A biomassza, mint a fenntartható fejlődés egyik lehetséges energiaforrása Társadalmi és közgazdaságtani elemzés a biomassza használatáról Magyarországra és az Európai Unióra kivetítve
Nyugat-Magyarországi Egyetem környezetgazdálkodási agrármérnöki Msc szak
Készítette: Kaluzsa Anikó
Az energiaválság problematikája: Előadásomban az energiaválságot, mint korunk egyik kiemelkedő szociológiai problémáját szeretném bemutatni és kielemezni az egyik újonnan felfedezett, ámbár a természet által mindig is jelenlévő energiaformán, a biomasszán keresztül. Napjainkban egyre fontosabb kérdéssé válik az, hogy hogyan fedezze az emberiség a folyamatosan növekvő energiaigényét, ugyanakkor ne zsarolja ki a természetet sem. Az emberi történelem során folyamatosan bővültek az ismeretei, és ezzel párhuzamosan a környezetünket is átalakítottuk, felhasználtuk mindent, amit a természetben leltünk, és értékesnek, felhasználhatónak gondoltunk. A rohamosan fejlődő iparosodott társadalmunk számára egyre több alapanyagra és energiára volt szükség. Be kellett látnia az emberiségnek, hogy a természet kimeríthető, és szükség van változtatásokra, mert az óriási léptékű elégetése, illetve kihasználása a nyersanyagoknak és energiahordozóknak a továbbiakban már egyszerűen nem tartható. A fenntartható fejlődés alapelvén keresztül az alábbi idézet szolgálhat iránymutatóként: „A Földet nem szüleinktől örököltük, hanem gyermekeinktől kaptuk kölcsön.”1 A Föld energiakészlete véges, és muszáj a fenntarthatóságot, mint célt magunk elé tűzni, ha azt szeretnénk, hogy megőrizzük a bolygót a jövő generációja számára olyannak, mint amilyen jelenleg is. A fenntarthatóság egy olyan életformát tükröz, mely „kielégíti a jelen igényeit anélkül, hogy 2
csökkentené a jövendő generációk képességét, hogy kielégítsék a saját igényeiket” . A fenntarthatóság fogalma a Brundtland-jelentésben lett legelőször megfogalmazva nemzetközi szinten 1987-ben. Törekvések természetesen már sokkal hamarabb voltak a természet megóvására, és a felismerés, hogy a kizsákmányoló gazdálkodást abba kell hagyni, már e jelentés előtt is megszületett. Viszont ez volt az az első nemzetközi konferencia, ahol megfogalmazták a fenntarthatóságot nemzetközi szinten. Az értelmezése nem egyértelmű, és sokféle magyarázata lehetséges. Az egyik legelfogadottabb verziója, hogy úgy használjuk a jelenleg rendelkezésünkre álló forrásokat, hogy azt az adott értéken vagy szinten tartsuk. Szociológiai szempontból nézve alapvető kritérium, hogy miben változik az emberek élete a biomasszát felhasználva, illetve hogyan javítható az életminőség. Most azt a társadalmilag fontos kérdést szeretném kielemezni, hogy a biomassza, mint energiahordozó, ténylegesen kiszolgálhatja-e az emberek energiaigényét, esetleg a fosszilis energiahordozók egy részének a felhasználását kiválthatja-e. Ha a válasz igen erre az elméleti kérdésre, akkor a következő társadalmi kérdések a gyakorlati részre vonatkoznak. Ilyenek például, hogy milyen módon befolyásolja a biomassza céljára termelt növény a földhasználatot, illetve megéri-e áttérni a biomasszára, és mely változatait érdemes mindenféleképpen kihasználni. Ha az elemzés során nem csak környezetvédelmi szempontokat, hanem gazdaságossági szempontokat is figyelembe veszünk, akkor a kérdés bonyolultabbá válik. Szerintem érdemes a biomasszát kihasználni, de nem csak egyedüli energiahordozóként kell rá tekinteni. Azaz, mint megújuló energiaforrás hasznos, de mivel kimeríthető, nem szabad rá egyedüli forrásként tekinteni, hanem ezzel lehetne az egyéb megújuló alternatív energiaforrásokat kiegészíteni. Habár közgazdaságtanilag a legnagyobb haszon elérésére kell törekedni a legkisebb energiaráfordítással, és így érhető el a profitmaximalizálás, ugyanakkor a fenntarthatóság szerint igenis az egészet kell figyelembe venni, még ha ez lemondással is jár (ez esetben gazdasági haszonkiesés). A másik kérdés, hogy milyen területi változásokkal jár, és ez mely területen és milyen mértékben befolyásolja az ipari eloszlást, illetve az elméleti kérdéseken túl a gyakorlatban ez mennyire megvalósítható. A harmadik kérdés pedig az, hogy az embereknek a társadalmon belül mennyire érezhető a kiadásokon (háztartási energiaellátáson keresztül), illetve a potenciálisan termelődő új munkahelyeken keresztül a változás. Mivel változik így az energiaellátás, mennyivel változnak a fűtési költségek, energiaárak, stb. A lehetséges megoldást a jelen kori energiaválságra és a fenntarthatóság felé a megújuló 1
Ősi indián bölcsesség 2
http://www.hullamter.hu/content/32
energiaforrásokban látják a szakértők. A biomasszát a megújuló energiaforrások között tartják számon, ugyanakkor ezen belül a kimeríthető kategóriába sorolják. Maga a biomassza fogalma az Európai Unió 2009/28/CE direktívája alapján „a mezőgazdaságból (a növényi és állati eredetű anyagokat is beleértve), erdőgazdálkodásból és a kapcsolódó iparágakból – többek között a halászatból és az akvakultúrából – származó, biológiai eredetű termékek, hulladékok és maradékanyagok biológiailag lebontható része, valamint az ipari és települési hulladék biológiailag lebontható része.”
