Wymogi jakościowe dla biomasy

Podczas kilkunastu lat stosowania biomasy w polskiej energetyce, w instalacjach spalających przetestowano jej wiele rodzajów. Obecnie lista gatunków biomasy na cele energetyczne zawiera około 10 pozycji, ale wciąż pojawiają się nowe. Nazewnictwo stosowane dla niektórych rodzajów jest zróżnicowane w zależności od regionu Polski, a także grupy energetycznej. Dotyczy to np. zrębki tartacznej, która występuje pod nazwą zrębki opałowej, defibracyjnej czy drzewnej. 

W najprostszym ujęciu biomasa dzieli się na biomasę leśną oraz biomasę agro. Ta pierwsza powstaje w  szeroko rozumianym lesie (grupa I) lub w zakładach branży drzewnej (grupa II). Biomasa leśna trafia do jednostek wytwórczych energii w  postaci: zrębki drzewnej, kory, trocin lub pelletu drzewnego. Biomasa agro jest znacznie bardziej zróżnicowana jeśli chodzi o materiał wejściowy stosowany do jej wytwarzania. najczęściej stosowany jest dzisiaj: pellet ze słomy i siana (w różnych wariantach i miksach), pellet z łuski słonecznika, zrębka z  upraw energetycznych (wierzba, topola), łupina z  pestki palmy olejowej (Palm Kernel Shells), zrębka z  pozostałość z  produkcji rolnej i  sadowniczej, pozostałości z przetwórstwa rolno-spożywczego (susz owocowy, łuska ze zbóż). Do niedawna palono także: słomę zbożową, siano, sieczkę kukurydzianą, słomę z miskanta olbrzymiego, ślazowiec pensylwański, topinambur, perz energetyczny, wytłoki z oliwek, makuch rzepakowy i wiele innych. Takie zróżnicowanie wynika z niskiej podaży źródeł krajowych oraz parametrów poszczególnych instalacji spalających, które wybiórczo mogą stosować poszczególne rodzaje tego paliwa.

Standaryzacja biomasy – wymagań jakościowych

Biomasa na cele energetyczne została poddana standaryzacji. Prace z tym związane rozpoczęły się od powołania w 2000 roku Komitetu Technicznego CEn/TC 335 Solid Biofuels, która pracowała w ramach Europejskiego Komitetu normalizacyjnego. zadaniem komitetu (pięciu grup roboczych) było i nadal jest prowadzenie prac normalizacyjnych dla biomasy stałej, która pochodzi z następujących zasobów: produkty z rolnictwa i leśnictwa, odpady roślinne z rolnictwa i leśnictwa, odpady roślinne z przemysłu spożywczego, odpady z roślin włóknistych pochodzących, z produkcji masy celulozowej i papieru, odpady korkowe. Do katalogu polskich norm zostały wpisane m.in. następujące europejskie normy: Pn-En 14588:2011 (Biopaliwa stałe. Terminologia, definicje i określenia), Pn-En 14961 (Biopaliwa stałe. Specyfikacje paliw i klasy; części 1-6), Pn-En 15234 (Biopaliwa stałe. zapewnienie jakości paliw; części 1-6), Pn-En 14778:2011 (Biopaliwa stałe. Pobieranie próbek), Pn-En 14780:2011 (Biopaliwa stałe. Przygotowanie próbek) oraz kilkanaście innych, które precyzują metody badania i określania poszczególnych parametrów fizyko-chemicznych. W Polsce brak jest jednolitych wymagań jakościowych dla poszczególnych rodzajów biomasy dla energetyki zawodowej. Najczęściej wymagania te określa strona kupująca, tj. dana grupa energetyczna, która opracowuje własne zakładowe wymagania jakościowe. Wynika to ze zwyczajów kupieckich danej grupy, ale również z  wymagań i  parametrów określonych przez producentów poszczególnych instalacji spalających biomasę, instalacji podających biomasę do spalania oraz dedykowanej ilości powierzchni do magazynowania biomasy na terenie danej elektrowni. Rodzaj biomasy jak i jej parametry fizyko-chemiczne zawarte są w ramowych wymaganiach jakościowych danej grupy energetycznej lub bezpośrednio w załącznikach do umów kupna-sprzedaży na kontraktowaną biomasę. zakładowe wymagania jakościowe dla biomasy stałej mają wspólne źródło odniesienia, którym jest najczęściej norma Pn-En 14961-1: 2010. Zawiera ona specyfikację poszczególnych paliw oraz klasy. Norma ta pozwala sklasyfikować każde biopaliwo stałe:

