Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Phân Tích Dấu Chân Carbon trong Sản Xuất Năng Lượng Sinh Khối từ Phân Bò ở Khu Vực Trung Tây Brasil
BioEnergy Research - 2020
Tóm tắt
Bài báo này báo cáo một phân tích dấu chân carbon trong việc sản xuất điện sinh học từ phân bò thu được từ các hệ thống chăn nuôi tập trung ở khu vực Trung Tây Brasil. Các phân tích được thực hiện bằng cách áp dụng hai kịch bản nguồn năng lượng khác nhau: Sc1—sử dụng năng lượng bên ngoài trong một nhà máy tiêu hóa kị khí (AD); và Sc2—tuần hoàn một phần năng lượng được tạo ra trong một nhà máy đồng phát điện (CHP), với hai phương pháp tiếp cận (phân bổ và mở rộng hệ thống) để chia sẻ tác động giữa các sản phẩm và đồng sản phẩm thu được trong chu trình. Ngoài ra, việc sản xuất điện từ phân đã được so sánh với việc sản xuất từ khí tự nhiên (hệ thống tham chiếu). Các emisi khí nhà kính (GHG) đã được tính toán bằng cách sử dụng dữ liệu từ Hướng dẫn của Hội đồng Liên Chính phủ về Biến đổi Khí hậu và phần mềm SimaPro. Sc2 là kịch bản tốt nhất, vì tuần hoàn năng lượng từ hệ thống này làm giảm lượng khí thải từ nhà máy AD tới 83,61%. Cả hai kịch bản với mở rộng hệ thống đều trình bày lượng khí thải ≈4,5 lần lớn hơn so với khi áp dụng phân bổ, vì phân bổ phân chia lượng khí thải giữa các sản phẩm thu được, loại bỏ trách nhiệm của chuỗi sản xuất đối với các đồng sản phẩm được tạo ra. Quản lý phân bò chịu trách nhiệm cho hơn 65% lượng khí thải trong cả hai kịch bản, khiến lượng khí thải trong cả hai kịch bản cao hơn so với hệ thống tham chiếu. Cần cải thiện logistics phân phối các sản phẩm của nhà máy AD-CHP ở khu vực Trung Tây, vì việc sản xuất năng lượng sinh học có thể giảm thiểu khí thải GHG từ hoạt động chăn nuôi bằng cách chuyển đổi chi phí chất thải từ phân thành lợi nhuận, và sản xuất các sản phẩm có giá trị năng lượng và thị trường, nhằm làm cho quy trình hiệu quả và thân thiện với môi trường hơn.
Từ khóa
#dấu chân carbon #sản xuất năng lượng sinh khối #phân bò #khí nhà kính #quản lý chất thải #năng lượng tái tạoTài liệu tham khảo
Kummamuru B (2017) Project Officer, World Bioenergy Association (WBA), Global Bioenergy Statistics 2017
BP (2019) BP statistical review of world energy. https://www.bp.com/content/dam/bp/business-sites/en/global/corporate/pdfs/energy-economics/statistical-review/bp-stats-review-2019-natural-gas.pdf. Accessed 11 Jun 2020
Starr K, Villalba G, Gabarrell X (2015) Upgraded biogas from municipal solid waste for natural gas substitution and CO2 reduction–a case study of Austria, Italy, and Spain. Waste Manag 38:105–116
Bond T, Templeton MR (2011) History and future of domestic biogas plants in the developing world. Energy Sustain Dev 15(4):347–354
BMU (2007) The integrated energy and climate programme of the German Government Federal Ministry for the Environment, Nature Conservation and Nuclear
MDSE (2017) Ministero Dello Sviluppo Economico. Decreto Ministeriale 6 Luglio 2012 — Incentivi per energia da fonti rinnovabili elettriche non fotovoltaiche
BMU (2002) Ordinance on landfills and long-term storage facilities and amending the ordinance on environmentally compatible storage of waste from human settlements and biological waste-treatment facilities from 24 July 2002 (BGBl. I P. 2807), Last Changed by Article 2 of Regulation from 13 December 2006 (BGBl. I P. 2860). Federal Ministry for the Environment, Nature Conservation and Nuclear Safety, Berlin, Germany, 2002
Poeschl M, Ward S, Owende P (2012) Environmental impacts of biogas deployment e Part II: life cycle assessment of multiple production and utilization pathways. J Clean Prod 24:184–201
EC (2008) Directive 2008/98/EC of the European Parliament and of the Council of 19 November 2008 on Waste
Hijazi O, Munro S, Zerhusen B, Effenberger M (2016) Review of life cycle assessment for biogas production in Europe. Renew Sust Energ Rev 54:1291–1300
Chávez-Fuentes JJ, Capobianco A, Barbušová J, Hutňan M (2017) Manure from our agricultural animals: a quantitative and qualitative analysis focused on biogas production. Waste and Biomass Valorization 8(5):1749–1757
De Vries M, De Boer IJ (2010) Comparing environmental impacts for livestock products: a review of life cycle assessments. Livest Sci 128(1):1–11
Torres CME, Kohmann MM, Fraisse CW (2015) Quantification of greenhouse gas emissions for carbon neutral farming in the Southeastern USA. Agric Syst 137:64–75
USDA (2017) United States Department of Agriculture. Foreign Agricultural Service. Livestock and Poultry: World Markets and Trade. https://apps.fas.usda.gov/psdonline/circulars/livestock_poultry.pdf. Accessed 20 Oct 2018
IBGE (2017) Brazilian Institute of Geography and Statistics (Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística). Aggregated data bank [in Portuguese]. https://sidra.ibge.gov.br/pesquisa/ppm/tabelas. Accessed 20 Oct 2018
