biopaliwa

Biopaliwa – Dyrektywa RED II a ocena zrównoważoności

Aktualnie w Unii Europejskiej (UE) trwają prace nad tzw. Pakietem Zimowym lub inaczej dyrektywą RED II. Do 2020 r. obowiązującym dokumentem na poziomie Wspólnoty jest dyrektywa Renewable Energy Directive (2009/28/EC) w sprawie promowania stosowania energii ze źródeł odnawialnych i sposobu jej transpozycji w poszczególnych krajach UE – zgodnie z ustalonymi wymaganiami.

Warto zwrócić uwagę na fakt, że od 2009 r. trwały prace w różnych Komisjach UE, których celem było dopracowanie dyrektywy RED II do obecnego kształtu. Główne problemy dotyczyły zapobiegania pośredniej zmianie sposobu użytkowania gruntów, co może zwiększyć emisję dwutlenku węgla. Przeznaczenie gruntów pod uprawę surowców do produkcji biopaliw nie powinno prowadzić do przemieszczania społeczności lokalnych i tubylczych. Ponieważ obecne biopaliwa są produkowane głównie z roślin uprawianych na istniejących użytkach rolnych, może nastąpić zachwianie bezpieczeństwa żywnościowego.

Na poziomie UE wiele uwag i poprawek zgłosił Europejski Komitet Ekonomiczno-Społeczny (EKES) w odnośnych dokumentach (COM(2012) 595 final – 2012/0288 (COD) (2013/C 198/09). Z uzyskanych prognoz wynikało, iż emisje gazów cieplarnianych związane z pośrednią zmianą sposobu użytkowania gruntów są znaczne i niwelują część lub całość ograniczenia emisji gazów cieplarnianych, przypisywanego poszczególnym biopaliwom. Ponadto produkcja biopaliw z upraw roślin spożywczych przyczynia się do wahań cen żywności oraz może mieć znaczny, negatywny wpływ społeczny na środki utrzymania, prawo do pożywienia czy dostęp do gruntów. Uznano, że konieczne jest wspieranie badań i rozwoju nowych zaawansowanych biopaliw, które nie konkurują z uprawami roślin spożywczych. Ustalono, iż realizacja ww. celów wymaga uwierzytelnienia i kontroli jakości biopaliw. Niezależnie od tego, czy surowce były uprawiane na terenie Wspólnoty, czy poza jej terytorium, energię z biopaliw ciekłych i biopłynów uwzględnia się tylko wtedy, gdy spełniają one kryteria zrównoważonego rozwoju, zawarte w Dyrektywie 2009/28/WE, i nie przekraczają wartości podanego wkładu; zatem zasadne jest wprowadzenie obowiązku certyfikacji biopaliw pod kątem zrównoważonego rozwoju.

Biopaliwa zaawansowane

Przyjęto, że Komisja Europejska (KE) powinna w trybie pilnym przyznać Europejskiemu Komitetowi normalizacyjnemu (CEN) wyraźny mandat do przygotowania technicznych norm emisji dla zaawansowanych biopaliw oraz końcowych mieszanek paliw.

Europejski Komitet Ekonomiczno-Społeczny stwierdził, iż KE zdaje sobie sprawę z tego, że tzw. zaawansowane biopaliwa produkowane z odpadów lub alg zasadniczo będą droższe niż konwencjonalne agropaliwa powstające z upraw roślin przeznaczonych do spożycia. Ponieważ KE wychodzi z założenia, że zaawansowane paliwa są niezbędne do osiągnięcia celu 10%, stosuje taką metodę obliczeniową, która zapewni jego uzyskanie.

Każdy litr zaawansowanego paliwa produkowanego z surowców wymienionych w części A załącznika IX do wniosku dotyczącego dyrektywy (czyli np. z alg, słomy, obornika, osadu ściekowego, łupin orzechów, kory, trocin i wiórów lub liści) jest opatrywany współczynnikiem 4, czyli jest obliczany jako 4 litry konwencjonalnych agropaliw. W przypadku paliw produkowanych np. ze zużytego oleju spożywczego czy niespożywczego materiału celulozowego (część B załącznika IX) stosuje się współczynnik 2.