• Pn -En 14961-1: 2010 – Część 1: Wymagania ogólne,
• Pn-En 14961-2:2011 – Część 2: Pellety drzewne,
• Pn-En 14961-3:2011 – Część 3: Brykiety drzewne,
• Pn-En 14961-4:2011 – Część 4: zrębki drzewne,
• Pn-En 14961-5:2011- Część 5: Drewno opałowe,
• Pn-En 14961-6:2012 – Część 6: Pellety niedrzewne.

Ze względu na zakres właściwości opisywanych rodzajów biomas, najczęściej stosowana jest Część 1. W myśl jej zapisów, biomasa to: a) produkty z rolnictwa i leśnictwa, b)  odpady roślinne z rolnictwa i leśnictwa, c) odpady roślinne z przemysłu spożywczego, d)  odpady drzewne, z wyjątkiem odpadu drzewnego który może zawierać organiczne związki halogenów lub metale ciężkie (efekt działania środków konserwujących lub pokrywających drewno), e)  odpady roślin włóknistych z produkcji pierwotnych mas włóknistych i z produkcji papieru z masy włóknistej, f ) odpady z korka.

Parametryzacja biomasy 

Parametry opisujące poszczególne właściwości biomasy podawane są w przedziałach wartości. Dla biomasy w postaci zrębki ważne są parametry wielkości, zarówno minimalnych jak i maksymalnych. Dotyczy to zarówno zrębki drzewnej, leśnej oraz z wierzby energetycznej, jak i z pozostałości z produkcji rolnej i sadowniczej.  Nadmierny udział frakcji drobnej jak i  występowanie nadwymiarów dyskwalifikuje biomasę z zakresu dostaw. W wielu wypadkach frakcja drobna w zakładowych wymaganiach jakościowych, obejmuje zarówno materiał drzewny (zrębki, trociny) jak i igliwie oraz liście. Wymiary dotyczą poszczególnych krawędzi wielościanu. Niektóre parametry są podawane jako ich sumaryczna wartość np.: (L + W + H) < 150 albo stosunek poszczególnych długości krawędzi względem siebie np.: W/H/D ≤ 25. Innym systemem parametryzacji wymiarów zrębki na cele energetyczne jest określanie wymagań przy zastosowaniu metody przesiewowej. Określa się w niej udział frakcji dla poszczególnych wielkości sit, np.: 98%<100 mm, 50%<15 mm, 95%>3,15 mm. W  przypadku pelletów podawane są wymagania dotyczące wielkości granulatu np. Ø 6÷8 mm oraz zawartość rozkruszu, którego udział może być określany także przy pomocy metody sitowej. Najbardziej niebezpieczne dla instalacji spalających są nadwymiary. Są one przyczyną wielu awarii i usterek na liniach podających biomasę. Dlatego też we wszystkich zakładowych wymaganiach zabrania się ich dostarczenia lub też podaje się dopuszczalną ilość w  partii biomasy (np.: max do 10 sztuk w ładunku).
Kategorycznie zabronione jest występowanie ciał obcych w  biomasie (tj. gruzu, betonów, elementów zbrojenia, inne) oraz wszelkich innych zanieczyszczeń (śmieci, substancji chemicznych). W niektórych grupach energetycznych wymagania jakościowe nie dopuszczają także mieszania poszczególnych rodzajów biomasy (np.: trocin i zrębki). Bywają również określane dodatkowe parametry dla biomasy, jak np.: gęstość nasypowa (np.: 200< >700 kg/m³), dopuszczalna zawartość igliwia i liści lub pyłu drzewnego (np.: udział wagowy do 0,5%) lub zawartość materii nieorganicznej (np.: udział wagowy do 0,2%). Fizyko-chemiczne parametry biomasy w  każdym przypadku zakładowych wymagań dotyczących kupowanej biomasy określona jest maksymalna wilgotność oraz minimalna i  maksymalna kaloryczność dla danego rodzaju biomasy. Niektóre z grup energetycznych podają również w swoich wymaganiach dopuszczalną temperaturę dla dostarczanej biomasy (np.: do 55ºC). W zakresie właściwości fizyko-chemicznych, które badane są laboratoryjnie, najczęściej parametryzowanymi właściwościami biomasy na cele energetyczne są zawartości: popiołu (lub elementów nieorganicznych), siarki (S%), chloru (Cl%), a w niektórych przypadkach także sodu i potasu (na % i K %).

