Obowiązujący w Polsce poziom 56% recyklingu odpadów w gminach w 2026 r. jest w praktyce bardzo trudny lub wręcz niemożliwy do uzyskania bez wdrożenia odzysku bioodpadów. Z uwagi na fakt, że odpady kuchenne, odpady zielone, a zwłaszcza komunalne osady ściekowe mają wysokie uwodnienie – efektywne i ekonomicznie opłacalne procesy odzysku to przede wszystkim kompostowanie i fermentacja metanowa. Procesy termiczne (takie jak zgazowywanie, pyroliza czy w szczególności spalanie) są tu mało efektywnie energetycznie, biorąc pod uwagę wysokie uwodnienie tej grupy odpadów.

Biogaz się opłaca

Jeśli porówna się różne biologiczne procesy odzysku bioodpadów (czyli odzysk kategorii R3), należy stwierdzić, że budowa kompostowani, co prawda, jest zazwyczaj tańsza niż biogazowni, jednak eksploatacja kompostowni zazwyczaj opłaca się mniej w porównaniu do przetwarzania odpadów w instalacjach biogazowych.

W obu technologiach zarabia się na przyjmowaniu bioodpadów do odzysku, jednak w tym pierwszym przypadku energia wydzielająca się z kompostowanych odpadów w postaci ciepła jest w praktyce tracona do otoczenia, a dodatkowe przychody można uzyskać jedynie ze sprzedaży kompostu jako nawozu. Tymczasem w procesie fermentacji metanowej energia z rozkładu materii organicznej wydzielana jest w formie chemicznej (metanu) – czyli głównego składnika biogazu, stanowiącego zazwyczaj między 55 a 70% zawartości biogazu. Dodatkowo otrzymuje się poferment, który jest czystym sanitarnie (w trakcie prawidłowo prowadzonego procesu giną bakterie chorobotwórcze oraz rozkładają się antybiotyki i hormony) nawozem, świetnie działającym na rośliny i glebę. Porównując więc oba procesy, zdecydowanie bardziej opłacalna jest produkcja biogazu.

Energia elektryczna czy biometan?

Aktualnie w Europie w sektorze biogazowym wytwarzanie energii elektrycznej zdecydowanie dominuje nad produkcją biometanu. Szczególnie widoczne jest to w Polsce, gdzie na prawie 500 instalacji różnego typu mamy zaledwie dwie działające biometanownie. Trzeba też podkreślić, że obecnie w sektorze biogazu rolniczego mamy jedne z najwyższych stawek w Europie za produkcję energii elektrycznej (974 zł/MWh dla instalacji do 0,499 MW mocy elektrycznej w wysokosprawnej kogeneracji) oraz biometanu (545 zł/MWh w gazie dla instalacji o mocy do 0,999 MW ekwiwalentu mocy elektrycznej).

Trochę inaczej sytuacja wygląda w sektorze komunalnym. Energia elektryczna wytwarzana z biogazu komunalnego ma wyraźnie niższe ceny gwarantowane (poniżej 600 zł/MWh, w zależności od sprawności kogeneracji) w porównaniu z energią wytwarzaną z biogazu rolniczego.

Inaczej jest w przypadku biometanu. Okazuje się bowiem, że biometan z biogazu komunalnego ma bardzo wysoką cenę gwarantowaną – na poziomie 538 zł/MWh – co jest ceną jedynie 7 zł niższą od biometanu rolniczego. W dodatku ta gwarantowana cena (indeksowana co roku o wskaźnik inflacji) działa w okresie 20 lat eksploatacji biometanowni (a jedynie 15 lat w przypadku produkcji energii elektrycznej). Powoduje to, że produkcja biometanu w instalacjach przetwarzających odpady komunalne może być bardzo opłacalna.

