1.    Wstęp

     Polska energetyka stoi przed poważnymi wyzwaniami. Wysokie zapotrzebowanie na energię, nieadekwatny poziom rozwoju infrastruktury wytwórczej i transportowej paliw i energii, znaczne uzależnienie od zewnętrznych dostaw gazu ziemnego i niemal pełne od zewnętrznych dostaw ropy naftowej oraz zobowiązania w zakresie ochrony środowiska, w tym dotyczące klimatu, powodują konieczność podjęcia działań zapobiegających pogorszeniu się sytuacji odbiorców paliw i energii.
 Jednocześnie należy mieć na uwadze ostatnie niekorzystne zjawiska w światowej gospodarce, takie jak wahania cen surowców energetycznych, rosnące zapotrzebowanie na energię ze strony krajów rozwijających się oraz wzrastające zanieczyszczenie środowiska. Z tego względu prowadzenie polityki energetycznej wymaga nowego podejścia.
     W ramach zobowiązań ekologicznych Unia Europejska wyznaczyła na 2020 rok [1] cele ilościowe, tzw. „3x20%”, tj.: zmniejszenie emisji gazów cieplarnianych o 20% w stosunku do roku 1990, zmniejszenie zużycia energii o 20% w porównaniu z prognozami dla UE na 2020 r., zwiększenie udziału odnawialnych źródeł energii do 20% całkowitego zużycia energii w UE, w tym zwiększenie wykorzystania odnawialnych źródeł energii w transporcie do 10%.
 Polska, jako kraj członkowski Unii Europejskiej, czynnie uczestniczy w tworzeniu wspólnotowej polityki energetycznej, a także dokonuje implementacji jej głównych celów. Z tego względu podstawowymi kierunkami polskiej polityki energetycznej [2] są:
1.Poprawa efektywności energetycznej,
2.Wzrost bezpieczeństwa dostaw paliw i energii,
3.Dywersyfikacja struktury wytwarzania energii elektrycznej poprzez wprowadzenie energetyki jądrowej,
4.Rozwój wykorzystania odnawialnych źródeł energii (OŹE), w tym biopaliw,
5.Rozwój konkurencyjnych rynków paliw i energii,
6.Ograniczenie oddziaływania energetyki na środowisko.

 2.    Wykorzystanie odnawialnych źródeł energii

    Zwiększenie wykorzystania tych źródeł niesie za sobą większy stopień uniezależnienia się od dostaw energii z importu. Promowanie wykorzystania OŹE pozwala na zwiększenie stopnia dywersyfikacji źródeł dostaw oraz stworzenie warunków do rozwoju energetyki rozproszonej opartej na lokalnie dostępnych surowcach. Energetyka odnawialna to zwykle niewielkie jednostki wytwórcze zlokalizowane blisko odbiorcy, co pozwala na podniesienie lokalnego bezpieczeństwa energetycznego oraz zmniejszenie strat przesyłowych. Wytwarzanie energii ze źródeł odnawialnych cechuje się niewielką lub zerową emisją zanieczyszczeń, co zapewnia pozytywne efekty ekologiczne. Rozwój energetyki odnawialnej przyczynia się również do rozwoju słabiej rozwiniętych regionów, bogatych w zasoby energii odnawialnej.
Główne cele polskiej polityki energetycznej w tym obszarze obejmują:
1.Wzrost udziału odnawialnych źródeł energii w finalnym zużyciu energii co najmniej do poziomu 15% w 2020 roku oraz dalszy wzrost tego wskaźnika w latach następnych,
2.Osiągnięcie w 2020 roku 10% udziału biopaliw w rynku paliw transportowych, oraz zwiększenie wykorzystania biopaliw II generacji,
3.Ochronę lasów przed nadmiernym eksploatowaniem, w celu pozyskiwania biomasy oraz zrównoważone wykorzystanie obszarów rolniczych na cele OŹE, w tym biopaliw, tak aby nie doprowadzić do konkurencji pomiędzy energetyką odnawialną i rolnictwem oraz zachować różnorodność biologiczną,
4.Wykorzystanie do produkcji energii elektrycznej istniejących urządzeń piętrzących stanowiących własność Skarbu Państwa.
5.Zwiększenie stopnia dywersyfikacji źródeł dostaw oraz stworzenie optymalnych warunków do rozwoju energetyki rozproszonej opartej na lokalnie dostępnych surowcach
    Energetyczne wykorzystanie biomasy stałej jest najszybciej rozwijającym się sektorem energetyki odnawialnej w Polsce. Prognozowane zapotrzebowanie na energię finalną (w ktoe) wytwarzaną z biomasy stałej w rozbiciu na energię elektryczną oraz ciepło przedstawiono w tabeli 1.

