Biomasa stała po przetworzeniu może być traktowana jako biopaliwo gazowe i płynne. Biomasę i biopaliwa gazowe rozróżnia się, gdyż substrat wykorzystywany w reaktorach biogazowni ma inną postać niż ten, który przeznacza się do spalenia. Podstawową różnicą jest zawartość wody. Ponadto jako wsad często zagospodarowuje się całą roślinę, a nie tylko jej pozostałości poprodukcyjne. Dotychczasowe metody pozyskiwania biopaliw płynnych wiążą się z wykorzystaniem roślin, które stanowią źródło pożywienia dla ludności.
Biodiesel jest produkowany głównie z ziaren rzepaku, a bioetanol ze zbóż, bulw ziemniaków czy buraków cukrowych54. Produkcja i przetwórstwo rzepaku w gospodarstwie rolnym i wykorzystanie biodiesla do napędu maszyn rolniczych, może przynieść większe korzyści niż sprzedaż żyta do gorzelni położonych poza granicami województwa lubelskiego.
Możliwość uzyskania efektów synergii przemawia na korzyść biodiesla. Charakterystykę potencjału biopaliw płynnych w województwie lubelskim ograniczono zatem do biodiesla.
W Polsce rzepak i rzepik stanowią główny surowiec do produkcji biodiesla (Gradziuk 2003, ss. 44-45). W latach 2001 – 2017 zbiory rzepaku i rzepiku wzrastały średnio o 115 tys. ton, a w województwie lubelskim o 12 tys. ton rocznie (ryc. 113). Szczególnie wysoką dynamikę produkcji rzepaku odnotowano od 2012 rok, gdy w ciągu 5 lat jego zbiory zwiększyły się o 160%. Celem uprawy rzepaku jest konsumpcja, na którą przeznacza się 1,1 mln ton – 1,3 mln ton zbiorów ziarna tej rośliny (Kuś, 2007, s. 2). Pozostałą część, 0,6 mln ton w 2012 r. i 1,4 mln ton w 2017 r. można wykorzystać do produkcji biodiesla.
Zwiększenie jego produkcji stanowi element narodowego celu wskaźnikowego (NCW),
54 Brazylia i Stany Zjednoczone koncentrują się na produkcji bioetanolu i biometanolu, podczas gdy w Europie, zwłaszcza w Niemczech czy Polsce, większy nacisk kładzie się na biodiesel.
Ryc. 113. Powierzchnia zasiewów i zbiory rzepaku i rzepiku w województwie lubelskim w latach 2001-2017
Źródło: Opracowanie własne na podstawie BDL GUS.
odnoszącego się do etapowego wprowadzania na rynek paliw ze źródeł odnawialnych (Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2009/28/WE z 23 kwietnia 2009 r). Aby osiągnąć NCW, nadwyżka zbiorów rzepaku i rzepiku ponad potrzeby konsumpcyjne powinna sięgać 1 mln ton w 2010 r. i ponad 2 mln ton w 2020 r., a w województwie lubelskim 43 tys. ton w 2010 i 86 tys. ton w 2020 r. (Jasiulewicz, 2010, s. 81, 2011, s. 23).
Ankietowani rolnicy powszechnie wskazują, że rzepak stanowi surowiec do produkcji paliw, lecz ich wiedzę o bioetanolu można ocenić jako szczątkową. W województwie lubelskim znajduje się prawie 10% całości gruntów rolnych i taki mógłby być jego udział w produkcji rzepaku na cele konsumpcyjne. Według Jasiulewicza (2010, s.
81), w 2014 r. i 2017 r. zbiory rzepaku w województwie lubelskim (BDL GUS 2018) wystarczały do produkować olej rzepakowy do konsumpcji i biodiesel, które zaspokoiłyby popyt zgłaszany na oba produkty, podczas gdy w Polsce w 2014 r. brakowało 100 tys. ton ziarna rzepaku. Rolnicy z pozostałych województwach powinni zatem uprawiać rzepak na większą skalę niż dotychczas by Polska osiągnęła narodowy cel wskaźnikowy w zakresie biopaliw.
Przy obecnych technologiach z każdej tony rzepaku pozyskuje się 35% biodiesla, co w latach 2013-2017 przełożyłoby się na wielkość od 11,0 tys. ton do 50,8 tys. ton biodiesla (po odjęciu zapotrzebowania na rzepak na cele konsumpcyjne). W latach 2013 – 2016 r.
polskie rolnictwo zużywało 1,6 mln ton oleju napędowego (Gospodarka…, 2015, s. 218, Gospodarka…, 2017, s. 218). Odnosząc tę wartość do 10% udziału województwa lubelskiego w powierzchni użytków rolnych, zużycie oleju napędowego przez gospodarstwa
0
powierzchnia zasiewów [tys. ha] zbiory [tys. t]
na jego terenie wynosiłoby 160 tys. ton rocznie. Potencjał techniczny biodiesla w województwie lubelskim mógłby pokryć od 7% do nawet 30% rocznego zapotrzebowania na paliwo w rolnictwie, pod warunkiem obniżki podatku akcyzowego na biopaliwa produkowane przez rolników na własne potrzeby. Wydaje się, że korzyści dla obszarów wiejskich przewyższyłyby straty dla budżetu państwa, które mogą wystąpić w związku z produkcją biodiesla.
Z kolei powierzchnia zasiewów kukurydzy (dane BDL GUS z 2011 roku) sięgała w województwie lubelskim 43,6 tys. ha. Podczas gdy dane ankietowe po uogólnieniu oznaczałyby 59 tys. ha jej upraw. W 2011 roku rolnicy z województwa lubelskiego przeznaczyli na ziarno dwie piąte areału upraw kukurydzy, co w odniesieniu do uogólnionych danych ankietowych oznaczałoby 24,3 tys. ha. Pozostałe 36,5 tys. ha zostało obsadzone kukurydzą na zielonkę, która w małej części może posłużyć jako źródło surowca dla biogazowni. Przy założeniu stagnacji areału uprawy kukurydzy, byłoby to najprawdopodobniej 3 tys. ha, co oznaczałoby od 90 tys. ton do 130 tys. ton substratu (przy plonowaniu 45 t kukurydzy z 1 ha).
Uzyskane od ankietowanych rolników informacje, po uogólnieniu wskazywały na dwukrotnie większą powierzchnię uprawy buraków cukrowych w stosunku do danych GUS (73,0 tys. ha na podstawie ankiet, 31,3 tys. ha według BDL GUS). Zmniejszająca się powierzchnia tej uprawy może stanowić szansę, jak i zagrożenie dla produkcji biogazu.
Buraki cukrowe są wykorzystywane w rolnictwie w całości, bulwa sprzedawana do cukrowni, a liście spasane w postaci świeżej lub kiszonki. Zmniejszanie areału uprawy buraka cukrowego w następstwie spadku zapotrzebowania przemysłu cukrowniczego, oznacza ograniczenie możliwości pozyskania tej rośliny do produkcji biogazu. Jednakże możliwe jest jej zastąpienie burakiem energetycznym. Każde 1000 ha przeznaczone pod uprawę buraka energetycznego (bądź cukrowego) może dostarczyć 45 tys. ton biomasy do wykorzystania w reaktorach biogazowych, bez uwzględnienia masy liści.
Powszechnie uprawianą rośliną są ziemniaki, które mogą zostać użyte jako substrat w biogazowniach. Na podstawie deklaracji rolników zbiory ziemniaków w województwie lubelskim oszacowano na 41,3 tys. ha (według BDL GUS w 2011 roku osiągnęły one 38,3 tys. ha). Ograniczanie areału upraw ziemniaka wiąże się ze spadkiem popytu na niego i niekorzystnymi warunkami pogodowymi. Ziemniaki w stosunku do buraków cukrowych mają małe wymagania glebowe, a więc łatwo wygospodarować grunty pod ich uprawę, lecz plony ziemniaka są 2,5 krotnie niższe od buraka cukrowego (2,3 t z 1 ha w 2011 roku – BDL GUS). Pozostałości z uprawy warzyw mogą także zostać częściowo wykorzystane do
produkcji biogazu. GUS określił w 2011 r. areał upraw warzyw w przedziale od 21 tys. ha do 23 tys. ha, lecz uogólniając dane pozyskane podczas przeprowadzonych badań ankietowych w województwie lubelskim, uzyskano prawie dwukrotnie większą powierzchnię tego typu upraw.