W ten sposób już dzięki 2,5-procentowemu udziałowi zaawansowanych paliw, którym przypisano czynnik 4, można uznać cel 10% za osiągnięty. Przy założeniu, że te zaawansowane paliwa przynoszą 60-procentową redukcję emisji gazów cieplarnianych względem paliw kopalnych, emisje gazów cieplarnianych w sektorze transportu zmniejszyłyby się o ok. 1,5%. A ponieważ emisje z transportu stanowią ok. 25% wszystkich emisji w UE, szacowana łączna redukcja emisji gazów cieplarnianych w UE nie przekroczyłaby połowy procenta. Zdaniem EKES, nie ma znaczenia, czy wyznaczony cel 10% zostanie osiągnięty za pomocą 2,5-procentowych nowoczesnych biopaliw lub połączenia maksymalnego udziału konwencjonalnych biopaliw wynoszącego 5% i przykładowo udziału zaawansowanych biopaliw wynoszącego 1,25% – takiego działania nie można uznać za istotny wkład w zwiększenie bezpieczeństwa dostaw w UE oraz w ochronę klimatu.

W załączniku IX do dyrektywy RED II podano surowce do produkcji zaawansowanych biopaliw, które liczą się podwójnie w osiąganiu celów. Należą do nich:

  • Algi, jeżeli są hodowane na lądzie, w stawach lub w fotobioreaktorach.
  • Frakcja biomasy zmieszanych odpadów komunalnych, ale niesegregowanych odpadów z gospodarstw domowych, z zastrzeżeniem celów recyklingu, na mocy art. 11 ust. 2a dyrektywy 2008/98/WE.
  • Bioodpady, zgodnie z definicją w art. 3 pkt 4 dyrektywy 2008/98/WE, z gospodarstw domowych podlegające selektywnej zbiórce, zgodnie z definicją w art. 3 pkt 11 tej dyrektywy.
  • Frakcja biomasy odpadów przemysłowych, nienadająca się do wykorzystania w łańcuchu żywnościowym ludzi i zwierząt, w tym materiał z detalu i hurtu oraz z przemysłu rolno-spożywczego, rybołówstwa i akwakultury, z wyłączeniem surowców wymienionych w części B niniejszego załącznika.
  • Słoma.
  • Obornik i osad ściekowy.
  • Ścieki z zakładów wytłaczania oleju palmowego i puste wiązki owoców palmy.
  • Olej talowy i słoma oleju talowego.
  • Surowa gliceryna.
  • Wytłoczyny z trzciny cukrowej.
  • Wytłoki z winogron i osad winny z drożdży.
  • Łupiny orzechów.
  • Łuski nasion.
  • Kolby oczyszczone z ziaren kukurydzy.
  • Frakcja biomasy odpadów i pozostałości z leśnictwa i gałęzi przemysłu opartych na leśnictwie, np. kora, gałęzie, trzebież, liście, igły, wierzchołki drzew, trociny, strużyny, ług czarny, melasa, osad włóknisty, lignina.
  • Inny niespożywczy materiał celulozowy i lignocelulozowy, określony w art. 2 ust. 2s i r.
  • Zużyty olej kuchenny.
  • Tłuszcze zwierzęce sklasyfikowane w kategoriach 1 i 2.
  • Melasa.

W Aneksie XI dyrektywy RED II podano, jakie są rodzaje biopaliw zaawansowanych. Należą do nich bioetanol, biometanol i bioweglowodory.
Technologie otrzymywania biopaliw zaawansowanych to:

  • fermentacja,
  • uwodornienie,
  • metanol i węglowodory otrzymywane z gazu syntezowego.

Na rys. 1 przedstawiono, jak kształtuje się rozwój technologii otrzymywania biopaliw zaawansowanych.

Biopaliwa

Rys. 1. Rozwój technologii otrzymywania biopaliw zaawansowanych
Źródło: Innovation Outlook Advanced Liquid Biofuels, IRENA www.irena.org

Ścieżki rozwoju technologii etanolu z celulozy pokazano na rys. 2.

