Gazyfikacja nie jest technologią nową. Procesy przekształcania paliw stałych w gaz palny były wykorzystywane przemysłowo już w XIX wieku. W kolejnych dekadach znalazły zastosowanie w energetyce, przemyśle chemicznym oraz produkcji paliw. W XX wieku szczególne znaczenie uzyskało zgazowanie węgla, a później również biomasy.

Współczesne zainteresowanie tą technologią ma jednak inne podłoże. Coraz większego znaczenia nabiera możliwość wykorzystania paliw wytwarzanych z odpadów, szczególnie frakcji pozostających po procesach odzysku i recyklingu.

Sama możliwość wytworzenia gazu nie rozwiązuje jednak podstawowego problemu..

Jednym z ograniczeń wcześniejszych technologii gazyfikacyjnych była jakość otrzymywanego gazu procesowego. Obecność smół, pyłów oraz innych niepożądanych związków utrudniała jego wykorzystanie w wysokosprawnych urządzeniach energetycznych. Rozwój technologii przesunął się więc od samego procesu gazyfikacji w kierunku kompleksowych układów obejmujących również reformowanie, oczyszczanie i stabilizację parametrów gazu.

Współczesnym wyzwaniem nie jest zatem wyłącznie odpowiedź na pytanie, czy z odpadu można wytworzyć gaz. Znacznie istotniejsze jest uzyskanie gazu o takich parametrach, aby po odpowiednim przetworzeniu mógł zostać efektywnie wykorzystany jako paliwo.

Od wieloletnich badań nad zimną plazmą do technologii SynGen

Rozwój technologii SynGen nie rozpoczął się wraz z budową pierwszej instalacji gazyfikacyjnej. Jej obecny kształt jest rezultatem wieloletnich badań nad wykorzystaniem plazmy nietermicznej w procesach konwersji związków węglonośnych do gazu syntezowego.

Szczególne znaczenie dla powstania i rozwoju tej koncepcji miały prace prof. Albina Czernichowskiego, obecnie głównego technologa mPower Green Tech, od wielu lat zajmującego się zastosowaniem wyładowań elektrycznych typu GlidArc oraz procesami plazmowo wspomaganego reformingu.

Prowadzone przez niego prace obejmowały wykorzystanie plazmy do konwersji substancji węglonośnych do gazu syntezowego, którego podstawowymi składnikami energetycznymi są wodór i tlenek węgla. Rozwijana przez lata koncepcja GlidArc stworzyła naukową i technologiczną podstawę dalszych prac prowadzących do powstania rozwiązania SynGen.

Szczególnie istotne było odmienne podejście do jednego z problemów klasycznej gazyfikacji – obecności w gazie procesowym smół i innych złożonych związków organicznych. Zamiast traktować je wyłącznie jako zanieczyszczenia wymagające usunięcia, rozwijano możliwość ich dalszej konwersji do prostszych składników gazowych.

Wieloletnie doświadczenia prof. A. Czernichowskiego w obszarze fizyki i chemii plazmy oraz reformingu plazmowego stworzyły podstawę do przejścia od badań nad samym zjawiskiem do prac nad kompletnym rozwiązaniem technologicznym.

Kolejne etapy B+R prowadzone w ramach rozwoju technologii SynGen służyły integracji procesu gazyfikacji z reformowaniem i oczyszczaniem gazu oraz przygotowaniu rozwiązania do pracy w coraz większej skali.

Historia rozwoju SynGen pokazuje więc, że technologia nie jest wynikiem pojedynczego projektu badawczego, lecz kolejnym etapem wieloletniego procesu rozwoju naukowego i technologicznego – od badań nad zjawiskiem GlidArc i plazmowym reformingiem związków węglonośnych do ich integracji z procesem gazyfikacji.

Naturalnym kolejnym krokiem jest demonstracja kompletnego rozwiązania w warunkach odpowiadających przyszłej eksploatacji przemysłowej. Dopiero długotrwała praca instalacji pozwoli potwierdzić nie tylko parametry procesu, lecz również jego dyspozycyjność, trwałość kluczowych komponentów, wymagania serwisowe, koszty eksploatacyjne i ekonomikę całego rozwiązania.

