Изграждане на изкуствени влажни зони за добив на биомаса

Б иомасата от влажни зони и остатъчна земеделска продукция представлява неусвоен алтернативен енергиен потенциал за България. Той е особено приложим за крайдунавските населени места, Черноморието и поречието на големите вътрешни реки.

Потенциалните екологични ползи, включително по отношение на намаление на емисиите на парникови газове, които могат да се постигнат чрез замяна на изкопаемите горива с ресурси от биомаса, представляват една от основните движещи сили за насърчаването на енергийното използване на биомасата като местен енергиен ресурс.

Биомаса като енергиен ресурс
Делът на биомасата в общата консумацията на енергоресурси в ЕС е бил около 3% през периода 1990-1999 г. Към момента тази стойност е двойно по-висока, а целта за 2020 г. е да достигне 10% от общото енергийно потребление.

Тенденциите показват значителен прогрес в технологиите за биомаса основно в сферата на отопление, които се явяват сравнително конкурентни, лесни за поддръжка и икономически обосновани в сравнение с другите децентрализирани енергопроизводства.

Дългосрочните прогнози и изследвания посочват, че биомасата се очаква да заеме трети основен дял във ВЕИ сектора до 2050 г. с капацитет между 20 и 40% от общото количество енергоресурси от възобновяеми източници.

Към биомасата принадлежат всички органични продукти, получени директно или индиректно от растителния свят (дървесина и храсти, земеделски култури, тревисти растения, видове от влажни зони и водорасли, микроскопични растителни видове и др.), както и всички отпадъци от тяхната употреба. Към биомасата се отнасят и отпадните органични продукти от животинския свят, както и всички органични отпадъци от дейността на човека – производство, бит, култура.

На земята съществува и определено количество „мъртва“ органична маса в различни стадии на преобразуване, която се разглежда като невъзобновяем ресурс от органични горива. Тези запаси не са големи. Те са резултат на биохимични превръщания, които се извършват с много ниска скорост. Срокът за образуването на органичните горива в земните недра е 0.5 до 500 милиона години.

При темповете, с които се изразходват в момента, те са практически невъзобновими, още повече, че условията на земята сега са променени до такава степен, че процеси на образуване на органични горива в земните недра не се съществуват. За разлика от „мъртвата“ органична маса в земните недра, свежата биомаса, непрекъснато растяща в природата, е възобновяем ресурс.

Използването й като енергиен източник е свързано с използване на по-нови технологични системи, отколкото за конвенционалните изкопаеми горива. Поради това изкопаемите енергоресурси все още се използват в много по-големи мащаби, въпреки че от свежата биомаса могат да се получат всички компоненти, които се получават и от изкопаемите горива.

Добив на биомаса от изкуствени влажни зони в България
Една от малко познатите и неусвоени възможности за България в областта на ВЕИ е ползването на биомаса от влажните зони с цел тяхното поддържане или възстановяване. Влажните зони са екосистеми, в които водата е основният фактор, от който зависят екологичните условия и свързаните с тях животни и растения.

Според Рамсарската конвенция, влажни зони са „блата, торфища, мочурища или открити водни площи, естествени или изкуствени, постоянни или временни, статични или течащи, сладки, бракични или солени, включително територии с морска вода, дълбочината на които при отлив не надхвърля 6 метра”.

Влажните зони у нас, включени в списъка на Рамсарската конвенция, са Сребърна, комплекс Ропотамо, Атанасовско езеро, Дуранкулашко езеро, Шабленско езеро, комплекс Беленски острови, Остров Ибиша, Пода, комплекс Поморие, Езеро Вая (Бургаско езеро), комплекс Драгоманско блато.

Влажните зони се явяват като едни от най-големите резервоари на СО2. В тях се съхраняват големи количества въглерод, което ги прави изключително важни за предотвратяване на промените в климата. Те имат важно значение за живота на местното население и предлагат добри условия за развитие на различни видове туризъм.

За съжаление, това са изключително уязвими екосистеми – силно чувствителни към замърсяване, промени във водните течения и други. Те са сред типовете екосистеми, които в най-голяма степен са повлияни от човешката дейност, довела до тяхното значително намаляване като покритие и загуба на свързаното с тях биологично разнообразие.

Най-големите загуби на влажни зони в площно и структурно отношение се случват през ХХ век поради бързата индустриализация, урбанизация, усвояване на земи за земеделски и други цели, замърсяване, както и промени в хидроморфологията на водните обекти.