Biopaliwa

Rys. 2. Ilustracja technologii otrzymywania etanolu z różnych surowców.
Źródło: Innovation Outlook Advanced Liquid Biofuels, IRENA 2016 – www.irena.org

Biopaliwa

Rys. 3. Ilustracja technologii otrzymywania metanolu, ON, wyższych alkoholi (butanolu) z różnych surowców.
Źródło: Innovation Outlook Advanced Liquid Biofuels, IRENA, 2016 – www.irena.org

Nowe propozycje celu dla OZE

Zawarte w grudniu 2016 r. porozumienie przedstawicieli rządów w Radzie UE przewidywało, że do 2030 r. udział energii ze źródeł odnawialnych wyniesie 27%. Jednak 17 stycznia br. Parlament Europejski (PE) przegłosował stanowisko w sprawie dyrektywy o odnawialnych źródłach energii (RED II), ustalając na poziomie 35% cel OZE na 2030 r. Parlament Europejski proponuje też wyższy niż państwa unijne cel efektywności energetycznej. Kraje członkowskie chciałyby, aby wynosił on w 2030 r. 30%, natomiast europosłowie opowiedzieli się za celem wynoszącym 35%. Jeśli ta propozycja zostałaby przyjęta (odbędą się jeszcze w tej sprawie negocjacje państw członkowskich i PE), kraje unijne musiałyby bardziej ograniczyć zużycie energii.
Kluczową decyzją, podjętą podczas głosowania, jest usunięcie biodiesla wykonanego z oleju palmowego z listy biopaliw liczonych do celu UE w zakresie OZE od 2021 r. Głosowanie na sesji plenarnej zwiększyło również cel wykorzystania energii odnawialnej w zakresie transportu do minimum 12% do 2030 r. Powinno to zapewnić działania w sektorze, który dziś opiera się w 95% na paliwach kopalnych. Jednak musi być on spełniony, bez użycia sztucznych mechanizmów wielokrotnego liczenia.

Pozytywne jest również to, że Parlament podtrzymał wniosek KE dotyczący obowiązku produkcji biopaliw zaawansowanych w ilości 3,6% do 2030 r. Według dyrektywy RED II, przewiduje się stopniowe zmniejszanie udziału biopaliw z surowców rolnych (I generacji) z max. 7% w 2021 r. do max. 3,6% w 2030 r. Na podstawie szacunków własnych obliczono, że w 2030 r. zapotrzebowanie na biopaliwa zaawansowane w Polsce będzie wynosiło ok. 800 tys. t.

W dalszym ciągu do celów energetycznych można używać pozostałości biomasy drzewnej (leśnej) pomimo sprzeciwu koalicji Zielonych i innych grup.

Kryteria redukcji emisji GHG

Kryteria wymagające redukcji emisji gazów cieplarnianych (GHG) dla biopaliw w porównaniu z paliwami kopalnymi ustalono z następującymi progresywnymi celami:

  • 70% redukcji GHG dla instalacji rozpoczynających działalność po 1 stycznia 2021 r.
  • 80% redukcji GHG dla instalacji rozpoczynających działalność po 1 stycznia 2026 r.

Produkcja elektryczności z biomasy powinna spełniać dwa kryteria:

  • działać wyłącznie na biomasie,
  • charakteryzować się efektywnością energetyczną na poziomie 40%.

Dotyczy to tylko instalacji rozpoczynających działalność po trzech latach od przyjęcia dyrektywy (przypuszczalnie w 2021 r.). Dla biomasy wykorzystywanej do produkcji energii w skojarzeniu (Combined Heat and Power – CHP) będą obowiązywały zasady zastosowania kryteriów zrównoważonego rozwoju (RED II).

W art. 7 dyrektywy RED II podano, że po 2020 r. dystrybutorzy lub sprzedawcy detaliczni muszą uzyskać oszczędność energii na poziomie co najmniej 1,5% (rocznie). W odniesieniu do okresu po roku 2020 zmniejszono elastyczność państw członkowskich w zakresie rachunkowości oszczędności energii. Sektor transportu, wcześniej wyłączony z oszczędności, jest teraz uwzględniony. Jednym z konsultantów dyrektywy RED II na poziomie UE jest Europejskie Stowarzyszenie AEBIOM (European Biomass Association), które opowiedziało się za przestrzeganiem obowiązujących przepisów, postulując nieco niższą efektywność energetyczną – 38%. AEBIOM będzie kontynuował prace nad tym punktem podczas rozmów trójstronnych. Dyrektywa RED II będzie dalej procedowana, jednak ogólny jej kształt i podane progi wartości celów raczej nie ulegną zmianie.

