A bioenergetika fontos szerepet játszik a fenntartható társadalom alapját képező körkörös gazdaságban (Némethy–Kőmíves, 2016), amelynek környezettudományi alapkoncepciója a megújuló energia – késztermék – zéróhulladék-rendszer és az ökoszisztéma-szolgáltatások2 fenntartható hasznosítása. Ennek a rendszernek a működését az életciklus-elemzésen3 alapuló árutermelés, az újrahasznosításra összpontosító hulladékgazdálkodás és a hulladékenergia-programok egyidejű alkalmazása biztosítja. Fontos figyelembe venni a megújuló energiafajták hasznosításánál a pluralitás elvét, amely ezen energiafajták egymást kiegészítő alkalmazását írja elő nem csupán gazdasági, de környezetvédelmi és energiabiztonsági szempontok miatt is. A bioenergetika már önmagában is sokrétű, és szorosan kapcsolódik a mezőgazdasághoz, az erdőgazdasághoz, a szennyvíztisztításhoz, a szilárd hulladékok energetikai felhasználásához és a komposztálható szerves hulladékokat termelő iparágakhoz és szolgáltatásokhoz. Ezekkel már létre is hoztuk az antropogén eredetű ökociklusok4 egy részét. A biomassza-termelés, különösen az energiaültetvények elterjedése azonban óhatatlanul felveti az élelmiszer-termelés és a biomassza előállítása közötti konfliktus kérdését, amelyre a választ csak a komplex megújuló energiarendszerek létrehozásával adhatjuk meg, ahol a bioenergia lehet akár a legfőbb alkotóelem is, de nem kizárólagos energiafajta, hanem együtt jelenik meg a geotermikus energiával, a napelemekkel, a szélturbinákkal, vízi erőművekkel és nem környezetszennyező, magas technológiai színvonalú hulladékégető berendezésekkel. Ez egyben az „energia-trilemma”5 megoldásának kulcsa is lehet.

Biomassza természetesen nemcsak termesztett energianövényekből származhat, hanem a mezőgazdasági és erdészeti melléktermékek, élelmiszeripari hulladékok és tágabb értelemben a szennyvíztisztító művek magas szervesanyag-tartalmú üledéke is biomasszának tekinthető, mivel ennek és a komposztálható szerves hulladékoknak együttes erjesztésekor biogáz állítható elő. Több hazai és nemzetközi „jó gyakorlatot” is ismerünk, amelyek ezeket a rendszereket hasznosítják. Említésre méltó a svédországi Hammarby Sjöstad, az ökociklusokra épülő ökováros, amelyet Stockholm egyik legbarnább területéből „zöldítettek” ki, vagy a skót Findhorn ökofalu, amely nem csupán környezettechnológiai megoldásairól, hanem szociális rendszeréről és világhírű oktatási tevékenységéről is ismert.

Hazánk energiagazdálkodásának javítása, az energiafüggőség megszüntetése csak a megfelelő léptékű, mikroregionális fejlesztésekben megvalósuló komplex termelési és szolgáltatási struktúrák és az egymást kiegészítő megújuló energiarendszerek létrehozásával lehetséges (Dinya, 2012). Nálunk sokkal kedvezőtlenebb földrajzi adottságú országok sokkal kevésbé függenek az energiahordozók importjától, mint mi – ezen a függőségen lehet és kell is változtatni.