След интензивно пресушаване и разораване на влажните зони през ХХ в. От тях е останала много малка част, особено във вътрешността на страната. По най-груби изчисления площите, заети от влажни зони, са намалели 20 пъти и заемат едва 0,1% от територията на България.

Приблизителният добив на биомаса от съществуващите защитени влажни зони в България (около 40 000 хектара), като се зачитат потребностите на биоразнообразието (добив само на 20-30% от площта годишно), се равнява на около 24 000 тона, подходящи за производство на палети и брикети.

Основните видове подходящи за енергийни нужди са тръстика, папур, острица и др. Ползването на тази биомаса винаги трябва да е съобразено с целите за опазване, възстановяване и управлението на съответните влажни зони, като практическият опит показва, че за естествени и защитени местообитания не трябва да се прехвърля границата от 20-30% добив от общата площ на влажната зона и то на мозаечен принцип, т. е. различа част от територията и на различен редуващ се принцип всяка година.

С най-добри енергийни стойности след направените анализи е папурът, който е и с най-ниско пепелно съдържание. Изследвания сочат, че не е необходимо разделно добиване на биомасата и преработката й в различни видове пелети, а точно обратното - смесени, различни типове биомаса дават най-висококачествени пелети с най-добри енергийни показатели за горене. Разделянето на биомасата по видов състав не е икономически рентабилно.

Пречистване на води
Влажните зони имат изключително важна роля и за кръговрата на водата, като възстановяват водните запаси и подхранват подпочвените води. Особено ценна е способността им да пречистват преминаващите през тях води.

Не случайно на много места по света се изграждат пречиствателни станции, имитиращи естествените блата. Влажните зони имат много важна роля и в предпазването от наводнения, като поемат и задържат голяма част от повърхностните води при наличието на силни валежи например.

Създаването на пречиствателни биолагуни (изкуствени влажни зони) са особено подходящи за пречистването на отпадните води на малки населени места. Показателите на пречистваните води отговарят на необходимите стойности за заустване на пречистени отпадни води според националното законодателство в тази област.

Финансова себестойност за изграждането и поддържането на подобни съоръжения е в пъти по-ниска в сравнение с конвенционалните пречиствателни станции. Освен това по този начин могат да се покрият в срок европейските изисквания, касаещи изграждането на пречиствателни съоръжения в малките населени места под 10 000 души еквивалент жители.

Изграждане на изкуствени влажни зони
Изкуствените влажни зони са инженерни системи, проектирани и построени да утилизират естествените функции на растителността във влажната зона, почвите и техните микробиологични популации да пречистват повърхностната вода, подпочвената вода или водните потоци.

Естественият процес на развитие на екосистемата на влажната зона (сукцесия) е свързан с постепенното запълване на влажната зона с органична материя и превръщането й във влажна ливада или гора в зависимост от климатичния пояс. В ненарушените екосистеми този процес може да продължи хиляди години.

На практика, поради антропогенното замърсяване на водите, този процес е значително ускорен. Такъв е и случаят със ЗМ блато Кайкуша в Природен парк Персина, където постъпващите води са силно органично натоварени. Ето защо отнемането на органична материя от екосистемата отдалечава този период на запълване и изчезване на влажната зона и я поддържа по-дълго време жива и функционираща.

Отнемането на органична материя може да става по различни начини – удълбаване и отнемане на горния слой органична тиня, изнасяне на различните видове от водната екосистема, изгаряне на растителността и др. Практиката показва, че най-резултатният и най-малко увреждащ екосистемата начин е косенето (добив) на папура и тръстиката и изнасянето им извън влажната зона.

По този начин всяка година от екосистемата могат да се изнасят десетки тонове органична материя от хектар, без да се уврежда функционирането на екосистемата и без безпокойство за биоразнообразието, което я обитава, тъй като косенето на тръстика и папур се извършва основно през зимните месеци, когато ниските температури позволяват навлизането на механизирана техника.

Производство на пелети и брикети от биомаса от влажни зони
Производството на пелети от биомаса е индустрия, която попада в енергийния сектор като източник на топлина и производство на електроенергия. Към настоящия момент производството на пелети се счита за обещаващ бизнес с краткосрочна възръщаемост на вложените средства.