Certyfikat zrównoważonego rozwoju

Jednym z warunków zaliczenia do celów krajowych biopaliw płynnych jest posiadanie certyfikatu dotyczącego spełnienia kryteriów zrównoważonego rozwoju, określonych w Dyrektywie 2009/28/WE. Do oceny ich zgodności z różnymi technologiami produkcji biopaliw stosowane są różne metody. W Polsce Instytut Nafty i Gazu (INiG – PIB) opracował własny system certyfikacji zrównoważonej produkcji biopaliw i biopłynów, zatwierdzony decyzją wykonawczą Komisji Europejskiej nr 2014/325/UE. System KZR INiG określa standardy i procedury, jakie muszą być stosowane w całym łańcuchu produkcji biomasy i biopaliw. Działała on jako system dobrowolny. Uzyskanie takiego certyfikatu przez producenta biopaliwa będzie stanowiło potwierdzenie, iż prowadzona przez niego produkcja jest zgodna z kryteriami zrównoważonego rozwoju (wg RED), a spalanie biopaliwa generuje niższą emisję GHG w cyklu życia niż jego kopalny odpowiednik.

Zakres tego systemu dotyczy:

  • pierwszych punktów zbiórki biomasy roślinnej (FGP), w tym producentów rolnych,
  • zakładów przetwórstwa,
  • wytwórców biokomponentów,
  • firm handlowych.

Biopaliwa

Rys. 4. Łańcuch przetwarzania biomasy
Źródło: Projekt BIOTEAM, pt. ,,Optymalizacja zrównoważonych systemów przetwarzania i dostaw bioenergii na konkurencyjnych rynkach w Europie” (www.sustainable-biomass.eu) za www.bape.com.pl

Metody badań zrównoważonego rozwoju

W kilku projektach UE, a także na świecie zostały opracowane rożne metodyki, a co za tym idzie – nieco odmienne kryteria oceny zrównoważonego rozwoju. Generalnie, w celu właściwej oceny zrównoważonego rozwoju ścieżki wykorzystania biomasy istotne jest włączenie do analizy aspektów ekonomicznych, społecznych i środowiskowych. Jednym z projektów dotyczących tej problematyki jest grant pt. ,,Promocja zrównoważonej produkcji surowców do zaawansowanych biopaliw na gruntach niewykorzystywanych rolniczo w Europie” (FORBIO www.forbio-project.eu). Celem projektu jest m.in. opracowanie metodyki i narzędzia kalkulacyjnego do oceny zrównoważonej produkcji bioenergii na niewykorzystanych rolniczo gruntach w Europie na poziomie lokalnym. W projekcie tym wykorzystano Globalne Wskaźniki Zrównoważonego Rozwoju Bioenergii (ang. Global Bioenergy Partnership – GBEP), przedstawione i opublikowane w raporcie (FAO, 2011). Został on opracowany przez członków GBEP w latach 2008-2011. Globalne Wskaźniki Zrównoważonego Rozwoju Bioenergii odnoszą się do wszystkich form bioenergii. Zostały one przetestowane w wielu krajach, na poziomie regionalnym i krajowym, mogą być wykorzystywane jako narzędzia do kształtowania polityki w zakresie bioenergii. Mają one jednak opisywać trwałość istniejących już łańcuchów wartości bioenergii (ex-post) na poziomie krajowym. W tab. 1 zestawiono omawiane wskaźniki.

Tab. 1. Wskaźniki zrównoważonego rozwoju bioenergii zestawione w raporcie (FAO, 2011)