3
Az energiaválság kialakulásának okai és hatása a környezetre, illetve a társadalomra: A II. Világháborút követően az egész világon egy hatalmas fellendülési hullám volt megfigyelhető. Ennek a fellendülési hullának következtében beindult a termelés, a termelés intenzitásával pedig az energiafogyasztás intenzitása is nőtt. A vevőket arra sarkallták, hogy fogyasszanak, és a fogyasztás folyamatos növelését kínálták. Nem vették figyelembe, hogy ez a jövőben milyen hatással lesz a légkörre (szén-dioxiod és egyéb üvegházhatású gázok kibocsátása), illetve a hulladékok által termelt környezeti szennyezés, és a nagyfokú termelés során felhasznált energiamennyiség. A növények a fotoszintézis útján kötik meg a levegő COx tartalmát a napfény energiája segítségével, nagy energiájú szerves vegyületek formájában. A növényi szervezetet alkotó szerves vegyületek már a fejlettebb élőlények számára is felhasználható. A növényben tápanyag és energia raktározódik, melyet takarmányozásra, étkezésre, ipari célra, talajerő utánpótlásra vagy energiaforrásként használhatunk fel. A napenergiának csak egy részét képesek a növényi i
szervezetek megkötni, átlagosan 1%-át. Az algák és a trópusi eredetű növények 1-2%-ot, ezzel szemben a mérsékelt égövi növények fotoszintézis energetikai hatásfoka csupán 0,1-1%, növénytől és napszaktól függően. A különbség abból adódik, hogy a C4-es növényeknél a nagyobb intenzitású fotoszintetizálás korlátlanul végbemehet, míg a C3-as növények a nyári napok déli óráit is csak korlátozottan tudják hasznosítani. A növények, a növényevő állatok és a ragadozók közvetve, vagy közvetlenül mind a Nap energiáját használják fel, azonban eltérő mennyiségben és módban, csökkenő hatékonysággal. Az élelmiszer-termelés során a termesztett növény tömegének csak egy része kerül elfogyasztásra és hasznosításra, a többi általában a talaj szervesanyag-készletét gyarapítja. A tarlómaradványok kivételével a biomassza energetikai célú hasznosítására bármely fő, illetve melléktermék felhasználható, mely előnyösebb az étkezési és takarmányozási hasznosítással szemben. A szén-dioxid semlegesség elve azon alapul, hogy a felhasználási folyamatok során felszabaduló víz és szén-dioxid visszakerül a légtérbe. Feldolgozása pedig hasonló folyamattal megy végbe, akárcsak a fosszilis energiahordozóknál, melynek hatásfoka függ az alkalmazott eljárástól, illetve a technológiai színvonaltól. A lényeges különbség azonban, hogy a növények által csak a néhány hónappal azelőtt megkötött szén-dioxidot bocsátja vissza a légtérbe, a fosszilis energiahordozók elégetése során viszont a több ezer évvel ezelőtt megkötött szénnel terhelik a légteret. A feldúsult szén-dioxid-koncentráció üvegházhatást okoz. kérdéskör még más szempontok szerint is megvizsgálásra kerül.
4
Az elemzésben alább ez a
Növénytermesztés, élelmiszerellátás, ipari felhasználás: Érdekes tény, hogy a növényi termékek csupán 50-60%-át teszik ki az élelmiszer célú 3
http://www.europarl.europa.eu/sides/getDoc.do?pubRef=-//EP//NONSGML+TC+P6-TC1-COD-20080016+0+DOC+PDF+V0//HU , 43. oldal e, pont 4
Bai: A biomassza felhasználása, 13-17. oldal
felhasználás, kivéve a zöldség és gyümölcsféléket, ahol eléri a 80-99%-ot is. Ugyanakkor a világon az éhező emberek száma 800 millió, és évente 9 millió ember hal éhen. Bár a mezőgazdasági termelés az 1999-es évekhez képest 1,2%-kal, majd 2000-ben 2%-kal növekedett, ugyanakkor az emberiség száma is növekedett. Ezért a mezőgazdaságból kivonandó területek száma elméletben még inkább növelné a tartósan alultápláltak számát. A gyakorlatban ez nem teljesen igaz, mivel például az európai országok élelmiszer túltermelése nem fog eljutni a Harmadik Világ országaiba, maximum jelentős többletráfordítások árán. A fejlett országok számára megoldás lehet a túltermelés feleslegeinek semlegesítése helyett áttérni a biomasszára, és ezzel a jelentős többletköltségek csökkenthetőek. Az alábbi lista az éhezés leküzdésére kínál megoldást – azonban komoly indokok gátolják mindegyik megvalósulását: - Új termőterületek feltörése ↔ Talajok leromlása, elsivatagosodás - Marginális területek művelése ↔ Veszteséges gazdálkodás, támogatásigény - Fejlett technológiák exportja ↔ Hiányzó humán és infrastrukturális háttér - Biotechnológia ↔ Erkölcsi és egészségügyi aggályok - Termékfölöslegek jótékony célú felhasználása ↔ Gazdasági-politikai ellenérdekek - Népességnövekedés megállítása ↔ Nem kényszeríthető ki - Nem hasznosított, vagy ipari célú alapanyagok felhasználása ↔ Vallási előírások, életmódváltás, helyettesítő termékek kifogyása. Az Európai Uniónak voltak már megvalósított tervei arra, hogy hogyan csökkentse a gazdák általi termelést, ugyanakkor ne károsodjon senki. Az egyik ilyen kezdeményezés az ugaroltatás. Lényege, hogy a gazdák azért kaptak