Biopaliwa – nadzieja na neutralność i niezależność. Przegląd światowych raportów i projektów w obszarze bioenergii.

W dobie globalnych wyzwań klimatycznych biomasa stanowi jeden z filarów transformacji energetycznej, oferując zrównoważone rozwiązanie dla produkcji energii odnawialnej (OZE). Jako odnawialny substrat energetyczny, biomasa pozwala na redukcję emisji gazów cieplarnianych (GHG), jednocześnie wspierając lokalne gospodarki i bezpieczeństwo energetyczne.

Coraz częściej uwagę przyciągają nowoczesne metody uprawy biomasy, takie jak Short Rotation Coppice (SRC) i Short Rotation Forestry (SRF), umożliwiające efektywną produkcję „czystej” biomasy na gruntach marginalnych, nie powodując konkurencji z produkcją żywności. Te technologie nie tylko zwiększają wydajność, ale także integrują się z celami Unii Europejskiej w zakresie OZE, takimi jak dyrektywa RED III, zakładająca minimum 42,5% udziału OZE w miksie energetycznym do 2030 r. (źródło: Bioenergy Europe, 2024). Aby lepiej zrozumieć potencjał tych rozwiązań, warto zacząć od analizy obecnego wykorzystania biomasy w energetyce, co pozwoli docenić, jak SRC i SRF wpisują się w szerszy kontekst.

Biomasa przez cały czas w grze o neutralność klimatyczną

Biomasa odgrywa kluczową rolę w globalnym miksie energetycznym, stanowiąc w 2022 r. 54% udziału w odnawialnych źródłach energii w Unii Europejskiej i pozwalając jednocześnie uniknąć emisji ok. 300 mln ton CO₂ rocznie (źródło: Bioenergy Europe, 2024). Na poziomie UE zużycie biomasy osiągnęło 101 Mtoe, w tym 75 Mtoe z biomasy leśnej, 5 Mtoe z rolniczej i 25 Mtoe z odpadów. Globalnie, moc zainstalowana w bioenergii wyniosła 151 GW w 2024 r., co odpowiada ok. 4,4% całkowitej mocy odnawialnej, przy średnim koszcie poziomowanym produkcji energii (LCOE) na poziomie 0,087 USD/kWh (źródło: IRENA, 2024). Europa jest trzecim największym rynkiem bioenergii, z ponad 16% globalnej zainstalowanej mocy w 2021 r., a Niemcy już w 2019 r. produkowali 8,92 GW energii pochodzenia biomasowego (wzrost 3,8% rok do roku) (źródło: Mordor Intelligence, 2021). Odchodzenie od energii jądrowej w Niemczech do 2022 r. okazało się dodatkowym czynnikiem stymulującym rozwój sektora bioenergii, podnosząc udział OZE w miksie energetycznym.

W Polsce wykorzystanie biopaliw stałych z biomasy dominuje w ciepłownictwie systemowym, gdzie prognozowany jest wzrost zapotrzebowania do 2035 r., głównie dzięki biomasie leśnej i agro-biomasie (źródło: PARP, 2024)[R1] . Zgodnie z aktualizacją Krajowego Planu na rzecz Energii i Klimatu (KPEiK) z lipca 2025 r., całkowite zapotrzebowanie na ciepło, dzięki termomodernizacji, spadnie z 286 PJ w 2020 r. do ok. 208 PJ w 2035 r. Nie zmienia to jednak faktu, iż zużycie biomasy w scenariuszu bazowym (WEM) wzrośnie do 35-40 PJ, a w ambitnym (WAM) ustabilizuje się na poziomie 19-24 PJ. (źródło: Ministerstwo Klimatu i Środowiska, 2025). Mimo spadku ogólnego popytu na energię cieplną, biomasa pozostanie kluczowym źródłem odnawialnym w ciepłownictwie, z udziałem OZE rosnącym, wedle założeń, do 36,7% w 2030 r.

W 2019 r. sektor bioenergii w UE odpowiadał za blisko mln miejsc pracy (500 tys. bezpośrednich i 500 tys. pośrednich), a także przyniósł 40 mld euro wkładu do PKB, podkreślając znaczenie socio-ekonomiczne bioenergetyki w gospodarce (źródło: Bioenergy Europe, 2024). Globalny rynek zrównoważonej bioenergii, wyceniany w tej chwili na 120 mld USD, ma osiągnąć wycenę 250 mld USD do 2032 r., z roczną złożoną stopą wzrostu (CAGR) 9,5%, napędzaną innowacjami i mandatami rządowymi (źródło: IEA, 2025). Te dane pokazują, iż biomasa nie jest już tylko tradycyjnym paliwem, ale strategicznym elementem nowoczesnej energetyki – i tu właśnie uprawy typu SRC oraz SRF wnoszą nową jakość, pozwalając na nowo definiować sposób jej produkcji.

