanyag termeléssel az importfüggőség csökken, a foglalkoztatási gondok enyhülnek – a gazdák maguk termelik meg gépeik és állataik takarmányát (biodízel és repcepogácsa).

-A környezeti hatások pozitívek: a biodízel elégetése során nem keletkezik kéndioxid, kisebb a korom aránya. Esetlegesen a talajba kerülve 21 nap alatt 98,3%-osan lebomlik.

3.1. A biodízel

Eddig 20-25 éves tapasztalat halmozódott fel a dízelmotorok növényi olajokkal történő üzemeltetésével kapcsolatban. A biodízel az olajtartalmú növényekből (repce, napraforgó Európában; szója, napraforgó az USA-ban; repce, fenyőpulp-gyanta Kanadában; olajpálma a trópusi vidékeken) kisajtolt olajból (triglicerid) állítható elő. Két gyakorlati előállítási mód terjedt el, amelynek kétféle végterméke van. Egyrészt az ún. zöld dízel, amikor is a növényi nyersolajat tisztítják, gyantamentesítik, másrészt a metanollal, lúgos közegben észteresített változat. Repceolaj észteresített változatát repceolaj-metilészternek (RME), a szója észteresített változatát szójaolajmetilészternek (SME) nevezik.

250 kg repce- vagy 500 kg szójamagból 100 kg olaj nyerhető és 100 kg tisztított növényi olajból 11 kg metanollal észteresítve 100 kg biodízelhez és 11 kg glicerinhez jutunk. További melléktermék a fehérjedús extrahálási maradék.

A „zöld dízel” olcsóbban állítható elő, mint az észteresített változat. A „zöld dízel” nagy cetánszáma miatt alkalmas hozzákeveréssel a dízelolaj cetánszámának emelésére és annak hatékonyságát javító nitrátalapú adalékok helyettesítésére.

A biodízel üzemanyagok előnyei a hagyományos, kőolaj alapú hajtó- és kenőanyagokkal szemben:

A biodízellel működtetett motor kipufogógáz-összetétele kedvezőbb, mint a dízelolaj-emisszióé: kevesebb szén-monoxidot, 80%-kal kevesebb szén-dioxidot, kevesebb szénhidrogént és kormot tartalmaz, kén-dioxid tartalma elhanyagolható.

A jelentéktelen kéntartalom (0,002% a biodízel, 0,15% dízel) miatt alkalmazhatók az oxidációs katalizátorok, s a nitrogénoxid kibocsátás csökkenthető.

Biológiailag lebontható (a talajban néhány hét alatt lebomlik), kenőanyagként sem okoz fáradt-olaj problémát.

Az RME energiamérlege pozitív: 1,9/l, ill. a melléktermékeket (olajpogácsa, glicerin) is figyelembe véve 2,65/l. A mérleg hőenergia nyeréssel javítható, ha a repcekórót is elégetik.

Az SME energiamérlege pozitív: 2,5/l, észteresítve 4,1/l-re is növelhető. Az energiamérleg tovább javítható termőképesebb fajták termesztésével, takarékosabb termesztéstechnikával.

A hagyományos dízelolajhoz keverve (5%-kos keverési arány) nem kell a motorokon változtatni.

A biodízel üzemanyagok hátrányai:

A kipufogógáz nitrogénoxid-tartalma nagyobb a hagyományos dízelolajhoz képest, bár lényegesen csökkenteni lehet késleltetett befecskendezéssel és oxidáló katalizátorral (dízelolajjal működő motorokhoz nem lehet katalizátort használni, mert a dízelolaj kéntartalma a katalizátort „mérgezi”).

Szagkibocsátás jellemzi.

Tízszer rákkeltőbb, mint a hagyományos gázolaj (Volvo, svédországi kutatásokra hivatkozva).

Oldószer jellegű viselkedése folytán károsíthatja a lakkozott alkatrészeket.

Dermedéspontja –10 fok, a dízelé –15 fok.

A zöld dízel megtámadja a gumitömlőket, ezért a vele érintkezésbe kerülő vezetékeket polietilénre vagy fémre kell kicserélni.

Ha nem elég tiszta a biodízel, az üzemanyagszűrők eltömődését okozhatja.

A zöld dízellel üzemelő motorok teljesítménye általában nem marad el a dízelolajos motorokétól, de tapasztaltak 5-10%-os teljesítménycsökkenést is (turbófeltöltéssel kezelhető, vagy biodízel-dízelolaj keverése esetén nem jelentkezik).