Единственият начин за получаване на „нулев парников ефект” и „нулеви емисии” е ползването на отпадна биомаса за горивна компонента, т. е. при изгарянето да се генерира точно толкова въглероден диоксид, колкото растението е погълнало от атмосферата в етапите на своя растеж.

Пелетите са продукти, получени чрез пресоване на дървесни или селскостопански отпадъци, в този случай от биомаса от влажни зони, без слепващи субстанции. Представляват малки цилиндри, получени при високо налягане и температура.

Лигнинът като естествено лепило държи влакната на растението заедно, като при температури над 100 °С той се топи и позволява на материала да добие различна форма. Така горещият лигнин играе ролята на лепило, задържащо пелетите във формата, в която са пресовани.

Калоричността на пелетите е приблизително равна на тази на въглищните брикети и само 2,1-2,2 пъти по-ниска от тази на нафтата. Съдържанието на пепел е значително по-ниско от това на въглищните брикети (5 - 10%) и даже от това в дървата за огрев (2 - 4%). Това означава, че когато се изгарят 1 тон пелети, остава само 10 кг пепел.

Пелетите са все още ново гориво на българския пазар основно заради високите инвестиционни разходи и по-ниската покупателна способност в сравнение със страните от ЕС. Въпреки това се правят опити от местни производители и се очаква производството на пелети да набере скорост заедно с развитието на икономиката и повишаването на стандарта на живот през следващите години, като се залагат високи икономически очаквания поради по-добрите характеристики от други подобни енергоносители.

От няколко години на българския пазар се предлагат автоматизирани уреди за изгаряне на отпадна биомаса – пелетни котли и камини. Цената на един киловатчас топлинна енергия, получена при изгарянето на отпадна биомаса в тези уреди, е 0,063 лв. Отпадъкът от тези уреди при изгаряне на микс от биомаса не надвишава 3%.

Най-голямото предизвикателство е създаването на устойчиви икономически механизми и схеми за събиране и добив на биомасата, които да допринасят към целите за опазване и управление на биологичното разнообразие, а също и за възстановяване на пресушени или унищожени влажни зони.

В някои случаи изкуствените биолагуни могат да покрият енергийните нужди на цели общини/райони, замествайки дървесината, въглищата и електричеството като масово разпространено средство за отопление към момента.

Демонстрационен проект за отопление на биомаса от влажни зони
Природен парк Персина е територия с висока консервационна стойност. Той е разположен по протежение на българската част от Долен Дунав и покрива площ от 21 762,2 хка, която включва и група острови.

 В него влиза най-голямото Рамсарско място в България, което се характеризира с 475 високи растителни видове и над 200 вида птици. Най-важните екосистеми в парка са заливните гори по течението на Дунав и блатата във вътрешността на територията.

Те улавят големи количества въглерод, особено ако се поддържат и управляват устойчиво. Блатото Кайкуша например, разположено на площ от 150 ха, улавя 600 т въглерод на година, което се оценява на 6000 евро.

WWF България реализира демонстрационен проект за внедряване на отоплителна инсталация на биомаса от влажни зони и слънчева енергия в дирекцията на природен парк Персина . Проектът бе осъществен със съдействието на Програмата за малки проекти на глобалния екологичен фонд.

„Сградата на дирекцията на парка е една от малкото държавни структури у нас, които внедриха алтернативна система за отопление, базирана на използването на биомаса от влажните зони (тръстика и папур), които са изцяло местен енергиен източник.

 Използването на този локален възобновяем енергиен ресурс е базиран на създаването на икономически изгодни механизми за възстановяването на влажните зони, в частност бившето блато Кайкуша недалеч от гр. Белене, с цел възстановяването на природни местообитания на световно защитени и редки видове птици”, заявяват от природозащитната организация.

„Една от целите на проекта е сградата на дирекцията на ПП Персина да се превърне в модел, който да демонстрира някои от възможните решения за справяне с климатичните промени. Това става чрез инсталирането на малка фотоволтаична инсталация за електроенергия от слънцето, осигуряваща автономност на захранването на аквариума в сградата.

Подмяната на осветлението с енергоспестяващи крушки и LED технологии е най-лесната част за намаляване на въглеродните емисии. Най-голям резултат беше постигнат с подмяната на конвенционалната климатична системата за отопление с котел на биомаса, който използва пелети, произведени от добита от блатото Кайкуша тръстика”, допълниха от WWF.

По материали на WWF – България