Потенциал снижения выбросов парниковых газов в производстве биогаза и биометана | AccordПотенциал снижения выбросов парниковых газов в производстве биогаза и биометана
Потенциал снижения выбросов парниковых газов при производстве биогаза и биометана

Вклад биогазовой и биометановой промышленности в достижение среднесрочных целей по сокращению выбросов парниковых газов и климатической нейтральности к 2050 году.

ВВЕДЕНИЕ

Европейская биогазовая ассоциация (ЕБА) горячо приветствует стремление Европейской комиссии достичь климатической нейтральности к 2050 году.
В данном справочном документе ЕБА хотела бы проинформировать о потенциале сокращения выбросов парниковых газов в биогазовой и биометановой промышленности.
Биогазовая и биометановая промышленность вносят значительный и растущий вклад в достижение климатической нейтральности к 2050 году. По расчетам Всемирной биогазовой ассоциации, этот сектор имеет потенциал для сокращения мировых выбросов парниковых газов (ПГ) на 10-13%.
Биогазовая промышленность и производство биометана сокращают выбросы по многим направлениям, таким как предотвращение выбросов при замене ископаемого топлива, предотвращение выбросов метана из навоза, производство зеленых удобрений, заменяющих углеродоемкие химические удобрения, хранение углерода в почве и улавливание и хранение углерода.