Jakość – wymagana prawnie

Biomasa na cele energetyczne musi spełnić również wymagania jakościowe określone w  krajowych przepisach prawnych. W związku z tym parametryzacja biomasy może zawierać również następujących wymagania:

• Biomasa nie zawiera związków fluorowcoorganicznych lub metali ciężkich, wynikających z obróbki drewna środkami do konserwacji drewna lub powlekania (wymogi §2 pkt.1 lit. e Rozporządzenia Ministra Środowiska z 22 kwietnia 2011 roku, w  sprawie standardów emisyjnych z instalacji (Dz.U 2011r. nr 95, poz. 558).
• Biomasa nie jest zanieczyszczona frakcjami torfowymi i uwęglonymi skamieniałościami materiałów pochodzenia biomasowego (zgodnie z załącznikiem nr 1 do Rozporządzenia Ministra Środowiska z  dnia 12 września 2008 (Dz.U.2008.183.1142, z późn. zm.),
• Biomasa nie będzie zawierała w  sobie substancji niebiodegradowalnych w stopniu odbiegającym od znanych naturalnych właściwości biomasy danego rodzaju, tj. nie może zawierać w sobie „dodatków” niebiodegradowalnych nie występujących naturalnie (np. farby, lakiery, impregnaty, folia, tworzywa sztuczne, żywice, guma itp.) lub w stopniu przekraczającym znane naturalne wielkości tych zanieczyszczeń, które wpływają na procesy spalania i  które w związku z tym przekładałyby się na ilość pozyskiwanych świadectw pochodzenia energii wyprodukowanej ze spalania.
• Biomasa nie będzie wytwarzana z drewna pełnowartościowego rozumianego jako drewno spełniające wymagania jakościowe określone w  normach określających wymagania i  badania dla drewna wielkowymiarowe
  go liściastego, drewna wielkowymiarowego iglastego oraz drewna średniowymiarowego dla grup oznaczonych jako S1, S2 i S3 oraz z  materiału drzewnego powstałego w wyniku procesu celowego rozdrobnienia tego drewna oraz pozostałych asortymentów drewna, które na podstawie przepisów zostały wyłączone z możliwości energetycznego wykorzystania (Rozporządzenie Ministra gospodarki z dnia 18 października 2012 r. – Dz. U. z 2012 r., poz. 1229).
• Biomasa nie będzie zawierała frakcji pochodzących z  drewna twardego (Rozporządzenie Ministra zdrowia z dnia 24 lipca 2012 r. w sprawie substancji chemicznych, ich mieszanin, czynników lub procesów technologicznych o  działaniu rakotwórczym lub mutagennym w  środowisku pracy (Dz.U.12.890 z dnia 3 sierpnia 2012r.).

Zapewnienie jakości biomasy na cele energetyczne

Nie łatwo jest spełnić wymagania określone prawnie oraz jakościowe danej grupy energetycznej. O jakości biomasy decyduje wiele czynników, na które ma wpływ przede wszystkim jej producent. najważniejsze z nich, to: rodzaj i jakość materiału wejściowego, sprzęt i technologia produkcji, sposób i warunki magazynowania, załadunku i w końcu sam transport. W poszczególnych obszarach producent oraz dostawca powinni dopełnić najwyższej staranności. W przeciwnym wypadku biomasa zostanie zareklamowana przez odbiorcę, a dostawca straci na swojej wiarygodności. •

Autor: Ilona Olsztyńska, SGS Polska

Artykuł został opublikowany w dodatku „Poradnik Kupca i Dostawcy Biomasy”, marzec 2016 r.