Bioplyn činí 19 procent z OZE

Z bioplynu bylo v loňském roce vyrobeno 2,38 TWh elektřiny. V České republice přitom bylo vyprodukováno 68,7 TWh elektřiny a spotřeba za rok 2024 se dostala na hodnotu 57,9 TWh. Bioplyn tak dodal přibližně 3 procenta elektřiny. Obnovitelné zdroje (OZE) se na výrobě elektřiny podílejí přibližně 17 procenty, z toho na biomasu připadá 19 procent. V tuzemsku bylo vloni 540 bioplynových stanic s instalovaným výkonem 379 MW, výroba biometanu dosáhla 30 171 MWh.

Bioplyn jako dostupný obnovitelný zdroj

Bioplyn vzniká rozkladem organické hmoty bez přístupu vzduchu při procesu nazývaném anaerobní digesce. Využívá se především k výrobě elektřiny a tepla nebo zpracovaný na biometan jako náhrada za dovozový zemní plyn.

Anaerobní digesce a princip fungování bioplynové stanice

Bioplynová stanice je zařízení, které pomocí anaerobní digesce přeměňuje organický odpad na bioplyn a digestát. Vstupní materiál, jako je hnůj, kejda, potravinový odpad, siláž, zbytky plodin a podobně, se shromažďuje v zásobnících, odkud putuje do fermentoru. Fermentor je uzavřená nádrž, kde bez přístupu vzduchu probíhá biologický rozklad, kdy mikroorganismy organickou hmotu rozkládají za vzniku bioplynu.

Anaerobní fermentace má několik fází. Nejprve dochází k hydrolýze, kdy se makromolekuly, jako jsou například škroby, tuky a bílkoviny, rozkládají na jednodušší sloučeniny, tedy cukry, mastné kyseliny, aminokyseliny. Složité látky štěpí enzymy produkované bakteriemi.

Při následné acidogenezi se jednodušší sloučeniny přeměňují na organické kyseliny, alkoholy, vodík (H₂) a oxid uhličitý (CO₂). Klesá pH a vytváří se kyselé prostředí. Při acetogenezi se organické kyseliny a alkoholy dále přeměňují na acetát, vodík a CO₂. Tato fáze připravuje substrát pro metanogenní bakterie. Při závěrečné metanogenezi mikroorganismy ze skupiny archea přeměňují acetát a vodík na metan (CH₄) a oxid uhličitý (CO₂). Tato fáze je nejcitlivější na změny prostředí, především jeho pH, které by se optimálně mělo držet mezi hodnotami 6,8 a 7,4, a teplotu. Ta se u mezofilní fermentace pohybuje v rozmezí 35–40 °C, u termofilní fermentace využívající termofilní mikroorganismy bývá 50–60 °C.

Doba fermentace v bioplynové stanici závisí na typu vstupní biomasy, využívané teplotě a technologii fermentoru. Obecně platí, že mezofilní fermentace zabere přibližně 15 až 30 dní, náročnější termofilní fermentace je kratší, trvá kolem 12 až 20 dní. Vyšší teplota sice urychluje rozklad, ale proces je citlivější na řízení a stabilitu. Nicméně má vyšší výtěžnost metanu a účinněji ničí patogeny a semena plevelů. Rozkladu napomáhá také promíchávání biomasy i složení směsi samotné. Například kukuřičná siláž se rozkládá rychleji než hnůj, má také vyšší kyselost i koncentraci živin.

Bioplyn vznikající v reaktoru se jímá do plynojemu k dalšímu použití. Může být spalován v kogenerační jednotce při výrobě elektřiny a tepla nebo po dalším zpracování, především vyčištění a úpravě na biometan, může posloužit jako palivo v dopravě nebo putovat do plynárenské sítě. Digestát, tedy hustá kašovitá hmota zbylá po fermentaci, je bohatý na živiny a nalézá využití v zemědělství jako organické hnojivo, a to buď přímo, nebo po dalším zpracování. Bioplynové stanice tak snižují množství organického odpadu, z něhož získávají obnovitelnou energii a jako vedlejší produkt kvalitní hnojivo. Představuje tak stabilní a předvídatelný energetický zdroj.

Výroba biometanu

Surový bioplyn je při výrobě biometanu nutné vyčistit a upravit, aby získal v podstatě parametry klasického zemního plynu. Pak může být vtláčen do plynárenské sítě nebo využit jako palivo typu bioCNG nebo bioLNG. Bioplyn je třeba zbavit nečistot, jako je oxid uhličitý (CO₂), který snižuje jeho výhřevnost, sirovodíku (H₂S) pro jeho toxicitu a korozívnost a také vody a prachu kvůli ochraně zařízení, která biometan používají.

Sirovodík se odstraňuje s využitím aktivního uhlí, biologických filtrů nebo chemických činidel. Od vlhkosti pomáhá kondenzace nebo sušení, prachu a dalších pevných částic se surový bioplyn zbavuje filtrací. K separaci CO₂ se využívá tlaková vodní absorpce (PSA) nebo chemická absorpce (např. aminy), případně membránová nebo kryogenní separace. Získaný biometan obsahuje 95–99 procent metanu (CH₄). Následuje buď jeho vltáčení do plynofikační soustavy, stlačení na bioCNG pro dopravu, případně zkapalnění na bioLNG pro těžkou dopravu nebo na export.

Zda je vhodnější využívat bioplyn přímo v místě výroby nebo jej zušlechtěný na biometan vstřikovat do plynárenské soustavy závisí na několika faktorech. Obě varianty mají své výhody i nevýhody: