Küresel karbonizasyon ve enerji güvenliğine doğru iten, yenilenebilir enerji kaynaklarına bir göz atmış, bu ek bazlı biyoenerji eşsiz ve yarışmalı bir pozisyona sahiptir.Bitkili biyoenerjinin aksine, biyoenerji depoları enerji depolamak için yoğun, ulaşım edilebilir bir form, sıvı yakıtlar, ısı ve elektrik için kullanılabilir. Ancak söz konusu, arazi kullanımı, gıda güvenliği ve ekolojik bütünlüğü sağlamak için yasal kaygılar tarafından belirlenir.

Vakıf: Bitki bazlı Biyoenerji nedir?

Bitki bazlı biyoenerji, tarım biyokütlelerinin dönüşümüne atıfta bulunur – bitki, kökler, yapraklar ve diğer bitki meselesi - bu yakıtlarda karbonu üretmek için doğrudan yakılabilir.Bu yakıtlarda karbon, son zamanlarda fotosentez yoluyla atmosferden yakalanırsa, biyoenerjiye veya karbonattan kaynaklanan karbonat dışı bir yaşam için de sağlam bir biyolojik yaşam için de kullanılabilir.

Anahtar Feedstocks ve Özellikleri

Ek yemlemelerin çeşitliliği, geleneksel gıda ürünlerinin enerji ürünlerinin adanmışlarına kadar geniştir. Her tür, veri, giriş gereksinimleri ve ekolojik ayak izi bakımından farklı avantajları ve ticaret-offları taşır.

  • [FONT:0)Sugar bitkileri (örneğin, şeker, şeker, şeker arı)) - Brezilya'dan gelen şeker miktarı; şeker, hectare başına en yüksek etanol verimlerinden bazılarına ulaşır ( 7000-8.000 litre / 20)
  • [FONT:0]Starch bitkileri (örneğin, s., maize, casava, buğday)) - Maize (corn) ABD nin etanol üretimi için baskın yemidir. Starch, vahşice hidroelektrik olmadan önce çok az miktarda susamış olmalıdır: ABD mısır tanol yaklaşık 3,800-4,200 L /ha, Tayland'da kakao elde eder.
  • [FONT:0)Tamamlanmış ürünler (örneğin, petrol palmiyesi, soya, tecavüze uğramış, jatroa)) - Yağlanmış yağlar biyodisel olarak üretilene kadar daha az verimli hale gelir (3.5-5.0 t/ha), ancak genişleme tropikal deforestation ile bağlantılıdır.
  • [FONT:0]Lignocellulosic bitkileri (örneğin, geçiş, jenthus, poplar, eucalyptus)[Dönemli topraklar üzerinde büyülenebilir, ancak dönüşüm maliyetleri yüksek oranda değişebilir. / 10-20 kuru ton / ısı geçişi 8-15 tüzüğün altındaki yüksek oranda biyokütleler sunar.
  • [FONT:0)Residues ve co-products[DÜT:1) - Bitki kalıntıları (köpürücü, buğday saman, şekerli çanta çanta) ve ürün tarafından işlenmesi (molasses, glycerine) özel arazi kullanımı olmadan ek biyomaslar sağlar. Ancak, arazide bazı kalıntıların ayrılması toprak sağlığı ve karbon sequestrasyon için önemlidir, sürdürülebilir geri yükleme oranını sınırlandırır.

Dönüşüm Teknolojileri: Alandan Yakıt Yakıta

Teknoloji yolu, net enerji dengesini, ekonomik viability ve ek bazlı biyoenerjinin çevresel ayak izlerini önemli ölçüde etkiler.Mevcut manzara şunları içerir:

  • [FONT:0) İlk nesil (sugar/starch ferment ve petrol transesterification)) - Well-endik, sermaye verimli, ancak gıda-belaket rekabeti ve nispeten fakir sera gazı (GHG) tarafından sınırlı,% 40-60 oranındaki azalma, şekerya karşı daha yüksek etanol için daha yüksek.
  • [FONT:0)İkinci nesil (lignocellulosic dönüştürme)[Dönemli: 1) Ticari gösteri altında; tarımsal kalıntıların ve enerji çimlerinden gelen tanol 70-% GHG azaltılabilir. Anahtar engeller yüksek enzim maliyetleri, biyokütleler ön tedavi talepleri ve düşük şekerlerin düşük fermentasyonu içerir.
  • [FONT:0]Thermokimyasal rotalar (gazification + Fischer-Tropsch sentez, piroliz + hidroişleme)) – Tüm biyokütle singas veya biyo-petrollere dönüştürür, sonra mevcut altyapı ile uyumlu yakıtlar yükseltilir.
  • [FONT:0)Anaerobik sindirme[[Dönetici: 1)) - Wet ek kalıntıları, amacı ile enerji çimleri veya sülleri, veya sültüler, biyogaz (metan-rich) kombine ısı ve güç için veya biyomethaneye Avrupa'da, özellikle de Almanya ve Danimarka'da olgunlaşılabilir.

Global Resource Potansiyel: Mevcut Feedstock Base'ı Sayılamak

Küresel olarak üretilen ne kadar ürün bazlı biyoenerjinin, arazi kullanılabilirliği için hesapların, potansiyellerin, rekabet kullanımları ve sürdürülebilirlik kısıtlamalarının yıllık olarak 100 ila 600 exajoules (EJ) tarafından, arazi kullanılabilirliği için hesapların, veri potansiyeli, rekabet kullanımları ve sürdürülebilirlik kısıtlamalarının ortaya çıktığının belirlenmesi. Yayınlanmış tahminler geniş ölçüde geniş ölçüde - 2050 yılına kadar 100 ila 600 exajoules (EJ) aralığından 100 ila 600'e kadar, mevcut küresel birincil enerji kullanımı ile karşılaştırıldığında, ~600 EJ.

Arazi Özellikleri: Core Constraint

Tarım arazisi, Dünya'nın buzsuz arazi yüzeyinin% 38'ini kapsar (5 milyar hektar), yaklaşık üçte biri ek ülkedir ve üçte ikisi de geçmişteure ve aralıktadır. Biyoenerjiyi gıda üretimine adamış doğal ekosistemlere veya asal ekinlere genişletmektedir. Bu nedenle, potansiyelin üzerindedir:

  • [FONT:0]Köpek tarım arazisi) - Araştırmalar, yaklaşık olarak ABD'nin eski Sovyetler Birliği'nde, Doğu Avrupa ve bazı bölgelerinden 400-800 milyon hektarlık bir araziyi tahmin ediyor.
  • [FONT:0]Marginal ve degraded arazi) - Soils düşük doğurganlık, erozyon riski veya aktif gıda üretiminde olmayan su sınırlamaları.Gerçekten de bu tür arazileri en derin olarak restore edebilir, toprak karbonunu inşa ederken ve erozyonu önlemek.
  • [FONT:0) Gıda üretimi ile ilgili olarak () - Çift-kırık sistemler, agroforestry ve interkropping, gıda ürünlerini dağıtmadan biyoenerji yemi üretebilir. Örneğin, kışın rye veya triticale ABD Midwest'de hasat sonrası büyüme için büyüme 2-4 kuru ton / elveda ilave toprak olmadan.
  • [FONT:0) Diğer arazilerle kıyaslanma[Dönetici:0)[Dönetici:0) Aynı arazi için tüm rekabetleri yeniden şekillendirir. rasyonel bir tahsis, her seçenek için karbon abatımı maliyetinin ağırlıkladığı bütünleşik bir değerlendirme gerektirir.

Ürünler ve Teknolojik Uplift

Mevcut enerji ürünleri için mevcut veriler genellikle genetik ve yönetim potansiyelinin altında iyi durumda. Örneğin, geçişler ılımlı azot gübreleme ile yönetilebilir 12-15 t / ABD Midwest, geleneksel veri tahminleri küresel modeller genellikle 8-10 t / 20 $ ile iyi bir şekilde kullanılabilir.[IE)

Su kullanılabilirliği eşit derecede önemlidir. Şekercane ve yanlış sular su bazlı gıda ürünleri ve doğal akışlar açısından verimlidir. Rainproduct from the water transpired (yüksek su kullanımı verimliliği), ancak su bazlı bölgelerde yağmur yağdıran biyoenerji bitkileri için en uygun bölgelerin tropikal ve ılık bölgelerden 800 mm yıllık yağışlarla rekabet ettiğini gösterir.)

Bölgesel Pazarlar ve Kıtlar

Tek bir bölge küresel biyoenerji resmine hükmetmeyecektir; yerine, kaynak tabanı, farklı fırsatlar ve engellerle karşı karşıya olan her bölge ile yaygın olarak dağıtılır.

Güney Amerika: Sugarcane Powerhouse

Brezilya zaten şekerli ürünlerle yıllık 30 milyar litreden fazla etanol üretiyor, toplantı - ulaşım yakıt talebinin% 15'i zayıfsa bir risk oluşturuyor.RenovaBio politikası) aynı anda artan gıda üretimine entegre edilmiş ekin-canlı hava kirliliği ile dönüştürüldüğünde, Amazon ve Cerrado deforestation'ın% 15'i zayıfsa bir risk oluşturuyor.

Sahraaltı Afrika: Yüksek Potansiyel, Yüksek Hurdles

Afrika, gıda ve tarım Örgütü (FAO) tarafından geliştirilen biyolojik enerjilerin gıda güvenliği olmadan geliştirilebileceğini değerlendirmektedir. Zambia, Mozambik ve Ghana gibi ülkelerde, arazinin casavato etan veya jatroa biyodisel operasyonlar tarafından geliştirilebilir, ancak ulaşım, işleme ve finansın çoğu zaman eksik olup olmadığını değerlendirmelerine yardımcı olur.

Güneydoğu Asya: Palm Oil Dominance ve Etik Sorular

Endonezya ve Malezya, biyolojik olarak yaygın olarak kullanılan küresel palmiye yağının%85'ini üretiyor. AB'nin Yenilenebilir Enerji Direktifi (RED II), yüksek dolaylı arazi kullanımı nedeniyle, yüksek oranda kullanılan emisyonlar nedeniyle, diğer yağ kaynaklarına karşılaştırıldığında, diğer yağ yağ ürünlerine karşı herhangi bir riskle karşı çıkıyor ve gelişmiş tarım uygulamaları (örneğin, eski fabrikaları yerine, boş meyve demetlerini yerine getiriyor) ancak ayak izi azaltılabilir.

Kuzey Amerika: Corn Ethanol Plato ve Lignocellulosic Promise

ABD, yılda yaklaşık 60 milyar litre mısır etanol üretiyor, yerli mısır ekerinin yaklaşık% 40'ını tüketiyor, ancak “daha iyi duvar” (E10 standart; orman bazlı biyoenerji gibi daha yüksek karışımlar) özellikle de Prarie illerinden gelen ve perennial çimenleri tarafından, soya ve kullanılmış aşçılık yapan ve kullanılan aşçılık yağından dolayı güçlü bir potansiyele sahiptir.

Avrupa: Farklılık ama Land-Constrained

AB, nakliyede yenilenebilir enerji için iddialı hedefler (14% 2030'a kadar, gelişmiş biyoyakıtlar için alt hedefle) Avrupa'nın gıda üretimi için yoğun olarak kullanılıyor, biyolojik yakıtlar için sınırlı oda bırakıyor ve atık bazlı biyoyakıtlırlanmış biyobiyolojiler ve buğday ehyoyu teşvik ediyor, ancak giderek daha fazla sürdürülebilirlik kriterlerine tabiler ve ILUC-free gerekliliklerine tabi olacaklar.

Sürdürülebilirlik Ölçüleri: Karbon Muhasebesinin Ötesinde

Küresel potansiyelin güvenilir bir değerlendirme, çevresel ve sosyal sürdürülebilirlik kısıtlamalarının entegre edilmesi, sadece teknik enerji hesaplamaları değil. Bazı önemli sorunlar genellikle modellerde değer altındadır.

Sera Gaz Emisyonları ve ILUC

Biyoyakıt üretiminden doğrudan emisyonlar (örneğin, gübre, ulaşım, işleme) yönetilebilir, ancak dolaylı arazi kullanımı (ILUC) - daha sonra orman veya çim tarlalara genişleyen biyoenerji ürünleri üretimine yer verin - yıllarca veya on yıllar boyunca GHG faydalarını ortadan kaldırır. ILUC oldukça belirsiz; econometrik modeller ILUC emisyonlarını mısır eh aralığı için 10 ila 50 gCO2eq / MJ, yaşam döngüsü analizini fosil yakıtlardan daha kötü bir şekilde değiştirir.

Su Footprint ve Nutrient Yönetimi

Biyoenerji ürünleri, özellikle de azot gübresi yıllıkları (kahkaha, tecavüze uğramış), 10. maddeden daha fazla nitrata strophikasyon ve yüzey suyu eutrophikasyonuna katkıda bulunabilir. GJ'de daha derin kök sistemleri ve daha düşük gübre gereksinimlerine sahipken, kuru bölgelerde daha küçük bir su kalitesi etkisine sahip olma eğilimindedir.

Soil Health ve Biodiversity

Doğal veya yarı doğal toprakların monokültür enerji bitkileri için dönüşümü biyolojik çeşitliliği azaltabilir ve organik karbonu ortadan kaldırır. Tersine, iyi eğitimli perennial bioenerji sistemleri, kirleticiler için habitat sağlayabilir ve toprak karbon stoklarını yıllık eklenme ile geliştirir.

Politika ve Ekonomik Gerçeklikler

Teknik olarak mümkün olan potansiyel, politikaları, istikrarlı piyasaları ve rekabetçi ekonomiyi sağlamadan az anlamına gelir. Ek olarak, biyoenerji şu anda düşük maliyetli fosil yakıtlarla rekabet etmek ve elektrik için güneş ve rüzgar gibi daha ucuz yenilenebilir alternatiflerle mücadele ediyor. Ekonomi, en uygun ki, kakaolardan hayvan beslemesi, glycerine, biopower) değerleniyor ve karbon fiyat fiyatlamaları veya görevlerinin nerede var olduğu.

  • [FONT:0]Mandates ve harmanlama hedefleri[Dönler: 1) ABD RFS, AB RED II, Brezilya'nın RenovaBio ve Hindistan'ın Biyoyakıtları hakkındaki Ulusal Politika, yalnızca yeterli değil; gelişmiş teknolojiler için sürdürülebilirlik sertifikası ve destekle eşlenmelidir.
  • [FONT:0)Carbon fiyat ve düşük karbonlu yakıt standartları[DÜT:1) - Kaliforniya'nın LCFS ve AB Emisyon Ticaret Sistemi, karbon yoğunluğuna dayanan yakıtlar ödüllendirilir. Yüksek karbon fiyatına (50-100/tCO2) göre, gelişmiş biyoyakıtmanlar petrol ile pahalıya mal olur.
  • [FONT:0]Araştırma, geliştirme ve gösteri (RD&D) finansman[DÜT:1) - İkinci nesil ve üçüncü nesil (algae, sentetik biyoloji) yol yolları enzim maliyetlerini azaltmak için kamu ve özel yatırım gerektirir, tedavi öncesi ve ölçeklendirmek için termokimyasal süreçler.
  • [FONT:0] Ticaret ve sertifikasyon[[[Dönetici:0) - Biyoenerji uluslararası ticarettir (örneğin, ahşap dolumlar, etanol). Robust sürdürülebilirlik sertifikasyon programları (örneğin, ISCC, RSB) ithal edilen biyokütlelerin çevresel ve sosyal kriterleri karşılamasını sağlar, ancak güçlü bir uygulama ve denetim kapasitesi gerektirir.

Diğer Sürdürülebilir Kalkınma Hedefleri ve Ticaret Hedefleri ile Alternatif

Bitki bazlı biyoenerji izolasyonda bulunmuyor. Gıda sistemleri, iklim değişikliği masyon, kırsal gelişme ve biyoçeşitlilik ile etkileşime giriyor. Birleşmiş Milletler Sürdürülebilir Kalkınma Hedefleri (SDG) ile uyumlu olmalıdır. SDG 7 (affordable and Clean Energy), SDG 2 (soğuk ve temiz enerji), SDG 13 (kürümesel eylem) ve SDG 15 (kürülesel bir eylem).

Örneğin, biyoenerji üretimi çiftçiler için ek bir gelir akışı sağlayabilir, potansiyel olarak kırsal yaşam standartlarını yükseltebilir. Ancak, dikkatli bir şekilde yönetilmezse, gıda fiyatlarını abartabilir ve bu bağlantı yaklaşımlarını hızlandırabilir - karar vericilerin “gıda-enerji-su nexus” çerçevesini belirlemelerine izin verir - yardımcı planlamacıları, aynı anda üç alana katkıda bulunur.

Vaka Çalışması: Mali'deki Entegre Gıda-Enerji Sistemleri

Mali'deki küçük çiftçiler, gıda ürünlerinin (illet, büyücüghum) kısa süreli ağaçlarla (Faidherbia albida) bir sistem benimsemiştir, ki bu da toprağa ekleyen ağaçlar da, su kullanan ve şubeler sunmaktadır.

Future Outlook: Potansiyeli Gerçekleştirmek için ne alır?

Sürdürülebilir ek tabanlı biyoenerji için küresel potansiyel gerçek ama koşulludur. Eğer dünya 100-200 EJ / yıllık biyoenerjiyi orta yüzyıl (çok iklim stabilizasyon senaryoları tahmin ediliyor) tarafından dağıtılırsa, birkaç dönüşüm gereklidir:

  • [FONT:0] Atıklar, kalıntıları ve perennials'ta (Döneticiler) için eşitsizlik (örneğin, enerji hızlanmış) ve çiftçiler onları benimsemeleri için teşviklere ihtiyaç duyuyor.
  • [FONT:0]Enabling sensitive-agriculture ve biotech[[[DÜT:1) - Uzaktan algılama, değişken fertilizasyon ve kuraklık-tolerant türleri çevresel etkiyi azaltırken verimleri artırabilir.
  • [FONT:0] İleri dönüşüm teknolojilerinin ölçeklendirilmesi) - Hücresel biyoyakıtlar ve termokimyasal biyo-refineries pilotdan ticari ölçeklere taşınmaya ihtiyaç duyar. Maliyet hedefi litre başına veya altında 1-1.50,0 $ 'lık bir miktar yakıt tasarrufudur.
  • [FONT:0]Strong yönetişim ve uzaysal planlama[Dönetici: 1) Ulusal ve alt ulusal düzeylerdeki araziler yüksek karbonlu, yüksek gıda güvenliği alanlarından kaçınan “enerji üretim bölgeleri” tasarlamak için gereklidir.
  • [FONT:0) Küresel karbon fiyatlama[[Dönemli, yükselen karbon fiyatı, fosil yakıtlara göre biyoenerji için oyun alanını ve ikincil ve tertiary bio yakıt teknolojilerine yatırım hızlandıracak.

Özetle, ek tabanlı biyoenerji, küresel enerji karışımına anlamlı bir katkı sağlamak için biyofiziksel potansiyele sahiptir - mevcut birincil enerji talebinin dörtte birine kadar - ancak yalnızca gezegen sınırları ve sosyal sermayeye saygı duyan pazarlara saygı göstermek için gelişmiştir.

Önümüzdeki on yıl kararlı olacak. Eğer hükümetler, yatırımcılar ve çiftçiler yukarıda belirtilen kanıtlanmış uygulamaları ve politikaları uygulamak için birlikte çalışırsa, ek tabanlı biyoenerji temiz enerji geçişinin temel taşı haline gelebilir.Eğer değilse, kaynak büyük ölçüde untapped veya daha kötü kalacaktır, çevresel zarar verici.