Segment Środowiska
Nr wskaźnika Nazwa wskaźnika Opis wskaźnika
1. Emisja gazów cieplarnianych w cyklu życia Emisje gazów cieplarnianych w cyklu życia produkcji i wykorzystania bioenergii, Eqw
2. Jakość gleby Wzrost lub zmniejszenie zawartości pierwiastka C (% C); zmiany w próchnicy, składnikach odżywczych, erozja gleby. Odsetek gruntów, dla których jakość gleby w odniesieniu do węgla organicznego jest utrzymana lub poprawi się.
3. Poziom zbioru surowca leśnego Roczne zbiory zasobów drzewnych objętościowo i jako procent wzrostu netto lub odsetek rocznych zbiorów wykorzystywane do bioenergii.
4. Emisja gazów innych niż cieplarniane, w tym toksyn Emisje gazów innych niż cieplarniane i toksyn od przetwarzania poprzez transport surowców, półproduktów i produktów.
5. Zużycie wody Zwiększenie zapotrzebowania na wodę dla celów bioenergii (m3). Ilość wody pobranej z określeniem zlewni wykorzystywanej do produkcji i przetwarzania surowców na jednostkę produkcji bioenergii.
6. Jakość wody Ładunek zanieczyszczeń do cieków i zbiorników wodnych, w związku z przetwarzaniem bioenergii.
7. Różnorodność biologiczna w krajobrazie Powierzchnia i odsetek gruntów wykorzystywanych do produkcji roślin dla bioenergii.
8. Zmiany użytkowania związane z produkcją bioenergii. Łączna powierzchnia gruntów do produkcji surowca dla bioenergii, w stosunku do całkowitej powierzchni użytków rolnych i leśnych. Zmiany użytkowania gruntów związane z produkcją bioenergii.
Segment Socjalny
9. Własność i dzierżawa gruntów do produkcji bioenergii Odsetek gruntów – ogółem i według rodzaju gruntów – wykorzystywanych do produkcji surowców, aktualny krajowy system prawny. Wpływ segmentu bioenergii na cenę gruntu i własność ziemi.
10. Cena i podaż krajowego kosza żywności Wpływ produkcji bioenergii na ceny żywności (ceny w koszyku żywności, €). Kosz żywności  jest określony jako zbiór reprezentatywnych produktów spożywczych. Badania należy przeprowadzić na poziomie krajowym i regionalnym, biorąc pod uwagę zmiany popytu na żywność, zmiany w imporcie i eksporcie produktów spożywczych, zmiany w kosztach produkcji rolnej wynikające z cen ropy naftowej i cen energii.
11. Zmiana w przychodach Zmiana przychodów ze względu na produkcję bioenergii, wynagrodzenie wypłacane na rzecz zatrudnienia w sektorze bioenergii w stosunku do porównywalnych sektorów. Własna konsumpcja produktów bioenergii, w tym surowców, przez samozatrudnionych w gospodarstwach domowych.
12. Miejsca pracy w sektorze bioenergii Tworzenie nowych miejsc pracy w wyniku produkcji bioenergii. Łączna liczba miejsc pracy w sektorze bioenergii – podać też procentowo.
13. Prawa człowieka pracowników pracujących przy importowanej biomasie spoza UE. Zmiana średniego nieodpłatnego czasu spędzonego przez kobiety i dzieci na zbieraniu biomasy w wyniku przejścia od tradycyjnego wykorzystania biomasy do nowoczesnych usług.
14. Stosowanie bioenergii  w celu rozszerzenia dostępu do nowoczesnych usług energetycznych Łączna liczba i odsetek gospodarstw domowych i przedsiębiorstw korzystających z bioenergii, z podziałem na system nowoczesny i tradycyjny wykorzystania biomasy.
15. Częstość występowania wypadków przy pracy, choroby, wypadków śmiertelnych Liczba i skala wypadków w stosunku do innych sektorów (liczba wypadków, liczba dni chorobowych).
16. Częstość występowania chorób zawodowych, inwalidztwa i zgonów Częstość występowania choroby zawodowej, szkody i wypadki śmiertelne przy produkcji bioenergii.
Segment Ekonomiczny
17. Produktywność, zysk, dochód Koszty produkcji i wydajności surowców dla bioenergii w porównaniu z innymi rodzajami działalności rolniczej. Okres zwrotu inwestycji. Płace i zyski w sektorze bioenergii. Efektywność przetwarzania surowców. Ilość energii w biomasie w przeliczeniu na 1 ha rocznie. Koszt produkcji na jednostkę bioenergii.
18. Bilans energii netto Saldo energii netto. Energia włożona/energia uzyskana, MJ/MJ.
19. Wartość dodana brutto Wartość dodana brutto w przeliczeniu na jednostkę produkowanej bioenergii i jako procent PKB
20. Zastąpienie paliw kopalnych biomasą Określenie ilości energii z paliw kopalnych, która może być zastąpiona bioenergią roczne.
21. Szkolenie i przekwalifikowanie siły roboczej Szkolenia dla menedżerów i pracowników gospodarstw rolnych. Odsetek wyszkolonych pracowników w sektorze bioenergii.
22. Dywersyfikacja energii Wykorzystanie na poziomie regionu/kraju  bioenergii. Zmiana podaży energii pierwotnej z uwzględnieniem bioenergii.
23. Infrastruktura i logistyka dystrybucji bioenergii Liczba i wydajność systemów dystrybucyjnych. Długość tras, punkty krytyczne systemów dystrybucyjnych, wraz z ich oceną.
24. Wydajność i elastyczność wykorzystania bioenergii Podać ilość źródeł bioenergii (liczbę nowych źródeł). Stosunek zainstalowanej mocy w odniesieniu do rzeczywistego wykorzystania.