pénzt, mert nem termeltek az adott termőföldön. Túltermelés esetén pedig átvette a gazdáktól a felesleges, eladhatatlan mennyiséget, és azt drágán megsemmisítette. Ehelyett, ha ezt energiaforrásként tudja felhasználni, akkor jelentős kiadások helyett extra bevételhez juthat. A szén-dioxid semlegesség kérdése: Elég sok érv és ellenérv van a biomassza semlegességgel kapcsolatban, viszont nincsenek kutatások és tényleges mérések, melyek bármelyik oldalt is alátámasztanák. Sok tudós azzal érvel, hogy a biomassza elégetése során csak az a szén-dioxid mennyiség kerül vissza a légtérbe, amelyet az anyag élete során megkötött. Mások azt állítják, hogy annyi szén-dioxidot bocsájt ki, melyet a megtermelése, szállítása és elégetése során keletkezik. Egy másik elmélet meg azt állítja, hogy ugyan nem szén-dioxid semleges, de kevesebb szén-dioxid kerül a levegőbe, mint a fosszilis tüzelőanyagok elégetése során, így végül is szén-dioxid kibocsátást takarít meg. Az biztos, hogy nem csak magát a szén-dioxid kibocsátást kell vizsgálni, hanem az egész folyamatot együttesen. Egy növény interakcióban van a talajjal, a vízzel, a többi növénnyel, az állatvilággal, és még akár az emberrel is. Egy erdő példáján keresztül az egész anyag- és energiaforgalmat kell figyelembe venni, mert ez alkot egy teljes ciklust. Nem lehet csak egy fát kiragadni, és azon keresztül vizsgálni például a talajháztartást. Ebben a folyamatban viszont már nem csak a szén-dioxid, hanem más üvegházhatású gázokat is figyelembe kell venni, mivel ezek is növelik az üvegházhatású gázok mennyiségét a levegőben. Egy autotróf szervezet a fotoszintézis során megtermelt szerves anyag egy részét elégeti, másik részét pedig felhasználja a szervezete számára, így megköti. Míg a szervezet fejlődésben van és növekszik, addig ez a mérleg pozitív, azaz több megkötött szén van, mint kibocsájtott. Egy ökoszisztémára kivetítve ez azt jelenti, hogy a heterotróf élőlények az autotróf élőlényekre települnek, akik elégetik a tápanyagot, így a megkötött szenet oxidálják, amit meg visszaépítenek a szervezetükbe. A korhadás, rothadás során a biomassza 30 év tartózkodási időre datálva vonja ki a szenet a légkörből, ha a szerves anyag közvetlenül levegőtől elzárt körülmény közé kerül, és átmenetileg fosszilizálódik. A talaj ember általi közvetlen vagy közvetett bolygatása csak részben képes tárolni a szenet. A gyakori talajmozgatás (szántás, lazítás, tárcsázás, stb.) átrendezi a talajban
működő természetes folyamatok dinamikáját. Az egyik lényeget hatás a talaj szellőztetése a talajbolygatás által. Ez egyrészről ÜVGH gázokat juttat a légtérbe, másrészt beindítja az oxidatív folyamatokat, és az anaerob, illetve aerob rétegek megfordulnak. A talajművelésnél a műtrágyázás is fontos szerepet kap. A talaj természetes folyamata a denitrifikáció, melyet a talaj szellőztetésemegakadályoz, így kevesebb dinitrogén-oxid kerül a levegőbe. De ha nem a levegőbe kerül, akkor kimosódik, és a talajvizet, illetve folyóvizeket szennyezi. A denitrifikáció szerepe itt pont azáltal nélkülözhetetlen, hogy a homo sapiens mesterséges úton juttat a talajba nitrogént, és így a műtrágyázással erősödik az üvegházhatás. További kérdést vet még fel a talaj biodinamikájának megzavarásán kívül az, hogy a feldolgozandó biomassza betakarításához felhasznált fosszilis energiahordozók elégetése, illetve a termeléshez használt műtrágya, szervestrágya és növényvédőszer előállításához felhasznált fosszilis energiahordozók szén-dioxid kibocsájtásának mértékét is hozzá kellene adni az energiamérleghez. Ezen kívül jó volna még azt is megnézni, hogy mennyi energiába kerül a közvetlen és közvetett környezeti károk orvoslása. Ha ilyen kompletten vizsgáljuk a kérdéskört, akkor a fejezet elején leírt három állítás közül az első kettő nem állja meg a helyét, mivel egy-egy növény csak annyi széndioxidot köt meg, amennyit növekedése során felhasznált, de a megművelés, szállítás és feldolgozás során felhasznált energiahordozók elégetése még nem lett hozzáadva a szén-dioxid mérleghez. A harmadik állítás, miszerint a folyamat ugyan nem szén-dioxid semleges, de szén-dioxidot takarít meg a fosszilis tüzelőanyagok elégetéséhez képest, ez igaz. A kérdés az, hogy a mezőgazdasági szerkezetváltás járhat-e energiafelhasználás-megtakarítással, illetve kevesebb károsodást szenved-e a természet ezáltal. A válasz egy fejlettebb technológia esetében igen, attól függően, hogy milyen az új szerkezet. Ha az új növény termesztéséhez területi átrendeződés szükséges, de nem művelési ág váltás, akkor nem biztos. Viszont ha a művelési ágat is váltani kell, és például szántóföldi növénytermesztésről energetikai fásszárú ültetvényeket kell létrehozni, az javíthatja a terület esetében a környezeti teljesítményt az előző kultúrához képest.
