Wykorzystanie biopaliw, spalanie biomasy bardziej szkodzi niż pomaga.

Podczas gdy w wielu krajach świata rośnie produkcja biopaliw, których stosowanie ma stać się środkiem ograniczania emisji gazów cieplarnianych i zmniejszania uzależnienia od importu ropy naftowej, naukowcy coraz głośniej zadają podstawowe pytania.

W jakim stopniu wykorzystanie paliw roślinnych faktycznie przyczynia się do obniżenia skali efektu cieplarnianego, jaki będzie wpływ rozszerzania tych upraw na środowisko naturalne oraz ile ziemi trzeba będzie przeznaczyć na ten cel? Zapewnienie zrównoważonego charakteru rozwoju tego nowego segmentu rolnictwa staje się kwestią o zasadniczym znaczeniu – przekroczenie nie rozpoznanych jeszcze granic może bowiem doprowadzić do skutków o trudnym do przewidzenia zasięgu.

Termin „biopaliwa” obejmuje szereg produktów pochodzenia biologicznego stosowanych jako paliwa w transporcie. Bioetanol jest głównym substytutem benzyny, natomiast cała grupa produktów wytwarzanych z olei roślinnych i zwierzęcych określana mianem „biodiesel” może zastępować tradycyjne paliwa używane w silnikach diesla. Oba rodzaje biopaliw można wytwarzać wieloma metodami, na przykład najtaniej bioetanol uzyskuje się z fermentacji roślin zawierających cukier lub skrobię. Inne sposoby, zwane wtórnymi, polegają między innymi na użyciu enzymów lub innych związków chemicznych do rozkładu celulozy z wytwarzaniem alkoholu przez fermentację. Do tych procesów nadają się rozmaite odpady rolnicze i leśne, jednak żaden z tych procesów nie jest jeszcze opanowany na skalę przemysłową. Również „biodiesle” można uzyskiwać różnymi sposobami. Pierwszy z nich stanowi prostą transestryfikację kwasów tłuszczowych - usunięcie glicerolu prowadzi do wytwarzania substancji podobnej do oleju diesla. Do tego procesu nadają się rozmaite oleje roślinne np. słonecznikowe, sojowe, kokosowe czy rzepakowe oraz tłuszcze zwierzęce. Prostota tej technologii procesu przyczyniła się do zwiększenia areału wymienionych upraw na skalę, której rozmiary zaczynają wzbudzać obawy ekologów. Również dla „biodiesli” opracowano kilka technologii „wtórnych”. Należy do nich proces Fischera-Tropscha, obejmujący zgazowanie odpadów roślinnych i drzewnych; uzyskiwany biogaz przetwarza się następnie na „biodiesel”.

Obecnie w Unii Europejskiej biopaliwa pokrywają znikomy ułamek zapotrzebowania na paliwa płynne w transporcie kołowym, a mianowicie około 1% paliw do silników diesla, zaś udział bioetanolu jest jeszcze mniejszy. Tymczasem w USA bioetanol zastępuje 4% benzyny, nie mówiąc o Brazylii, gdzie jego wykorzystanie osiągnęło już 20% łącznego zużycia paliw. W ślady Brazylii idą Chiny – powstaje tam największa w świecie przetwórnia skrobi na bioetanol. We wszystkich tych krajach opracowano plany rozwoju tego stosunkowo nowego działu przemysłu. Unijna dyrektywa dotycząca biopaliw przewiduje wzrost ich wykorzystania w transporcie do poziomu 5,75% (pod względem wartości energetycznej) w 2010 r. W tym czasie w Brazylii zużycie bioetanolu ma osiągnąć 18 mln ton. Szereg innych krajów, zwłaszcza azjatyckich, planuje znaczne zwiększanie produkcji biopaliw, co będzie wymagało wielokrotnie większych dostaw surowców roślinnych. Spełnienie tych zamierzeń stawia pytania o możliwości zrównoważonego, bezpiecznego dla środowiska rozwoju bazy surowcowej dla tego segmentu wytwórczości.

