Κεφάλαιο 02-01 σελ. 1 02-01: Ξυλώδης Βιομάζα - Δυναμικό Τα δέντρα αποτελούν μια σταθερή παρουσία στη ζωή του ανθρώπου. Αν και η πρώτη εικόνα που έρχεται στο μυαλό κάποιου σκεπτόμενου τα δέντρα είναι τα δάση, ωστόσο δέντρα υπάρχουν σε όλες τις καλλιεργήσιμες εκτάσεις (οπωρώνες, ελαιώνες, ανεμοφράκτες), κατά μήκος των ποταμών και τέλος ως αναπόσπαστο κομμάτι των πόλεων και των κωμοπόλεων. Αντίστοιχα και το ξύλο, το κύριο προϊόν των δέντρων, είναι ένα στοιχείο που βρίσκεται παντού στο ανθρωπογενές περιβάλλον. Σπίτια, έπιπλα, εργαλεία, παιχνίδια, προϊόντα χάρτου και άλλα κύρια προϊόντα κατασκευάζονται από το ξύλο. Καθ' όλη τη διάρκεια της διαδικασίας παραγωγής ενός τραπεζιού, ενός πασσάλου ή ενός βιβλίου παράγεται μια μεγάλη ποσότητα υπολειμμάτων. Αυτά τα υπολείμματα γίνονται διαθέσιμα από όλες τις περιοχές, μέσω των δραστηριοτήτων της συγκομιδής δασικής ξυλείας, της γεωργικής καλλιέργειας, των πριονιστήριων και ξυλουργικών εργασιών και αντιπροσωπεύουν μια τεράστια πηγή καυσίμου. Επιπλέον, οι νέες τεχνολογίες για τη μετατροπή και την καύση του ξύλου καθιστούν οποιοδήποτε είδος ξυλώδους υλικού (και όχι μόνο τα καυσόξυλα) μία ανταγωνιστική πηγή ανανεώσιμης ενέργειας. Η πρόκληση ωστόσο είναι να εκτιμηθούν οι πραγματικές ποσότητες αυτών των πόρων που είναι διαθέσιμοι για την αξιοποίησή τους σε μια συγκεκριμένη περιοχή και σε καθορισμένα χρονικά διαστήματα. Το παρόν κεφάλαιο στοχεύει στην παροχή συμβουλών για την αξιολόγηση αυτών των εκτιμήσεων. 02-01-01: Δασικές πρώτες ύλες Η ξυλώδης βιομάζα έχει μεγάλο δυναμικό το οποίο μπορεί να προέρχεται από διάφορες πρώτες ύλες που υπάρχουν στην Ευρώπη. Οι καλές προοπτικές για αυτή τη δασική βιομάζα σχετίζονται με τη σχετικά μεγάλη έκταση των Ευρωπαϊκών δασών (περίπου 10,2 δισεκατομμύρια στρέμματα σήμερα) και την αυξανόμενη ετήσια παραγωγή ξυλώδους βιομάζας. Σχεδόν όλα τα Ευρωπαϊκά δάση καλύπτονται από σχέδια για τη μακρόχρονη διαχείριση τους. Ο όγκος του ξύλου που υλοτομείται στην Ευρώπη παραμένει σημαντικά χαμηλότερος από το ρυθμό αύξησης, επομένως τα αποθέματα ξύλου αυξάνονται. Κατά τα τελευταία 20 χρόνια, οι δασικές εκτάσεις έχουν επεκταθεί σε όλες τις περιφέρειες, με προσθήκη 8 εκατομμύριων στρεμμάτων ετησίως. Κατά την ίδια περίοδο, το συνολικό απόθεμα των αναπτυσσόμενων δέντρων αυξήθηκε κατά 8,6 δισεκατομμύρια κυβικά μέτρα. (State of Europe s Forests 2011). Είναι δύσκολο να παρουσιαστούν λεπτομερή δεδομένα σχετικά με τις δασικές εκτάσεις, τον όγκο και το ρυθμό ανάπτυξης για όλες τις Ευρωπαϊκές περιφέρειες στο πλαίσιο αυτού του οδηγού. Προτείνεται ο αναγνώστης να ακολουθήσει τη διαδικασία για την εκτίμηση του διαθέσιμου αποθέματος, όπως αυτή παρουσιάζεται στην ενότητα 02-00-03, κατά περίπτωση. Ωστόσο, μια απλή γραφική απεικόνιση των δυνητικά διαθέσιμων πρώτων υλών ξυλώδους βιομάζας παρουσιάζεται στην Εικόνα 02-01 1.
Κεφάλαιο 02-01 σελ. 2 Εικόνα 02-01 1: Τρέχουσα ποσότητα κορμών δέντρου (πάνω δεξιά), επιπρόσθετη ποσότητα κορμών δέντρου που μπορεί να συλλεχθεί (πάνω αριστερά) και πρωτογενές δυναμικό δασικών υπολειμμάτων (κάτω) εκφραζόμενα σε ktoe (Πηγή: Biomass Futures). Για τη μετατροπή των ktoe σε TWh, διαιρέστε με 85,985.