Tab. 1. Zapotrzebowanie na energię finalną brutto z biomasy stałej w podziale na rodzaje energii [KTOE] [2]

 
Jak widać wg prognoz z wykorzystaniem biomasy stałej wiąże się duże nadzieje. Jest to głównie spowodowane dość dużymi zasobami tego surowca w Polsce. Gdyby to „klasycznych” form biomasy takich jak m.in. słoma, drewno, zrębki czy tez rośliny z upraw energetycznych dodać osady ściekowe, zasoby te byłyby jeszcze bardziej obfite. Stąd niezwykle istotne wydaje się być postawienie pytania: czy osad ściekowy to biomasa?

 3.    Problem osadów ściekowych

    Osady ściekowe powstają w komunalnych i przemysłowych oczyszczalniach ścieków w procesie oczyszczania ścieków [3, 4]. Strumień osadów bardzo szybko wzrasta tworząc kolejną grupę odpadów wymagającą zgodnego ze standardami prawa wspólnotowego, rozwiązania ich zagospodarowania [5]. Ilość wytworzonych osadów ściekowych w Polsce systematycznie wzrasta. W 2000 roku wytworzono 1063 tyś. ton s.m., a w roku 2007 w 3041 oczyszczalniach ścieków już 1088,8 tys. ton s.m. [6]. Na podstawie założeń demograficznych tendencja ta na przestrzeni lat ma się pogłębić. Dziś wciąż dominującym kierunkiem zagospodarowania komunalnych osadów ściekowych jest ich składowanie. Na rysunku 1 pokazano dzisiejszą strukturę gospodarki osadami ściekowymi [6]

Rys. 1. Struktura gospodarki osadami ściekowymi, 1 – stosowane w rolnictwie, 2 – stosowane do rekultywacji terenów, w tym gruntów na cele rolne, 3 – stosowane do upraw roślin przeznaczonych do produkcji kompostu, 4 – przekształcone termicznie, 5 – składowane

    Z punktu widzenia zobowiązań wynikających z wprowadzania prawa wspólnotowego, powyższa struktura wykorzystania osadów jest wysoce niekorzystna. Głównym problemem jest wysoki odsetek składowanych osadów oraz praktycznie brak instalacji do termicznego przekształcania osadów ściekowych.
Zgodnie z [3] prognozuje się, iż w roku 2018 odsetek termicznie unieszkodliwianych osadów wzrośnie do 59%. By móc ten stan osiągnąć konieczny jest rozwój technologii termicznego przekształcania osadów. Krajowy Program Oczyszczania Ścieków Komunalnych przewidział finansowanie takich przedsięwzięć. Przykładem mogą być licznie oddawane do użytku instalacje odwodnienia, suszenia i granulacji osadu (np. Żary, Rzeszów, Iława, Kozienice, Zielona Góra, Grudziądz Myszków, Piaseczno i wiele innych), które charakteryzują się dodatkowa korzyścią wytworzenia paliwa formowanego, przeznaczonego na rynek paliwowy.