Az összes dízellel hajtott motor biodízellel való hajtása lehetetlen, mert sehol sincs elegendő terület a teljes szükséglet megtermelésére.

Jelenleg csak adómentesen versenyképes az ásványi olajjal, ám az adó elengedése csökkenti a költségvetési bevételeket.

   Biodízel az EU-ban

Az Unióban évente 230 millió tonna dízelt használnak fel. A bioüzemanyagok jelenlegi részaránya 0,6%, a 2010-re várt 5,75%-kal szemben. A célkitűzés teljesítéséhez 14,5 millió tonna biodízelt kellene előállítani. 2005-ben 3,2 millió tonnát állítottak elő az EU-ban biodízelből. Az EU-n belül Németország a vezető gyártó 1,6 millió tonnával. Ebben az országban ugyanis a bioüzemanyagok adómentesek, bár jelenleg tervezik az ÁFA kulcs növelését, mondván túlzott előnyt biztosítottak az ásványi olajjal szemben. Európában a repce a legkézenfekvőbb alapanyag, hektáronként 27,4 GJ energia nyerhető, amely duplája a befektetett energiamennyiségnek. Biodízel alapanyagként Európában 36 millió tonna kellene, de a jelenlegi éves termelés csak 15,5 millió tonna. Ez importot eredményez a Közösség országaiban.

   Biodízel Magyarországon

Magyarország is kötelezettséget vállalt a 2010-re megkívánt 5,75%-os helyettesítésre. A jelenlegi gázolaj fogyasztás 2,2-2,3 millió tonna körül mozog. A helyettesítést 2010-re 120-150 ezer tonna biodízel termeléssel lehet megvalósítani. Magyarországon az első számú termesztett olajos növény a napraforgó, majd a repce. A napraforgót étolaj készítésre használják fel, így a repce áll inkább rendelkezésre biodízel alapanyagként.

2005-ben kb. 145 ezer hektáron vetettek repcét, amely 281 ezer tonna repcemag termést eredményezett. A 145 ezer hektáros kiterjedés nagyjából megfelel a termőhelyi optimumnak. A nemzetközi versenyképesség tekintetében hektáronként 2,5–3 tonna terméshozamot kellene elérni, ám az eddigi rekordtermés esetében a hozam 2 tonna körüli volt hektáronként. 3 tonna termésre van szükség, hogy hektáronként elérhető legyen az 1,5 tonna biodízel alapanyag.

A repcemag értékesítése jól megoldott, főleg a német piac keresi, éppen a biodízel feldolgozás miatt. A 2005-ös évi termés több mint 90%-át még az év vége előtt kivitték az országból. 2007-től az EU az új tagországokban is támogatja majd az energetikai célú növénytermesztést, amely lendületet ad majd az energetikai célú növénytermesztésnek.

Magyarországon már kialakultak feldolgozó kapacitások Kunhegyesen, Mátészalkán (ez utóbbi 12 ezer tonna napraforgóból 5 ezer tonna biodízel termelését tervezi évente). A MOL 150 ezer tonna éves kapacitású biodízel üzem építését tervezi a MOL komáromi telephelyén a MOL Nyrt. és az osztrák tulajdonban levő Rossi Beteiligungs GmbH közös vállalkozásában, amelynek 25%+1 részvénye a MOL tulajdonát képezi. A MOL 120 ezer tonna biodízelt kötött le saját részére a várt termelésből. 2006-ban már beszerzési tendert is hirdettek, amelynek eredményeként évi 200 ezer tonna alapanyagra kötnek szerződést.

3.2. A bioetanol

A benzin alkohollal történő helyettesítése vagy keverése nem ismeretlen a világban, már a húszas években is alkalmazták. Igazi lendületet a nyolcvanas évektől kezdődően vett, amelyet az energetikai szempontok mellett a növekvő környezetvédelmi erőfeszítéseknek és agrárgazdasági megfontolásoknak lehet tulajdonítani.

A bioetanol előállítása gyakorlatilag azonos a élelmiszeripari célú szesz előállításával. Legfontosabb nyersanyagai a cukortartalmú növények közül a cukorrépa, cukornád, takarmányrépa, cukorcirok; a keményítőtartalmú növények közül a kukorica, búza, árpa, burgonyagumó; a lignocellulózok, mint a kukoricaszár, szalma, fás szárú növények, illetve az ipari melléktermékek, répamelasz, tejsavó, papírhulladék, fűrészpor.

Néhány haszonnövény termésátlaga, s az abból kinyerhető alkohol:

Növény	Termőterület 1000 ha	Termésátlagtag/ha	Összes termés	Területegységről nyerhető alkohol l/ha
búza	1150	5,2	5980	1600
cukorrépa	60	50	3000	5000
kukorica	1225	7,1	8700	2400
burgonya	29	25	725	2500

A motoralkoholok közül a világon a legelterjedtebben alkalmazott bioüzemanyag a bioetanol (víztelenített alkohol). A bioetanolt használhatják a kőolaj alapú üzemanyag helyettesítőjeként, vagy a benzinbe keverve. A keverés történhet közvetlenül, vagy az izobutilén (kőolajfinomítás mellékterméke) hozzáadásával. A bioetanol benzinhez történő keverését izobutilénnel történő reagáltatás előzi meg. Így jön létre a jelentős bioetanol-tartalma miatt bioüzemanyagnak tekinthető etil-tercier-butiléter (ETBE). Az ETBE leggyakrabban a Magyarországon is használt hagyományos oktánszám-növelő, az MTBE (metil-tercier-butil-éter) kiváltására szolgál, amelyet azért kevernek a benzinhez, hogy annak oxigéntartalmát, oktánszámát növeljék. Az ETBE azért bioüzemanyag, mert a gyártásához használt bioetanol növényi eredetű. Ezzel szemben az MTBE előállításához jelenleg használt metanol nem megújuló erőforrásból származik, hanem földgáz feldolgozásából.

Az ETBE gyártásához használt vízmentes alkohol, a bioetanol alapanyaga alapvetően két típusú lehet. Egyrészt készülhet keményítő és cukor alapanyagú mezőgazdasági terményekből (búza, kukorica, cukorrépa, burgonya, manióka, cukornád), másrészt alapulhat a gyártás cellulóz tartalmú biomasszán (növényi eredetű szálak, rostok) is. Ez utóbbi eljárás azonban kevéssé elterjedt.

Alapanyag bázisát illetően a lignocellulóz alapú alkoholgyártás lehetne ígéretes, de ezzel kapcsolatban kezdeti tapasztalatok állnak rendelkezésre, pl. Svédországban.A nagy tömegű olcsó alapanyag mellett drága beruházásra és üzemeltetésre, alacsony fokú alkohol kihozatalra lehet számítani.

A bioetanol előnyei:

A bioetanol alkalmazásakor keletkező kipufogógázok vizsgálatát Franciaországban folytatták le. A vizsgálatokba katalizátoros és katalizátor nélküli autókat is bevontak. A vizsgálatok szerint csökkent a szénhidrogének, a szénmonoxid kibocsátása, illetve nem keletkezik számos szennyező anyag, amely a benzin elégetésekor igen (pl. benzol).

Tág skálán van az alapanyag lehetősége: cukortartalmú növények, s azok feldolgozásának melléktermékei, keményítő tartalmú gabonák, lignocellulóz.

A mezőgazdasági túltermelés feleslege itt hasznosítható.

A bioetenol hátrányai:

Energiamérlegük sokak szerint negatív, több energiát használnak fel az előállításához, mint amennyi a bioetanol energiatartalma. Pl. a kukoricatermesztés során 30 százalékkal több energiát használnak fel, mint amennyit a késztermékből ki lehet nyerni, nem beszélve a trágyázás okozta vízszennyezésről és talajerózióról;

Az etanol használatával mindössze 13 százalékkal lehetne csökkenteni a széndioxid-kibocsátása a gyártási procedúra miatt, (erjedés széndioxid kibocsátása, de itt sem számoltak az alapanyag megtermelése közben keletkező szén-dioxid-kibocsátással;

Magas beruházási, üzemeltetési költségek;

Etanollal a benzin hatékonyságának 70 százalékát lehet elérni a motorban;

Melléktermékek hasznosításának megoldatlansága;

Magas virtuális víztartalom.