ПОТЕНЦИАЛ СНИЖЕНИЯ ВЫБРОСОВ ПАРНИКОВЫХ ГАЗОВ В ПРОИЗВОДСТВЕ БИОГАЗА И БИОМЕТАНА

Принцип "короткого углеродного цикла"    
Для того чтобы понять преимущества производства биогаза и биометана, необходимо разобраться в концепции "короткого углеродного цикла". В отличие от природного газа или нефти, биогаз и биометан производятся из свежих органических материалов. Сами они получаются из биомассы, прямо (сельскохозяйственные остатки, промежуточные культуры, зеленые отходы и т.д.) или косвенно (осадок сточных вод, навоз, некоторые биоотходы). Во время своего роста эта биомасса захватила определенное количество CO2 из атмосферы для осуществления фотосинтеза. Этот захваченный CO2 возвращается в атмосферу при сжигании биогаза или биометана, затем снова захватывается вновь растущей биомассой, и так далее. Таким образом, сжигание биогаза или биометана не увеличивает количество CO2 в атмосфере, но заставляет его циркулировать в коротких углеродных циклах. Таким образом, мы говорим о биогенном CO2, в отличие от ископаемого CO2, который высвобождается после миллионов лет хранения под землей и ранее был недоступен.
Объяснение путей сокращения выбросов парниковых газов с помощью биогаза и биометана
Как объяснялось выше, биогаз и биометан - это возобновляемая энергия, производимая из органических веществ. Выбросы от сжигания биогаза и биометана полностью компенсируются фотосинтезом. Кроме того, можно добиться дальнейшего сокращения выбросов парниковых газов: будучи частично произведенным из отходов или навоза, биометан позволяет сократить или избежать выбросов парниковых газов, связанных с утилизацией отходов. При метанизации также образуется дигестат, который в некоторых случаях может быть использован в качестве замены минеральных удобрений, что позволяет избежать их производства и связанных с ним выбросов ПГ. С другой стороны, необходимо учитывать выбросы, связанные с производством биогаза и биометана, а также с очисткой, закачкой и транспортировкой биометана. Тем не менее, общее воздействие производства биогаза и биометана приводит к значительному сокращению выбросов парниковых газов по сравнению с ископаемым топливом.
Наиболее важные пути, благодаря которым производство биогаза и биометана позволяет избежать выбросов, более подробно описаны ниже.
(1) Биогаз и биометан являются возобновляемыми источниками энергии, которые позволяют избежать выбросов, связанных с использованием ископаемого топлива. Биогаз чаще всего используется в комбинированных теплоэлектроцентралях (ТЭЦ) и, таким образом, является источником для производства возобновляемой электроэнергии и тепла, заменяя собой производство ископаемого топлива. Биогаз все чаще улучшается до качества природного газа и называется биометаном. Биометан напрямую закачивается в газовые сети и, таким образом, может быть использован во всех традиционных сферах применения газа: приготовление пищи, отопление, промышленные процессы, производство электроэнергии и мобильность (в качестве возобновляемого транспортного топлива, в частности, в форме био-CNG и био-LNG), без необходимости инвестировать в преобразование сетевой инфраструктуры или потребительского оборудования.
(2) Сельское хозяйство и животноводство являются важной составляющей европейской экономики. В результате разведения животных образуется большое количество навоза, который при хранении выделяет значительное количество метана. Если вместо этого навоз попадает в закрытую и контролируемую среду биогазовой установки, метан улавливается, оптимизируется и используется для производства возобновляемой энергии. Таким образом, производство биогаза и биометана из навоза позволяет избежать выбросов метана из навоза. Поэтому потенциал отрасли биогаза и биометана для сокращения выбросов в сельском хозяйстве весьма значителен.
(3) Биогаз и биометан производят не только энергию, но и дигестат, который образуется в процессе анаэробного сбраживания (AD) вместе с биогазом. В ходе этого процесса микроорганизмы преобразуют органически связанный азот  в более доступную форму для усвоения культурами, что делает дигестат идеальным биологическим и зеленым удобрением. Такое зеленое удобрение позволяет сократить использование минеральных удобрений, избегая выбросов, связанных с их энергоемким производством.
(4) Все большее внимание привлекает производство биогаза из промежуточных культур. Включение промежуточных и покровных культур в севооборот на залежных или заброшенных землях оказывает положительное влияние на органический углерод почвы. Поступление органических веществ увеличивается через корни культур. Более того, применение сброженного биоматериала в качестве зеленого удобрения имеет преимущество в наращивании органического углерода почвы по сравнению с внесением минеральных удобрений. Углерод из сброженной биомассы улавливается в почве и восстанавливает гумус, необходимый для роста растений. Таким образом, анаэробное сбраживание позволяет почвам служить поглотителями углерода.
(5) В процессе производства биометана большая часть биогенного углерода из атмосферы в переваренной биомассе в конечном итоге попадает в высококонцентрированный поток CO2 после переработки биогаза. Концентрированный поток имеет множество применений, например, повторное использование в циклах Power-to-X для производства синтетического метана на основе водорода (H2 + CO2➔CH4), использование в качестве сырья в химической промышленности (например, производство метанола или производства электронного топлива. Он также может быть использован в промышленных процессах, таких как производство новых строительных материалов, что позволяет добиться постоянного удаления углерода из атмосферы.
Такое сочетание путей предотвращения выбросов парниковых газов при производстве биогаза и биометана позволяет создать даже отрицательный углеродный след. Экономия парниковых газов [%] по сравнению с ископаемым топливом в ЕС составляет до 240% для производства биогаза и до 202% для производства биометана, в зависимости от используемого сырья и технологии. Согласно исследованию JRC, 240% экономии ПГ при производстве биогаза достигается в том случае, если биогаз производится из навоза животных, биогазовая установка имеет закрытое хранилище сбраживаемого газа, а энергия (электроэнергия + тепло), необходимая для работы биогазовой установки, поступает от собственной ТЭЦ. Аналогично, 202% экономии ПГ при производстве биометана достигается, когда биометан производится из навозной жижи, а биометановые установки включают в себя как закрытое хранилище сброженного навоза, так и сжигание отходящего газа. Как для биогаза, так и для биометана в расчетах учитываются утечки метана.
Кроме того, как уже упоминалось выше, согласно расчетам Всемирной биогазовой ассоциации, биогазовая и биометановая промышленность имеют потенциал для снижения глобальных выбросов ПГ на 10-13%. Можно с уверенностью сказать, что в будущем, с развитием технологий и усилением мониторинга, потенциал сокращения выбросов ПГ и, соответственно, вклад в климатическую нейтральность в 2050 году биогазовой и биометановой промышленности еще более возрастет.