Short Rotation Forestry (SRF) polega na uprawie drzew w 10-20 letnich rotacjach, wykorzystując do tego gwałtownie rosnące gatunki liściaste, takie jak eukaliptusy, topole, czy olchy (źródło: Forest Research UK, 2024). SRF jest atrakcyjne dla właścicieli gruntów, dzięki szybszym zwrotom finansowym niż tradycyjne leśnictwo i większej odporności na zmiany klimatu poprzez szybką zmianę materiału genetycznego. Głównym zastosowaniem jest produkcja biomasy na energię i ciepło, ale również na materiały kompozytowe, biopaliwa, czy ekstrakty – co znacznie minimalizuje ryzyko rynkowe.

Short Rotation Coppice (SRC), będący podzbiorem SRF, opiera się na gatunkach jak wierzba (Salix sp.) i topola (Populus sp.). W tym przypadku mówimy o rotacjach trwających od 2 do 6 lat, przy czasie trwania całej plantacji na poziomie 10-25 lat (źródło: IEA Bioenergy Task 43, 2011).

Metody uprawy w tych technikach przypominają tradycyjne rolnictwo: przygotowanie gleby, kontrola chwastów, sadzenie i zbiory (zimą), z minimalnym użyciem nawozów i środków chemicznych. Pomimo niewygórowanych wymagań dotyczących pracy, SRC pozostaje jedną z najbardziej efektywnych technologii konwersji węgla na energię pod względem redukcji GHG, wspierając Unijne cele klimatyczne i energetyczne (źródło: FAO, 2007). Uprawy SRC nadają się dodatkowo do fitoremediacji gleb. Przykładem takiego zastosowania jest Szwecja, gdzie szeroko wykorzystywana wierzba usuwa 100 razy więcej kadmu niż słoma (źródło: Scion Research, 2024). Aby zilustrować potencjał tych upraw, w tabeli 1 przedstawiono przykładowe plony biomasy (suchej masy) dla kluczowych gatunków w SRF/SRC, na podstawie danych z raportów dostępnych online (źródło: Forest Research UK, 2024; Scion Research, 2024).

Tab. 1. Średnie roczne przyrosty i parametry fizyczne biomasy dla wybranych gatunków drzew w systemach Short Rotation Forestry (SRF) i Short Rotation Coppice (SRC)

Opracowanie własne na podstawie danych z raportów Forest Research UK (2024) oraz Scion Research (2024)

Dane ujęte w tabeli 1 podkreślają, jak SRC i SRF mogą stać się podstawą lokalnych systemów energetycznych, a ich praktyczne wdrożenia w Europie już to potwierdzają, pokazując realne korzyści w różnych skalach.

W Europie zarówno SRC, jak i SRF są już wdrażane na skalę komercyjną. W Szwecji już w 2011 r. istniały uprawy SRC wierzby o powierzchni 14 tys. ha, z założeniem, iż powierzchnia ta będzie powiększona do 0,5% gruntów rolnych kraju (30 tys. ha) (IEA Bioenergy 2011). Włochy posiadają 6 tys. ha, głównie topoli; Polska – 3 tys. ha wierzby, a Wielka Brytania – 3 tys. ha, z niespełnioną prognozą 350 tys. ha upraw wieloletnich do 2020 r. (źródło: ClimateXChange, 2024). Niemcy dysponują 1,5 tys. ha, z potencjałem 200 tys. ha w Brandenburgii. Poza Europą, USA rozwijają hybrydowe topole w Midwest, a Chile – nawadniane plantacje topoli (źródło: Biomass Connect, 2024).

W Polsce biomasa jest kluczowa dla celów OZE (32,6% udziału do 2030 r. – w tym 35,4% w ciepłownictwie), wspierana świadectwami pochodzenia, aukcjami i funduszami UE (źródło: MIA Partner, 2024). Wyzwania obejmują zrównoważone wykorzystanie i zakaz spalania biomasy leśnej jako jedynego celu (źródło: Nowa Energia, 2024). Potencjał gruntów marginalnych, wg analiz IUNG, czyni SRC/SRF idealnymi dla lokalnych inicjatyw, co naturalnie prowadzi do rozważań o długoterminowych perspektywach, gdzie te technologie mogą odegrać jeszcze większą rolę w globalnej dekarbonizacji.

Patrząc w przyszłość, perspektywy rozwoju bioenergii z SRC i SRF są obiecujące, szczególnie w scenariuszu Net Zero IEA do 2050 r. W tym modelu zapotrzebowanie na bioenergię osiągnie ok. 100 EJ, co oznacza potrojenie nowoczesnego wykorzystania bioenergii w porównaniu do obecnego poziomu ok. 60 EJ, przy jednoczesnym wygaszaniu tradycyjnych, nieefektywnych form użycia biomasy (źródło: IEA Bioenergy, 2023). Z tej puli zrównoważone uprawy o krótkiej rotacji (SRC), mają planowo dostarczyć ok. 25 EJ z 40 EJ pochodzących z gruntów dedykowanych bioenergii, na powierzchni ok. 50 Mha oraz na 70 Mha gruntów marginalnych lub porzuconych pastwisk – bez wylesiania lasów i konkurencji z produkcją żywności (źródło: IEA, 2021).

Całkowity wzrost areału pod bioenergię szacowany jest na 80 mln ha, co pozwoli na integrację z technologiami wychwytywania i składowania węgla (BECCS), pochłaniającymi do 1,3 Gt CO₂ rocznie, z czego ok. 45% będzie pochodzić z produkcji zaawansowanych biopaliw (źródło: IEA, 2021). Bioenergia według tego scenariusza powinna zaspokoić 15-20% globalnego zapotrzebowania energetycznego, stając się drugim co do wielkości źródłem energii odnawialnej (źródło: IEA Bioenergy, 2023).

W kontekście bieżących trendów, inwestycje w bioenergię mają wzrosnąć o 13% w 2025 r., osiągając rekordowe 16 mld USD, mimo lekkiego spowolnienia w dodawaniu nowych mocy zainstalowanych – co podkreśla jej rosnącą rolę w transformacji energetycznej (źródło: IEA, 2025).

Branża biopaliw, skupiająca się na produktach drugiej generacji z odpadów rolnych i komunalnych (bez konkurencji z łańcuchem żywnościowym), wyprodukowała w 2022 r. ok. 175 mld litrów paliwa, z prognozowanym wzrostem o 7% rocznie (źródło: IEA, 2022). W Unii Europejskiej prognozowane zużycie biomasy do 2050 r. waha się między 406, a 800 Mtoe (średnio 444 Mtoe), co przełoży się na 1,5 mln miejsc pracy i wkład do PKB na poziomie 70 mld euro, czyniąc bioenergię największym pracodawcą w całym sektorze odnawialnych źródeł energii (źródło: Bioenergy Europe, 2024).

Gorące tematy w rozwoju bioenergii obejmują hybrydowe systemy integrujące biomasę z wiatrem i słońcem dla stabilizacji sieci, zaawansowaną integrację CCS/BECCS w celu usuwania CO₂ oraz wykorzystanie źródeł, takich jak odpady komunalne, w ramach gospodarki obiegu zamkniętego – co wzmacnia zróżnicowanie i tym samym odporność łańcuchów dostaw (źródło: ETIP Bioenergy, 2023). W Stanach Zjednoczonych, wedle założeń, moc zainstalowana w biomasie pozostanie na stałym poziomie w 2025 i 2026 r., stanowiąc ok. 1,96% produkcji energii odnawialnej, podczas gdy całość OZE osiągnie 24% udziału w generacji prądu (źródło: IEA, 2025). Te trendy wskazują, iż SRC i SRF nie tylko przetrwają, ale staną się integralną częścią innowacyjnych łańcuchów wartości, w tym tych związanych z biowodorem, gdzie unijne projekty badawcze już torują drogę do nowych zastosowań.

Biomasa z SRC/SRF otwiera nowe horyzonty nie tylko przez wzgląd na odnawialną, dobrej jakości biomasę do bezpośredniego wykorzystania przy produkcji biopaliw i innych komponentów, ale także jako wszechstronny surowiec w nowoczesnych biorefineriach, gdzie lignocelulozowa struktura drzew umożliwia wieloetapową waloryzację – od energii po zaawansowane materiały, czy chemikalia. Taki model wykorzystania SRC i SRF opiera się na zamkniętym obiegu: uprawy na gruntach marginalnych zapewniają zrównoważoną podaż (z plonami do 10-12 Mg suchej masy/ha/r., przekraczającymi próg ekonomicznej opłacalności), a następnie przetwarzanie w procesach takich jak zgazowanie, piroliza, czy fermentacja pozwala na wytwarzanie nie tylko energii cieplnej i elektrycznej, ale także biopaliw drugiej generacji (np. bioetanol z cukrów celulozowych) oraz produktów wysokomarżowych, takich jak biooleje, czy ekstrakty ligniny do kompozytów drewnopochodnych.