5
A magyarországi biomassza-készlet: Az Európai Unió direktívája alapján a biomassza összessége azok a fel nem használt, a termelési folyamat során keletkezett szerves melléktermékek, melyek értékesek lehetnek még, és energetikai potenciáljuk kihasználhatóak. A másik fele a fogalomnak pedig a direkt energetikai célra termelt növények összességét jelenti. A fejlődés fenntartásához feltétlenül szükség van olyan energiahordozókra is, amelyek eddig kihasználatlanul maradtak. Az Európai Unió elég erősen harcol amellett, hogy a fosszilis tüzelőanyagok helyett más alternatívákat találjon. Hazánkban a biomassza felhasználása nagyban függ az uniós stratégiai és jogszabályos keretektől. Magyarország helyzete egyedülálló mezőgazdaságilag, mivel rendkívül kedvező természeti adottságaink vannak, és a mezőgazdasági oktatás színvonalas volta miatt sok szakembert képezett ki az ország. Mivel hazánkban kevés az ipari nyersanyag, ezért igencsak fontos kérdés a mezőgazdaság fejlesztése és irányultsága. A hazai mezőgazdálkodás egyre nagyobb hangsúlyt fektet a fenntartható mezőgazdaságra. Az Európában már bevált termékpályás szövetkezés jó lehetőséget kínál a megszűnt integrációk helyébe. Ez az új együttműködési forma segíthet az agrárértelmiségieknek bekapcsolódni a termelésbe, és tudásukat felhasználva tovább fejleszteni az országot. Hazánk számára a fejlődés záloga a mezőgazdaság fejlesztésében van, lévén mi egy agrár ország vagyunk, és az adottságaink korlátozottak. Hazánk teljes biomassza készlete 350-360 millió tonnára becsülhető, ebből 105-110 millió tonna évente újraképződik, és felhasználásra kerül. Az évente újratermelődő biomassza 1185 PJ bruttó energiát tartalmaz, mely jóval felülmúlja hazánk energiaigényét (1040 PJ/év). A növényi termékek körülbelül 30,4 millió tonna szenet tartalmaznak, mellyel több, mint négyszer felülmúlják a hazai szénbányákból kitermelt szenet. Viszont ebből 16,3 millió növényt főképp az állatok 5
Gyulai: A biomassza-dilemma, 59-65. oldal
takarmányozására használunk fel, és ebből 10,8 tonna állati termékké alakul át. Ebből a mennyiségből csak 3,3 tonna emberi fogyasztásra alkalmas főtermék (energiatartalma 21 GJ/t). Az élelmiszeripar tekinthető az emberi fogyasztás előtt a legutolsó felhasználónak. Energiahatékonysága elég alacsony, mintegy 31%. Egyik lentebbi fejezetben részletesebben is kifejtem a gyári technológia során keletkező melléktermékeket. A Magyarországon évente képződött biomassza-mennyiség hasznosítása igen sokféleképpen történhet, mégis egy kissé behatárolt. Az energetikai alternatíva hasznosítása csak azokban az országokban megoldott a biomasszával kapcsolatban, ahol a rendelkezésre álló biomassza tömege elegendő a lakosság élelmezésére, ugyanakkor szükség is van az ilyen módon előállított energiára is. Hazánkban mindkét feltétel igaz, bár a technológiai háttér még várat magára. Nem csupán a potenciális, hanem az energetikai célra felhasználható biomassza is nagy tömegben áll rendelkezésünkre.
6
A hazai biomassza projektek: A biomassza projektek kialakításánál és megvalósításánál az alábbi fogalmakat kell figyelembe venni, melyek nem rokon értelműek, és nem felcserélhetőek: „megújuló”, „alacsony üvegházhatású gázok kibocsátása” és „fenntartható”. A fenntarthatóság akkor teljesül, ha a projekt a megújuló energiaforrásokat használja fel, valamint a szén-dioxid mérlege negatív, vagy legalábbis 7
egyensúlyi az egész életciklusa során. A fenntarthatósági vizsgálat során az egyik legfontosabb tényező az üvegházhatású gázok kibocsátásának vizsgálata, de ennek teljesítése még nem elégséges. Az egész projektnek meg kell felelnie a a környezeti, kulturális és egészségügyi szempontoknak is, és összhangban kell lennie a gazdasági tényezőkkel is. Tehát a fenntarthatósági koncepció nem függetleníthető el a környezettől, a gazdasági és a társadalmi tényezőktől. Egy biomassza projekthez fontos a támogatottság, ellátás és az életképes üzleti modell. Az alábbi fenntarthatósági kritériumokat kell szem előtt tartani, illetve a hozzá fűződő szempontokat: - Ökológiailag fenntartható és életképes biomassza: rendelkezésre álló föld, rendelkezésre álló víz, biodiverzitás - Gazdaságilag és technológiailag életképes feldolgozás: nyersanyagellátás, technológia, termékek és piac - Működési szabályok: kormányzati irányelvek (direktívák), közösségi irányelvek (direktívák), közösségi konszenzus. A biomassza projektek hatalmas fejlődésen mentek keresztül napjainkig. Kezdetben a területen alapuló biomassza becslés azt számolta, hogy potenciálisan milyen mennyiségű anyag nyerhető a termesztett növénnyel az adott területről. Később pedig már azt is vizsgálták, hogy 8
mennyi a potenciálisan kinyerhető biomassza mennyisége. Ezután a RED direktíva volt a következő lépés, mely azt vizsgálta, hogy melyek a fenntartható biomasszában rejlő lehetőségek, még akkor is, ha ismeretes az a tény, hogy nem mindegyik fajta biomassza lehet fenntartható. A megújuló forrásokból nyert biomassza használata – és folyamatos fejlesztése ezen iparágnak – fontos része a fenntarthatóságnak, mely egyben társadalmi kérdés is. Ezáltal magával kell vonja a nemzeti és nemzetközi együttműködést is. Az egyik legproblematikusabb kérdés a biomassza projektek esetében, hogy szükséges bebizonyítani azt, hogy az adott területen a bioenergia-láncolatok jövedelmezőbbek a terület más felhasználási módjaihoz képest. Ehhez az egész életciklust figyelembe kell venni, valamint szükséges a költségeket csökkenteni a termelésnél és szállításnál, valamint pontosan meg kell 6
Bai: A biomassza felhasználása, 19-29. oldal 7
A szén-dioxid semlegességének elve más szempontból is elemezve van a dolgozatban. 8
Renewable Energy Directive
becsülni a kinyerhető biomasszát a terület karakterológiája alapján. A becslés első lépése a biomassza termelés ágazatokra vonatkoztatása. Az egyik legfontosabb szempont, hogy megfelelő faj legyen kiválasztva, ugyanakkor az adott természetikörnyezeti jellemzők döntően befolyásolják a termeszthető növények körét. Magas biomassza termelékenységűnek mondhatók a nagy léptékű fás növényeken alapuló rendszerek és a gyors növésű füvek. A biomassza projekt mérlege több tényezőtől függ, például a betakarítástól, a szállítástól, a logisztikától, a falusi, városi környezet, stb. Érdemes ezen adatokat egy térképi elemzésnek alávetni, így a biomassza térbeli eloszlása is jobban megfigyelhető. A biomassza egyedülálló előnye, hogy bárhol megtalálható, de pont ugyanez a hátránya is. Egy központi feldolgozó üzemnek igen költséges lenne egy nagyobb terület teljes biomasszájának hasznosítása, azonban a központosított biomassza termelés és tárolás már lehetőséget tud nyújtani egy szervezett biomassza begyűjtésére, annak gazdaságos tárolására és feldolgozására. Bár a biomassza mindenhol jelen van, nem mind használható fel energetikai célokra. A biomassza ellátás becslését jobban lehetővé teszi a biomassza megközelítés („Biomass Approach”), mely segít a területi stratégia kidolgozásában, és figyelembe veszi a lehetséges és elérhető értékeket fenntarthatósági szempontból. A biomassza potenciál egy olyan mutató, melyre elméleti, műszaki, környezeti és gazdasági szempontból is lehet hivatkozni. Gyakorlati értelemben a biomassza kitermelése függ bizonyos megkötésektől és elméleti lehetőségektől is. Ebből a mutatóból meghatározható a legvalószínűbb nettó potenciális érték egy meghatározott időintervallumban. A biomassza kitermelése mindig egy időintervallumhoz köthető, mivel értéke az idő függvényében változhat.