   Bioetanol külföldön

Az ETBE gyártása és felhasználása különösen jelentős Kanadában és az EU országai közül Franciaországban, Spanyolországban, Svédországban és Hollandiában, míg az Egyesült Államokban és Brazíliában az etanolt közvetlenül alkalmazzák. Az USA-ban évente mintegy 5 milliárd liter bioetanolt állítanak elő, ennek egy részét az ún. rugalmas üzemű motorokban használják fel (az üzemanyag 85%-a etanol, 15%-a benzin), a fennmaradó részből ETBE-t állítanak elő és 10%-ban keverik a benzinhez. Brazília a világ legnagyobb alkoholtermelője, évi 16 milliárd liter bioetanolt gyárt, egyrészt a tiszta alkohol üzemű autók működtetéséhez, másrészt újabban itt is nő a benzinhez kevert víztelenszesz-fogyasztás. Az alkoholt 24%-os koncentrációig keverik a benzinbe. Európában Franciaország az élenjáró a mezőgazdasági eredetű alkohol termelésében, így az alkohol üzemanyag célú felhasználásában is. Jelenleg 210 millió liter/év ETBE kapacitással rendelkezik. A keverési arány 2002-től 2,0% , ami 1,3 milliárd liter/év kapacitást igényel. Svédország, Hollandia és Spanyolország együtt 180 millió liter/év alkoholgyártó kapacitást tervez búzából és gabonaszármazékokból.

   Bioetanol Magyarországon

2005-ben 10 000 tonna bioetanolt gyártottak Magyarországon. Ez a MOL tendernek köszönhetően megháromszorozódhat 2006-ban.

A biotenol előállítása biztos felvevőpiacot jelentene a gabonát, cukorrépát termesztő gazdák számára, mindamellett, hogy az EU számunkra is előírja a 5,75%-os helyettesítést 2010-re.

A 74/2005 (VIII.22) FVM rendelet alapján az igazoltan bioetanol alapanyagként megtermelt gabonafélék a normál területalapú támogatáson felül kb. 7 eFt/ha támogatásban részesültek.

A bioetanolt idehaza kukoricából és cukorrépából célszerű előállítani. A cukorrépa etanolgyártásra való hasznosítását idehaza indokolhatja a cukorrépa vetésterületének várható csökkenés. Az EU cukorrendtartási reformjának következtében harmadával csökkenhet a cukorrépa vetésterülete. Bioetanol-gyártás jelenleg meglévő szeszüzemek kapacitásbővítésével megoldható.

Mivel sokan vélik, hogy a jövőben exportlehetőségek is kínálkoznak, ezért több beruházási terv is van (Martfű, Csurgó, Marcali, Tápiószele, Hajdúsámson,Szabadegyháza (akár 1 millió tonna), Győr, Mohács, Gönyű, és Kaba).

Folynak kísérletek cukorcirokkal, melasszal is. A cukorcirokot a Karcagi Kutatóintézetben még a nyolcvanas években kipróbálták, termesztésénél hígtrágya használattal 60-70 tonna, 18-24% cukortartalmú hozamokat is elértek hektáronként. Melaszból a Győri Szeszgyárban állítanak elő alkoholt 40 millió liter/év kapacitású referenciaüzemben. A melasz, mint cukoripari melléktermék olcsó önköltségű alkoholt ad (50-70 Ft/l), de ez feltételezi a cukrot is. A cukorgyártás viszont ismert okok miatt nem néz nagy perspektíva elé Magyarországon.

A gabonák értékesítési lehetőségeinek állandó bizonytalansága miatt, no meg a hazai mezőgazdaság túlzottan gabonatermelésre koncentráló szerkezete miatt is termelőket segítő megoldásnak kínálkozik a gabonafölösleg alkoholgyártásra történő átcsoportosítása.

4. Melléktermékek és hulladékok hasznosítása

Bár eltérőek a mennyiségi becslések a szántóföldi melléktermékek, kertészeti hulladékok, mezőgazdasági termények feldolgozásakor keletkező melléktermékek és hulladékok mennyiségével kapcsolatban, átlagosan évi 10 millió tonna ebbe a körbe tartozó biomassza képződik, melynek 40-45%-át lehet energetikai célra hasznosítani.

Természetesen a hasznosítást befolyásolja az előállított energia költsége, s a támogatások lehetősége. A költségek egy jelentős részét a begyűjtési körzet nagysága befolyásolja, amely megszabja a szállítási távolságokat, s a feldolgozó kapacitások elhelyezését és nagyságát. Ma legfeljebb a pelletkészítés és -felhasználás versenyképes, de az emelkedő gáz- és olajárak egyre nagyobb kedvet fognak teremteni a hulladékok hasznosításához.