Takie podejście minimalizuje odpady, redukując ślad środowiskowy. Badania wskazują, iż SRC może obniżyć emisje GHG o choćby 80-90% w porównaniu do paliw kopalnych, przy jednoczesnym wsparciu bioróżnorodności i fitoremediacji gleb (np. wspomniane już usuwanie metali ciężkich przez wierzbę). Ekonomicznie, według analizy 37 case study, 43% przypadków potwierdza opłacalność SRC w porównaniu do konwencjonalnych upraw, z potencjalnym zaopatrzeniem w energię dla ponad 1500 gospodarstw domowych na ha plantacji w cyklu 20-letnim, co przekłada się na uniknięte emisje rzędu 29 tys. ton CO₂ (źródło: Hauk et al., 2014)

Przykładowe zastosowania biomasy z SRC/SRF ilustrują ten model w praktyce. Tabela 2 przedstawia wybrane produkty, ich pochodzenie oraz korzyści, oparte na raportach z projektów unijnych i badań (źródło: IEA Bioenergy, 2018; SRCplus Handbook, 2014).

Tab. 2. Przykładowe produkty z przetwarzania biomasy z upraw krótkorotacyjnych SRF i SRC, wraz z ich pochodzeniem i korzyściami

Opracowanie własne na podstawie raportów IEA Bioenergy (2018) oraz SRCplus Handbook (2014)

Te produkty czynią SRC/SRF nie tylko źródłem energii, ale platformą dla gospodarki obiegu zamkniętego, gdzie np. w Nowej Zelandii biomasa wierzby SRC jest przetwarzana na etanol i biomateriały z ligniny, wspierając lokalne rynki biopaliw.

Projekty rozwojowe w UE w zakresie wykorzystania biomasy

Unijne projekty, takie jak SRCplus (2011-2014, finansowany z 7. Programu Ramowego UE), promowały zrównoważoną produkcję SRC w siedmiu krajach, tworząc handbook dla farmerów i dostawców energii, z naciskiem na konwersję termochemiczną do syntetycznych biopaliw – co zwiększyło świadomość i adaptację takiego rozwiązania o 20-30% w regionach testowych.

Nowsze inicjatywy, jak te w ramach Horizon Europe (np. rozwój zaawansowanych biopaliw z resztek lignocelulozowych), kontynuują ten trend, integrując SRC z łańcuchami dostaw wodoru, co otwiera drogę dla Polski do eksportu „zielonej” biomasy.

W ten sposób, biomasa z SRC/SRF nie tylko dekarbonizuje energetykę, ale buduje odporność, opierającą się o lokalne ekosystemy produkcyjne. Unijne projekty badawcze (B+R) w ramach HORIZON i EIC katalizują te innowacje, redukując koszty wytwarzania H₂ choćby do 1 €/kg (przy zużyciu energii <=3,5kWh/kg) i waloryzując odpady (źródło: CORDIS, 2024). Projekt BUTTERFLY (HORIZON-CL5-2022-D3-02) opiera się na konwersji biomasy lignocelulozowej do płynnych paliw (rDME, SNG) z dodatkiem zielonego wodoru, osiągając poziom konwersji węgla na poziomie 97% [R2] i wzrost efektywności o 15% (źródło: CORDIS, 2024). EPOCH (EIC Pathfinder) wykorzystuje odpadową ligninę do produkcji H₂ poprzez elektrolizę, integrując waloryzację z magazynowaniem wodoru (źródło: EIC EPOCH, 2024). Konsorcjum ToSynFuel przetwarza osady ściekowe na syntetyczne paliwa i H₂, demonstrując pełny łańcuch (źródło: ToSynFuel, 2024). ELOBIO rozwija elektrolizę lignocelulozowej biomasy na H₂ i chemikalia, z niskim zużyciem energii (źródło: CORDIS, 2024). GH2 łączy fotokatalizę z bioalkoholami z biomasy, osiągając 60% wydajności kwantowej H₂ bez emisji CO₂ (źródło: CORDIS, 2024). Te inicjatywy pozycjonują biomasę jako pomostowy substrat w drodze do gospodarki wodorowej, z potencjałem dla Polski w integracji z ciepłownictwem, co ostatecznie podkreśla szerszy wpływ na lokalne społeczności.

