Pentru orice cultură agricolă sau asociaţie de vegetaţie naturală, patru factori determină productivitatea netă sau creşterea netă a biomasei: cantitatea de energie solară incidentă; proporţia din această energie interceptată de organele verzi ale plantei; eficienţa conversiei fotosintetice în biomasă a energiei interceptate; pierderile de biomasă prin respiraţie.

Speciile vegetale terestre diferă mult în privinţa randamentului conversiei energiei solare si al producţiei de biomasa. Potenţialul acestor specii este evaluat în zona temperată, la 20-30 t biomasă uscată/ha/an, dar valorile sunt realizabile numai de cele mai productive specii şi în condiţii de mediu foarte favorabile. Pajiştile naturale produc în medie 4,5 t biomasa uscata/ha/an, iar la unele plante din flora spontana se ajunge la valori de 9-14,1 t/ha/an.

Dintre culturile agricole, culturile pentru boabe si cele furajere se caracterizează printr-un potenţial de 21-24 t biomasă uscată/ha/an; în exploataţiile agricole obişnuite aceste plante asigură, în medie, 5 t boabe/ha/an sau, respectiv, 12,5 t biomasă uscată/ha/an.

Productivitatea energetică a principalelor soiuri de plante cultivate în acest scop este prezentată în tabelul de mai jos.

Producţia de materie uscată [t/ha]	Cultura	Producţia echivalentă de petrol [l/ha]
30	miscanthus, sorg, sorg dulce, stuf	12.000
20	mazăre, floarea-soarelui, cânepă, cereale, papură, salcie, plop, eucalipt	8.000
10	rapiţă, hrişcă, salcâm	1.000

La arbori, productivitatea primară este estimată în medie la 8,6 t/ha/an, speciile forestiere foioase (cu frunză căzătoare) din zona temperată pot produce circa 12 t/ha/an, iar coniferele 15-18 t/ha/an. În zona temperată, o pădure de stejar sau de fag în vârsta de 120 de ani reprezintă o biomasă evaluată la 275 t substanţă uscată/ha. Plantaţile forestiere intensive asigură, în prezent, unele dintre cele mai mari producţii de biomasa (36-40 t/ha/an).

Clasificări ale biomasei

Resursele de biomasă care pot fi folosite pentru producerea de energie sunt foarte diverse. O clasificare poate fi făcută din punct de vedere al reziduurilor (deşeurilor) primare, secundare şi biomasa care este special cultivată pentru scopuri energetice:

Reziduurile primare sunt produse din plante sau din produse forestiere. Astfel de biomasă este disponibilă "în câmp" şi trebuie colectată pentru utilizarea ei ulterioară.

Reziduurile secundare devin disponibile după ce un produs din biomasă a fost folosit. Reprezintă diferite deşeuri, care variază din punct de vedere al fracţiei organice, incluzând deşeuri menajere, deşeuri lemnoase, deşeuri de la tratarea apelor uzate, etc.

Deşeurile forestiere includ deşeuri care nu mai pot fi folosite, copaci imperfecţi din punct de vedere comercial, copaci uscaţi şi alţi copaci care nu pot fi valorificaţi şi trebuie tăiaţi pentru a curăţa pădurea.

Culturile cu scopuri energetice:

• copaci cu viteza mare de creştere: plopul, salcia, eucaliptul;
• culturile agricole: trestia de zahăr, rapiţa, sfecla de zahăr;
• culturi perene: miscanthus;
• plante erbacee cu viteza mare de creştere: Switchgrass sau Panicum virgatum (o plantă perenă ce creşte în America de Nord), Miscanthus sau iarba elefant (iarba de Uganda).

Există un potenţial mare de biomasă ce poate fi şi mai mult mărit printr-o utilizare mai bună a resurselor existente şi prin creşterea productivităţii culturilor.

Conversia biomasei

Exceptând cazurile în care arderea directă este potrivită, biomasa brută necesită transformarea în combustibili solizi, lichizi sau gazoşi care pot fi folosiţi pentru producerea de căldură, electricitate şi drept combustibil pentru autovehicule. Această conversie se realizează prin procese mecanice, termice sau biologice.

Procesele mecanice nu sunt strict de transformare deoarece ele nu schimbă natura biomasei. Exemple de astfel de procese sunt: sortarea şi compactarea deşeurilor, procesarea reziduurilor de lemn în baloţi, pelete şi brichete, tocarea paielor şi cocenilor, presarea seminţelor oleagenoase. Astfel de procese sunt folosite pentru pretratarea biomasei.

Arderea, gazificarea şi piroliza sunt exemple de procese termice. Ele produc, fie căldură, fie un gaz sau lichid. Gazul poate fi folosit pentru alimentarea unui motor sau a unei pile de combustie. Lichidul poate fi transformat mai departe în combustibili lichizi sau gazoşi.

Fermentaţia şi digestia sunt exemple de procese biologice. Acestea se bazează pe activitatea microbiană sau enzimatică de transformare a zahărului în etanol, sau a biomasei în combustibili solizi sau gazoşi. În figura de mai jos sunt schematizate principalele directii de conversie a biomasei.



Procese biochimice de conversie a biomasei

Principalele procese biochimice de conversie a biomasei sunt fermentaţia şi digestia anaerobă.