Az alternatívák tényleges bevezetésének lehetőségét megakadályozzák, gátolják vagy lassítják a meglévő infrastruktúrák. Hiába versenyképes a pellet mint tüzelőanyag, ha valakinek ki kell cserélni például a gázkazánját pelletégőre, vagy ki kell alakítani a tárolási kapacitásokat, ezzel olyan beruházást kell megtennie, amely megtérülése közép- vagy hosszútávú, vagy olyan magas, hogy a lakosság többsége számára nem kifizethető. A szükséges strukturális változtatásokat csak jelentős áremelkedések kényszeríthetnek ki, de mivel az energiahordozók ára a piaci mechanizmusok, illetve a fosszilis energiaigények miatt összekapcsolódik, ezért a jövőben sem várhatók lényeges árkülönbségek. Az összekapcsolódás oka, hogy az alternatív üzemanyagok, tüzelőanyagok előállításához, de magához a primer energiaforrás megtermeléséhez is fosszilis energiahordozókat használnak. Így illúzió azt hinni, hogy a bioüzemanyagok ára elszakadhat a fosszilis energiahordozók árának emelkedésétől.

Persze akad kivétel, pl. a biogáz, amikor a szekunder energiahordozóból nyert energia fedezi az energia előállítás teljes költségét.

4.1. Szalma:

A szalma alapú fűtőberendezésekre is érvényes, hogy kis rendszereknél nem előnyös az alkalmazása, elsősorban távhőműveknél javasolt, ahol viszont több száz berendezés bizonyítja a technológia előnyeit. Fontos, hogy a nyersanyagforrás garantáltan a környező vidékről származzon, mert a szállítási költség veszélyeztetheti a gazdaságos üzemmódot és nagy környezeti terhet jelent. Magyarországon a szalma az ország egyes területein 10 ezer tonnás nagyságrendben felhasználatlan.

4.2. Biogáz:

A mezőgazdasági termék-előállítás folyamataiban keletkező anyagokból – azok célirányos feldolgozása során – nemcsak folyékony és szilárd, hanem gáz halmazállapotú energiahordozók is előállítgatók. Ezeket a gáznemű energiahordozókat két nagyobb csoportba sorolhatjuk:

a biokémiai (anaerob fermentációs) eljárások eredményként képződő biogáz,

a termokémiai (pirolitikus és gázosítási) folyamatokban keletkező gázok.

Előállításuk alapvetően az elsődleges, illetve másodlagos biomasszaforrásokból, vagyis mind a növényi fő- és melléktermékekből egyaránt történhet. Az említett gáznemű energiahordozók közül a biogáz a jelentősebb, a továbbiakban csak ezzel foglakozunk.

A biogáz lényegében a természetes szerves anyagokban tárolódott napenergia egy részének közvetett átalakítása anaerob erjesztés révén gáznemű energiahordozóvá. Biogáz -. Előállítására valamennyi természetes eredetű szerves anyag alkalmas, így a szerves trágya, fekália, élelmiszer-ipari melléktermékek és hulladékok, zöld növényi maradványok, háztartási hulladékok, kommunális szennyvizek és iszapjaik stb. A biogázképződés előfeltételei a lehetőség szerint ingyenes szerves anyag, a levegőből (oxigéntől) elzárt környezet, valamint a metánbaktériumok jelenléte. Ilyen körülmények között a biogáz képződés spontán is végbemegy, de az intenzív biogáztermeléshez szükséges az állandó és kiegyenlített hőmérséklet, a folyamatos keverés a kellő mértében aprított szerves anyag, továbbá a metanogén és az acidogén baktériumok egymásssal szimbiozisban tevékenykedő törzseinek megfelelő aránya.

A biomasszából a biogázt 25±5 napos átfutási idővel, 35±2 şC-os hőmérsékleten, ún. mezofil, 15±2 napos napos átfutási idővel 56±5 şC-os hőfokon termofil zónában történő erjesztéssel lehet nyerni.

A mezofil hőfokú rendszert kóros véglényekben szegény, viszonylag egyöntetű alapanyagból, nagyobb hely- és gázfelhasználási lehetőség esetén célszerű alkalmazni.

A termofil zónában történő üzemeltetés ott indokolt, ahol az alapanyag későbbi trágyafelhasználásánál káros kórokozók fordulhatnak elő, az erjesztést nagyobb energiaveszteségek árán is gyorsan kell megvalósítani.

A spontán, illetve a szigorúan szabályozott technológiával működő biogáz rektorokban igen eltérő a keletkező biogáz mennyisége. Átlagos viszonyok között 200-600 liter biogáz állítható elő 1 kg szerves anyagból, az utóbbit szárazanyagban számolva. A biogázképződés során a szerves vegyületek egyszerűbb vegyületekre bomlanak (savas fázis), majd szétesnek alkotó elemeire a metanogén fázisú metángázra (kb.60-70 %) és szén-dioxidra (kb. 30-40 %), valamint a kiinduló anyagtól függően különböző elemekre (H, N, S stb.).