 4.    Czy osad ściekowy jest biomasą?

    Według Encyklopedii PWN biomasa [gr. bíos ‘życie’, łac. massa ‘ciasto’] to masa materii organicznej zawartej w organizmie zwierzęcia lub rośliny; także ilość materii organicznej wytworzonej przez populację, zespół organizmów danego środowiska, na danej przestrzeni, w jednostce czasu. Jednakże definicja ta nie jest przydatna, jeśli myśli się o biomasie, jako potencjalnym źródle energii.
Według definicji Unii Europejskiej [7] biomasa oznacza ulegającą biodegradacji część produktów, odpadów lub pozostałości pochodzenia biologicznego z rolnictwa (łącznie z substancjami roślinnymi i zwierzęcymi), leśnictwa i związanych działów przemysłu, w tym rybołówstwa i akwakultury, a także ulegającą biodegradacji część odpadów przemysłowych i miejskich.
Kiedy mówimy o polskim ustawodawstwie i wynikającej z niego definicji biomasy, należy wymienić dwa Rozporządzenia. Pierwsze z nich to Rozporządzenie Ministra Środowiska [8] w sprawie standardów emisyjnych z instalacji. Zgodnie z nim biomasa rozumiana jako:
1.Produkty składające się w całości lub w części z substancji roślinnych pochodzących z rolnictwa lub leśnictwa spalane w celu odzyskania zawartej w nich energii;
2. Następujące odpady:
i.    roślinne z rolnictwa i leśnictwa,
ii.   roślinne z przemysłu przetwórstwa spożywczego, jeżeli odzyskuje się wytwarzaną energię cieplną,
iii.  włókniste roślinne z procesu produkcji pierwotnej masy celulozowej i z procesu produkcji papieru z masy, jeżeli odpady te są spalane w miejscu, w którym powstają, a wytwarzana energia cieplna jest odzyskiwana,
iv.   korka,
v.  drewna, z wyjątkiem odpadów drewna zanieczyszczonego impregnatami i powłokami ochronnymi, które mogą zawierać związki chlorowcoorganiczne lub metale ciężkie, oraz drewna pochodzącego z odpadów budowlanych lub z rozbiórki.

 Analizując powyższe informacje, widać iż biomasa może być produktem ale także odpadem. Biomasa określana jako „odpad” mieści się w klasyfikacji zdefiniowanej przez ministra środowiska w Rozporządzeniu [9] w sprawie katalogu odpadów. Zatem biomasą są odpady należące do grup:
1. 02 Odpady z rolnictwa, sadownictwa, upraw hydroponicznych, rybołówstwa, leśnictwa, łowiectwa oraz przetwórstwa żywności
2.  03 Odpady z przetwórstwa drewna oraz z produkcji płyt i mebli, masy celulozowej, papieru i tektury
3. 20 Odpady z przetwórstwa drewna oraz z produkcji płyt i mebli, masy celulozowej, papieru i tektury
Biomasa rozumiana natomiast jako produkt to np. drewno, zrębki, pellety czy tez rośliny z upraw energetycznych.

Biomasa może być produktem, ale także odpadem.