9
Az ipari melléktermékből keletkezett biomassza: A biomassza felhasználása során arra kell törekedni, hogy az értékes melléktermékek anyagait, melyek a termelési folyamatból kiesnek, mindenféleképpen hasznosítsuk. A melléktermék alatt a termelési folyamatban a főtermék mellett keletkező minden olyan terméket értünk, melyek a termelési cél megvalósítása során jönnek létre, rendszerint kiküszöbölhetetlenül. Ezen anyagok nem haszontalan anyagok, és nem a szemét kategóriájába tartoznak, de elhanyagolása esetén könnyen 10
hulladékká, a termelő számára fölösleges anyaggá válhat, melyet lehetőség szerint el kell kerülni. A nagy tömegben keletkező melléktermékeket célszerű hasznosítani energetikailag, ha megoldható, mivel a nagy mennyiségben keletkező biomassza káros hatással lehet a környezetre. A nagy mennyiségű levágott fű például benedvesedhet, és rothadásnak indulva rontja a talaj minőségét, a keletkező gázok pedig a légteret szennyezik. Ezért szükséges, hogy a főtermék során keletkezett biológiai melléktermékeket (melyek óhatatlanul keletkeznek a termelés során) hasznosítsák. A mező és erdőgazdálkodásban keletkező éghető melléktermékek mennyisége igen jelentős. Az is jellemző, hogy a betakarításkor a nedvességtartalom növekedésétől függően csökken az energetikában ténylegesen hasznosított mennyiség. Például ma hazánkban sem a kukoricaszárat, sem a napraforgószárat nem használják fel üzemi tüzelésre. A kukoricacsutka hasznosítása pedig csak ott oldható meg, ahol csöves törést alkalmaznak vetőmagtermesztés céljából. A kukorica betakarítás nagyüzemi technológiája nem tudja megoldani a szár és a csutka energetikai hasznosítását. Az élelmiszer-ipari melléktermékek keletkezését és mennyiségét iparáganként lehet vizsgálni, termelési volumenük alapján 14 szektorra különül el. A malomipari melléktermékek a magtisztítási hulladék, ami 5-8%-a a feldolgozott alapanyagnak. A sütőiparban a gyártási technológiától és a gépesítés színvonalától függően 10-15% gyártási hulladék keletkezhet, és a kereskedelem során további 8% el nem adott kenyér marad vissza. A söriparban a feldolgozott árpa után 4-5% melléktermék marad vissza, melyből takarmányozásra értékes melléktermék a malátapor 9
A megújuló energiaforrások kézikönyve, 9-11, 19-20. oldal 10
Vermes: Hulladékgazdálkodás, hulladékhasznosítás, 190. oldal
és héj, a sörtörköly, valamint az élesztő. A cukoripari melléktermékek közül megemlítendő a nyerslé és a lúgozott szelet. A nyersléből az eljárás során keletkezik a melasz, mely a répa 5%-a. A cukorgyártásban ezenfelül keletkezik még mésziszap és földiszap, mely kb 110 kg/t répa. Ez a talajerő visszapótlására, illetve savanyú talajok javítására szolgálhat. A növényolajipar alapanyagai a repce, len, szója és a napraforgó. Hazánkban a legnagyobb arányban a napraforgó feldolgozása zajlik, melynél kb 25% melléktermék keletkezik a hajalás során. A szeszgyártás alapanyagául a komplex kukorica feldolgozás tekinthető, mely mellett egyéb termékeket is gyártanak, invertcukorszörpöt, illetve fehérjetakarmányt is. A szeszipar jelentős önálló ága még a keményítőgyártás, melynek során a búzát és a kukoricát (korábban a burgonyát is) felhasználták. A kioldott, sóban és fehérjében gazdag áztatóvízből 50-70%-ra besűrítve nyerik a kukoricalekvárt. A megmaradt melléktermékekből keletkezik a kukoricatörköly, a kukoricacsíra, héjas takarmány és a kukoricaglutén. A dohányipar is ipari növényeken alapul, csakhogy ezek takarmányozási célra nem alkalmasak. A boripar melléktermékei a szőlőtörköly (15-20% melléktermék) és a borseprő (110%). A tartósítóiparban nagyon sokféle anyagot használnak fel, és nem egyértelmű az összefüggés a legyártott termék és melléktermék keletkezése között. Ezen kívül a további problémát a feldolgozás minősége jelenti, mert emiatt is óriási eltérések mutatkozhatnak a termék és melléktermék arányokban. A konzerviparban feldolgozott hús után viszonylag kevés melléktermék keletkezik, mivel többnyire csontozott állapotban vásárolják meg a húst a vágóhidaktól. A tejiparban a vajgyártás során az író melléktermék a tejszín 50-60%-a. A húsipar nagyobb részben a feldolgozott alapanyagokat emberi fogyasztásra, más részét, mely közfogyasztásra alkalmatlan, 11
tovább dolgozza (vér, toll, csont, bél, begy, fej, láb, stb). A melléktermék képződési helye és a felhasználási helye sokszor nem esik egybe, ami igen magas többletköltséget tud eredményezni, mivel másik helyre kell szállítani a keletkezett anyagot, és a szállítási távolságtól függően növekednek a költségek is. Az élelmiszeripari-melléktermékek térbeli elhelyezkedése függ a vállalkozás méretétől is, hiszen egy kis vállalat számára távolabbról kell beszerezni az anyagokat, ami nehezebb, mint egy jól centralizált, nagy méretű vállalatnak. Egy kisebb vállalkozásnak ugyanúgy szüksége lehet a melléktermékre, mint egy nagyvállalatnak, de sem ideje, sem tőkéje nem engedi meg a beszerzést. A gazdaságpolitikai változásokkal párhuzamosan a mezőgazdaság szerkezeti alakulásában is komoly változások történtek. Nagy számban jelentek meg kisebb farmgazdaságok, de megmaradtak a koncentrált nagyüzemi állattartó telepek is. Az átalakulás egyben azt is jelenti, hogy az országban szétszórt élelmiszer-ipari vállalatok