דחיפה העולמית לדה-קרביזציה ואבטחת האנרגיה הציבה אור הזרקורים על מקורות אנרגיה מתחדשת, ביניהם אנרגיה ביולוגית מבוססת יבול תופסת עמדה ייחודית ומתוכמת.בניגוד לשמש או רוח, אנרגיה ביולוגית מיבולים ממאגרי אנרגיה בצורה צפופה, שניתן להשתמש בה לדלקים נוזליים, חום וחשמל.אך הבטחתו מותחת בדאגות לגיטימיות לגבי שימוש בקרקע, מזון, ביטחון ושלמות אקולוגית, הערכה מקיפה של נתונים חיוניים של חומר זה, נתונים תעשייתיים, אשר חייב לספק סקירה מעשית, נתונים על בסיס מידע ביולוגי חיוני, ואפקטיביים, ואפקטיביים, וצריכת אנרגיה, אך ורק על בסיס נתונים על בסיס נתונים על בסיס נתונים על בסיס נתונים על בסיס נתונים על בסיס נתונים על בסיס נתונים על בסיס נתונים על בסיס נתונים על בסיס נתונים חיוניים, וחשמלי, וחשמלי, אך ורק על בסיס נתונים חיוניים, אך ורק על בסיס נתונים חיוניים, אך ורק על בסיס נתונים חיוניים, אך ורק על בסיס נתונים חיוניים, אך ורק על בסיס נתונים ביולוגיים, אך ורק על בסיס נתונים חיוניים, אך הבטחתו של נתונים חיוניים, אך הבטחתו, אך ורק על בסיס נתונים חיוניים, אך ורק על בסיס נתונים חיוניים, אך הבטחתו, אך ורק על בסיס נתונים חיוניים, אך הבטחתו של מדיניות ביולוגית, אך ורק על

הקרן: מהי אנרגיה ביולוגית מבוססת Crop?

אנרגיה ביולוגית מבוססת Crop מתייחסת להמרות הביומסה החקלאית – גרינס, עלים וחומר צמחי אחר – להובלת אנרגיה בר-קיימא.הנתיבים הנפוצים ביותר מייצרים דלקים נוזליים כגון אלנול (מסוכרים וכוכבים) וביודיוזל (משמן ירקות ושומנים בעלי-חיים), אך ביומסה מוצקה מיבולים יכול גם להיות נשרף ישירות לחום או לייצר אנרגיה גרעינית, אפילו באמצעות חשמלגנית, או פחמן, הוא היה בשימוש לאחרונה, אם הוא בשימוש בדלקים.

משככי מפתח ואופייהם

המגוון של הזנות היבול הוא עצום, החל מגידולי מזון מסורתיים ליבולי אנרגיה ייעודיים.כל סוג נושא יתרונות נפרדים ומסחריים במונחים של תשואה, דרישות קלט, וטביעה אקולוגית.

  • (בדוגמא, סוכריות סוכריות, סוכריות) ראט (FLT:0) יבולים (למשל, סוכריות, סוכריות) מברזיל משיגות חלק מהתנמול הגבוה ביותר ל Hectare (7,000-8,000 ליטר /ha), עם קלטות אנרגיה מאובן נמוכות עקב שכפול שקיות.
  • (FLT:0) יבולים (למשל, מיז', קזאווה, חיטה)FLT:1 - Maize (corn) הוא הזין הדומיננטי לייצור אתנול של ארה"ב. Starch חייב להיות מו hydrolyzed מבחינה zymatically לפני התסיסה, הוספת עלויות עיבוד. Yields להשתנות באופן נרחב: U.S.than eofols, בערך 3,300 / L.
  • (ב) יבולים (למשל, שמן דקל, סויה, אונס, צהבת) אנדרפט 1 - שמנים מופקים מועברים ביו-מדיזל. שמן מניב את שמן הנפט הגבוה ביותר לקטררה (3.5-5.0 t/ha), אך ההתרחבות שלו קשורה לפירוק טרופי.
  • (FLT:0) ליגנולוסים (למשל, מתגגראות, ערפל, פופלר, eucalyptus) ibph:1 - אלה הם הדור הבא: ביומסה שלמה מומרת באמצעות מתג ביוכימי (ה הידרוזה האנזי) או נתיבי תרמוכימי (גז, pyrosis) הם מציעים סך של ביומסה גבוהה יותר יכול להיות גדל מתחת ל נטה / אטומית 8 גרם).
  • (FLT:0) ריבאונדים ומוצרים משותפים (FLT:1) - שאריות Crop (הנרקור, קש חיטה, תיק סוכר) ועיבוד על ידי מוצרים (עכברים, גליצרין) לספק ביומסה נוספת ללא שימוש באדמה ייעודי.

טכנולוגיות: מתחום דלק

המסלול הטכנולוגי שנבחר משפיע באופן משמעותי על מאזן האנרגיה הנקי, על היציבות הכלכלית ועל טביעת הרגל הסביבתית של אנרגיית הביו-אנרגיה מבוססת היבול.

  • (FLT:0) הדור הראשון (sugar /starch תסיסה ו- Oil Transesterification) אנדרט 1 - מבוסס, יעיל הון, אך מוגבל על ידי תחרות הנקה מזון וגז חממה נמוך יחסית (GHG) חיסכון (40–60% לעומת בנזין עבור אתנול, לעתים קרובות גבוה יותר עבור סוכר קנטן אלמול).
  • (FLT:0) הדור השני (הההגיור הליגנוקולוסי)FLT:1 - תחת הדגמה מסחרית; אתנול תאולוס מ שאריות חקלאיות ועשבי אנרגיה יכול להשיג הפחתה של 70-90% של GHG. מחסומים מרכזיים כוללים עלויות אנזים גבוהות, דרישות אנרגיה טרום טיפול ביומסה, ותסיס נמוך של סוכרים מעורבים.
  • (FLT:0) מסלולים אנדרומוזימיים (Gigification + Fisher-Tropsch synthesis, pyrolysis + hydroמעבדing) IRLT:1 - להמיר ביומסה שלמה לתוך סינגיה או שמן ביולוגי, ולאחר מכן לשדרג לדלקים טיפות (דיזל חדש, דלק סילון) תואם תשתיות קיימות.
  • (FLT:0) אנירובי עיכול (Anaerobic עיכולFLT:1) - יבול שאריות, דשא אנרגיה מגודל מטרה, או ממתיקות של צמחי מרפא יכול להיות מותס לייצר ביוגז (מבוגר) עבור חום ועוצמה משולבים או משודרג ל- biomethane עבור הזרקת רשת.

פוטנציאל משאבים עולמי: קביעת בסיס הזנה זמין

קביעת כמות האנרגיה הביולוגית מבוססת היבולים בעולם דורשת ניתוח מפורט מרחבית, בעל פוטנציאל לזמינות קרקעית, מניב פוטנציאלים, שימושים מתחרים ומגבלות קיימות.מדנים שפורסמו טווח רחב - מ -100 עד 600 exoules (EJ) לשנה של פוטנציאל טכני עד שנת 2050, בהשוואה לשימוש באנרגיה עיקרי גלובלי נוכחית של EJ.הנפוץ גדול משקף הבדלים בהערכות על פני השטח של טכנולוגיות, זמינות סביבתית, שיפורים סביבתיים.

לנד אווזילציה: הקונסטרוקינט

אדמות חקלאיות מכסה כ-38 משטח הקרקע ללא קרח (5 מיליארד דונם), מתוכם שליש הוא יבוללנד ושני שליש הוא שטח וטווח. הרחבת האנרגיה הביולוגית לתוך מערכות אקולוגיות טבעיות או יבולים ראשוניים המוקדשים לייצור מזון הוא מתנגדים באופן נרחב.