Κεφάλαιο 02-01 σελ. 3 Άλλες διαθέσιμες πηγές πληροφοριών μπορούν να βρεθούν σε εκδόσεις της Eurostat, στον FAO ή σε επιστημονικά προγράμματα (όπως Elobio, Biomass Futures και άλλα). Οι τοπικοί ενεργειακοί φορείς και/ή οι δασικές υπηρεσίες είναι επίσης μια από τις καλύτερες πηγές επικαιροποιημένων πληροφοριών. Σε ορισμένα μέρη του κόσμου (π.χ. Νέα Ζηλανδία) οι κύριες πηγές ξύλου, πριστής ξυλείας και βιομάζας είναι τα ταχέως αναπτυσσόμενα δέντρα. Αλλά δεν υπάρχει αμφιβολία πως η κύρια παραγωγή ξύλου σε παγκόσμιο επίπεδο σχετίζεται με τα δάση και με φυσικές ή ημιφυσικές συστάδες δέντρων. Είναι επίσης φανερό πως η διαχείριση ενός φυσικού πόρου, όπως τα δάση, πρέπει να γίνει με την εφαρμογή βιώσιμων πρακτικών. Δεδομένου ενός ορισμένου ρυθμού ανάπτυξης, ο πρώτος κανόνας που θα πρέπει να ακολουθηθεί είναι ότι η συγκομιδή της βιομάζας θα πρέπει να καθοριστεί σύμφωνα με το ρυθμό ανάπτυξης των δέντρων και φυσικά να είναι μικρότερη από την αύξηση/ανάπτυξη των δασών. Αυτό επιτρέπει τη συνεχόμενη αύξηση της πρώτης ύλης χωρίς να καταστρέφεται η πηγή. Το ίδιο ισχύει και για όλα τα είδη ξύλου γενικά και ειδικότερα για την παραγωγή λιγνοκυτταρινούχας βιομάζας. Η τρέχουσα ετήσια ανάπτυξη είναι ένα εννοιολογικό εργαλείο, το οποίο χρησιμοποιείται στο δασικό σχεδιασμό και στη δασοκομία και αντιστοιχεί στην ποσοτικοποίηση του ετήσιου ρυθμού ανάπτυξης της ξυλώδους μάζας ενός δάσους. Καθώς η ξυλώδης μάζα εκφράζεται σε κυβικά μέτρα ανά στρέμμα γης (m 3 στρέμμα -1 ), η ετήσια ανάπτυξη μπορεί να εκφραστεί σε απόλυτες τιμές, ως η αύξηση της ξυλώδους μάζας ανά στρέμμα σε χρονικό διάστημα ενός έτους (m 3 στρέμμα -1 έτος -1 ). Ο ρυθμός ανάπτυξης φυσικών ή ημιφυσικών δασών μπορεί να ποικίλει σε μεγάλο βαθμό ανάλογα με το είδος, τη γονιμότητα της περιοχής, την εισροή νερού και θρεπτικών. Στη συνέχεια παρουσιάζονται κάποια παραδείγματα: Η Μεσογειακή φρυγανική βλάστηση και η Τάιγκα αποτελούν παραδείγματα μη παραγωγικών δασικών οικοσυστημάτων (μέσος όρος ετήσιου ρυθμού ανάπτυξης: 0,2 m 3 στρέμμα -1 έτος -1 ), Τα κωνοφόρα Νορβηγίας σε γόνιμες συστάδες (χαμηλές Άλπεις, Κεντρική Ευρώπη) μπορούν να θεωρηθούν ως μια κοινή κατάσταση σε όλη την Ευρώπη (έως 1,2 στρέμμα -1 έτος -1, ταχεία μείωση σε λιγότερο γόνιμες συστάδες), Τεχνητές φυτείες κωνοφόρων σε δασικές εκτάσεις αποτελούν παράδειγμα υψηλά παραγωγικού ημι-φυσικού οικοσυστήματος (2 m 3 στρέμμα -1 έτος -1 για νεαρές συστάδες του γένους Douglas fir στα Απέννινα όρη της Ιταλίας), Τεχνητές φυτείες ειδών ταχείας ανάπτυξης σε γεωργική γη, αποτελούν το πιο παραγωγικό σύστημα για τις Ευρωπαϊκές συνθήκες (4 m 3 στρέμμα -1 έτος -1 για καλλιέργεια λεύκας και ευκαλύπτου στη Νότια Ευρώπη). Παρακαλώ ανατρέξτε στην ενότητα 02-00-02α για πιο λεπτομερή στοιχεία ετήσιων ρυθμών ανάπτυξης των δασών στα κράτη της Ε.Ε.
Κεφάλαιο 02-01 σελ. 4 Σε ένα δάσος στο οποίο όλα τα δέντρα έχουν την ίδια ηλικία (όπως οι τεχνητές φυτείες) η ετήσια ανάπτυξη δεν παραμένει σταθερή όλα τα χρόνια, επειδή ο ρυθμός ανάπτυξης των νεαρών φυτών είναι μεγαλύτερος από των παλαιότερων. Σε αυτήν την περίπτωση είναι χρήσιμο να θεωρηθεί ο μέσος όρος της ετήσιας ανάπτυξης για ένα χρονικό διάστημα (το οποίο μπορεί να επεκταθεί σε ολόκληρο τον κύκλο ζωής της φυτείας). Εικόνα 02-01 2: Σειρά από πρόσφατη συγκομιδή λεύκης Populus sp από δασική καλλιέργεια μικρού περίτροπου χρόνου (Πηγή: L. Casini). 02-01-02: Περιορισμοί στις δασικές πρώτες ύλες Προς το παρόν και για πολύ καιρό ακόμα, η αποκλειστική παραγωγή βιομάζας για ενέργεια δεν είναι οικονομικά βιώσιμη και η δασική βιομάζα για ενέργεια παράγεται κυρίως από παραπροϊόντα μονάδων παραγωγής κορμών και από εργασίες διαχείρισης δασών. Ίσως η μοναδική εξαίρεση στο παραπάνω είναι η παραγωγή καυσόξυλων από πλατύφυλλα είδη, τα οποία θεωρούνται στην Ευρώπη ως μια παραδοσιακή πηγή ενέργειας που δεν ανταγωνίζονται τα ορυκτά καύσιμα αλλά τα συμπληρώνουν σε διάφορες χρήσεις (π.