Kalkulator zrównoważonego rozwoju bioenergii

Specyfikacje analiz, które należy przeprowadzić w FORBIO, wymagają jednak opracowania scenariuszy zrównoważonego rozwoju łańcuchów wartości bioenergii, które dotychczas nie zostały opracowane (ex-ante). Ponadto ustawienie badania wymaga sporządzenia oceny lokalnych wpływów na różne aspekty składające się na zrównoważony rozwój (analiza na poziomie lokalnym), w przypadku której UE wspierała rozwój różnych kalkulatorów i skutecznych metodologii (np. BioGrace).

Stopniowo partnerzy projektu (Niemcy, Włosi, Ukraińcy) byli w stanie zidentyfikować obszary odpowiednie do produkcji surowców i rozwoju zaawansowanych łańcuchów wartości bioenergetycznych. Kalkulator FORBIO jest przeznaczony przede wszystkim do samooceny i wewnętrznej komunikacji na temat celów zrównoważonego rozwoju i wydajności projektu.

W kontekście projektu FORBIO, Organizacja Narodów Zjednoczonych ds. Wyżywienia i Rolnictwa (FAO) opracowała – oparty na programie Excel – kalkulator do pomiaru wyników zrównoważonego rozwoju łańcuchów wartości badanych w FORBIO. Kalkulator o nazwie F.A.S.T. (Forbio Assessment of Sustainability Tool) jest w stanie wygenerować pewną liczbę pomiarów złożonych, powiązanych ze sobą problemów w sposób przyśpieszony.
Pliki arkusza kalkulacyjnego programu Excel (wprowadzanie danych) są wykorzystywane do zbierania informacji w celu oceny ekologicznej, społecznej i ekonomicznej trwałości bioenergii z dedykowanej produkcji roślinnej. Istnieją trzy arkusze excel, po jednym dla każdego filaru zrównoważonego rozwoju, a zatem zawierają listę wskaźników środowiskowych, społecznych i techniczno-ekonomicznych, do których odnoszą się dane.

W ramach FORBIO opracowywane są scenariusze zrównoważonego rozwoju łańcuchów bioenergetycznych, umożliwiające analizę przyszłych efektów realizacji tych łańcuchów (analiza ex-ante) na poziomie lokalnym (poziom zlewni, gminy).

Przedstawiona metoda w aspekcie obowiązujących i przyszłych przepisów prawnych może posłużyć do innych badań i analiz dotyczących m.in. gospodarki o obiegu zamkniętym czy mieszczącej się w tej formule biorafinerii.

Śródtytuły od redakcji, fot. na otwarcie pixabay.com

prof. dr hab. inż. Anna Grzybek

prof. dr hab. inż. Anna Grzybek

prof. dr hab. inż. Anna Grzybek, Polskie Towarzystwo Biomasy POLBIOM
e-mail: biuro@polbiom.pl, www.polbiom.pl

dr inż. Marek Hryniewicz

dr inż. Marek Hryniewicz

Polskie Towarzystwo Biomasy POLBIOM
e-mail: biuro@polbiom.pl, www.polbiom.pl

mgr inż. Łukasz Kujda

mgr inż. Łukasz Kujda

Polskie Towarzystwo Biomasy POLBIOM
e-mail: biuro@polbiom.pl, www.polbiom.pl

reklama

 

reklama