Az 1 kg szerves anyagból nyerhető biogáz mennyiségét az üzemi hőmérséklet is nagymértékben befolyásolja. A biogáz összetétele és fűtőértéke nagymértékben függ a kiindulási szerves anyagtól és a technológiától. A fűtőérték átlagosan 22,0 MJ/mł, a szélső értékek max. 24,7 min. 21,5 MJ/mł. Pl. 65 % metántartalomnál 23,3 MJ/mł.

Az állattenyésztési mellékterméknél (trágya) az egy számosállat (vagyis 500 kg testtömegnyi állat) napi trágyamennyiségéből termelhető gázt adják meg.

Általában elfogadott érték szerint az 1 számosállat napi trágyamennyiségével termelhető biogáz energiatartalma 0,8 kg tüzelőolajéval egyenlő. A gyakorlatban elérhető szélső értékek: 0,2-1,0kg tüzelőolajnak megfelelő energiatermelés. A számításokban 1 szarvasmarha napi trágyamennyiségét 6,40 kg szerves anyagnak, 1 sertését 0,51 kg szerves anyagnak veszik, amelynek szárazanyag-tartalma 0,75 szorzóval számolható.

A biogáz összetétele, %

Gázféleségek a biogázban		max.	min.	Átlag
metán	CH4	70	55	66
szén-dioxid	CO2	44	27	31
H2	4	-
O2	1	-
N2	1	0,1
CO	4	-
H2S	2	-

Állatfaj	Metántartalom %	Biogáz mennyisége m3/sza., nap
Szárnyasok	60	2-3
Sertés	65-70	0,8-1,5
Szarvasmarha	75	0,6-1,5

A kiindulási szerves anyag – biológiai törvények érvényesülése következtében – a gyakorlatban megközelítőleg csak mintegy 90 %-ban bontható le, a többi alkotórész visszamarad a kierjesztett anyagban (a híg, illetve szilárdkomposztban), amely a továbbiakban már nehezebben bomló, stabilizált anyagként kezelhető. Amennyiben a magas technikai szintet jelentő biogáztelepen a biogáztermelés értékét 1,0-nak tekintjük, akkor a közepes technikai szintet képviselő telepen 0,75-szeresnek, az alacsony technikai szintű telepen pedig csak 0,40- szeresnek vehető a biogáztermelés lehetősége. A biológiai degradáció hatásfoka akár 40 %-kal is növelhető a kevert kiindulási anyagokkal üzemelő reaktorokban, az egyetlen anyagot felhasználó reaktorokhoz képest.

Működési módjuk szerint alapjaiban kétféle biogáz – előállítási eljárást különböztetünk meg: a batch – eljárást és a folyamatos erjesztést. A batch biogáztermelő berendezéseket időszakosan tölti fel a kiinduló anyaggal és az oltóiszappal. A fermentációs folyamat a lezárt készülékben megy végbe és meghatározott ideig tart. Ezek a legegyszerűbb biogázkészülékek és elsősorban a rost és szálas anyagok erjesztésére használják. A folyamatos biogáztermelő berendezéseket folyamatosan töltik fel nyersanyaggal, amely azonos mennyiségű erjesztett iszapot szorít ki a trágyából. Ezeknek a készülékeknek az előnye, hogy a baktériumok rendszeres utánpótlása esetén megközelítőleg állandó a biogáztermelés és a folyamatot befolyásoló egyéb tényezők is jobban figyelembe vehetők illetve szabályozhatók.

A kétféle eljárás kombinációját valósítja meg a kétfokozatú biogázfejlesztő készülék, amelyben az első fokozatban intenzív gázképződés indul meg, a másodikban pedig befejeződik a szubsztrátum kirohasztása.

A biogáztelepek üzemmód szempontjából tehát lehetnek szakaszosak és folyamatosak, illetve szilárd, félszáraz és hidraulikusan mozgatható töltetűek.

Az utóbbi időben a biogáztermelés fejlesztésében szemléletváltozás következett be. A korszerű biogáz üzemeknek egyidejűleg kell szolgálnia a környezetvédelmi érdekeket, a talaj termőképességének a fenntartását és a helyi energiagazdálkodást.

Magyarországtól eltekintve széles körben működő bejáratott technológiáról van szó, de szórvány hasznosító üzemek már találhatók nálunk is (Győr, Nyíregyháza, Szeged, Dél-Pest, Jászapáti, Nyírbátor stb.).