Badania przeprowadzone. na Uniwersytecie Utah w 2003 r. ustaliły przybliżoną ilość węgla, jaka będzie konieczna do zaspokojenia obecnego rocznego zapotrzebowania na energię na całym świecie. Wynosi ona 22% rocznego przyrostu roślinności na naszej planecie, co jednocześnie około dwukrotnie przewyższa globalną produkcję rolną. Liczba ta daje ogólne pojęcie o ilości biomasy, którą należałoby rocznie pozyskiwać dla zastąpienia paliw organicznych. Jednocześnie pojawia się zasadnicze pytanie o niezbędny obszar terenów pod jej uprawy. Dla Stanów Zjednoczonych oszacowano areał upraw zbóż, z których uzyskany bioetanol pozwoliłby na wyeliminowanie stosowania paliw ropopochodnych w transporcie, jako 60% obecnego obszaru użytków rolnych. W Europie osiągnięcie założonego udziału bioetanolu (5,75%) będzie wymagać około 56 tys. km2 gruntów, natomiast całkowite wyeliminowanie benzyny z transportu - 1 mln km2. Dlatego obecnie za realną granicę tego wskaźnika uważa się co najwyżej 10%. Produkcja „biodiesla” będzie wymagać równie rozległych obszarów rolnych. Przy przeciętnej wydajności 1.45 ton/ha tego biopaliwa z rzepaku łączne zapotrzebowanie Unii na „biodiesel” w wysokości 162 mln ton/rok spowoduje zajęcie około 110 mln hektarów gruntów. Zatem całkowite oparcie transportu na biopaliwach w 25 krajach Unii będzie wymagało oddania pod omawiane uprawy ponad 2 mln km2 czyli aż 55% powierzchni Wspólnoty! Oczywiście jest to nierealne i dlatego wystąpi prawdopodobnie konieczność importu brakującej ilości. Przyłączenie krajów Europy Środkowo-Wschodniej stwarza szanse zdecydowanego zwiększenia produkcji biomasy w Unii. Nowe państwa członkowskie, w tym także Polska, posiadają bowiem duże sektory rolnictwa i gospodarki leśnej przy niższej gęstości zaludnienia. Doskonałą ilustracją tych możliwości jest Ukraina (wprawdzie jeszcze nie członek Wspólnoty), gdzie - zdaniem badaczy z Uniwersytetu w Utrechcie - pod uprawy biomasy i roślin oleistych można przeznaczyć aż 270 000 km2. Wymagałoby to jednak znacznej intensyfikacji funkcjonującego tam rolnictwa dla zwiększenia wydajności plonów zbieranych z mniejszego areału. Wywołałoby to szereg nowych problemów jak wzrost zużycia pestycydów i nawozów sztucznych, zagrożenia dla środowiska naturalnego, zachwianie równowagi wodnej itp. Podobne badania tych naukowców wykonane dla Brazylii wykazały możliwość oddania od 580 do 1480 tysięcy km2 ziemi pod uprawę eukaliptusa bez konieczności kosztownej i groźnej dla ekologii deforestacji. Również i w tym przypadku pojawiłaby się oczywista konieczność zintensyfikowania dotychczasowej gospodarki rolnej i hodowlanej, co jednak nie tylko zwiększyłoby emisję gazów cieplarnianych, lecz wywołałoby podobne problemy ekologiczne jak w przypadku Ukrainy. Z kolei przedsięwzięcie to zapewniłoby niezależność kraju od importu ropy, nie licząc innych korzyści ekonomicznych jak np. wzrost wpływów do budżetu i stworzenie nowych miejsc pracy.

Główną przesłanką dla stosowania biopaliw jest ich domniemany potencjał redukcji emisji gazów cieplarnianych. Należą do nich oprócz dwutlenku węgla także metan, chlorowęglowodory oraz tlenki azotu i siarki. Przynależność wymienionych gazów do tej grupy jest niezwykle istotna, ponieważ powstają lub uczestniczą one w procesach wytwarzania biopaliw. Ich obecność zasadniczo utrudnia dokładną ocenę wpływu zastępowania paliw ropopochodnych biopaliwami na zwalczanie efektu cieplarnianego. Spalanie biopaliw przynosi jeszcze inne korzyści dla ekologii: znaczne obniżenie emisji pyłów i cząstek stałych dzięki lepszemu spalaniu oraz prawie zerowe wydzielanie związków siarki (niestety przy wyższej emisji tlenków azotu). Przy utylizacji biomasy zakłada się, że przy jej spalaniu do atmosfery dostaje się ta sama ilość węgla, która została pobrana z otoczenia w procesach asymilacji. Jednak uwzględniając wydatek energii poniesiony w postaci nawozów sztucznych, transportu i dwutlenek węgla wydzielony z gleby przy orce, ten bilans ulega wyraźnemu naruszeniu. Szacunkowe określenie redukcji CO2 przy produkcji etanolu daje wynik dodatni lub ujemny zależnie od surowca i metody wytwarzania. Na przykład przy przetwarzaniu zboża na etanol może w szczególności wystąpić w ogóle brak jakichkolwiek efektów po uwzględnieniu faktycznych kosztów wytworzenia surowca. Badacze Departamentu Rolnictwa USA ustalili, że wyprodukowany etanol zawiera o 67% więcej energii od ilości doprowadzonej. Z kolei naukowcy z Uniwersytetu Kalifornia oceniają, że obniżenie emisji gazów cieplarnianych dzięki spalaniu etanolu zamiast benzyny wynosi tylko 13%, stosowanie „biodiesla” może podnieść ten efekt do 50%.