χ. πολλές εξοχικές κατοικίες μπορεί να διαθέτουν εστίες/τζάκια ή φούρνους/κουζίνες με ξύλα που να συνυπάρχουν με συστήματα θέρμανσης ορυκτών καυσίμων). Ως εκ τούτου, τα σύγχρονα συστήματα βιοενέργειας που βασίζονται στη χρήση ξύλου, δεν προκαλούν άμεσο κίνδυνο στην υγεία των Ευρωπαϊκών δασών, αλλά είναι σημαντική η θέσπιση κάποιων περιορισμών και κανόνων για τη διασφάλιση της βιωσιμότητας μιας τέτοιας χρήσης. 02-01-02α: Αποψίλωση Δασών Ο όρος «αποψίλωση δασών» αφορά στην ολική αφαίρεση της δασικής κάλυψης σε μεγάλες εκτάσεις παρθένων δασών (ή άλλων φυσικών δασικών οικοσυστημάτων) σε συνθήκες που αποτρέπουν την αποκατάσταση/αναγέννηση του αρχικού οικοσυστήματος. Η αποψίλωση των δασών έχει επιταχυνθεί κατά τη διάρκεια των τελευταίων δεκαετιών λόγω των αυξημένων απαιτήσεων σε ξύλου στη διεθνή αγορά. Αυτή η ζήτηση συχνά ικανοποιείται μέσω
Κεφάλαιο 02-01 σελ. 5 παράνομων υλοτομιών, που γίνονται με καταστροφικές τεχνικές σε ευαίσθητα οικοσυστήματα, χωρίς να ακολουθεί αποκατάσταση των δασών και σε περιοχές όπου δεν υπάρχουν κανόνες/οδηγίες για τέτοιου είδους δασικές δραστηριότητες. Εκτός της παραγωγής ξυλείας κορμού, η αποψίλωση δασών μπορεί να προκληθεί από την καύση δασικών εκτάσεων και την απόδοσή τους σε γεωργικές δραστηριότητες (π.χ. δημιουργία βοσκοτόπων ή καλλιέργεια σόγιας στην Αμαζονία). Σε οικονομίες στα όρια βιοπορισμού, η ξυλεία μπορεί να είναι η μόνη πηγή ενέργειας (χρησιμοποιούμενη κυρίως για μαγείρεμα), οδηγώντας σε αποψιλώσεις επικεντρωμένες στο κοντινό περιβάλλον των χωριών και των οικισμών. Στην περίπτωση αυτή, η «βιοενέργεια» αποτελεί αιτία της αποψίλωσης, ωστόσο αυτό είναι ένα αυστηρά τοπικό φαινόμενο. Σε πολλές χώρες, οι δασοπονικές εργασίες περιλαμβάνουν την τελική κοπή σε μεγάλες περιοχές (δηλαδή την απομάκρυνση όλων των όρθιων δέντρων), όμως στα πλαίσια της σωστά εκπονούμενης δασοπονίας, η φυσική ή/και η τεχνητή ανανέωση πραγματοποιείται πάντα σύμφωνα με τους τοπικούς κανόνες. Στην περίπτωση αυτή, η αποψίλωση είναι μόνο προσωρινή και δεν πρέπει να θεωρηθεί ως ζημιά. Ωστόσο, πρέπει να λαμβάνεται μέριμνα για τη διατήρηση της γονιμότητας του εδάφους και να παίρνονται τα απαραίτητα μέτρα για τον έλεγχο της διάβρωσης του εδάφους. 02-01-02β: Ισοζύγιο θρεπτικών συστατικών δασικών εδαφών και ανακυκλοφορίας τέφρας Με την εξαγωγή ξύλου από τα δάση, μια ορισμένη ποσότητα ανόργανων στοιχείων που υπάρχουν στο ξύλο, απομακρύνεται από το τοπικό οικοσύστημα (Πίνακας 01-01 1, ενότητα 01-01-01). Τα ορυκτά αυτά είναι απαραίτητα για την ανάπτυξη φυτικών και ζωικών οργανισμών και εισέρχονται στους οικολογικούς κύκλους ως θρεπτικά συστατικά. Με βάση μόνο την εξαγωγή ξυλείας κορμού, η απομάκρυνση των θρεπτικών θα μπορούσε να θεωρηθεί αμελητέα σε σχέση με τη φυσική είσοδο τέτοιων στοιχείων στο οικοσύστημα, αλλά καθώς και άλλα μέρη του δέντρου εξάγονται από το δάσος (μικρά δέντρα, κλαδιά, βελόνες, κτλ) η επίπτωση στο θρεπτικό ισοζύγιο μπορεί να είναι πολύ σημαντική. Στην πραγματικότητα, σε σύγκριση με τους κορμούς των δέντρων, τα υπόλοιπα μέρη του δέντρου περιέχουν μεγαλύτερες συγκεντρώσεις θρεπτικών, οι οποίες συσσωρεύονται ως τέφρα μετά την καύση (Πίνακας 01-01 2, ενότητα 01-01-02α). Εξίσου σημαντική είναι η περιεκτικότητα του εδάφους σε οργανική ουσία. Πριν εξεταστεί η δυνατότητα της απομάκρυνσης των υπολειμμάτων θα πρέπει να εκτιμηθεί η γονιμότητα και η ικανότητα ανάκαμψης: η παραγωγή βιομάζας αποτελεί μια βιώσιμη τεχνική σε γόνιμες φυτείες, με υψηλή περιεκτικότητα σε οργανική ουσία, όπου η απομάκρυνση θρεπτικών και φυτικών υπολειμμάτων προκαλούν αμελητέες επιπτώσεις στην ισορροπία του οικοσυστήματος. Μια εξαίρεση στην προηγούμενη περίπτωση αποτελούν τα Μεσογειακά δάση, όπου οι απώλειες θρεπτικών μέσω της απομάκρυνσης των υπολειμμάτων είναι προτιμότερη από τις
Κεφάλαιο 02-01 σελ. 6 απώλειες θρεπτικών και της γονιμότητας εξαιτίας πυρκαγιών: σε αυτή την περίπτωση η αφαίρεση της βιομάζας είναι κυρίως ένας τρόπος ελέγχου των πυρκαγιών και παραδόξως ένας τρόπος προστασίας της γονιμότητας. Όποτε είναι δυνατό, τα θρεπτικά τα οποία απομακρύνονται με τη βιομάζα και συγκεντρώνονται στην τέφρα μετά την καύση, θα πρέπει να επιστρέφουν στο αρχικό οικοσύστημα. Εξετάζοντας την περίπτωση ενός μεμονωμένου νοικοκυριού που καταναλώνει ξύλο σε θερμάστρες, λέβητες ή άλλες διατάξεις, η ποσότητα της υπολειμματικής τέφρας που παράγεται είναι αμελητέα και τέτοια υπολείμματα μπορούν γενικά να εκλύονται στο φυσικό περιβάλλον χωρίς κίνδυνο ρύπανσης. Για μεγαλύτερες βιομηχανικές διατάξεις, όπως τηλεθέρμανση, ΣΗΘ και εργοστάσια παραγωγής ενέργειας, η ποσότητα της τέφρας που παράγεται είναι πολύ μεγάλη και η απόθεσή τους θα πρέπει να γίνεται με μεγάλη προσοχή με γνώμονα τις ενδεχόμενες περιβαλλοντικές επιπτώσεις. Σε αυτή την περίπτωση θα πρέπει να γίνει διαχωρισμός της τέφρας πυθμένα από την ιπτάμενη τέφρα (συλλέγεται από συστήματα φιλτραρίσματος καπνοδόχων). Η τέφρα πυθμένα γενικά θεωρείται λιγότερο επιβλαβής από την ιπτάμενη τέφρα. Ανάλογα με το είδος τέφρας και τις τοπικές ρυθμίσεις η τέφρα μπορεί να: Αποτίθεται σε χώρους υγειονομικής ταφής, Επιστρέφει στο δάσος (όπως σε αρκετές περιπτώσεις τεφρών πυθμένα στη Σουηδία), Χρησιμοποιηθεί για ειδικές περιπτώσεις (χαλυβουργεία, κατασκευή δασικών δρόμων). Ένα παράδειγμα (Εικόνα 02-01 3): στην περίπτωση των εργοστασίων τηλεθέρμανσης στην Ιταλία, όλη η τέφρα αποτίθεται σε χώρους υγειονομικής ταφής, αφού πρώτα επισημανθεί με ένα ειδικό κωδικό αποβλήτου (σύμφωνα με τον Ευρωπαϊκό Κατάλογο Αποβλήτων). Στις περισσότερες των περιπτώσεων η τέφρα που προέρχεται από καθαρά θρύμματα ξύλου επισημαίνεται με τους κωδικούς 10 01 01 (τέφρα πυθμένα) έως και 10 01 03 (ιπτάμενη τέφρα).
Κεφάλαιο 02-01 σελ. 7 Εικόνα 02-01 3: Ημερήσια παραγωγή τέφρας σε μικρό ΣΗΘ έτοιμη για απόθεση (πηγή: L. Casini) 02-01-02γ: Ανταγωνισμός βιομηχανίας ξύλου και βιοενέργειας Η νέα πολιτική της Ε.Ε στοχεύει στην αύξηση της συμμετοχής της βιοενέργειας στη συνολική παραγωγή ενέργειας. Ως αποτέλεσμα εκτιμάται ότι το 20 % της ενέργειας που θα παράγεται στην Ευρώπη μετά το 2020 θα προέρχεται από μη ανανεώσιμους πόρους και περίπου το 80 % θα σχετίζεται με λιγνοκυτταρινούχες πρώτες ύλες. Στο ίδιο διάστημα αναμένεται και μια αύξηση της παραγωγής προϊόντων που προέρχονται από ξύλο, όπως χαρτί, έπιπλα, πίνακες και άλλα. Κατά συνέπεια, ακόμα και αν σήμερα υπάρχει μια ισορροπία μεταξύ προσφοράς και ζήτησης ξύλου στην αγορά, είναι πολύ πιθανό ότι δε θα υπάρχει ισορροπία τα επόμενα χρόνια. Σαφέστατα, ο κρίσιμος παράγοντας για την κατανομή των πρώτων υλών σχετίζεται με τις τιμές πώλησης - τα τελευταία έτη, ορισμένοι ιδιοκτήτες δασών έχουν πετύχει καλύτερες τιμές πώλησης ξύλου για χρήση ως βιομάζα για παραγωγή ενέργειας απ ότι για παραγωγή χαρτιού. Λόγω αυτού του ανταγωνισμού, η τιμή πώλησης της λιγνοκυτταρινούχας βιομάζας αυξήθηκε από 60 σε 150 % από τις αρχικές τιμές (μεταξύ 2007 και 2009 στη Βόρεια Αμερική). Δυστυχώς, είναι πιθανό πως η ζήτηση για βιομάζα θα υπερκαλύψει την προσφορά και πως ακόμα μεγαλύτερος ανταγωνισμός (και αύξηση τιμών) θα συμβεί μέχρι το 2020. Ο ανταγωνισμός μεταξύ ενεργειακών και μη ενεργειακών χρηστών της βιομάζας (ιδίως για ξύλινα πάνελ και χαρτοβιομηχανίες) έχει αρχίσει σε πολλές χώρες, όπως η Φιλανδία και η Αυστρία. Επομένως, θα πρέπει να εφαρμοστούν ειδικά μέτρα ώστε ο ανταγωνισμός να μη ζημιώσει και τους δύο τομείς. Ανάμεσα σε άλλους, πιθανοί τρόποι για τη μείωση των αρνητικών επιπτώσεων του ανταγωνισμού είναι: Βελτιστοποίηση της αξιοποίησης δασικών και γεωργικών υπολειμμάτων και χρήση κατάλληλων συσκευών καύσης διαστασιολογημένων και σχεδιασμένων ώστε να μπορούν να χρησιμοποιούν λιγότερο πολύτιμα υπολείμματα (κούτσουρα, κλαδιά, κτλ) σε σύγκριση με τις περισσότερο πολύτιμες πρώτες ύλες που απαιτούνται για κατασκευές, Αύξηση της χρήσης ανακυκλωμένων υλικών στη βιομηχανία κατασκευών, Ενθάρρυνση της βιώσιμης αύξησης των δασοπονικών καλλιεργειών μικρού περίτροπου χρόνου σε γεωργικές ή/και περιθωριακές γαίες για την παραγωγή πρώτων υλών κατάλληλων και για ενέργεια και για κατασκευές, Αύξηση του παγκόσμιου εμπορίου της λιγνοκυτταρινούχας βιομάζας από περιοχές στις οποίες τα υπολείμματα έχουν περιορισμένη ή καθόλου αγοραστική αξία (π.χ. σε τροπικές ή υποτροπικές χώρες τα υπολείμματα ξύλου έχουν μικρή χρησιμότητα ως μέσο θέρμανσης και ενδεχομένως να θέτουν και σημαντικά προβλήματα διάθεσης).