Digestia anaerobă (AD) este un proces ce are loc în absenţa oxigenului, prin care o populaţie mixtă de bacterii catalizează scindarea polimerilor din materia organică cu formarea unui gaz, numit biogaz, conţinând în principal metan şi dioxid de carbon şi mici cantităţi de amoniac, hidrogen sulfurat şi mercaptani ce sunt corozivi, otrăvitori şi au miros pronunţat.

Biogazul are un conţinut energetic de circa 22.000 kJ/m3, deci este un gaz de calitate medie.

Pentru producerea biogazului prin digestie anaerobă se poate folosi nămolul provenit de la tratarea apelor uzate, iarba şi orice cultură agricolă, bălegar şi deşeuri agricole şi alimentare, inclusiv cele de la abatoare, restaurante, magazine alimentare şi deşeurile din industria farmaceutică. Biogazul mai poate fi extras de la rampele de gunoi, unde acesta se formează spontan şi dacă nu este colectat poate provoca probleme de mediu pentru ca este un gaz cu puternic efect de seră. În figura trei este prezentată producţia de biogaz care se poate obţine din diferite tipuri de materiale.

Beneficiile de mediu rezultate prin înlocuirea benzinei şi a motorinei cu biogaz sunt considerabile. Pentru a fi injectat în conductele de gaz natural sau folosit la autovehicule este necesară înlăturarea dioxidului de carbon din biogaz. Prin spalare cu jet de apă se elimina CO2 pana la 90%. Aceasta permite obţinerea biometanului sub presiune din biogaz ce poate fi folosit la autovehicule.








Figura de mai sus prezintă potenţialul biomasei din agricultură şi silvicultură pentru judeţele din România.

Maramureş, potenţialul însumează 2062 TJ, din care 71,29% din agricultură si 28,71% din industria forestieră.




Fondul forestier al judeţului Maramureş la data de 31.12.2010 este de 265784 ha, reprezentând cca. 42% din suprafaţă şi cuprinde păduri, pepiniere, drumuri, terenuri de administrare. Din această suprafaţă 17000 ha sunt administrate de ocoale silvice private şi 16856 ha sunt complet neadministrate (proprietari persoane fizice).

Direcţia Silvică Maramureş administrează în total 214704 ha pădure, astfel:

145.509 ha - în proprietatea statului, din care:

• 12.943 ha pădure de câmpie
• 54.254 ha pădure de deal
• 78.312 ha pădure montană

69.195 ha - în proprietate privată, din care:

• 39.420 ha aparţine oraşelor şi comunelor
• 11.134 ha aparţine proprietari privaţi
• 18.640 ha aparţine diverşi proprietari

Din suprafaţa totală 59% reprezintă păduri de protecţie (pentru ape, teren, păduri cu scop de agrement) şi 41% reprezintă păduri de protecţie şi producţie.

Drumurile forestiere însumează doar 1.570 km iar calea ferată forestieră 54 km.

În judeţul Maramureş există a doua arie protejată ca suprafaţă din România. După Delta Dunării, Parcul Naţional Munţii Maramureşului se întinde pe o suprafaţă de 133000 ha, reprezentând cca. 21% din suprafaţa judeţului, din care 80000 ha pădure.

Modul de calcul utilizat la fişele energetice ale localităţilor pentru estimarea potenţialul din biomasă

La nivel de biomasă s-au evaluat sursele din care poate să prevină biomasa la nivelul fiecarei localităţi în parte.

Pentru calculul de stabilire a potenţialului de biomasă s-au luat în considerare următoarele surse:

Biomasa obţinută din deşeuri menajere urbane şi rurale

Pentru cantităţii de deşeuri menajere s-a avut în vedere numărul de locuitori ai fiecărei localităţi în parte. În funcţie de zonă, cantitatea zilnică de deşeuri pe cap de locuitor variază de la 0,4 kg/locuitor/zi în mediul rural la 0,9 kg/locuitor/zi în mediul urban.

Din totalul de deşeuri menajere colectate doar 46% reprezintă deşeurile organice valorificabile sub formă de biomasă.

Biomasa obţinută de pe suprafeţe forestiere

Suprafeţele forestiere reprezintă o sursă majoră de biomasă. Biomasa forestieră poate fi folosită în numeroase moduri pentru obţinerea în special a energiei termice. Evaluarea poteţialului de biomasă forestieră la nivel de localitate s-a făcut prin evidenţierea suprafeţelor împădurite disponibile la nivel de localitate, care prin respectarea normelor silvice pot fi valorificate pentru obţinerea de energie în mod sustenabil.

Biomasă obţinută din producţia agricolă

Evaluarea resursei de biomasă de pe suprafeţele agricole din domeniul public al fiecărei localităţi s-a făcut prin evidenţierea suprafeţelor disponibile. Aceste suprafeţe pot fi valorificate diferenţiat în funcţie de caracteristicile locale. Cuantificarea producţiei de energie pe suprafaţa de teren poate varia în funcţie de utilizarea terenului şi de tipul de biomasă care se cultivă pe acesta.

Pentru determinarea cantităţilor de biomasă provenită din deşeuri şi a suprafeţelor utilizabile pentru producţia de biomasă la nivelul domeniului public al judeţului Maramureş s-au însumat valorile obţinute pentru fiecare localitate în parte.