     Druga z definicji biomasy wynika wciąż z obowiązującego rozporządzenia ministra gospodarki [10]. Według niej biomasa to stałe lub ciekłe substancje pochodzenia roślinnego lub zwierzęcego, które ulegają biodegradacji, pochodzące z produktów, odpadów i pozostałości z produkcji rolnej oraz leśnej, a także przemysłu przetwarzającego ich produkty, a także części pozostałych odpadów, które ulegają biodegradacji. Ze względu na znaczną zawartość substancji organicznych w osadach ściekowych a tym samym na ich podatność na procesy rozkładu, osady ściekowe uznaje się za ulegające biodegradacji.
    W myśl tej znacznie szerszej od poprzedniej definicji do biomasy zaliczyć można osady ściekowe, które są klasyfikowane we wcześniej wspomnianym Katalogu odpadów w grupie 19 - Odpady z instalacji i urządzeń służących zagospodarowaniu odpadów, z oczyszczalni ścieków oraz z uzdatniania wody pitnej i wody do celów przemysłowych (podgrupa 19 08 – odpady z oczyszczalni ścieków nie ujęte w innych grupach; kod 19 08 05 – ustabilizowane osady ściekowe).
Z uwagi jednak na nowelizację ustawy Prawo energetyczne [11] oraz konieczności realizacji zobowiązań międzynarodowych z zakresu zwiększania udziału energii ze źródeł odnawialnych, obecnie trwają prace (etap konsultacji społecznych) nad nowym projektem wcześniej wymienionego Rozporządzenia [10]. W myśl tego projektu biomasa to stałe substancje pochodzenia roślinnego lub zwierzęcego, które ulegają biodegradacji, pochodzące z produktów, odpadów i pozostałości z produkcji rolnej lub leśnej, a także przemysłu przetwarzającego ich produkty, a także części pozostałych odpadów i pozostałości rolnej oraz leśnej, a także przemysły przetwarzającego ich produkty, a także części pozostałych odpadów, które ulegają biodegradacji, oraz ziarna zbóż niespełniające wymagań jakościowych dla zbóż w zakupie interwencyjnym (…) i ziarna zbóż, które nie podlegają zakupowi interwencyjnemu. Projekt ten wprowadza także osobną definicję dla biomasy leśnej, czyli biomasę powstałą na terenie lasu oraz w wyniku jej przetworzenia, a także biomasę stanowiącą odpad lub pozostałość z procesu przetwarzania biomasy powstałej na terenie lasu lub odpady z przemysłu przetwarzającego odpady z produkcji leśnej. Wprowadzenie tej definicji ma na celu wyraźne określenie granicy przedmiotowego rodzaju biomasy, tak, aby nie było problemu z jej zdefiniowaniem, co w dotychczasowej praktyce wielokrotnie miało miejsce.
Widać, iż definicje te zmierzają ku definicji unijnej [7], znacznie pojęciowo szerszej, według której osady ściekowe należy definiować, jako biomasę.

5.    Zakres stosowania definicji

   Przytoczone definicje mają ścisły obszar zastosowania. Definicja wg Rozporządzenia Ministra Środowiska, jest wykorzystywana w celu ustalania warunków środowiskowych związanych z wprowadzaniem gazów i pyłów do powietrza. W myśl tego rozporządzenia osady ściekowe nie są zaliczane do biomasy, a proces termicznego przekształcania osadów ściekowych należy traktować jak proces termicznego przekształcania odpadów. Standardy takie są znacznie bardziej rygorystyczne. Należy dodatkowo brać pod uwagę fakt, że instalacje termicznego przekształcania odpadów, które mieszczą się w definicji biomasy, podlegają pewnym uproszczeniom, do których należy m.in. zwolnienie z obowiązku przestrzegania specjalnych wymagań dotyczących prowadzenia procesu termicznego przekształcania odpadów [12]. Warto jednak podkreślić, iż jeżeli w instalacji jednocześnie wraz z paliwami są spalane odpady inne niż niebezpieczne w ilości nie większej niż 1% masy tych paliw, to do instalacji tej nie stosuje się przepisów dotyczących współspalania odpadów w zakresie standardów emisyjnych.
     Druga z przedstawionych definicji wynika z Rozporządzenia, które służy potrzebie rozliczania udziału energii pochodzącej z odnawialnych źródeł energii. W związku z tym, z punktu widzenia Ustawy Prawo energetyczne termiczna utylizacja osadów ściekowych to proces produkcji energii ze źródeł odnawialnych. Definicja ta umożliwia zatem przedsiębiorstwom wywiązanie się z nałożonych prawem energetycznych obowiązków.

