« הערכת מחזור החיים של נתיבי ביו-אנרגיה שונים

הבנת הערכה ל-Bio Energy

אנרגיה ביולוגית מוצגת לעתים קרובות כחלופה פחמן-ניטראלית או נמוכה פחמן לדלקים מאובניים, אבל המציאות היא יותר מנודה.אפקט גז חממה נטו של מערכת ביו-אנרגיה תלויה בהערכה מקיפה של כל הפליטות המשתחררות מייצור הזנות באמצעות צריכת האנרגיה הסופית.זה המקום שבו הערכת מחזור חיים (LCA) הופכת לכלי חיוני.

LCA מלא עבור חשבונות ביו-אנרגיה עבור פליטות ישירות כגון פחמן דו חמצני מבעירה, מתאן מ decomposition אנירובי, ו תחמוצת תחמוצת חמצני יישום דשן, כמו גם אפקטים עקיפים כמו שינויי קרקע ושינויים מאומתים בשוק בייצור חקלאי.הלוח הבין-ממשלתי על שינויי אקלים (IPCC) פיתח הנחיות מפורטות לביצוע הערכות כאלה, אשר משמשות את הבסיס לממציאי החממה והקריטריונים האנרגטיים ביותר.

שלב מפתח ב- Bio Energy LCA

מחזור החיים של מערכת ביו-אנרגיה יכול להישבר לארבעה שלבים עיקריים, כל אחד מהם תורם פרופיל פליטות מובהק:

• (FLT:0) טיפוח אפדסטוק וציר: FIRLT:1) הרשאות נובעות ייצור ויישומים דשן, ניהול הקרקע, שימוש בחומרי הדברה, ופעולת מכונות חקלאיות ייעודיות, עבור יבולים אנרגיה ייעודיים, הכנת קרקעות ושקיה יכול גם להוסיף עלויות פחמן משמעותיות.
• (FLT:0) העברת חומרי גלם:FLT:1 העברת הזנה משדה או יער למתקן עיבוד צורכת דלק ומייצרת פליטות.המרחק נע, מצב תחבורה (טראק, רכבת, ספינה), ותוכן לחות של הביומסה כל השפעה על השלב הזה.
• (FLT:0) קבלת אנרגיה וההמרות: ⁇ :1) שלב זה כולל טיפול (קריירה, השבבים, ה- סוללת) ואת טכנולוגיית ההמרה בפועל - הבעירה, גזציה, עיכול אנאירובי, או תסיסה.
• (FLT:0Distribution and Final Use:FLT:1) העברת דלק ביולוגי או ביואלקטריות גמורה למשתמשי קצה, יחד עם כל בעירה או המרה בשלב השימוש, מוסיפה את הרגל הסופית של פליטות.עבור דלק ביולוגי נוזלי, הפצה לעתים קרובות מראה תשתיות דלק מאובן, בעוד ביואלקטריות משתמשת ברשתות קיימות.

חשבונאות מדויקת עבור כל השלבים האלה היא קריטית.אפילו השפעה אחת - כגון התעלמות פליטות תחמוצת תחמוצת הפחמן מן דשנים חנקן - יכול לשנות באופן דרמטי את היתרון פחמן לכאורה של מסלול ביו-אנרגיה נתון.

אישורים של Feedstock Production

ייצור Feedstock הוא לעתים קרובות המקור הגדול ביותר של variability בתוצאות הביו-אנרגיה LCA. עבור חומרי גלם חקלאיים, פליטות חד-חמצני הקשורות לדשן בלבד יכול לקחת בחשבון 40-60 אחוזים מכלל פליטת גזי החממה של מחזור חיים במגוון מסלולים.בנוסף, שינויי פחמן כאשר אדמה מומרת מצמחייה או עשבים חד-שנתיים למערכות יבול שנתי, לעתים קרובות שחרור פחמן מאוחסן בחומר אורגני.

(למשל, תנור תירס, קש חיטה) נמנעים מרבים מהפליטת הזרם כי הם תוצרי לוואי של מערכות ייצור מזון קיימות.עם זאת, הסרת יותר מדי שאריות יכול לזלזל באיכות הקרקע ולהגדיל את דרישות הפריה עתידיות, אשר חייב להיחשב במערכת של LCA:0 לאומי אנרגיה מתחדשת (EL) מספק מלאי נרחב עבור נתונים אלה.