A megújuló energiafajták globális kihasználtságának mértéke különbözik (1. táblázat), ezt nem csupán technológiai, de rövid és hosszú távú gazdasági és politikai megfontolások és szociális feltételek is szabályozzák (REN21, 2017). Legnagyobb mértékben a fotovoltaikus (PV) napenergia-hasznosítás6 növekedett, a teljes újonnan beállított megújuló energiatermelési kapacitásnak mintegy 47% át adta, míg a szélenergia 34%-ot, a vízi energia pedig 15,5%-ot adott. Figyelembe kell venni azt a tényt is, hogy a különböző országok természeti erőforrásai, gazdasági és szociális feltételei eltérőek, ami azt is jelenti, hogy ha egy fejlesztés gazdaságilag, szociálisan és infrastrukturálisan lehetséges egy országban, az nem feltétlenül valósítható meg egy másikban. A megújuló energiafajták hasznosításának és az ellátás kapacitásának és földrajzi elterjedésének folyamatos növekedése elsősorban négy tényezőre vezethető vissza: (1) a megújulóenergia-technológiák árának jelentős csökkenése, (2) több országban növekvő kereslet, (3) a megújuló energiákat célzottan támogató politikai és gazdasági mechanizmusok és (4) nagy nemzetközi vállalatok és intézmények kötelezték el magukat, hogy megújuló forrásokból származó elektromos energiát vásároljanak. Ezen pozitív tendenciák ellenére a megújuló energiákra való átállás mértéke messze nem éri el azt a mértéket, amely biztosítaná a 2015-ös Párizsi Egyezményben7 rögzített célt, hogy a globális hőmérséklet-emelkedést a legrosszabb esetben is 2 °C alatt (lehetőleg 1,5 °C alatt) tartsák. Bár a rendelkezésre álló és egyre gyorsabban fejlődő technológiák ezt lehetővé tennék, vannak rövid távú gazdasági és politikai megfontolások és nem megfelelően kiegyensúlyozott támogatási rendszerek, amelyek ezt az átállást jelentősen megnehezítik. A politikai és gazdasági határozathozó képességet nagymértékben növelné a komplex rendszerben való gondolkodás, amely módosítja a megújuló energiákon alapuló energiaellátó rendszerek definícióját úgy, hogy az nem csupán a szigorúan vett (többnyire elektromos) energiatermelésre koncentrál, hanem magában foglalja az újrahasznosításra épülő hulladékgazdálkodást, a fűtő- és hűtőrendszereket, továbbá a transzportszektor üzemanyag-szükségletét is, kiterjed a különféle gazdasági szektorok közötti kapcsolatokra és a regionális fejlesztés, infrastruktúra-bővítés és nyersanyag-felhasználás kérdéseire is (Dinya, 2012).

A biomasszában elraktározott energia kinyerésének módját elsősorban az adott nyersanyag összetétele határozza meg, ami viszont annak eredetére vezethető vissza. A biomassza hasznosításának technológiái azonban sok esetben kiegészíthetik egymást, garantálva ezzel az energiatermelés gazdaságosságát is (1. ábra). A biomassza különböző formái megfelelő ipari feldolgozás révén a fosszilis energiahordozókkal egyenértékű energiahordozókká alakíthatók, amelyekből hő, villanyáram, valamint a közlekedés számára bioüzemanyag nyerhető.

A pirolízis, a szerves hulladékok hőbontása megfelelően kialakított reaktorban, hő hatására, oxigénszegény vagy oxigénmentes közegben szabályozott körülmények között történik. A folyamat során keletkező végtermékek elsősorban energiahordozóként (fűtőgáz, tüzelőolaj, koksz), vegyipari másodnyersanyagként (például a gázterméket szintézisgázzá konvertálva metanol előállításához) és esetenként egyéb célokra (talajjavításra is használható bioszén15, fakonzerválás vizes maradékkal; granulált salakolvadék építőipari adalékanyagként stb.) hasznosíthatók.

A hulladékégetéssel történő energiatermelésnek lehetnek környezetkárosító hatásai. Ezek csak egy komplex rendszer kialakításával küszöbölhetők ki, amely magában foglalja a környezettudatos árutermelést, a termékválasztást és a hulladékok differenciált kezelését, szortírozását és újrahasznosítását. A helyesen és rendszeresen alkalmazott életciklus-analízis, a megfelelő termékszerkezet kialakítása, a helyes termékválasztás (környezettudatos vásárlás) és a fejlett hulladékszortírozási rendszerek következtében keletkező hulladék legnagyobb része újra felhasználható, míg az égethető hulladékfrakció megfelelő égetési és füstgáztisztítási technológiával akár a megtermelt biomasszával (például faaprítékkal és brikettel) együtt is, egy rendszerben hő- és elektromos energiává alakítható (Tóth et al., 2011).

A bioenergia-termelés és a hulladékgazdálkodás összekapcsolásának másik nagyszerű példája a biogáz előállítása a szennyvíztisztítás során keletkező szennyvíziszap, az élelmiszeripari szerves hulladék, a településekről származó komposztálható szerves háztartási hulladék, a magas nedvességtartalmú mezőgazdasági növényi hulladék, továbbá az állati trágya metánerjesztése révén. A keletkező metángáz (biogáz) bevezethető a gázhálózatba (Baldwin, 2008), de jelentős mennyiségű kénhidrogént is tartalmaz, amit üzemanyagként való felhasználása előtt el kell távolítani (kénmentesítés). A többi megújuló energiaforrás (geotermikus, víz-, szél-, napenergia) egy rendszerben történő együttes hasznosítása végső soron a vidéki települések energia-önellátását eredményezheti (2. ábra).