Κεφάλαιο 02-01 σελ. 8 Εικόνα 02-02 4: Εναλλακτικές πρώτες ύλες λιγνοκυτταρινούχων υπολειμμάτων βιομηχανιών ξύλου, κορμοί πριν τα πριονιστήρια (αριστερά), υπολείμματα πριονιστηρίων σε ΣΗΘ (δεξιά) (πηγή: L. Casini)
Κεφάλαιο 02-01 σελ. 9 02-01-03: Παραπροϊόντα από δασικές διεργασίες Οι πρώτες ύλες που θα χρησιμοποιηθούν για την παραγωγή στερεών βιοκαυσίμων (τεμαχίδια ξύλου και πελλέτες ) εξαρτώνται από τις συνθήκες της τοπικής αγοράς και από την οργάνωση/διαχείριση των δασικών εργασιών. Οι πιο σημαντικές πηγές παραπροϊόντων από τις δασικές διεργασίες και οι εκτιμήσεις των αποδόσεων είναι οι ακόλουθες: Ολόκληρα μικρά δέντρα σε εργασίες αραίωσης (ειδικά σε δάση με φυτείες κωνοφόρων). Σε αυτή την περίπτωση ολόκληρο το προϊόν μπορεί να τεμαχιστεί, με μέσους όρους αποδόσεων από 4 έως 7 m³ στρέμμα -1 Ολόκληρα ενήλικα δέντρα από εργασίες συγκομιδής των ώριμων φυτειών ειδών με μικρή ή μηδενική εμπορική αξία (όπως το σκλήθρο και η σημύδα στην Κεντρική Βόρεια Ευρώπη ή υποβαθμισμένες συστάδες καστανιάς στην Ιταλία). Ολόκληρο το τελικό προϊόν μπορεί να τεμαχιστεί με μέσο όρο απόδοσης 20-50 m³ στρέμμα -1 Κατάλοιπα υλοτομίας από την τελική συγκομιδή ώριμων συστάδων. Σε αυτή την περίπτωση το κύριο προϊόν είναι τεμάχια ξύλου και η μάζα των υπολειμμάτων αντιστοιχεί σε ποσοστό 10 ως 30 % της τελικής απόδοσης, με 4-100 m³ στρέμμα -1 ολικής παραγωγής (ξυλεία κορμού και υπολείμματα) Ξυλώδης βλάστηση που προέρχεται από εργασίες συντήρησης σε όχθες ποταμών, από άκρες δρόμων, από αστικά πάρκα, κήπους και άλλα (100 % της παραγωγής) Σε κάποιες χώρες (όπως στη Φιλανδία και σε μικρότερο βαθμό στη Σουηδία) μέρος της υπόγειας βιομάζας (ρίζες) μπορούν επίσης να συγκομιστούν για ενέργεια. Αυτή η χρήση ωστόσο είναι περιορισμένη ή απαγορεύεται σε πολλές Ευρωπαϊκές χώρες (όπως η Ιταλία) λόγω κανονισμών για έλεγχο της διάβρωσης των εδαφών. Ωστόσο, η συγκομιδή των ριζών είναι μια κοινή πρακτική σε ταχέως αναπτυσσόμενες δασοπονικές καλλιέργειες σε γεωργικές εκτάσεις και κατά συνέπεια αποτελούν μια πρώτη ύλη καυσίμου. 02-01-04: Γεωργική βιομάζα Η γεωργική λιγνοκυτταρινούχα βιομάζα ενδέχεται να έχει μεγαλύτερο δυναμικό για ενεργειακή χρήση σε σχέση με τη δασική βιομάζα. Αυτό ειδικά συμβαίνει ιδιαίτερα σε Μεσογειακές Περιφέρειες της Νότιας Ευρώπης όπου καλλιέργειες όπως οι ελαιώνες και τα αμπέλια είναι εξαιρετικά συχνές (Εικόνα 02-02 5). Δύο διαφορετικοί τύποι βιομάζας αξίζει να εξεταστούν: Υπολείμματα κλαδεμάτων: παρέχονται με σχετικά χαμηλές αλλά σταθερές ποσότητες από 0,1 έως 0,6 πράσινοι t στρέμμα -1 το χρόνο. Υπολείμματα εκρίζωσης: συλλέγονται στο τέλος του κύκλου ζωής σε ποσότητες οι οποίες φτάνουν τους 5 t στρέμμα -1 Η συνολική ποιότητα της λιγνοκυτταρινούχας βιομάζας από τον γεωργικό τομέα είναι σχετικά χαμηλή εξαιτίας της σχετικά μεγάλης περιεκτικότητας σε τέφρα. Πρακτικά, η περιεκτικότητα των κλαδεμάτων σε φλοιό είναι μεγάλη (όπως συμβαίνει γενικά στα κλαδιά), ενώ τα υπολείμματα εκρίζωσης, ανάλογα με την εφαρμοζόμενη τεχνολογία συγκομιδής, μπορεί να είναι επιμολυσμένα με σημαντικές ποσότητες χώματος.