melléktermékeiért mind a kisüzemi, mind a nagyüzemi farmgazdaságok versenyeznek. Így az élelmiszer-ipari termékek felhasználásának struktúrája is módosult. Jelenleg a magyarországi élelmiszer-ipari ágazatokat térbeni megjelenésük szerint térben koncentrált, illetve térben szétszórt kategóriákba sorolhatjuk. Térben koncentráltan keletkező melléktermékek iparágai a növényolaj-, szesz-, sör- és cukoripar ágazataiban képződnek, és ezen ágazatoknál jelentkezhet főleg a beszerzési áron felül a nagyon magas szállítási költség is. Ez mind a kis, mind a nagyvállalatoknál döntő tényező kell, hogy legyen a tervezés szempontjából, és egy előkalkulációval mérlegelhető a melléktermék-beszerzéséből fakadó többletkiadás. A melléktermék keletkezése időbeni megjelenés szerint közel folyamatosan, vagy pedig szakaszosan képződő, illetve kampányszerűen keletkező lehet. Az idényszerűség nagyon meghatározza a felhasználhatóságot. Az idényszerűség főleg konzervipari termékekre jellemző, ami kedvezőtlenül hat valamely állatfaj takarmányozásába való bevezetésére. Biológiailag megkövetelt az állatok számára, hogy legyen egy állandóság a takarmányozásban, és az összetétel megadja azokat a beltartalmi komponenseket folyamatosan, melyekre a haszonállatnak szüksége van. A vegyes szerkezetű, de kisméretű vállalkozásnál elképzelhető, hogy a mezőgazdasági termelés naturális intenzitása kisebb. Azaz elképzelhető, hogy az addig szemétbe került, ugyanakkor értékes konzervipari melléktermékek itt már felhasználhatóak és bevonhatóak a takarmányozásba. Az ezzel szakszerűen foglalkozó szakemberek tudják, mit jelent az idényszerűség, és hogyan lehet 11
Vermes: Hulladékgazdálkodás, hulladékhasznosítás, 26-32. oldal
ezeket a szakaszokat kitolni annak érdekében, hogy fel tudják használni a keletkezett melléktermékeket később is. A silózás, tartósítás, szárítás, különböző anyagokkal való dúsítása, illetve keverése által hosszabb ideig, akár egész évben használhatóvá teszik a takarmányt. Természetesen ezen ráfordítások anyagi kiadásokban is megjelennek. Ezeknek a mérése az időbeni eltolódás miatt nehéz, viszont a gazdasági tisztánlátás érdekében elengedhetetlen. A helyi és időbeli keletkezés mellett a minőségi tényezőt is meg kell vizsgálni ahhoz, hogy teljes képet lehessen kapni az egész élelmiszeripari-melléktermékekről. Az esetek nagy többségében a táplálóanyag-tartalom nem koncentráltan van jelen. A nagy nedvességtartalmú melléktermékeknél, mint például répaszelet, szeszmoslék, sörtörköly, stb., speciális problémákat vet föl a szállítással, tárolással, tartósítással, állat elé kijuttatással, szárítással kapcsolatban. A koncentrált takarmányoknál ezek a problémák nem, vagy csak kis mértékben jelentkeznek (pl: korpák, lisztek, darák). A melléktermékek hasznosítási lehetőségei a kibocsájtó, illetve felhasználó vállalatok számára sem közömbös, ugyanis ez határozza meg az árat. Minden egyes tényezőt számszerűsíteni lehet, és így egy pénzbeli értékre redukálva kijön, mikor éri meg magasabb áron, mikor kell inkább alacsony áron kínálni a terméket. Egy-egy termék csak önmagában nem értékelhető, mindig figyelembe kell venni a közeget, és az egész összefüggés-kapcsolati rendszert. Az állatok az eltérő kor, hasznosítási irány, termelési színvonal, stb. függvényében ugyanaz a melléktermék más és más súllyal esik latba, ha a felhasználó állat igénye megváltozik. Az állatok táplálóanyag-igényével kapcsolatban vizsgálják a szárazanyag-, fehérje-, mezo-, mikroelem-, aminosav-tartalmat, illetve az állat igényét ezen összetevőkre. A melléktermék felhasználás során értékelni kell még továbbá az olyan hatásokat is, melyek áttételesen jelentkeznek a melléktermék felhasználása során. Ilyen például az állóeszközök értékében való megtakarítás (azaz, hogy nem kell annyi takarmányt megtermelni, és ezáltal forgóés állóeszközt sem kell belefektetni). Számolni kell még a melléktermék-hasznosítás többletköltségével is, mely számítások nem végezhetőek el automatikusan, mert ezek melléktermék-típusonként, csoportonként másmilyenek lehetnek. Az ökonómiai vizsgálatkor nem csak a belső versenyviszonyokat kell vizsgálni, hanem a külsőket is, azaz a kereslet-kínálat viszonyát. Például egy nagy keresletet mutató melléktermék piaci helyzetét a külső viszonyok határozzák meg, mint például a sörtönköly vagy búzacsíra esetében. Aszályos, csapadékhiányos években jóval magasabb kereslet jelentkezik például a nedves répaszelet iránt, mint átlagos esztendőkben, és ekkor a beszerzési ár is jóval magasabb. Viszont ha a kereslet jóval alacsonyabb, mint a kínálat, akkor nem kel el a piacon, tömeges hulladékká válhat. Így a termék azonkívül, hogy elveszti beltartalmi értékeit, környezeti kárt is okoz. A megsemmisítési költség, illetve a környezetszennyezési bírság miatt arra kényszeríti az élelmiszeripari-vállalatot, hogy csökkentse piaci árait. Ezen sok tényező figyelembe vételével megállapítható, hogy egy ilyen soktényezős modell esetében egyszerű logikai úton lehetetlen megállapítani azt, hogy megéri-e egy-egy melléktermék értékesítése, és milyen áron, mely célcsoportot válassza a vállalat, stb. A lineáris programozás viszont segítséget tud ebben nyújtani, hogy egy-egy termék ökonómiai tényezőit egyidejűleg meg lehessen vizsgálni.