Duże wątpliwości budzi sposób obliczania redukcji emisji gazów cieplarnianych uzyskiwanej dzięki uprawie biomasy. Większość badaczy nie bierze pod uwagę oczywistego faktu, że na danym terenie roślinność rozwijałaby się również w razie zaniechania uprawy biomasy i także obniżałaby emisję CO2. Tymczasem ocenia się, że pozostawienie dotychczasowej roślinności zapewnia podobny wkład w redukcję tej emisji, a przy tym przynosi szereg innych istotnych korzyści ekologicznych.

Prof. Righelato z Uniwersytetu Reading, konsultant Komisji Europejskiej, jest jednym ze sceptyków podważających powszechny entuzjazm towarzyszący utylizacji biomasy. Jego raport oparty na danych Ministerstwa Nauki i Techniki Brazylii wskazuje, że dla każdego hektara upraw trzciny cukrowej przeznaczonej do produkcji etanolu zastępującego benzynę do atmosfery ulatnia się o 13 ton mniej związków węgla niż przy bezpośrednim wykorzystaniu ropy. Jeżeli na tym samym obszarze jednego hektara rozwijałby się w naturalny sposób las, to rocznie absorbowałby z atmosfery aż 20 ton dwutlenku węgla. Zatem „ekologiczny zysk” przypadający na 1 ha byłby większy o 7 ton. Dlatego rezygnacja z uprawy biomasy z pozostawieniem „dzikiej” przyrody zmniejszyłaby emisję CO2 o 65%. Dodatkowo bardzo skorzystałoby na tym samo środowisko naturalne, jego flora i fauna. Podobnie wygląda sytuacja ze stosowaniem „biodiesla”. W Wielkiej Brytanii obecne plany produkcji tego biopaliwa wymagają przeznaczenia pod uprawę rzepaku około 1 mln hektarów gruntu czyli ponad 20% wszystkich użytków rolnych. Połowę tego obszaru stanowiłaby ziemia obecnie leżąca odłogiem. Nawet przy pominięciu emisji CO2 wynikłej z rekultywacji tego gruntu prof. Righelato uważa, że pozostawienie na tym obszarze 0.5 mln hektarów obecnej roślinności obniży wydzielanie gazów cieplarnianych w stopniu dwukrotnie większym niż przy wykorzystaniu „biodiesla” otrzymanego z uprawianego tu rzepaku. Oprócz tej wymiernej korzyści takie podejście stanowiłoby zachętę do naśladowania dla krajów trzeciego świata, gdzie w zastraszającym tempie postępuje likwidacja dziewiczych lasów.

Karczowanie lasów powoduje negatywne skutki nie tylko dla przyrody, lecz także dla zmiany klimatu. Odzyskiwanie terenów leśnych, torfowisk i łąk powoduje uwalnianie wielkich ilości CO2 do atmosfery (około 500 ton z hektara). W Malezji i Indonezji nowe plantacje biomasy wywołują z reguły odwadnianie rozległych torfowisk, które potem ulegają zapaleniom lub erozji. Tropikalne tereny torfowe zawierają około 20% wszystkich lądowych zasobów węgla; ich niszczenie uważa się za główną przyczynę zmian klimatycznych Ziemi (w roku 1998 emisję CO2 z tych torfowisk oceniano na 40% łącznej ilości tego gazu wydzielanej do atmosfery ziemskiej!). Nawet gdyby ta emisja dwutlenku węgla miała zostać skompensowana przez stosowanie „biodiesla” uzyskanego z rekultywowanych terenów, to zajmie to dziesiątki, jeśli nie setki lat. W świetle tych danych uprawa biomasy na „wyrwanych” przyrodzie obszarach może wcale nie przyczyniać się do zwalczania efektu cieplarnianego. Te wątpliwości powinny być uwzględniane przy planowaniu dalszego rozwoju odnawialnej energetyki na bazie biomasy.