Podsumowanie

Biomasa z upraw krótkorotacyjnych SRC i SRF nie jest jedynie alternatywą dla tradycyjnych źródeł energii, ale strategicznym elementem zrównoważonej transformacji energetycznej, który harmonijnie łączy efektywność środowiskową z wymiernymi korzyściami gospodarczymi i społecznymi. W erze globalnych prognoz wskazujących na kluczową rolę bioenergii w dekarbonizacji, te technologie – oparte na szybkorosnących gatunkach liściastych – oferują realną ścieżkę do tworzenia wielofunkcyjnych ekosystemów, gdzie uprawy na gruntach marginalnych nie tylko zapewniają stałą podaż surowca, ale także pełnią rolę w rekultywacji terenów zdegradowanych i wzmacnianiu odporności klimatycznej regionów wiejskich.

W polskim kontekście potencjał tych rozwiązań jest szczególnie obiecujący, biorąc pod uwagę dostępność ponad 2,3 mln ha gruntów marginalnych – w tym 1,7 mln ha suchych, jałowych gleb piaszczystych oraz ok. 370 tys. ha erodowanych terenów w województwach Małopolskim i Podkarpackim – które idealnie nadają się do rekultywacji z wykorzystaniem tego rodzaju upraw. Aktualne plantacje są skromne, ale konserwatywny scenariusz zakłada wykorzystanie choćby 0,77 mln ha (5% gruntów ornych i leśnych), co mogłoby wygenerować rocznie do 14,48 mln mł biomasy z topoli o założonych plonach 25 mł/ha/r., znacząco zmniejszając deficyt drewna (7,7-11,4 mln mł rocznie) i wspierając dywersyfikację źródeł OZE.

Te uprawy nie tylko poprawiają strukturę gleby, zwiększając retencję węgla i azotu, ale także wzmacniają bioróżnorodność w krajobrazie rolniczym, pełniąc rolę schronienia dla owadów i roślin wieloletnich, co jest najważniejsze w obliczu zmian klimatu. Analiza cyklu życia (LCA) potwierdza ich ekologiczny bilans: choć wejścia energetyczne (paliwo, nawozy) generują emisje rzędu 2,5-3,2 tys. kg CO₂ eq na cykl zbioru, SRC absorbuje CO₂ i magazynuje węgiel, czyniąc bioenergię, netto, pozytywną dla klimatu – pod warunkiem minimalizacji agrochemikaliów. Unijne innowacje, takie jak projekty HORIZON i EIC skupione na biowodorze z lignocelulozowej biomasy, dodatkowo katalizują ten rozwój, obniżając koszty produkcji wodoru i integrując SRC z gospodarką obiegu zamkniętego. Dla Polski, z jej bogatym potencjałem gruntowym i doświadczeniem w ciepłownictwie biomasowym, inwestycje w te technologie – wsparte funduszami UE i politykami jak RED III – to nie tylko szansa na osiągnięcie celów klimatycznych (redukcja emisji o 55% do 2030 r.), ale także na wzmocnienie bezpieczeństwa energetycznego poprzez ich lokalność i rozproszenie. Wdrożenie SRC/SRF na szerszą skalę mogłoby nie tylko zaspokoić rosnące zapotrzebowanie na OZE w sektorach trudnych do elektryfikacji, jak transport ciężki, czy przemysł, ale także stworzyć tysiące miejsc pracy w regionach wiejskich, promując dalszy wzrost gospodarczy. Ostatecznie, biomasa z SRC i SRF to nie tylko energia jutra, ale fundament zrównoważonego rozwoju, który Polska może i powinna wykorzystać, by móc stać się liderem w europejskiej zielonej rewolucji.

Spis Literaturowy:

1. Hauk, D., et al. (2014). Economic evaluation of short rotation coppice systems for energy from biomass-A review. Biomass and Bioenergy, 74, 104-118.
2. Ministerstwo Klimatu i Środowiska. (2025). Projekt aktualizacji Krajowego Planu na rzecz Energii i Klimatu na lata 2021-2030. Ministerstwo Klimatu i Środowiska. Dostępne pod: https://www.gov.pl/web/klimat/projekt-aktualizacji-krajowego-planu-na-rzecz-energii-i-klimatu-na-lata-20212030

Źródło: Dr inż. Tomasz Mirowski, Kierownik Pracowni Technologii Przetwarzania Bioenergii, Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią Polskiej Akademii Nauk, Mgr inż. Piotr Plata, Pracownia Technologii Przetwarzania Bioenergii, Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią Polskiej Akademii Nauk

Artykuł pochodzi z wydania 5-6/2025 “Nowa Energia”