Gazyfikacja na styku gospodarki o obiegu zamkniętym i energetyki

Znaczenie gazyfikacji paliw wytwarzanych z odpadów należy rozpatrywać nie tylko
w kontekście gospodarki odpadowej, lecz również jako element łączący gospodarkę o obiegu zamkniętym z sektorem energetycznym.

Europejska hierarchia postępowania z odpadami, określona w art. 4 dyrektywy ramowej 2008/98/WE, ustanawia następującą kolejność priorytetów: zapobieganie powstawaniu odpadów, przygotowanie do ponownego użycia, recykling, inne metody odzysku – w tym odzysk energii – oraz, jako ostatni poziom hierarchii, unieszkodliwianie.

Jednocześnie dyrektywa wskazuje, że stosowanie tej hierarchii powinno sprzyjać rozwiązaniom zapewniającym najlepszy dla środowiska wynik całkowity, z uwzględnieniem między innymi cyklu życia danego strumienia odpadów, wykonalności technicznej, opłacalności ekonomicznej, ochrony zasobów oraz całkowitego oddziaływania na środowisko.

W takim ujęciu gazyfikacja nie stanowi alternatywy dla recyklingu, lecz może być jego technologicznym uzupełnieniem. Jej potencjalnym obszarem zastosowania są przede wszystkim frakcje pozostające po procesach odzysku i recyklingu, których dalsze wykorzystanie materiałowe nie znajduje technicznego, środowiskowego lub ekonomicznego uzasadnienia.

W przypadku takich strumieni możliwe jest wykorzystanie ich potencjału energetycznego poprzez konwersję do postaci paliwa gazowego. Pozwala to spojrzeć na paliwa alternatywne nie tylko jako na strumień wymagający zagospodarowania, lecz również jako na lokalny zasób energetyczny.

Powstaje w ten sposób łańcuch konwersji:

frakcje odpadów nienadające się do dalszego racjonalnego recyklingu → paliwo alternatywne → gazyfikacja → reformowanie i oczyszczanie gazu → paliwo gazowe → wysokosprawna konwersja energetyczna → energia elektryczna i ciepło.

Tak rozumiana gazyfikacja znajduje się na styku dwóch procesów transformacyjnych. Z jednej strony umożliwia zagospodarowanie pozostałości po procesach odzysku materiałowego, z drugiej – pozwala wykorzystać ich potencjał energetyczny w lokalnych systemach energetycznych.

Od odpadu do oczyszczonego paliwa gazowego – zmieniające się podejście regulacyjne

Jednym z kluczowych przepisów dla rozwoju technologii gazyfikacji odpadów w Polsce jest art. 163 ust. 2a ustawy o odpadach.

Przepis ten przewiduje, że wymagań określonych w art. 155–162 ustawy, właściwych dla termicznego przekształcania odpadów, nie stosuje się do instalacji zgazowania lub pirolizy, jeżeli powstające gazy zostaną oczyszczone w takim stopniu, że przed spaleniem nie stanowią już odpadów i nie mogą powodować emisji większych niż w wyniku spalania gazu ziemnego.

Rozróżnienie to ma zasadnicze znaczenie dla technologii, których celem nie jest bezpośrednie spalanie odpadu, lecz jego przetworzenie i wytworzenie oczyszczonego paliwa gazowego.

Utrata statusu odpadu nie następuje jednak automatycznie. Wymaga spełnienia warunków określonych w art. 14 ustawy o odpadach, a w przypadku braku szczegółowych kryteriów określonych w przepisach Unii Europejskiej albo w przepisach krajowych – szczegółowych warunków utraty statusu odpadu określonych w zezwoleniu na przetwarzanie odpadów.

Podobny kierunek rozwija prawo Unii Europejskiej. Dyrektywa (UE) 2024/1785, zmieniająca dyrektywę 2010/75/UE w sprawie emisji przemysłowych (IED), zmieniła art. 42 ust. 1 regulujący stosowanie przepisów dotyczących spalania i współspalania odpadów do instalacji zgazowania i pirolizy.