המונחים: bio Energy Pathways

מסלולים שונים של אנרגיה ביולוגית לעתים קרובות בהשוואה על בסיס עוצמת גזי החממה מחזור החיים - בדרך כלל באה לידי ביטוי בגרם של CO2-equivalent לכל מגה-ג'ול של אנרגיה המסופקת. בעוד מספרים מוחלטים משתנים על ידי אזור ומתודולוגיה, מגמות כלליות מופיעות על פני קטגוריות עיקריות.

דלק ביולוגי ראשון

דלק ביולוגי של הדור הראשון מופק מיבולי מזון.אורן אתנול בארצות הברית ומדליק אתנול בברזיל הם הדוגמאות הבולטות ביותר.

• (FLT:0Corn ethanol:FLT:1ig מחקרים קודמים דיווחו לעתים קרובות על אתנול תירס מציע רק פחתות פליטות צנועות בהשוואה לדלק (10–30%) יותר הערכות האחרונות כי חשבון עבור שיטות חקלאיות משופרות, תשואה גבוהה יותר, וכדאיות יותר הביו-פיננסים להראות ירידה משמעותית של 30–50%, כאשר שימוש קרקעי (ILUC) כולל כגון יבשתיים ליבולים חדשים או דגנים נמוכים יותר מאשר חסכוניים אחרים.
• (FLT:0) Sugarcane ethanol:FreaLT:1) היתרונות של תהליך המרה יעיל יותר והשימוש בשקודה (ה שאריות פיבררוס) עבור ייצור חשמל, אשר מבטל חשמל מאובנים.סוכר קאנר ethanol בדרך כלל משיגה ירידה של 70-90% פליטות ביחס לדלק.

בסך הכל, מסלולי הדור הראשון מוגבלים על ידי תחרות עם ייצור מזון, גבולות על אדמות ערב, ואת העונש ה- ILUC הגדול פוטנציאלי.

המונחים: biorols

הדור השני, או מתקדם, דלק ביולוגי נגזרים שאינם מזון מזון כגון שאריות חקלאיות, פסולת יער, עשבי מאתיים ייעודיים (למשל, מתגים, ערפל), ויבולים מעץיים. כי אלה הזנות אינם מתחרים ישירות עם ייצור וניתן לגדל על אדמה שולית, פליטות החיים שלהם הם בדרך כלל נמוך יותר.

• (FLT:0Cellulosic ethanol מן שאריות חקלאיות:FLT:1 שימוש תנור תירס או ת חיטה להימנע פליטות הקשורות לגידול יבולים ייעודיים, בעוד אוסף שאריות עשוי אפילו לעזור לנהל מזיקים ולהפחית את עד גיל. LCA מחקרים מצביעים על תאסולוסי יכול להפחית את חממה על ידי 70-110% לעומת בנזין, בהתאם לבסיס עבור deueline.
• (FLT:0) שרידים של שאריות עץ פסולת: ההרחבה דומה חל, אם כי האנרגיה הנדרשת לאסוף, שבב, ולהעביר ביומסה נמוכה של זהות יכול להפחית חיסכון נטו. טכנולוגיות כגון הידרוליזה אנזומטית או גז איחוד עם פישר-טרופש סינתזה נשאר יקר יותר ופחות מסחרי מאשר תהליכים ראשונים של הדור הראשון.

חשוב לציין, מסלולי הדור השני כרוכים לעתים קרובות בשרשרת אספקה ארוכה יותר ודורשים אנרגיה טרום טיפולית משמעותית.Breakthroughs in אנזימים ושילוב תהליכים ממשיכים לשפר את הביצועים הסביבתיים שלהם.

ביואלקטריות

הבעירה של Biomass עבור הדור של חשמל היא טכנולוגיה בוגרת, בשימוש נרחב בצמחים חום וכוח משולבים (CHP).פליטת מחזור החיים של ביואלקטריות תלויה במידה רבה על ההזנה ועל יעילות ההמרה.

• (FLT:0) גידולי אנרגיה מתועבים לעומת שאריות: ⁇ 1:1 שריפת עצים שלמים או גידולי עץ ייעודיים יכולים להוביל ל"חוב פחמן" שלוקח עשרות שנים כדי לפרוע, במיוחד אם הביומסה היא מערעריעים איטיים.
• (FLT:0) כפייה עם פחם:FLT:1 רטרוfitting צמחי פחם כדי co-fire ביומסה להפחית פליטות בערך ביחס לחלק הביומסה, אבל ההשפעה מחזור החיים תלויה בשאלה אם הביומסה של מזון היה מחוספס אחרת (הדליה CO2) או נשרף עבור פסולת.
• (FLT:0Biomass with Carbonלוכד and Storage (BECCS): FLT:1 שילוב זה מציע את הפוטנציאל לפליטת גזי החממה נטו, כמו CO2 נספג במהלך צמיחת הצמח נלכד בעשן ומאוחסן מתחת לאדמה. LCA מודל של מסלולים של BECCS עדיין מתפתח, אך תוצאות מוקדמות מציעות הפחתה של 100-15% ביחס לחשמל מאובנים.

ביואלקטריות מ שאריות ובזבוז מייצגת אופציה לטווח קצר, נמוכה, בעוד התרחבות בקנה מידה גדול עם גידולים ייעודיים דורש ניהול זהיר של שינויים במניות פחמן.

ביוגז וביומטאן

ביוגז מיוצר באמצעות העיכול האנירובי של חומר אורגני כגון ממחה בבעלי חיים, פסולת מזון, שפכים ביוץ, וצמחי יבול.היוגז הגולמי (בעיקר מתאן ו CO2) ניתן לשרוף ישירות עבור חום וכוח, או משודרג ל- biomethane עבור הזרקת לרשתות גז טבעי או להשתמש כדלק.

• (FLT:0) מפלט אנאירובי מבוסס על אנאירובי העיכול: bouFLT:1 לוכד מתאן כי אחרת ייפלט מ lagoons או משרות אחסון פתוחות, ייצור ירידה של פליטה נטו אפילו לפני שמזהמים דלקים מאובנים. LCA מחקרים מראים באופן עקבי > 100% ירידה במחזור החיים (כלומר, נטו שלילי) כאשר נמנעים מפליטות מתאן הם אשראי.
• (FLT:0) חומרי שפכים: FLT:1 באופן דומה להימנע פליטת גזי חממה (FLT) מאוס ומעיבוד הם נמוכים יחסית, מה שהופך את המסלול הזה לאחד הנוחים ביותר בין אפשרויות אנרגיה ביולוגית.
• (FLT:0) מעל הביומטראן: השימוש באנרגיה נוסף בשדרוג ודחיסה (בדרך כלל 3–6% מתוכן האנרגיה) מגביר את פליטת מחזור החיים בצניעות, אך ביומטאן עדיין מציע ירידה של 60–80% בהשוואה לגז טבעי.

מסלולי ביוגז נהנים מהתועלת הכפולה של ניהול פסולת וייצור אנרגיה, והם לא מושפעים יחסית על ידי שימוש בקרקע שינויים דיונים כי ההזנה הם בדרך כלל תוצרים של מערכות קיימות.

תפקיד השימוש ביבשה עקיף

שינוי הקרקע עקיף ממשיך להיות אחד הגורמים המסוכנים ביותר ב ביו-אנרגיה LCA. ILUC מתרחשת כאשר הטיפוח של מזון ביו-אנרגיה מסלק מזון או להאכיל ייצור לאזורים אחרים, המוביל לדהור או המרת של עשבים, אשר משחרר פחמן.הגודל של פליטות ILUC תלוי בדינמיקה בשוק, רווחי פריון חקלאיים, ופעולות לשימוש קרקעיות - גורמים שהם בלתי בטוחים ואזור ספציפי.

ה-Renewable Energy Directive של האיחוד האירופי (RED II) כולל גורמים ILUC בקריטריונים הקיימים שלו, הקצאת ערכי פליטה גבוהים יותר לדלקים ביולוגיים המבוססים על מזון (למשל שמן דקל, סויה) מאשר דלקים מבוססי שאריות שאריות.קונצנזוס המדעי הוא ש- ILUC הוא אמיתי אך קשה לכמת במדויק.מודלים מ- 10 ל- CO2e / MJ ליבולים שונים, כגון שינויים שמרנים, ללא שימוש בשפכים.

מאמצים למזער את ILUC כוללים שימוש קרקעות מוזנחות ונזנחות לייצור מזון, שיפור התשואות על אדמה חקלאית קיימת, ופיתוח הזנות חדשות כגון אצות שאינן מתחרות על אדמה חקלאית.עם זאת, האצה עדיין מתמודדת עם אתגרים באנרגיות אנרגיה ומים שיכולים להוריד כמה מהיתרונות שלה.

אסטרטגיות להורדת Life Cycle Emissions

באופן כללי, ארבע קטגוריות של אסטרטגיות יכולות לעזור להפחית את פליטת מחזור החיים של אנרגיה ביולוגית:

• (ב) ⁇ :0) בחירה ומיקור: FIRLT:1 עדיפויות של שאריות, פסולת, ויבולים ייעודיים שגדלו על אדמה נמוכה פחמן או שולית.
• (FLT:0) שיפורים של ניהול וכלכלה:FLT:1 מופחת עד גיל, כיסוי יבול, דיפרציה דיוק וניהול מזיקים משולב יכול להפחית פליטות תחמוצת חנקן ולבנות פחמן. Perennial להאכילstocks מציעים יתרונות על פני יבול שנתי כי הם לשמור כיסוי הקרקע לאורך כל השנה.
• (FLT:0) אופטימיזציה טכנולוגית אופטימיזציה: FLT:1 יעילות גבוהה יותר בעירה, הידרוליזה אנזומטית מתקדמת עבור תאול תאווסק, ושילוב של חום ותצורה של חשמל להפחית את קלט האנרגיה ליחידת פלט שימושי.
• (FLT:0) אינטגרציה שימוש מקצה-סוף: 1FLT (שימוש באנרגיה ביולוגית) ביישומים שבהם הוא יכול להחליף דלקים מאובנים עתירי פחמן - למשל, תחבורה כבדה, חום תעשייתי ושיא חשמל - ממקסמת את היתרונות של אנרגיה ביולוגית. pairing עם לכידת פחמן ואחסון (BECCS) מספקת פוטנציאל פליטות שליליות נוסף.

אסטרטגיות אלה אינן בלעדיות הדדית; גישות משולבות המשלבות מספר צבים בדרך כלל משיגות את ההפחתה הגדולה ביותר של פליטות.

מדיניות ומסגרות הסמכה

כדי להבטיח כי ביו-אנרגיה מספקת יתרונות אקלים אמיתיים, ממשלות וגופים בינלאומיים פיתחו תוכניות הסמכה וקריטריונים קיימות.ה- הוראת האנרגיה המתחדשת של האיחוד האירופי, דרישות כי דלקים ביולוגיים וביו-liquids להשיג לפחות 50-65% חיסכון גז חממה בהשוואה לדלקים מאובנים, עם סף מחמיר עבור מתקנים חדשים.

באופן קריטי, מסגרות אלה מסתמכות על ערכי פליטת מחזור חיים שמעודכנים באופן זמני ככל שהבנה המדעית משתפרת.הם משלבים גם גורמים ILUC ודורשים כי ביומסה תהיה מקורן מקרקעות מנוהלות באופן מלא.ללא אמצעי הגנה כאלה, הביו-אנרגיה מפעילה את הסיכון להפוך לתוווית "ירוקה" לפעילויות המציעות הטבות אקלים שוליות או שליליות.

מסקנה

תוך הסתמכות על פליטות מחזור החיים של מסלולים ביולוגיים שונים מגלה מגוון רחב של תוצאות - משלילי עמוק (net משקעים) ל, במקרים מסוימים, גרוע יותר מדלקים מאובנים.המשתנים העיקריים הם סוג של מזון, שימוש בדינמיקה הקרקע, טכנולוגיית המרה, ואת הגבולות של המערכת המשמשים בניתוח.פסולת-פסולת-וכביכול מבוסס על ידי מערכות יבולים ייעודיות גזפור, בעוד טכנולוגיות מתקדמות כדי להמשיך את הפרופיל הביולוגי והדלקים של תאים סביבתיים.

עבור אנרגיה ביולוגית לתרום באופן משמעותי להפחתה של האקלים, חשיבה מחזור חיים חזקה חייבת להיות מוטבעת במדיניות, פיתוח פרויקטים והחלטות רכש.הימנעות משיפור יתר - כגון ההנחה שכל הביומסה היא פחמן נייטרלית כברירת מחדל - הוא חיוני.במקום, גישה מנומנמת, המונעת נתונים כי מהווה עבור פליטות ישירות ועקיפות, שינויים במניות פחמן, ודינמיקה זמנית תאפשר לפרוסת אנרגיה ביולוגית, שם מקורות אנרגיה מתחדשת גדולים יותר.