12
A hulladékokból keletkezett biomassza: Ezen fogalom meghatározása a legnehezebb, mivel összetett és az anyagok többféle ágazatból származnak. Az első lépés az, hogy különbséget kell tenni melléktermék és hulladék között. A melléktermék a termelés során keletkező azon anyagok, melyeket még újra lehet használni, és értékes alapanyag egy másik szektorban. Ezzel szemben a hulladék elérte a termelési ciklusa végét, és így nem lehet újrahasználni sem. A hulladékanyag a településeken és az iparoknál keletkezhetnek, melyek energiatartalma 10,5-11,5 MJ/kg. A fenntartható hulladékkezelés célja visszaforgatni az anyagokat a környezetbe, ezzel is 12
Bai: A biomassza felhasználása, 60-65. oldal
csökkentve a keletkező hulladék mennyiségét. Nagy mennyiségű hulladékot nem lehet megszüntetni, viszont a hulladék fenntartható szemléletű kezelésével csökkenteni lehet a környezeti terhelést. A hulladékhierarchia célja a termékekből nyerhető gyakorlati haszon maximalizálása úgy, hogy minél kevesebb hulladék keletkezzen. A mezőgazdasági, erdőgazdálkodási, illetve ipari tevékenységből származó biomassza egy része is lehet hulladék, és ebben az esetben is alkalmazni lehet a hulladékhierarchia elvét. Az állati és növényi maradékok is szintén a biomassza részét képezik, és ezek is potenciális hulladékok. Ilyen például a szalma, zöldség- és gyümölcshéjak, avar, fűrésztelepi hulladékok, valamint a települési szilárd hulladékok biomassza-összetevői. Ezekből az anyagokból energia nyerhető, így teljesen alkalmas a hasznosításra is, mivel szerte a világon több milliárd tonna biomasszát tartalmaznak. A hulladékokból és maradékanyagokból kinyerhető energia hasznosítására számos lehetőség áll a rendelkezésre: talajtakarásos elhelyezés, szemétégetés, anaerob lebontás, elgázosítás, lepárlás (pirolízis), stb. A technológiát a hulladéktipológia alapján lehet kiválasztani. A hulladék keletkezésének helye az egyik meghatározó tényező, és ezután pedig a be kell kategorizálni, hogy milyen típusú hulladékról van szó. Lehet települési és ipari forrású szerves hulladék, mely nagyon kedvező biomassza forrás, főleg ha azt is figyelembe vesszük, hogy biogén, azaz élő eredetű részei is vannak. A nyersanyagköltség negatív költségű a hulladékkezelési díj megfizetése miatt. Érdekes energiaforrási lehetőség ezen hulladékfajta biogén részének anaerob erjesztésű újrafelhasználása energiatermelés céljából. A fáradt étolaj összegyűjtése, és annak bioüzemanyaggá alakítása kiemelten fontos szerepet kap a bioüzemanyagok termelésénél, mivel ez az anyag kiválthatja a fosszilis üzemanyagok egy részét, ezáltal egyszerre lehet csillapítani az energiaéhség és a környezetszennyezés problémáját. A szándékolatlanul termesztett maradéknövények arányát a mezőgazdasági maradékanyagokról szóló EU-s jelentés 1%-ra teszi az összes művelt területen az EU15 tagállamokban. Az egyes termesztett növények fő- és melléktermék aránya terményenként jelentősen eltérhet a fajták és az éghajlat függvényében. Emiatt az adott területen nagyon pontos számításokat kell végezni. A gyakorlati potenciál ezen növények esetében megbecsülhető a művelt területek mezőgazdasági termelékenységgel való felszorzásával (száraztonna/hektár).
13
Összegzés Véleményem szerint a biomassza, mint energiahordozó fontos szerepet tölt be a megújuló energiaforrások között, de nem szabad rá egyedüli lehetőségként tekinteni, inkább kiegészítésként. Az elkerülhetetlenül keletkező melléktermékek feldolgozása és hasznosítása fontos, ezzel is tehermentesíteni lehet a környezetet. Ezen felül az ebből nyerhető energiaforrás szintén nem elhanyagolható. Viszont, mint ahogy a dolgozatomban is rámutattam, a biomasszával is túlzásokba lehet esni. Az emberi történelem a véglegesség útján a túltermeléssel, és ezáltal a környezet túlzott használatával már veszélybe sodorta a növény és állatvilág diverzitását. Sok élőlényfaj pusztult és pusztul ki világszerte. Az teljesen struccpolitika, ha azt gondoljuk, hogy most a biomassza mindenre megoldás, és a lehető legtöbb területen próbálkozunk energianövények termesztésével. Ezzel nem csak a termőtalajt zsigereljük ki, hanem a rengeteg műtrágyával szennyezzük is környezetünket. Ráadásul a biodiverzitást is veszélybe sodorjuk, hisz termesztés szempontjából fontos a fajta megőrzése, és a megjelenő más fajok az adott táblán gaznak minősülnek, és konkurensei a termeszteni kívánt fajnak. Így a megjelenő egyéb fajokat ki kell gyomlálni, és fenntartani az adott faj számára a maximális lehetőségeket a növekedésre. A biomassza alapú ültetvények nagy mértékű növelését, illetve területek kivonását a mezőgazdaságból, nem látom célravezetőnek – hisz azáltal a talaj kizsigerelése, mesterséges tápanyagokkal való ellátása, a műtrágyából eredő nitrátosodás, ami nem csak a talajt, hanem 13
A megújuló energiaforrások kézikönyve, 14-17, 23. oldal