Zgodnie z nowym brzmieniem tego przepisu regulacje tego rozdziału nie mają zastosowania do instalacji zgazowania lub pirolizy, jeżeli gazy lub ciecze powstałe w wyniku termicznego przetwarzania odpadów zostaną przed spaleniem oczyszczone w stopniu zapewniającym spełnienie określonych kryteriów emisyjnych. Spalanie powinno powodować emisje niższe niż spalanie najmniej zanieczyszczających paliw dostępnych na rynku, które mogłyby zostać wykorzystane w danej instalacji, a w odniesieniu do emisji innych niż tlenki azotu, tlenki siarki i pyły – nie może powodować emisji wyższych niż spalanie lub współspalanie odpadów.

Kierunek tej zmiany wyjaśnia również motyw 43 dyrektywy (UE) 2024/1785, wskazujący na potrzebę doprecyzowania kryteriów oceny, czy gazy lub ciecze powstające w wyniku gazyfikacji i pirolizy zostały oczyszczone w takim stopniu, aby przed spaleniem nie stanowiły już odpadów.

Nie oznacza to automatycznie, że każdy gaz wytworzony z odpadów przestaje być odpadem ani że uzyskuje status paliwa odnawialnego. Wymaga to spełnienia odpowiednich warunków technologicznych, środowiskowych i prawnych.

Dla zaawansowanych technologii gazyfikacji ma to jednak istotne znaczenie. Regulacje polskie i unijne przewidują możliwość rozróżnienia pomiędzy bezpośrednim spalaniem odpadów a energetycznym wykorzystaniem odpowiednio oczyszczonego gazu powstałego w procesie ich gazyfikacji.

Skuteczność oczyszczenia gazu oraz parametry emisyjne jego późniejszego spalania stają się zatem nie tylko zagadnieniem technologicznym, lecz również kluczowymi elementami decydującymi o możliwości zastosowania odmiennego reżimu prawnego.

Od odpadu do paliwa gazowego – istota technologii

Kluczową cechą rozwijanej technologii jest odejście od modelu, w którym energia zawarta w paliwie alternatywnym jest wykorzystywana poprzez jego bezpośrednie spalanie. W procesie gazyfikacji następuje konwersja części organicznej paliwa do surowego gazu procesowego, który następnie poddawany jest reformowaniu i oczyszczaniu.

Samo wytworzenie gazu nie jest jednak zasadniczym celem procesu. Wyzwaniem technologicznym jest uzyskanie gazu o stabilnych i kontrolowanych parametrach pozwalających na jego późniejsze wykorzystanie energetyczne.

W tym miejscu szczególnego znaczenia nabiera rozwijany w ramach technologii SynGen proces plazmowo-katalitycznego reformowania. Jego zadaniem jest konwersja złożonych związków organicznych obecnych w surowym gazie procesowym, w tym substancji smolistych, do prostszych składników gazowych. W efekcie część energii chemicznej zawartej w tych związkach może zostać zachowana w składnikach gazu syntezowego, przede wszystkim w wodorze i tlenku węgla.

Oznacza to odmienne podejście do zanieczyszczeń organicznych powstających podczas gazyfikacji. Nie są one traktowane wyłącznie jako problem wymagający usunięcia, lecz również jako potencjalne źródło składników energetycznych gazu.

Cały proces można przedstawić jako ciąg następujących po sobie przemian:

paliwo alternatywne → gazyfikacja → surowy gaz procesowy → reformowanie plazmowo-katalityczne → oczyszczanie gazu → gaz syntezowy → wysokosprawna konwersja energetyczna.

Takie podejście pozwala technologicznie rozdzielić etap przetwarzania odpadu od późniejszego wykorzystania energetycznego wytworzonego i oczyszczonego gazu. Parametry gazyfikacji, skuteczność reformowania oraz jakość oczyszczania decydują o składzie i wartości energetycznej gazu oraz możliwościach jego dalszego wykorzystania.

Jednym z podstawowych kierunków zastosowania jest kogeneracja, pozwalająca na jednoczesne wytwarzanie energii elektrycznej i użytecznego ciepła. Obecność wodoru w gazie syntezowym tworzy ponadto perspektywę dalszego rozwoju technologii, między innymi
w kierunku jego separacji i wykorzystania jako surowca energetycznego lub przemysłowego.

Istotą technologii nie jest więc wyłącznie zagospodarowanie określonego strumienia odpadów. Jej celem jest efektywna konwersja ich potencjału energetycznego do kontrolowanej postaci paliwa gazowego, które może następnie zostać wykorzystane w wysokosprawnych procesach energetycznych i wesprzeć nowoczesne ciepłownictwo.

Technologia może być gotowa. System finansowania – niekoniecznie…

Wraz ze wzrostem dojrzałości technologii pojawia się problem, którego nie można rozwiązać poprzez kolejne badania laboratoryjne. Jest nim sfinansowanie pierwszej instalacji pracującej w warunkach przemysłowych.

Na wcześniejszych etapach przedsięwzięcie może korzystać z instrumentów wspierających badania i rozwój. Po uzyskaniu referencji przemysłowych otwiera się natomiast możliwość klasycznego finansowania inwestycyjnego.

Pomiędzy tymi etapami pozostaje luka.

Instytucja finansująca B+R może uznać, że projekt osiągnął już zbyt wysoki poziom dojrzałości i zawiera zbyt mało elementów badawczych. Bank finansujący inwestycję komercyjną oczekuje z kolei referencji przemysłowej, potwierdzonych parametrów eksploatacyjnych, gwarancji technologicznych i przewidywalnego modelu finansowego.

Powstaje więc paradoks: aby uzyskać finansowanie komercyjne, technologia powinna posiadać referencję przemysłową, ale aby uzyskać pierwszą referencję przemysłową, trzeba najpierw sfinansować pierwszą instalację.

To właśnie etap często określany jako „dolina śmierci” innowacji.

Problem ten jest dostrzegany również na poziomie europejskim. Fundusz Innowacyjny UE wspiera wdrażanie wysoko innowacyjnych technologii niskoemisyjnych i net-zero, w tym projekty demonstracyjne oraz przedsięwzięcia prowadzące do ich komercyjnego skalowania. W marcu 2026 r. 54 projekty wybrane w ramach naboru IF24 podpisały umowy grantowe o łącznej wartości 2,7 mld euro.

Również Clean Industrial Deal zakłada zwiększenie możliwości finansowania wdrażania czystych technologii, między innymi poprzez Fundusz Innowacyjny, InvestEU oraz rozwijane instrumenty finansowania dekarbonizacji przemysłu.

Kierunek tych działań potwierdza, że finansowanie samych prac B+R nie wystarcza. Warunkiem powstania rynku dla nowych technologii jest również stworzenie możliwości przejścia od badań i demonstracji do pierwszych wdrożeń przemysłowych.

Pierwsza instalacja – początek rynku

Pierwsze wdrożenie przemysłowe ma szczególną wartość, ponieważ pozwala odpowiedzieć na pytania, których nie można ostatecznie rozstrzygnąć w laboratorium ani podczas krótkotrwałych testów.

Dopiero długotrwała eksploatacja pozwala zweryfikować rzeczywistą dyspozycyjność technologii, trwałość kluczowych komponentów, wymagania serwisowe, koszty eksploatacyjne oraz ekonomikę procesu. W ten sposób powstaje referencja przemysłowa, która może otworzyć drogę do kolejnych wdrożeń i finansowania komercyjnego. Jest to naturalna kontynuacja procesu B+R opisanego wcześniej w artykule.

Jednym z możliwych sposobów pokonania bariery pierwszego wdrożenia jest model konsorcjalny, skupiający podmioty zainteresowane późniejszym wykorzystaniem technologii. Zbudowanie takiego konsorcjum jest jednak trudne. Od przedsiębiorców oczekuje się bowiem zaangażowania kapitału w rozwiązanie, które właśnie dlatego, że znajduje się na etapie pierwszego wdrożenia, nie posiada jeszcze pełnej referencji przemysłowej.

Trudno oczekiwać, aby ryzyko tego etapu zostało przejęte wyłącznie przez sektor prywatny. Jeżeli środki publiczne umożliwiają rozwój technologii na etapie B+R, potrzebne są również instrumenty pozwalające doprowadzić najbardziej perspektywiczne rozwiązania do pierwszego zastosowania przemysłowego.

Odpowiedzialność za pokonanie tej bariery powinna być zatem podzielona pomiędzy sektor publiczny i przedsiębiorców. Rolą państwa nie powinno być przejęcie całego ryzyka inwestycyjnego, lecz stworzenie mechanizmów ograniczających ryzyko pierwszego wdrożenia do poziomu umożliwiającego zaangażowanie kapitału prywatnego. Przedsiębiorcy mogą natomiast współfinansować przedsięwzięcie, uczestniczyć w jego eksploatacyjnej weryfikacji oraz tworzyć rynek dla kolejnych wdrożeń.