Κεφάλαιο 02-01 σελ. 10 Μια άλλη ανησυχία αφορά στην παρουσία αγροχημικών στην επιφάνεια της βιομάζας και την επίδρασή τους στις εκπομπές καυσαερίων κατά την καύση. Ωστόσο, πρόσφατες μελέτες δείχνουν πως όταν συγκρίνονται τα υπολείμματα ελαιώνων με τα τεμαχίδια από ολόκληρα δέντρα, η περιεκτικότητα σε βαρέα μέταλλα είναι παρόμοια και ότι οι αντίστοιχες εκπομπές αεριών στην καμινάδα δεν εμφανίζουν σημαντικές διαφορές. Η κύρια πρόληψη που πρέπει να λαμβάνεται όταν σχεδιάζεται η χρήση αγροτικών υπολειμμάτων είναι η επιλογή τεχνολογιών καύσης κατάλληλων για καύσιμα χαμηλής ποιότητας. Επομένως, η αναζήτηση εξοπλισμού θα πρέπει να στοχεύει σε τεχνολογίες που χρησιμοποιούνται για τα δασικά υπολείμματα, τα οποία είναι καύσιμο αντίστοιχα χαμηλής ποιότητας. Εικόνα 02-01 5: Δυναμικό για παραγωγή ενέργειας από ξυλώδη υπολείμματα οπορωφόρων, καρυδιών, ελιών, εσπεριδοειδών και αμπελιών για το έτος 2004, εκφραζόμενα σε ktoe (Πηγή: Biomass Futures). Για τη μετατροπή των ktoe σε TWh, διαιρέστε με 85,985. 02-01-05: Παραπροϊόντα από βιομηχανία προϊόντων στερεού ξύλου Tα παραπροϊόντα που δημιουργούνται κατά τη βιομηχανική επεξεργασία ξύλου (τεμαχίδια ξύλου, πριονίδι, πλάκες, ροκανίδια, πυρήνας ξύλου κτλ) παραδοσιακά χρησιμοποιούνται για μοριοσανίδες και χαρτοπολτό. Σήμερα, αυτές οι πρώτες ύλες θεωρούνται επίσης και ως διαθέσιμη πηγή καυσίμου, ενδεχομένως και ως πρώτη ύλη παραγωγής πελλετών. Η ποσότητα προσφερόμενης βιομάζας εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από το επίπεδο παραγωγής - η συνολική ποσότητα τέτοιων υπολειμμάτων στην ΕΕ εκτιμάται κοντά στις 175 TWh. Ωστόσο οι ακριβείς ποσότητες και οι
Κεφάλαιο 02-01 σελ. 11 τοπικές διαθεσιμότητες πρέπει να εκτιμώνται κατά περίπτωση σύμφωνα με τις προτεινόμενες διαδικασίες που περιγράφονται στο κεφάλαιο 02-00. Μια πιθανή πηγή για τη συλλογή των υπολειμμάτων βιομάζας είναι η τοπική βιομηχανία ξύλου, με το μεγαλύτερο δυναμικό να εντοπίζεται στον τομέα των πριονιστηρίων. Ωστόσο, άλλοι κατασκευαστές προϊόντων ξύλου μεγάλης προστιθέμενης αξίας (όπως είδη ξυλουργείου, ξύλινα σπίτια, έπιπλα, παράθυρα, κα.) θα μπορούσαν να παρέχουν παραπροϊόντα ή υπολείμματα για ενεργειακή μετατροπή. Η αναλογία των υπολειμμάτων στη συνολική ποσότητα του ξύλου που καταναλώνεται στα πριονιστήρια είναι πολύ μεταβλητή. Εξαρτάται από την τεχνολογία που εφαρμόζεται (πριονοκορδέλες, δισκοπρίονα, παλινδρομικό πριόνι) και επίσης από τον τύπο των προϊόντων, την ποιότητα/ποσότητα της πρώτης ύλης και το χειρισμό αυτής. Εικόνα 02-01 6: Παραδείγματα διάφορων εμπορευμάτων ξύλου. Αριστερά: προϊόντα πλάκες κιβωτίων, κέντρο: απόβλητο #1 πριονίδι, δεξιά: απόβλητο #2 τεμαχίδια ξύλου (πηγή: L. Casini, πριονιστήριο στο Fondo, Trentino) Υπάρχει μια φανερή τάση μείωσης της παραγωγής αποβλήτων στα πριονιστήρια με την εφαρμογή λεπτότερων πριονιών, σαρωτών και τεχνικών βέλτιστης κοπής καθώς το κόστος της πρώτης ύλης στη λειτουργία των πριονιστηρίων είναι της τάξης του 80% του συνολικού κόστους. Ως εκ τούτου, μια εκτιμώμενη τιμή της διαθέσιμης βιομάζας κυμαίνεται από 20 ως 55 % του όγκου εισροών των κορμών/κούτσουρων. Μια ειδική μελέτη στην Περιφέρεια των Άλπεων (Επαρχία Trento) πραγματοποιήθηκε για να απεικονίσει τις ποσότητες των αποβλήτων ξύλου που παράγονται σε πριονιστήρια (ο συνολικός αριθμός πριονιστηρίων που μελετήθηκαν ήταν 105). Η συνολική ποσότητα των υπολειμμάτων εκτιμήθηκε περίπου στα 580 000 m 3 και λεπτομερή αποτελέσματα συνοψίζονται στο παρακάτω σχήμα:
Κεφάλαιο 02-01 σελ. 12 Τεμαχίδια πωλούμενα στη βιομηχανία μοριοσανίδων (m 3 ); 5000; 1% Τεμαχίδια πωλούμενα σε μονάδες ΣΗΘ (m 3 ); 232 000; 40% Όλα τα ξυλώδη υπολείμματα εκτός τεμαχιδίων (m 3 ); 320 000; 55% Τεμαχίδια που καταναλώνονται στο πριονιστήριο για θέρμανση (m 3 ); 23 000; 4% Εικόνα 02-01 7: Ποσοστά υπολειμμάτων πριονιστηρίων (σε όγκο) που παρέχονται στην αγορά στο Trentino, περιλαμβανομένων των τεμαχιδίων που πωλούνται σε ΣΗΘ. Θα μπορούσε επίσης να αναφερθεί εδώ πως το σχετικά μικρό ποσοστό των τεμαχιδίων που επαναχρησιμοποιούνται για την εσωτερική παραγωγή ενέργειας μέσα σε πριονιστήρια της Ιταλίας μπορεί να είναι διαφορετικό σε άλλες περιφέρειες. Γενικά πάντως, οι περισσότερες βιομηχανίες ξύλου έχουν συνειδητοποιήσει το δυναμικό των αποβλήτων και υπολειμμάτων ξύλου για χρήση τους σε εσωτερικούς ενεργειακούς σκοπούς ή ως πηγή πρόσθετου εισοδήματος μέσω της πώλησης μπριγκέτων και πελλετών. Μία άλλη σημαντική παρατήρηση είναι το γεγονός ότι ορισμένα απόβλητα από την παραγωγή ξύλου δεν είναι χρησιμοποιήσιμα για την ενεργειακή μετατροπή. Για παράδειγμα, σε κάποιες χώρες τα υπολείμματα από κάποια είδη ξυλουργικής δεν ταξινομούνται ως βιομάζα σύμφωνα με τους τοπικούς κανονισμούς, επειδή αποτελούν μείγματα με άλλα κλάσματα αποβλήτων. Κατά συνέπεια, η χρήση τους για ενεργειακούς σκοπούς δεν επιτρέπεται. Σήμερα στην Ιταλία, για παράδειγμα, οι απαιτήσεις σε βιοκαύσιμα για τα περισσότερα εργοστάσια ενέργειας παρέχεται χρησιμοποιώντας τοπικά τεμαχίδια ξύλου, σύμφωνα με το καθεστώς που διέπει την ελεγχόμενη και υπό όρους συγκομιδή των δασών και με την επιβολή προστίμων στις περιπτώσεις αδικημάτων. Η τοπική τροφοδοσία, η οποία αντιστοιχεί στη λεγόμενη εφοδιαστική αλυσίδα μικρών αποστάσεων, είναι κατάλληλη για εργοστάσια μικρής και μεσαίας κλίμακας, και ευνοεί τις συνθήκες διαφάνειας στην πληροφόρηση και διευκολύνει τον εξωτερικό έλεγχο. Στην περίπτωση των εργοστασίων μεγάλης κλίμακας που τροφοδοτούνται με τεμαχίδια ξύλου, οι ετήσιες απαιτήσεις γίνονται πολύ μεγάλες, και είναι μάλλον απίθανο να καλυφθεί η
Κεφάλαιο 02-01 σελ. 13 ζήτηση αποκλειστικά από τοπικούς πόρους. Κατά συνέπεια, η σχέση με την τοπική περιοχή μειώνεται (ή μηδενίζεται). Η βιομάζα συλλέγεται από μια μεγάλη περιοχή, ενδεχομένως και από πολύ μακρινή προέλευση, και η ιχνηλασιμότητα είναι σαφώς πιο περίπλοκη. Οι μεταφορές σε μεγαλύτερες αποστάσεις πρέπει πάντα να εξετάζονται προσεκτικά, καθώς μπορούν να ανεβάσουν το κόστους της βιομάζας σε επίπεδα πάνω από αυτά των στερεών καυσίμων. Μια εναλλακτική προσέγγιση στην κατασκευή μιας μονάδας μεγάλης κλίμακας είναι επομένως η κατασκευή περισσότερων μικρών μονάδων βιοενέργειας κοντά σε μια συνεχή/ βιώσιμη πηγή βιομάζας. 02-01-06: Παραπροϊόντα άλλων βιομηχανιών ξύλου Διάφορες άλλες βιομηχανίες ξύλου, όπως αυτές που κατασκευάζουν μοριοσανίδες, ινοσανίδες, λεπιδοσανίδες, μεσαίας πυκνότητας ινοσανίδες και κόντρα πλακέ, είναι γενικά καλά οργανωμένες. Οι περισσότερες λειτουργούν με πολύ προσεκτικά ανεπτυγμένες τεχνολογικές διαδικασίες και με ορθή διαχείριση των αποβλήτων. Επομένως, δεν είναι δυνατή η παροχή λεπτομερών μεγεθών διαθέσιμης βιομάζας. Η εκτίμηση των διαθέσιμων πρώτων υλών θα πρέπει να γίνεται κατά περίπτωση. Αναλόγως, η πολτοποιία και η χαρτοποιία παράγουν μεγάλες ποσότητες υπολειμμάτων και αποβλήτων βιομάζας. Ακόμα και αν αυτές οι ποσότητες μπορούν να μετατραπούν σε ενέργεια (όχι μόνο μέσω καύσης αλλά και με αναερόβια χώνευση), η πρόσβαση σε αυτές τις πρώτες ύλες είναι περιορισμένη. Συνήθως, η εφαρμοζόμενη τεχνολογική διεργασία περιλαμβάνει τη διαχείριση των αποβλήτων και τη μετατροπή τους. Επομένως και σε αυτή την περίπτωση, η εκτίμηση των διαθέσιμων πρώτων υλών πρέπει να βασίζεται σε κατά περίπτωση μελέτες.