élővizeinket is szennyezi, semmiféleképpen nem jó. Viszont azokat a melléktermékeket, melyek a növénytermesztés során keletkeznek, mindenképpen jó, ha hasznosítjuk, máskülönben környezeti terhelést okoznak. Gazdaságilag is teher egy-egy vállalkozás számára, ha nem tudja eladni a termékét, és fölösleg keletkezik, mert az el nem adott termék negatív költségén kívül még egy környezetvédelmi bírságot is kaphat a környezeti terhelés miatt. Tehát a keletkezett melléktermék fel nem dolgozása igen magas deficitet tud okozni. Ha a szél-, nap-, és a geotermikus energia kihasználása után következne a biomassza hasznosítása, akkor valószínűleg sokkal kevesebb szén-dioxidot juttatnánk a levegőbe. Kissé utópisztikus ötlet minden háztartásnál napelemet és napkollektort alkalmazni, illetve az összes nyílászárót lecserélni a fűtési költségek csökkentése érdekében, és a helyi adottságokat kihasználva a geotermikus energiát, illetve az adottságoktól függően szélenergiát alkalmazni. Ezek megtérülési ideje akár több, mint 20 év is lehet, és valószínűleg nem jelentene oly mértékű spórolási lehetőséget, hogy anyagi szempontból megérje. Itt kis háztartásokat említek, mivel egy nagyobb vállalkozásnak nemcsak érdekében állhat a kiépítés, de azon kívül állami támogatásokat is igénybe vehet. Azon egyéni háztartások, ahol már megvannak a tüzelőberendezések (azaz kályhával, kazánnal tüzelnek), ott nem kell külön új tüzelőberendezés hálózatot kiépíteni a lakásban, és a pellettel vagy biobrikettel való tüzelés minden probléma nélkül megoldható. Vidéken még gyakran lehet fatüzelésű kályhával találkozni, melynek hatásfoka elég alacsony, és technikailag visszamaradott. Ezekben a térségekben nem valószínű, hogy az emberek lecserélnék a meglévő fűtőberendezésüket korszerűbb eszközökre, mivel a magyarországi átlagkereset vidéken alacsony, és egy korszerű, modern fűtési rendszer költséges (az otthoni egyéni fűtés esetében). Szerencsére elmondható a fáról, hogy égetése során nagyon kis százalékban tartalmaz ként, így az égetés során kén-dioxidot nem juttat a levegőbe. Viszont a széntartalma magas, kb 50%, így elég sok széndioxid, illetve elégtelen égés során szén-monoxid kerül a levegőbe, ami növeli az üvegházhatást. Magyarországon a biomassza felhasználása 11 év alatt két és félszeresére nőtt. Európában Németország élen jár, utána következik Franciaország, majd Svédország. A németországi fejlődés 14
hatalmas mértékű, hisz 6183 tonna/olajértékről 22800-ra növekedett 11 év alatt. A biomassza termelési technológiájának kiépítésével és alkalmazásával munkahelyek sokaságát lehet létrehozni, ami társadalmilag nagyon jó és hasznos. Viszont a kezdeti gazdasági fellendülés után ismételten egy stagnáló szakasz következik, és ez magával vonzza a visszaesést. Ez nem csak a biomasszával, hanem az összes társadalmi jelenséggel kapcsolatosan megfigyelhető. Azonkívül ügyelni kell arra is, mennyire bolygatjuk meg a természetet a biomassza növényzettel, és a pillanatnyi haszon helyett inkább a hosszú távú lehetőségekben, a természet és a környezet védelmében muszáj gondolkodni. A jelen pillanatban elérhető nagyobb mennyiségű energia miatt nem szabad a talaj és a természet adottságait oly mértékben kihasználni, hogy a későbbiekben már csak egy leromlott állapotú, sovány termőtalaj maradjon hátra. A hulladékgazdálkodás során termelődő biomassza felhasználása szintén egy kiváló lehetőség ahhoz, hogy az értékes maradványanyagokból energiát nyerjünk. Gyakorlatilag ezek az anyagok már nem kerülnének más célból felhasználásra, és kihasználatlanul lenne hagyva. A hulladék-hierarchia elve, mely szerint csökkenteni, újrafeldolgozni és újrafelhasználni, illetve minimalizálni lehet a hulladékot. Magyarországon ez még viszonylag kis százalékban megvalósítható, mivel társadalmilag nehéz elfogadni azt, hogy az emberek lakókörnyezetéhez közel egy hulladékégető erőmű épül. Például a szigetszentmiklósi hulladékégető megépítése ellen a helyiek heves tiltakozásba kezdtek, és aláírást gyűjtöttek. Egy jól működő biomassza-feldolgozó rendszer kiépítése elengedhetetlen és szükségszerű. Azonban ezen rendszer kiépítése mellett egy olyan társadalmi tudatosságra is szükség van, mely egységesen úgy véli, hogy az energiával spórolni kell, és az emberek döntő többsége energiatakarékos készülékeket választ az olcsóbb helyett, tömegközlekedést a saját autó helyett, stb. Ezekkel az apró kis lépésekkel mind csökkenteni lehet a széngáz-kibocsátást. Ahhoz, hogy 14
társadalmi szinten valami megváltozzék, az emberek gondolkodásának is meg kell változnia, és a technikai fejlesztések nem elegendőek. A politikai részről kampányokra van szükség, melyek felhívják az emberek figyelmét a cselekvésre. Ezen kívül, a cselekvés döntésének megerősítésére pedig támogatásokra is szükség van adókedvezmények és anyagi ráfordítások, pályázatok formájában. i
Szakirodalom: Bai Attila – Lakner Zoltán – Marosvölgyi Béla – Nábrádi Attila: A biomassza felhasználása, Szaktudás Kiadó Ház, Budapest, 2002 Vermes László: Hulladékgazdálkodás, hulladékhasznosítás, Mezőgazda Kiadó, Budapest, 1998 Dr. Gyulai Iván: A biomassza-dilemma, Magyar Természetvédők szövetsége, Budapest, 2006 A megújuló energiaforrások kézikönyve, Környezettudományi Központ, Budapest, 2012 Felhasznált internetes oldalak: http://www.europarl.europa.eu/sides/getDoc.do?pubRef=-//EP//NONSGML+TC+P6-TC1COD-2008-0016+0+DOC+PDF+V0//HU, letöltve: 2013.11.11. http://www.hullamter.hu/content/32, letöltve: 2013.11.11. http://www.ksh.hu/docs/hun/eurostat_tablak/tabl/ten00082.html, letöltve: 2013.11. 25.