Taki model nie zastępuje rynku finansowaniem publicznym. Powinien umożliwić technologii osiągnięcie etapu, na którym kolejne instalacje będą mogły być realizowane i finansowane na zasadach komercyjnych.

Wartością pierwszej instalacji staje się wówczas nie tylko sama infrastruktura, lecz przede wszystkim referencja przemysłowa oraz wiedza uzyskana podczas jej rzeczywistej eksploatacji, niezbędne do ograniczenia ryzyka i przygotowania kolejnych wdrożeń.

KITEiC dostrzega lukę pomiędzy B+R a pierwszym wdrożeniem

Problem pierwszego wdrożenia przemysłowego nie dotyczy wyłącznie technologii SynGen. Ma charakter systemowy i odnosi się do szerszej grupy innowacyjnych technologii, które pomyślnie przeszły etap prac badawczo-rozwojowych, lecz nie posiadają jeszcze referencji umożliwiającej ich finansowanie na zasadach komercyjnych.

Krajowa Izba Transformacji Energetyki i Ciepłownictwa (KITEiC) zwróciła uwagę na tę lukę w Stanowisku w sprawie potrzeby wypracowania krajowej polityki rozwoju strategicznych technologii transformacji energetyki i ciepłownictwa, przekazanym do debaty parlamentarnej. Izba wskazała, że Polska posiada dobrze rozwinięty system finansowania badań przemysłowych i prac B+R, natomiast znacznie większym wyzwaniem pozostaje przejście od zakończenia badań do pierwszego przemysłowego zastosowania technologii.

Potwierdzają to doświadczenia programu GEKON, realizowanego przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju oraz Narodowy Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej. Program zakładał finansowanie zarówno etapu B+R, jak i budowy pierwszych instalacji demonstracyjnych. To właśnie przejście do pierwszego zastosowania przemysłowego okazało się jednak najtrudniejszym elementem tego mechanizmu. Jak wynika z ustaleń NIK przywołanych w stanowisku KITEiC, mimo pozytywnych wyników prac B+R przedsiębiorcy zachowywali ostrożność wobec angażowania się w pierwsze wdrożenia technologii nieposiadających jeszcze referencji przemysłowych. Powstawał w ten sposób mechanizm błędnego koła: brak referencji ograniczał zaufanie do technologii i gotowość do ponoszenia ryzyka pierwszego wdrożenia, natomiast bez pierwszego wdrożenia nie było możliwości uzyskania referencji niezbędnej do ograniczenia tego ryzyka i pozyskania finansowania komercyjnego.

W swoim stanowisku KITEiC proponuje rozpoczęcie prac nad spójną polityką obejmującą cały cykl rozwoju technologii – od identyfikacji rozwiązań o strategicznym znaczeniu aż do ich komercjalizacji. Jednym z jej elementów powinno być ograniczanie ryzyka pierwszego przemysłowego zastosowania technologii, realizowanego przy współpracy przedsiębiorstw technologicznych, przemysłowych i komunalnych oraz jednostek naukowo-badawczych.

Towarzysząca stanowisku Nota koncepcyjna wskazuje możliwe instrumenty takiego wsparcia, obejmujące między innymi instrumenty grantowe i mieszane, preferencyjne finansowanie pożyczkowe, gwarancje ograniczające ryzyko inwestycyjne, fundusze udziałowe oraz partnerstwa publiczno-prywatne. Ich zadaniem nie powinno być zastępowanie kapitału prywatnego środkami publicznymi, lecz ograniczenie ryzyka związanego z pierwszym przemysłowym zastosowaniem technologii do poziomu umożliwiającego zaangażowanie przedsiębiorców i instytucji finansujących.

Takie podejście jest zbieżne z modelem opisanym wcześniej na przykładzie pierwszego wdrożenia SynGen. Odpowiedzialność za przejście przez najbardziej ryzykowny etap rozwoju technologii powinna być dzielona pomiędzy sektor publiczny i prywatny – do momentu uzyskania referencji pozwalającej na realizację i finansowanie kolejnych instalacji na zasadach komercyjnych.