Κεφάλαιο 02-01 σελ. 14 02-01-07: Θέματα σχεδιασμού Λαμβάνοντας υπόψη την ποικιλία των πιθανών πηγών ξυλώδους βιομάζας, για να ξεκινήσει κανείς τον σχεδιασμό ενός συστήματος βιοενέργειας, το πρώτο βήμα που πρέπει να κάνει είναι η λεπτομερής και πλήρης καταγραφή της υφιστάμενης (ή του δυναμικού) βιομάζας στην ευρύτερη περιοχή. Η ακτίνα της περιοχής που εξετάζεται αυξάνεται ανάλογα με το μέγεθος του λέβητα. Το πρώτο πράγμα που θα πρέπει να εξεταστεί είναι οι ολικοί, περιφερειακοί δασικοί πόροι σε συνδυασμό με τις περιφερειακές δασικές βιομηχανίες. Σε αυτή τη βάση μπορεί να οργανωθεί ένα σύστημα εφοδιαστικής που δε θα έρχεται σε ανταγωνισμό με άλλες τοπικές βιομηχανίες. Αφού ολοκληρωθεί αυτό το στάδιο, θα πρέπει να γίνει και μια έρευνα πάνω σε μη δασικούς πόρους, όπως είναι τα παραπροϊόντα από αγροτικές, κοινωνικές και άλλες δραστηριότητες ώστε να συμπεριληφθούν και αυτές οι πρώτες ύλες. Τα δάση μπορεί να είναι η πρώτη βάση για τις εκτιμήσεις δυναμικού, ωστόσο η παραγωγή βιομάζας μπορεί να περιορίζεται από τον ανταγωνισμό με άλλες χρήσεις, την περιβαλλοντική αστάθεια και άλλες απαιτήσεις. Η βιομηχανία ξύλου, οι αγροτικές εκτάσεις καθώς και άλλες πηγές ξυλωδών υπολειμμάτων που αναφέρθηκαν προηγουμένως θα μπορούσαν να έχουν σημαντική συμβολή, είναι επομένως απαραίτητη η εξέταση ενός ολοκληρωμένου συστήματος παραγωγής. Η προηγούμενη ανάλυση είναι εξαιρετικής σημασίας για πολλούς λόγους : Η διαθεσιμότητα καυσίμων σε βάθος χρόνου για τη σχεδιαζόμενη εφαρμογή αποτελεί ένα βασικό παράγοντα για την οικονομική και περιβαλλοντική της βιωσιμότητα. Είναι επίσης σημαντικό να γίνει εκτίμηση της διαθεσιμότητας της βιομάζας σε βάθος χρόνου, λαμβάνοντας υπόψη τη συνολική διάρκεια της επένδυσης (γενικά, εικοσαετής διάρκεια) και τις ετήσιες διακυμάνσεις (π.χ. οι δασικές και οι αγροτικές εργασίες μπορεί να περιορίζονται σε συγκεκριμένες εποχές του έτους, οπότε για την κάλυψη των αναγκών της προμήθειας καυσίμου απαιτείται ειδική πρόβλεψη). Η δυνατότητα εισαγωγής καυσίμου με τρένα, φορτηγά και πλοία δε θα πρέπει να αμελείται. Εάν η διαθεσιμότητα του καυσίμου δε μπορεί να εξασφαλιστεί σε βάθος χρόνου, τότε θα πρέπει να γίνει σημαντική αναθεώρηση του έργου. Η ποιότητα του καυσίμου, τουλάχιστον για τις κύριες πηγές θα πρέπει να εξετάζεται προσεκτικά, καθώς και οι διακυμάνσεις της (π.χ. πιο ξηρό καύσιμο το καλοκαίρι). Η τεχνολογία ενεργειακής μετατροπής, το σύστημα τροφοδοσίας και όλα τα στοιχεία της εγκατάστασης θα πρέπει να επιλεγούν σύμφωνα με το αποτέλεσμα αυτής της ανάλυσης: η επιλογή ενός εξαιρετικού λέβητα, ο οποίος όμως δεν είναι κατάλληλος για το συγκεκριμένο καύσιμο μιας περιοχής σίγουρα θα οδηγήσει το έργο σε αποτυχία. Για παράδειγμα, ένας πολύ κοινός και καλός λέβητας τεμαχισμένου ξύλου, που σχεδιάστηκε για την καύση αποφλοιωμένων υπολειμμάτων πριονιστηρίου, μπορεί να μην είναι τόσο αποδοτικός για τα αγροτικά υπολείμματα (κλαδέματα) και επίσης για δασικά υπολείμματα. Οι τοπικές ευκαιρίες μπορεί να είναι εξαιρετικά σημαντικές. Για παράδειγμα, οποιοδήποτε πρόβλημα διάθεσης ή διαχείρισης που σχετίζεται με ξυλώδη βιομάζα σε τομείς που δεν ασχολούνται (ακόμα) με τη βιοενέργεια μπορεί να αποτελεί μια εξαιρετική βάση για εύρωστη και οικονομική εφοδιαστική αλυσίδα βασιζόμενη στο αμοιβαίο όφελος. Ένα παράδειγμα μπορεί να δοθεί από τα περισσότερα κλαδέματα, τα οποία παρουσιάζουν ένα πρόβλημα διάθεσης για τους αγρότες και συχνά συγκεντρώνονται και
Κεφάλαιο 02-01 σελ. 15 καίγονται στο χωράφι. Ένας κλίβανος που έχει τη δυνατότητα καύσης τέτοιων υλικών μπορεί να προσφέρει μια εναλλακτική λύση στους αγρότες (φτηνή και φιλική στο περιβάλλον) ενώ στηρίζεται σε μια οικονομική και μη ανταγωνιστική πηγή καυσίμου. Αναφορές Aya Uslu, Natalia Caldes Gomez, Marta Santamaria Belda, Demand of lignocellulosic biomass in Europe, Elobio project, Intelligent Energy Hetsch S, Potential sustainable wood supply in Europe, UNECE-FAO, 2008 Berien Elbersen, Igor Startisky, Geerten Hengeveld, Mart-Jan, Schelhaas & Han Naeff, Hannes Böttcher, Atlas of EU biomass potentials, Biomass Futures project