  • (FLT:0) ארץ חקלאית נטושה 1 בינואר – מחקרים מעריכים כי 400-800 מיליון דונם של יבולים לשעבר ננטשו ברחבי העולם, במיוחד בברית המועצות לשעבר, במזרח אירופה וחלקים מארצות הברית.
  • (FLT:0) מרג'ין ודהדש אדמה 1 (Soils with lowפוריות, סיכון לשחיקה או מגבלות מים שאינם בייצור מזון פעיל. Sustainably returning אדמה זו עם רבני קרקעיים מעומקים יכולים לייצר ביומסה תוך בניית אדמה ולמנוע שחיקה.
  • (FLT:0) גידול עם ייצור מזון ייצור 1 (FLT:1) - מערכות כפולות, צמחוציפיות, ושילוב יכול לייצר מזון ביו-אנרגיה ללא פיזור של מזון.לדוגמה, גידול rye חורף או triticale עבור ביומסה לאחר הקיץ מאצ'וסטס בקיץ בארה"ב אמצע הקיץ יכול להוסיף 2-4 טון יבש /ha ללא קרקע נוספת.
  • (התחבולות:0)תחרות עם אדמה אחרת משתמשת ב-FLT1 – Afforestation, פריחה, ומתקנים סולאריים/wind כולם מתחרים על אותה ארץ. הקצאה רציונלית דורשת הערכה משולבת שמשקלו את עלות הפחתת הפחמן לכל קטיעת עבור כל אפשרות.

פרויקטים וגידולים טכנולוגיים

התשואות הנוכחיות לגידולי אנרגיה ייעודיים הן לעתים קרובות מתחת לפוטנציאל הגנטי והניהולי שלהם.לדוגמה, מתגגרנות מנוהלות עם דשן חנקן מתון יכול להשיג 12-15 t/ha במערב התיכון של ארה"ב, בעוד הערכות התשואות המקובלות במודלים הגלובליים לעתים קרובות להשתמש 8-10 t /ha. עם גידולי משופר של ליהרס - כולל בצורת-סובל סובלני, סובלניים, וגבוהים - יכול להגדיל את היבולים על ידי 50–10%:

זמינות המים חשובה באותה מידה.סוכרקקניות וערפלן הן יעילות מים במונחים של ביומסה המיוצרת ליחידת מים (יעילות שימוש במים גבוהה), אך הביקוש למים הכולל של הרטרום גבוה.באזורים של מים, פוטנציאל גשמים מוגבל, ושקיה תתח להתחרות ביבולים ובזרימות טבעיות.

נקודות חמות אזוריות וקונסטרינטים

אף אזור אחד לא ישלוט בתמונה הביו-אנרגיה העולמית; אלא, בסיס המשאבים מופצים באופן נרחב, כשכל אזור עומד בפני הזדמנויות ומחסומים נפרדים.

דרום אמריקה: Sugarcane Powerhouse

ברזיל כבר מייצרת יותר מ-30 מיליארד ליטרים של אתנול מדי שנה מסוכרקני, פגישה -15% מביקוש לדלק התחבורה שלה.המדינה יש 100-200 מיליון דונם נוספים של טריטוריה שניתן להגדיל או להמיר אותה לסוכר, ובמקביל להגדיל את ייצור המזון באמצעות מערכות דלק משולבות.

אפריקה שמדרום לסהרה: פוטנציאל גבוה, הרדלים הגבוהים

באפריקה יש שטחים גדולים של קרקע חקלאית בלתי מזוקקת, קרינה סולארית בשפע, ותשואות גידול נמוכות, כלומר יש מקום משמעותי לעצימות חקלאיות.גישה ביו-אנרגיה ואבטחת המזון (BEFS) שפותחה על ידי ארגון המזון והחקלאות (FAO) מסייעת להעריך אם ניתן לפתח אנרגיה ביולוגית ללא פגיעה באבטחת המזון.