Uwzględniając zielonkę z kukurydzy, buraki cukrowe, ziemniaki oraz część odpadów z produkcji warzyw, potencjał biomasy można określić na ponad 300 tys. ton, przy założeniu wykorzystania większości odpadów pochodzących z produkcji warzyw.
Oszacowana ilość biomasy stanowiłaby paliwo do zasilania silników o łącznej mocy 13 MW (www.biogaz.com.pl), aczkolwiek wzrost zapotrzebowania na żywność i pasze oraz regulacje prawne niekorzystne dla wykorzystania biogazu, mogą zmniejszyć ten potencjał.
Dla zachodniej, północnej i centralnej części Polski, w miejscach, gdzie funkcjonują skoncentrowane systemy chowu zwierząt, Jasiulewicz (2010, s. 123) sformułował założenie energetycznego wykorzystania całości obornika i gnojowicy. W województwie lubelskim tego typu rolnictwo występuje jedynie punktowo, w jego północnej części. Założenie dotyczące określenia potencjału biogazu nie może być zatem wykorzystane dla województwa lubelskiego z rozdrobnionym rolnictwem, gdzie obornik i gnojowica w większości lub w całości są wykorzystywane jako nawóz (lubelskie zaliczono do grupy województw z potencjałem biogazu w przedziale od 0,8 mld m3 do 1,0 mld m3).
W 2006 roku, w województwie lubelskim, jak podają Kościk, Kowalczyk-Juśko i Kościk (2008, s. 109), wyprodukowano 350 tys. ton niesegregowanych odpadów komunalnych (w 2017 r. 440 tys. ton – BDL GUS) oraz 21 tys. ton osadów ściekowych (Kościk B., Kowalczyk-Juśko, Kościk K., 2008, s. 110; a w 2017 r. 21 tys. ton – BDL GUS), które można wykorzystać do produkcji biogazu. Z przemysłu rolno-spożywczego może pochodzić zaś ponad 800 tys. ton biomasy do produkcji biogazu (Kości B., Kowalczyk-Juśko, Kościk K., 2008, s. 107). Plany Ministerstwa Gospodarki z 2011 r.
(biznes.newsweek.pl) zakładały powstanie biogazowni w prawie każdej gminie. Gdyby we wszystkich jednostkach wiejskich (172) i miejsko-wiejskich (21) województwa lubelskiego powstała instalacja biogazu o mocy 0,5 MW, to zapotrzebowanie na biomasę powinno wynosić od 2,1 mln ton do 2,2 mln ton. W 2011 r., w województwie pogłowie zwierząt wynosiło 609 tys. SD/DJP i dostarczało rocznie kilka mln ton obornika oraz gnojowicę i gnojówkę, bardziej przydatne w biogazowniach niż obornik. Problemem stanowi jednak spadek pogłowia zwierząt, w 2017 r. było to już tylko 535 tys. SD/DJP. Substraty reaktora biogazowego mogą być podawane do niego w różnych proporcjach. W scenariuszu, w którym 25% wsadu stanowi gnojowica, a 75% biomasa roślinna, do zasilenia 193
biogazowni potrzeba pięciokrotnie większej ilości biomasy niż jest dostępna.
Ryc. 114. Udział gospodarstw z chowem zwierząt oraz liczba sztuk dużych w gospodarstwie i powiecie.
Liczba SD dotyczy ankietowanych gospodarstw (w powiatach obliczono ją proporcjonalnie do ich powierzchni).
Źródło: Opracowanie własne na podstawie ankiet (n=2 191).
Na podstawie rozmieszczenia chowu zwierząt i produkcji roślinnej proponuje się lokalizację biogazowni w powiatach parczewskim, łukowskim, bialskim i radzyńskim (ryc.
114). W biłgorajskim i zamojskim biogazownie powinny być nastawione głównie na przerób substratów roślinnych. Produkcja biogazu wiąże się z powstawaniem płynu pofermentacyjnego, który zastępuje obornik jako nawóz, co może stanowić zachętę dla rolników do przechodzenia na chów bezściółkowy.