 Wnioski

    W polskim porządku prawnym istnieją dwie definicje biomasy, które należy stosować do dwóch różnych celów. Dla celów ustalenia, jakie obowiązki wynikające z przepisów ochrony środowiska, korzystać należy z definicji Ministra Środowiska. Przy współspalaniu osadów ściekowych w ilości do 1% w masie paliwa, standardy emisyjne dla paliw nie ulegają zmianie. Przy współspalaniu osadów w ilości ponad 1%, należy prowadzić ciągły pomiar emisji zanieczyszczeń, w tym HCl i HF, a także ciągłych pomiarów prędkości przepływu spalin, temperatury spalin, ciśnienia statycznego spalin oraz współczynnika wilgotności.
Dla potrzeb rozliczenia udziału energii pochodzącej ze źródeł odnawialnych stosujemy definicję Ministra Gospodarki. Zgodnie z obowiązującym prawem osady ściekowe uznaje się za czystą biomasę neutralną pod względem CO₂, której przydzielono wskaźnik emisji CO₂ wynoszący zero.

 Literatura

[1] Dyrektywa 2001/77/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 27 września 2001r.w sprawie wspierania produkcji na rynku wewnętrznym energii elektrycznej wytwarzanej ze źródeł odnawialnych.
[2] Polityka energetyczna Polski do 2030 roku, Dokument przyjęty przez Radę Ministrów w dniu 10 listopada 2009 roku.
[3] „Krajowy Plan gospodarki odpadami 2010”, Uchwała Rady Ministrów nr 233 z dn. 29 XII 2006 (Monitor Polski z dn.29 grudnia 2006).
[4] „Krajowy Program Oczyszczania Ścieków Komunalnych”, Ministerstwo Środowiska, Warszawa 2003.
[5] T. PAJĄK, Termiczne przekształcanie, jako element systemu zagospodarowania odpadów komunalnych i osadów ściekowych, VI Międzynarodowa Konferencja Naukowo-Techniczna „Zarządzanie Środowiskiem na terenach uprzemysłowionych – nowoczesne systemy, techniki i technologie”.
[6] Rocznik Statystyczny. Ochrona Środowiska. GUS Warszawa 2008.
[7] Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2009/28/WE z dnia 23 kwietnia 2009 r. w sprawie promowania stosowania energii ze źródeł odnawialnych zmieniająca i w następstwie uchylająca dyrektywy 2001/77/WE oraz 2003/30/WE.
[8] Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 20 grudnia 2005 r. w sprawie standardów emisyjnych z instalacji (Dz. U. z roku 2005, Nr 260, poz. 2181).
 [9] Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 27 września 2001 r. w sprawie katalogu odpadów (Dz. U. z 2001 r., Nr 112, poz. 1206)
[10] Rozporządzenia Ministra Gospodarki z dnia 14 sierpnia 2008 r. w sprawie szczegółowego zakresu obowiązków uzyskania i przedstawienia do umorzenia świadectw pochodzenia, uiszczenia opłaty zastępczej, zakupu energii elektrycznej i ciepła wytworzonych w odnawialnych źródłach energii oraz obowiązku potwierdzania danych dotyczących ilości energii elektrycznej wytworzonej w odnawialnym źródle energii (Dz. U. z dnia 28 sierpnia 2008 r.)
[11] Ustawa z dnia 8 I 2010r. o zmianie Ustawy Prawo Energetyczne oraz zmianie innych niektórych ustaw – Dz. U, Nr 21, poz. 104
[12] Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 21 marca 2002r. w sprawie wymagań dotyczących prowadzenia procesu termicznego przekształcania odpadów (Dz. U. Nr 37, poz. 339 z późn. zm.)

Autor: dr inż. Sebastian Werle, Instytut Techniki Cieplnej, Politechnika Śląska

Artykuł został opublikowany w magazynie "ECiZ" nr 12/2010, 1/2011