דרום מזרח אסיה: פאלם שמן דומינינס ושאלות אתיות

אינדונזיה ומלזיה מייצרים -85% משמן דקלים גלובלי, המשמש נרחב עבור ביודיוזל.הצו של האיחוד האירופי לאנרגיה מתחדשת (RED II) מגביל את השימוש בשמן דקלים בשל שינוי גבוה בשימוש יבשתי (ILUC) פליטות, עם זאת, ירידות שמן עבור Hectare אינן תואמות על ידי כל משמן אחר, משופרות חקלאיות (למשל, החלפת יערות קלים), אך הן יכולות להורדת שומן על פני השטח המלאות, אך הן יכולות להורדת עקבותיהן של פליטות, אך הן אינן ניתנות שומן (S) אך הן אינן ניתנותנות גבוהה, אך הן אינן ניתנות לשרירים, אך הן אינן ניתנות להורדתן, אך הן אינן מזהמים, אך הן אינן מזהמים על פני השטח, אך הן אינן מזהמים, אך הן אינן תואמתן, אך הן אינן תואמתן, אך הן אינן תואמתן, אך הן אינן תואמתן, אך הן אינן ניתנות לשיפורן, אך ורק על ידי כל אמצעי זהירות, אך ורק על ידי כל אמצעי זהירות, אך ורק על ידי כל אמצעי זהירות, אך ורק על ידי כל אמצעי זהירות, אך הן אינן ניתנות לשרירים, אך ורק על פני השטח, אך ורק על פני השטח, אך ורק על ידי שימוש בשכב

צפון אמריקה: קורנן אתנול רמה ו- Lignocellulosic Promise

ארה"ב מייצרת כ-60 מיליארד ליטר של אנול תירס בשנה, צריכת כ-40% מהיבול המקומי של התירס.הסטנדרט הדלק החדש (RFS) הוביל את ההתרחבות הזו, אבל "הקיר השברירי" (E10 הוא תקן; תערובת גבוהה יותר כמו E15 ו- E85 יש תשתית מוגבלת) יש עוד צמיחה נוספת.

אירופה: צולל אך מומן

האיחוד האירופי יש מטרות שאפתניות לאנרגיה מתחדשת (4% עד 2030, עם תת-target עבור דלקים ביולוגיים מתקדמים) בסיס הקרקע משמש באופן אינטנסיבי לייצור מזון, משאיר חדר מוגבל לגידולים ביו-אנרגיה.דלקים ביולוגיים המבוססים על היבול הדומיננטיים הם שאריות ביוזל וספקי חיטה (Ricialus) המבוססים על מזון צמחי (Ricial) ו-Perosaluslimate) , אך הם כפופים יותר ויותר לקריטריונים קיימים ודרישות של דיסילי-Ral-Ral-R.

מדדי קיימות: Beyond Carbon חשבונאות

הערכה אמינה של פוטנציאל גלובלי חייב לשלב מגבלות סביבתיות וחברתיות, לא רק חישובים טכניים אנרגיה.מספר בעיות מפתח לעתים קרובות מוערכים במודלים.

Greenhouse Gas Emissions ו- ILUC

פליטות ישירות מייצור דלק ביולוגי (למשל, מפרי, תחבורה, עיבוד) ניתן לנהל, אבל שינוי שימוש קרקעי עקיף (ILUC) - שבו יבולי אנרגיה מזיזים ייצור מזון, אשר לאחר מכן מתרחב ליערות או עשבים - יכול למחוק את היתרונות של GHG במשך שנים או עשורים. ILUC הוא מאוד לא בטוח; מודלים אקונומטריים מציעים פליטות ILUC עבור טווח תירס מ -10CO2, עשוי להיות מניתוח של דלק מ- 50 גרם גבוה יותר מאשר דלק מ-J.

טביעת רגל מים וניהול תזונתי

גידולי אנרגיה, במיוחד שנתיות חנקן (corn, אונס), יכולים לתרום לחנקן של מים ושטח פני השטח eutrophication. Perennial דשא ו Miscanthus, עם מערכות שורשים עמוקות יותר דרישות דשן נמוך יותר, נוטים להיות השפעה קטנה יותר של מים בת קיימא. יחידת טביעת רגל המים של אנרגיה המיוצרת משתנה על ידי יותר מ קיבולת 10: סוכר קנטן בשימוש על פני 40 / 3 ג'ט.

בריאות ומגוון ביולוגי

המרה של אדמות טבעיות או חצי טבעיות למפעלי אנרגיה מונוגרגטיים יכולה להפחית את המגוון הביולוגי ואת הקרקע דה-פרגן אורגני פחמן אורגני.converse, מנוהל היטב על ידי מערכות ביו-אנרגיה רב-שנתיים יכול לספק גידול עבור מפצירים, להפחית את שחיקת הקרקע, ולשפר את מלאי הפחמן בהשוואה ליבול שנתי.המפתח הוא להימנע משינוי הקרקעי המשמיד אזורים בעלי ערך גבוה ושמירה על פסיפס בתוך הנוף הקרקע.

מדיניות ומציאות כלכלית

פוטנציאל אפשרי מבחינה טכנית פירושו מעט ללא מדיניות, שווקים יציבים, וכלכלה תחרותית.אנרגיה ביולוגית מבוססת Crop נאבקת כיום להתחרות עם דלקים מאובנים זולים בעלות נמוכה ועם חלופות מתחדשות זולות יותר כמו השמש והרוח לחשמל.הכלכלה היא הנוחה ביותר היכן שמוצרי משותף (למשל, מזון מן הדגנים של דיטר, גליצרין, ביו-כוח) מוערכים, היכן שמחירי פחמן או פחמן קיימים.

  • (FLT:0)מנדטים ושילוב מטרות:1) - ארה"ב RFS, EU RED II, ברזיל RenovaBio, והמדיניות הלאומית של הודו על דלקים ביולוגיים יוצרת ודאות.
  • (FLT:0) תמחור קרטבון ותקני דלק פחמן נמוכים ראטמב 1) - מכניזם כמו LCFS של קליפורניה ומערכת המסחר של האיחוד האירופי מתגמל דלקים המבוססים על עוצמת הפחמן שלהם.
  • (FLT:0) מחקר, פיתוח והדגמה (RD &D) מימון 1Feloph:1 - הדור השני ודור שלישי (אלגה, ביולוגיה סינתטית) נדרשים מסלולים להמשך השקעה ציבורית ופרטית כדי להפחית עלויות האנזים, לשפר את הטיפול, ולהעלות תהליכים תרמוכימיים.
  • (FLT:0Trade ו-FinancialFLT:1) - Bio Energy הוא בינלאומי סחרו (למשל, אגן עץ, אתנול) תוכניות הסמכה קיימות (למשל, ISCC, RSB) לעזור להבטיח כי ביומסה מיובאת עומדת בקריטריונים סביבתיים וחברתיים, אך הם דורשים אכיפה חזקה ובקרת יכולת.

Synergies and Trade-Offs with Other Sustainable Development Goals

אנרגיה ביולוגית מבוססת Crop אינה קיימת בבידוד.זה אינטראקציה עם מערכות מזון, שינויי אקלים, פיתוח כפרי ומגוון ביולוגי. אסטרטגיה של פריסה בת קיימא חייבת להתאים את מטרות הפיתוח בר קיימא של האו"ם (SDGs), במיוחד SDG 7 (אנרגיה מוגבלת ונקיה), SDG 2 (אפס רעב), SDG 13 (פעולה עצמאית), SDG 15G (חיים על הקרקע).

לדוגמה, ייצור ביו-אנרגיה יכול לספק זרם הכנסה נוסף עבור החקלאים, פוטנציאל להעלות את הסטנדרטים הכפריים של החיים, אם לא מנוהל בקפידה, זה יכול להחמיר את ריכוז הקרקע ולהסיע את מחירי המזון.גישות אינטגרטיביות - כגון מסגרת "מזון-אנרגיה-מים Nexus" - עוזר למתכננים להעריך את הניקונים באופן שיטתי.

מחקר: מערכות מזון משולבות במאלי

חקלאים קטנים במאלי אימצו מערכת שבה יבולי מזון (מילימטר, סומרגום) הם מעורבים עם עצי גזר קצרים (Faidherbia albida) אשר העלים חנקן שלהם מפריים את הקרקע.עצים גם לספק אבק אש וענפים לייצור ביושר.מערכת משולבת זו משפרת את התשואות המזון, מפחיתה עלויות הפריה, ומייצרת אנרגיה ביו-אנרגיה מוחשית של התנגשויות אנרגיה זעירות של פחמן-אוויר.

תחזית לעתיד: מה זה ייקח כדי לממש את הפוטנציאל?

הפוטנציאל הגלובלי לאנרגיה ביולוגית מבוססת יבול הוא אמיתי אך תנאי אם העולם הוא לפרוס 100-200 EJ / שנים של אנרגיה ביולוגית עד אמצע המאה (כמו תרחישים רבים של ייצוב אקלים), נדרשים מספר שינויים:

  • (FLT:0) פריוריות לבזבוזים, שאריות, וגידולים נצחיים על אדמות שוליות FLT:1 - זה מקטין תחרות שימוש הקרקע ו- ILUC מחקר לתוך בירומה גבוהה, קטנטנים נמוכים (למשל, לא קתנוס, קנטון אנרגיה) חייב להיות מואץ, וחקלאים צריכים תמריצים לאמץ אותם.
  • (FLT:0) גידול מדויק-תרבות וביוטכנולוגיה (BiotechFLT) 1:1 - דשן מרחוק, דיפרציה בתדר משתנה, זנים סובלניים בצורת יכולים להעלות את התשואות תוך צמצום ההשפעה הסביבתית.
  • (FLT:0) דרוג של טכנולוגיות המרה מתקדמות של ההרחבה: דלק ביולוגי צלולוסי וקרנות ביו תרמוכימיות צריכות לעבור מטייס לרמה מסחרית.התכלית עלות היא עלויות ייצור של 1-1.50 דולר לדלק ליטר.
  • (FLT:0) ניהול ותכנון מרחבי (FLT:1), ייעוד הקרקע ברמות לאומיות ולאומיות נדרש לתכנן "אזורי ייצור אנרגיה" אשר נמנעים ממגוון רב של פחמן, גבוה, ואזורים של ביטחון תזונתי גבוה.
  • (FLT:0 Global CarbonתמחורsFLT:1) - מחיר פחמן עולה יעלה יפחית את שדה המשחק עבור אנרגיה ביולוגית יחסית דלקים מאובן ויאץ את ההשקעה בטכנולוגיות ביו-דלק משניות ורטריות.

לסיכום, לאנרגיה ביולוגית מבוססת היבול יש פוטנציאל ביולוגי לתרום תרומה משמעותית לתערובת האנרגיה העולמית – אולי עד רבע מהביקוש לאנרגיה העיקרית הנוכחית – אך רק אם מפותחת באופן שמכבד גבולות פלנטריים ושוויון חברתי.הפרי התלוי נמוך שוכן בהגיוס שאריות חקלאיות ושיקום אדמות מוזנחות עם עשבים חד-שנתיים.

העשור הבא יהיה מכריע.אם ממשלות, משקיעים וחקלאים עובדים יחד כדי ליישם את הפרקטיקה והמדיניות המוכחת לעיל, אנרגיית הביו-אוויר מבוססת היבול עלולה להפוך אבן הפינה של מעבר האנרגיה הנקיה.אם לא, המשאב יישאר ללא פגע או גרוע יותר, מזיק לסביבה.