Stanowisko KITEiC przenosi więc dyskusję z poziomu pojedynczej technologii na poziom polityki Państwa. Jeżeli środki publiczne wspierają rozwój innowacyjnych rozwiązań w ramach B+R, system powinien również tworzyć warunki pozwalające najbardziej perspektywicznym z nich przejść przez etap pierwszego wdrożenia przemysłowego i osiągnąć dojrzałość umożliwiającą dalsze skalowanie na zasadach rynkowych.

Od wyniku badań do przemysłu

Historia rozwoju technologii SynGen pokazuje, że droga od wyników badań do technologii przemysłowej jest procesem wieloetapowym. Wieloletnie prace nad plazmą nietermiczną, reformowaniem gazu oraz integracją tych procesów z gazyfikacją pozwoliły doprowadzić technologię do etapu, w którym kolejnym wyzwaniem nie jest już wyłącznie dalszy rozwój samego rozwiązania, lecz jego pełnoskalowa weryfikacja w rzeczywistych warunkach eksploatacyjnych.

Co istotne, kluczowy dla technologii SynGen proces reformowania i oczyszczania gazu został już poddany walidacji w ramach prowadzonych prac B+R, w tym projektów współfinansowanych ze środków publicznych oraz projektu realizowanego w ramach kanadyjskiego programu Innovative Solutions Canada. Wyniki badań zostały również zweryfikowane przez niezależne jednostki. Instytut Maszyn Przepływowych PAN potwierdził w badaniach laboratoryjnych redukcję zawartości smoły w gazie z 40,3 g/Nm³ do poniżej 0,1 g/Nm³, czyli o ponad 99,75%. Badania obejmowały również analizę składu chemicznego
i wartości opałowej otrzymywanego gazu syntezowego.

Kolejnym wyzwaniem nie jest więc wykazanie samej zasady działania procesu reformowania, lecz przeniesienie zweryfikowanych rozwiązań do kompletnego układu technologicznego oraz potwierdzenie jego długotrwałej i stabilnej pracy w skali przemysłowej.

Doświadczenia związane z rozwojem SynGen pokazują jednocześnie problem o znaczeniu znacznie szerszym niż rozwój jednej technologii. Jeżeli Europa chce budować własny potencjał technologiczny i przemysłowy, musi tworzyć warunki pozwalające innowacyjnym rozwiązaniom przechodzić przez cały cykl rozwoju:

badania → demonstracja → pierwsze wdrożenie przemysłowe → referencja → finansowanie komercyjne → skalowanie technologii.

Finansowanie prac B+R jest początkiem tego procesu, a nie jego końcem. Pomiędzy polityką wspierania badań a finansowaniem dojrzałych inwestycji potrzebny jest mechanizm pozwalający sektorowi publicznemu i prywatnemu wspólnie przeprowadzić najbardziej ryzykowny etap – pierwsze wdrożenie przemysłowe.

Bez takiego mechanizmu powstaje luka systemowa: rozwój technologii jest wspierany na etapie badań, natomiast po ich zakończeniu rynek oczekuje referencji przemysłowej, której bez sfinansowania pierwszego wdrożenia nie można uzyskać.

Skuteczność polityki wspierania innowacji powinna być zatem oceniana nie tylko liczbą zrealizowanych projektów B+R, lecz również zdolnością najlepszych powstałych w ich wyniku technologii do przejścia do zastosowania przemysłowego.

W przypadku technologii SynGen właśnie ten moment ma dzisiaj kluczowe znaczenie dla rozwoju energetyki cieplnej w Polsce. Po wieloletnich badaniach, potwierdzeniu skuteczności procesu reformowania gazu oraz kolejnych etapach integracji gazyfikacji z reformowaniem i oczyszczaniem gazu następnym krokiem jest uruchomienie pierwszej kompletnej instalacji pracującej w warunkach przemysłowych.

Jej uruchomienie nie będzie końcem procesu rozwoju SynGen. Będzie początkiem jego przemysłowego skalowania – przejściem od technologii zweryfikowanej w ramach prac B+R do rozwiązania posiadającego własną referencję przemysłową i zdolnego do szerokiego zastosowania.