Aby tak się stało, konieczne jest zastosowanie wysoko wydajnych technologii, które maksymalizują „wyciągnięcie” w procesie fermentacji energii zawartej w substratach odpadowych. W tym wypadku nie ma wielkiego sensu stosowanie technologii fermentacji suchej, które w bardzo mało efektywny sposób wykorzystują energię zawartą w materii organicznej substratów, efektem czego jest konieczność stosowania dodatkowo fazy kompostowania nieprzerobionego pofermentu. Wszak nagrzewanie się pryzm pofermentu do temperatury nawet ponad 70°C nie bierze się znikąd – taki silny wzrost temperatury powodowany jest przez wydzielanie się w procesie kompostowania ciepła z rozkładu materii organicznej wciąż zawartej w tymże słabo rozłożonym pofermencie. Tymczasem w dobrze zaprojektowanej i prowadzonej instalacji fermentacji mokrej stopień odfermentowania substratów może sięgać 98%, co w praktyce nie tylko pozbawia poferment jakichkolwiek wartości energetycznych, ale także powoduje jego całkowitą stabilizację przy bardzo niskich poziomach BZT5 (biologicznego zapotrzebowania na tlen).

Potencjał rynku biometanu komunalnego

Potencjał rynku biometanu komunalnego jest wielokrotnie mniejszy niż rolniczego. Niemniej – jest on również bardzo znaczący. Według analiz przeprowadzonych przez Pracownię Ekotechnologii Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu, sięgać on może w ostrożnych szacunkach prawie 370 mln m3 biometanu rocznie. Dokładne wyliczenia przedstawiono w tabeli.

 

Potencjał biogazu w Polsce

Rodzaj substratu Masa

[mln Mg]

 Wydajność biogazowa

[m3/Mg świeżej masy]

 Stężenie CH4

[%]

 Ilość biogazu

[mln m3]

 Ilość metanu

[mln m3]
Osady ściekowe (w s.m.) 0,58 192,2 62 111,5 69,1
Odpady kuchenne 3,75 103,5 58 388,1 225,1
Trawa liście 1,25 88 52 110,0 57,2
Odpady zielone z PSZOK-u 0,4 80 50 32,0 16,0
Łącznie 6,0   Łącznie 641,6 367,4

 

W tych obliczeniach przyjęto raczej zaniżone wartości fermentacyjne – z uwagi na fakt, że wskutek różnych systemów zbioru bioodpadów niekiedy trafiać mogą one po kilku lub kilkunastu nawet dniach do biogazowni. Ponieważ są to substancje energetyczne łatwo rozkładalne, bakterie rozpoczynają ich rozkład już w pierwszych godzinach po umieszczeniu ich w brązowych workach czy pojemnikach. W efekcie może się zdarzyć, że odpady kuchenne, które trafiają do biogazowni po 2–3 tygodniach, mają jedynie 20–30 m3/Mg produkowanego metanu, zamiast powyżej 70 m3/Mg (jak to jest w przypadku świeżych bioodpadów). Stąd należy podkreślić bardzo duży wpływ systemu zbiórki bioodpadów na efektywność pracy biogazowni czy biometanowni przerabiającej te odpady.

Skąd wziąć substrat do instalacji?

Jedną z częstych wątpliwości władz samorządowych, związanych z inwestycjami w biogazownię czy biometanownię komunalną, jest problem niewystarczającej ilości substratów w gminie. Trzeba tu jednak stwierdzić, że w biogazowni komunalnej mogą być stosowane różnego rodzaju substraty rolnicze czy też z przetwórstwa rolno-spożywczego. Potencjał krajowego sektora rolniczego jest ogromny, porównywalny z niemieckim, gdzie działa blisko 10 000 biogazowni generujących moc elektryczną prawie 7000 MW. Dlatego zdecydowana większość gmin może zwiększać moc planowanych instalacji poprzez zaplanowanie wykorzystania dodatkowo substratów organicznych spoza grupy 19 i 20 katalogu odpadów.

Warto też podkreślić, że w zdecydowanej większości krajów świata nie istnieje podział na biogazownie rolnicze i komunalne. Bardzo wiele krajów rozwija także sektor biogazu komunalnego jako najlepszy sposób na odzysk bioodpadów. Światowy prym wiodą Chiny – z ponad 125 tysiącami przemysłowych instalacji pracujących na odpadach komunalnych i biomasie rolniczej.

prof. Jacek Dach

Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu