Biogaz – ekologiczne paliwo przyszłości w walce ze zmianami klimatu

Biogaz to odnawialne paliwo gazowe wytwarzane z biomasy i bioodpadów, które umożliwia produkcję energii elektrycznej, ciepła oraz paliwa transportowego przy niższej emisji gazów cieplarnianych niż paliwa kopalne. W Polsce jego rozwój jest elementem transformacji energetycznej, gospodarki obiegu zamkniętego i budowania lokalnego bezpieczeństwa energetycznego.

Biogaz jako paliwo z odnawialnej biomasy

Biomasa to substancja organiczna pochodzenia roślinnego lub zwierzęcego, która ulega biodegradacji. Jej odnawialność polega na zdolności do odtwarzania w krótkim czasie, np. w cyklu wegetacyjnym roślin.

Podczas spalania biomasy do atmosfery trafia taka ilość dwutlenku węgla (CO₂), jaka została wcześniej pochłonięta przez rośliny w procesie fotosyntezy. Zjawisko to określa się jako bilans bliski zeru w cyklu węglowym biomasy. Oznacza to, że energetyczne wykorzystanie biopaliw – w tym biogazu – sprzyja ograniczaniu netto emisji CO₂ w porównaniu z węglem czy gazem ziemnym.

Niewątpliwą zaletą biopaliw, gdy chcemy je wykorzystać dla celów energetycznych jest fakt, że w trakcie spalania nie emitują do atmosfery tylu zanieczyszczeń ile powstaje przy spalaniu paliw stałych, zwłaszcza węgla.

Biopaliwa mogą mieć postać ciekłą (np. bioetanol) lub gazową. Najpowszechniejszym biopaliwem gazowym jest biogaz.

Czym jest biogaz i jak powstaje?

Biogaz to mieszanina gazów powstająca w procesie beztlenowego rozkładu materii organicznej (fermentacji metanowej). Proces zachodzi bez dostępu tlenu, z udziałem mikroorganizmów.

Biogaz to odnawialne paliwo gazowe, którego głównym składnikiem jest metan (CH₄). 

Typowy skład biogazu:

• metan (CH₄) – około 55–65%,

• dwutlenek węgla (CO₂) – 30–40%,

• śladowe ilości innych gazów.

Skład powstałych produktów gazowych jest jednak różny, gdyż zawartość tworzącej się mieszaniny gazów jest zależna od rodzaju materii organicznej poddanej fermentacji beztlenowej (metanowej) oraz zależy od warunków w jakich ten proces przebiega. Ponieważ jednak głównym składnikiem biogazu jest metan, to produkt tej fermentacji nazywany jest często biometanem. W przypadku tej nazwy potrzebne jest jednak pewne wyjaśnienie - nazwą biometan powinno się określać biogaz uzdatniony (oczyszczony), w którym to gazie zawartość metanu jest wyższa niż 95%.

Zawartość metanu decyduje o wartości energetycznej paliwa. Po oczyszczeniu i podniesieniu stężenia metanu powyżej 95% otrzymuje się biometan, który to gaz można wtłaczać do sieci gazowej lub wykorzystywać jako paliwo transportowe w formie bio-CNG lub bio-LNG.

Poferment - co to jest i jak go wykorzystać

Oprócz gazu, w procesie fermentacji metanowej, powstaje pozostałość stała – poferment. Jest to materiał bogaty w składniki odżywcze, wykorzystywany jako nawóz naturalny lub kompost. Zmniejsza to zapotrzebowanie na nawozy mineralne, których produkcja wiąże się z wysokim zużyciem energii.

Jest to bardzo pożądane choćby z powodu stale rosnących kosztów produkcji nawozów, szczególnie nawozów azotowych. Produkcja tych nawozów wymaga bardzo dużego zużycia energii, której towarzyszą znaczne emisje zanieczyszczeń do środowiska.

Z jakich surowców produkuje się biogaz?

Do produkcji biogazu wykorzystuje się odpady ulegające biodegradacji:

• biofrakcję odpadów komunalnych,

• osady ściekowe z oczyszczalni,

• gnojowicę i obornik,

• odpady z przetwórstwa owocowo-warzywnego,

• pozostałości z przemysłu mleczarskiego i gorzelniczego,

• resztki żywności z gastronomii i handlu.

Wykorzystanie odpadów rozwiązuje dwa problemy jednocześnie:

1. jest sposobem na usuwanie odpadów organicznych, ograniczając emisję metanu z niekontrolowanego rozkładu

2. pozwala wytwarzać energię z lokalnych zasobów, zabezpieczając lokalne bezpieczeństwo energetyczne, poprzez możliwość wytwarzania prądu i ciepła z lokalnych zasobów substancji organicznej, a taką biomasą mogą być np. odpady komunalne.

Biogazownie – jak działają i jakie są ich rodzaje?

Biogazownie to instalacje, w których zachodzi fermentacja beztlenowa biomasy oraz produkcja energii elektrycznej i ciepła w kogeneracji.

Rodzaj surowca będącego źródłem produkcji biogazu klasyfikuje jednocześnie rodzaje instalacji, w których gaz ten jest otrzymywany. Biogazownie podzielić więc można na:

1. Biogazownie rolnicze

Przetwarzają gnojowicę, obornik, kiszonki i odpady roślinne.

W gospodarstwa rolnych, hodowlanych, zwłaszcza tych mniejszych, tworzone są niewielkie instalacje do wytwarzania biogazu z odpadów organicznych. Te małe instalacje to tak zwane mikrogazownie, których zaletą jest to, że pozwalają takim gospodarstwom na samowystarczalność energetyczną.

Inną zaletą takich instalacji jest możliwość utylizacji odpadów rolniczych powstałych w gospodarstwach rolniczych np. gnojowica, odpad kłopotliwy do gromadzenia oraz stwarzający w otoczeniu uciążliwość zapachową. Zaletą biogazowni rolniczych jest też możliwość, na miejscu, zagospodarowania pozostałości stałej, tworzącej się w procesie fermentacji, będącej nawozem dobrej jakości.

2. Biogazownie przemysłowe

Wykorzystują odpady z zakładów przetwórstwa rolno-spożywczego np. przetwórstwa owocowo-warzywnego, z gorzelni, z zakładów mleczarskich. 

Charakteryzują się wysoką wydajnością w produkcji biogazu, dzięki łatwo fermentującym substratom. Ten rodzaj biogazowni traktowany jest jako kluczowy element tzw. gospodarki obiegu zamkniętego, zamieniając odpady w stabilne źródło energii odnawialnej.

3. Biogazownie komunalne

Przetwarzają osady ściekowe oraz bioodpady z gospodarstw domowych, gastronomii i zieleni miejskiej. Wspierają lokalne systemy gospodarki odpadami.

4. Biogazownie składowiskowe

Pozyskują gaz wysypiskowy ze składowisk odpadów. Gaz wysypiskowy to biogaz wytwarzany przez śmieci i odpady organiczne zalegające na składowiskach odpadów.

Biogazownie składowiskowe ograniczają emisję metanu – gazu cieplarnianego o wielokrotnie większym potencjale cieplarnianym niż CO₂ – oraz zmniejszają ryzyko pożarów i wybuchów.

Szczególnym typem instalacji są biometanownie, w których biogaz jest oczyszczany do jakości sieciowej. Ten „zielony” gaz może być wykorzystywany u konsumentów bez konieczności wymiany instalacji gazowych. Jego wysoka jakość i czystość (95-99% metanu) pozwala na wykorzystanie jako paliwo transportowe.

Biogaz a lokalny rozwój i bezpieczeństwo energetyczne

Produkcja biogazu może odbywać się na poziomie gminy lub powiatu. Energia powstaje z lokalnych surowców i zasila lokalne sieci. Oznacza to:

• dywersyfikację źródeł energii,

• zmniejszenie zależności od importu paliw kopalnych,

• dodatkowe dochody dla rolników i przedsiębiorstw,

• stabilne źródło energii niezależne od warunków pogodowych.

W przeciwieństwie do energetyki wiatrowej czy fotowoltaiki biogazownie produkują energię w sposób ciągły, co zwiększa stabilność systemu elektroenergetycznego.

Biogaz w Polsce – stan i potencjał

Na przełomie 2024 i 2025 roku w Polsce działało około 420 biogazowni. Dla porównania w Niemczech funkcjonuje ponad 10 000 takich instalacji. Pewnym optymizmem może jednak napawać fakt, że rozwój produkcji biogazu w naszym kraju wykazuje tendencje rosnące i traktowane jest jako jedna z ważnych pozycji krajowej transformacji energetycznej, w jej części, zwanej produkcją czystej energii. Oprócz budowy biogazowni rozwój tego działu energetyki musi przewidywać rozbudowę sieci przesyłowej dla biometanu, co jest na razie, niestety, poważną barierą infrastrukturalną.

Potencjał surowcowy Polski w sektorze rolno-spożywczym szacuje się na ponad 8 miliardów m³ biogazu rocznie. Ograniczeniem pozostają wysokie koszty inwestycyjne oraz niedostatecznie rozwinięta infrastruktura przesyłowa dla biometanu.

Rozwój biogazu jest powiązany z realizacją celów neutralności klimatycznej Unii Europejskiej do 2050 roku. W krajowym miksie energetycznym rośnie znaczenie odnawialnych źródeł energii, w tym biogazu jako stabilnego komponentu systemu.

Korzyści środowiskowe – podsumowanie

Energetyczne wykorzystanie biogazu:

1. Ogranicza emisję metali ciężkich, tlenków siarki i wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych w porównaniu z procesami spalania węgla.

2. Zmniejsza emisję gazów cieplarnianych dzięki wykorzystaniu biomasy i odpadów.

3. Ogranicza niekontrolowane uwalnianie metanu ze składowisk i zbiorników na gnojowicę.

4. Wspiera gospodarkę obiegu zamkniętego.

5. Dostarcza naturalny nawóz w postaci pofermentu.

Do biogazowni możemy kierować strumień śmieci, odpady komunalne wraz z resztkami żywności czy odpady z oczyszczalni ścieków. Zamiast wysokimi kosztami zagospodarowania tych odpadów obciążać mieszkańców można je przetworzyć na użyteczny produkt, uzyskując jeszcze naturalny nawóz.

Warto wymienić jeszcze jedną, nieco inną zaletę wykorzystania biogazu. Ma ona związek z szeroko pojętym bezpieczeństwem energetycznym kraju. Produkcja biogazu pozwala na dywersyfikację źródeł energii i umożliwia zmniejszenie ryzyka dostaw paliw, zarówno w skali kraju, ale zwłaszcza dotyczy to paliw pochodzących z importu – co jest elementem polityki kraju w kierunku uniezależnienia energetycznego. Jest to również korzyść w skali lokalnej - energetyczne wykorzystanie biogazu pozwala, w jakimś stopniu, przesunąć produkcję i wykorzystanie paliw na skalę gminy czy powiatu.

Wyzwania społeczne i infrastrukturalne

Rozwój biogazowni bywa ograniczany przez obawy mieszkańców dotyczące nieprzyjemnych zapachów i transportu odpadów. Nowoczesne instalacje spełniają rygorystyczne normy środowiskowe, a proces fermentacji odbywa się w zamkniętych zbiornikach.

Dodatkowym wyzwaniem jest rozbudowa sieci umożliwiającej wprowadzanie biometanu do systemu gazowego.

Edukacja i rzetelne informacje o biogazie

Wzrost akceptacji społecznej wymaga dostępu do sprawdzonych danych. Jedną z inicjatyw edukacyjnych jest projekt BioInitium, który upowszechnia wiedzę o biogazie, biometanie i ich roli w transformacji energetycznej w Polsce. Projekt prezentuje informacje dotyczące technologii, aspektów środowiskowych oraz znaczenia lokalnych instalacji dla społeczności.

FAQ – najczęściej zadawane pytania o biogaz

Czy biogaz jest odnawialnym źródłem energii?

Tak. Biogaz powstaje z biomasy i bioodpadów, które odtwarzają się w krótkim cyklu biologicznym.

Czym różni się biogaz od biometanu?

Biogaz to mieszanina gazów z 55–65% metanu. Biometan to oczyszczony biogaz o zawartości metanu powyżej 95%, nadający się do wtłoczenia do sieci gazowej.

Czy biogazownie są uciążliwe zapachowo?

Nowoczesne instalacje pracują w systemie zamkniętym. Uciążliwości są ograniczane przez hermetyzację procesów i systemy filtracji powietrza.

Jakie odpady można wykorzystać do produkcji biogazu?

Przykłady to gnojowica, osady ściekowe, resztki żywności, odpady z przetwórstwa owocowo-warzywnego oraz odpady mleczarskie i gorzelnicze.

Czy biogaz może zastąpić gaz ziemny?

Tak. Po oczyszczeniu do postaci biometanu może być wtłaczany do tej samej sieci i wykorzystywany w tych samych instalacjach.

Ile biogazowni działa w Polsce?

Na przełomie 2024/2025 roku funkcjonowało około 420 instalacji.

---

artykuł powstał we współpracy z BioInitium - inicjatywie edukacyjnej i źródle rzetelnych informacji na temat biogazu. Więcej informacji: www.bioinitium.ios.edu.pl