Batista et al (2020) Cenários para a intensificação da bovinocultura de corte brasileira. Centro de Sensoriamento Remoto da Universidade Federal de Minas Gerais [in Portuguese] https://csr.ufmg.br/brasilpec/wp-content/uploads/2020/01/cenarios_pecuaria_corte. Accessed 20 Jun 2020
Uusitalo V, Havukainen J, Kapustina V, Soukka R, Horttanainen M (2014) Greenhouse gas emissions of biomethane for transport: uncertainties and allocation methods. Energy Fuel 28(3):1901–1910
Olugasa TTN, Odesola IF, Oyewola MO (2014) Energy production from biogas: a conceptual review for use in Nigeria. Renew Sust Energ Rev 32:770–776
Huttunen S, Manninen K, Leskinen P (2014) Combining biogas LCA reviews with stakeholder interviews to analyse life cycle impacts at a practical level. J Clean Prod 80:5–16
Fuchsz M, Kohlheb N (2015) Comparison of the environmental effects of manure- and crop-based agricultural biogas plants using life cycle analysis. J Clean Prod 6:60–66
Russo V, Von Blottnitz H (2016) Potentialities of biogas installation in South African meat value chain for environmental impact reduction. J Clean Prod 153:465–473
Mezzullo WG, McManus MC, Hammond GP (2013) Life cycle assessment of a small-scale anaerobic digestion plant from cattle waste. Appl Energy 102:657–664
Lansche J, Müller J (2012) Life cycle assessment of energy generation of biogas fed combined heat and power plants: environmental impact of different agricultural substrates. Eng Life Sci 12(3):313–320
Bacenetti J, Negri M, Fiala M, González-García S (2013) Anaerobic digestion of different feedstocks: impact on energetic and environmental balances of biogas process. Sci Total Environ 463:541–551
Lijo L, Gonzalez-García S, Bacenetti J, Fiala M, Feijoo G, Moreira MT (2014) Assuring the sustainable production of biogas from anaerobic mono-digestion. J Clean Prod 72:23–34
Cherubini E, Zanghelini GM, Alvarenga RAF, Franco D, Soares SR (2015) Life cycle assessment of swine production in Brazil: a comparison of four manure management systems. J Clean Prod 87:68–77
Boulamanti AK, Maglio SD, Giuntoli J, Agostini A (2013) Influence of different practices on biogas sustainability. Biomass Bioenergy 53:149–161
Fusi A, Bacenetti J, Fiala M, Azapagic A (2016) Life cycle environmental impacts of electricity from biogas produced by anaerobic digestion. Front. Bioeng. Biotechnol. 4:26
Dahlin J, Herbes C, Nelles M (2015) Biogas digestate marketing: qualitative insights into the supply side. Resources. Resour Conserv Recycl 104:152–161
Hartmann JK (2006) Life-cycle-assessment of industrial scale biogas plants. PhD. Thesis, Agricultural Sciences Faculty, Niedersächsische Staats-und Universitätsbibliothek Göttingen
Esteves VPP, Esteves EMM, Bungenstab DJ, Feijó GLD, Araújo ODQF, Morgado CRV (2017) Assessment of greenhouse gases (GHG) emissions from the tallow biodiesel production chain including land use change (LUC). J Clean Prod 151:578–591
Chouinard-Dussault P, Bradt L, Ponce-Ortega JM, El-Halwagi MM (2011) Incorporation of process integration into life cycle analysis for the production of biofuels. Clean Technol Environ Policy 13(5):673–685
IBGE (2016) Brazilian Institute of Geography and Statistics (Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística). Historical Series and Statistics [in Portuguese]. http://seriesestatisticas.ibge.gov.br. Accessed 20 Jun 2018
CEMTEC (2020). Centro de monitoramento do tempo e do clima de Mato Grosso do Sul. [In Portuguese]. https://www.cemtec.ms.gov.br/boletins-meteorologicos/. Accessed 15 July 2020
ISO (2006) International Standardization Organization. Environmental Management - Life Cycle Assessment -Requirements and Guidelines, ISO 14044
IPCC (2006) Intergovernmental panel on climate change. Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories, Volume 4: Agriculture, Forestry and Other Land Use, Chapter 10: Emissions from Livestock and Manure Management. https://www.ipcc-nggip.iges.or.jp/public/2006gl/pdf/4_Volume4/V4_10_Ch10_Livestock.pdf. Accessed 14 Mar 2019
Gomes RC, Nunez AJC, Marino CT, Medeiros SR (2015) Feeding strategies for beef cattle: pasture supplementation, semi-confinement and confinement. Embrapa Gado de Corte-Capítulo em livro científico (ALICE). [in Portuguese]
Edmonds L, Kellogg RL, Kintzer B, Knight L, Lander C, Lemunyon J, ... Schaefer J (2003) Costs associated with development and implementation of Comprehensive Nutrient Management Plans. Part I–Nutrient management, land treatment, manure and wastewater handling and storage, and recordkeeping. Natural Resources Conservation Service. US Department of Agriculture. https://www.nrcs.usda.gov/Internet/FSE_DOCUMENTS/nrcs143_012174.pdf. Accessed 01 Dec 2019
MWPS (2004) Manure management systems series - manure characteristics. MWPS-18 section 1. SECOND EDITION. http://msue.anr.msu.edu/uploads/files/ManureCharacteristicsMWPS-18_1.pdf. Accessed 20 Dec 2018
ABIEC (2018) Brazilian Livestock Profile - Annual Report. http://www.brazilianbeef.org.br/download/sumarioingles2018.pdf. Accessed 20 Jul 2018
IPCC 2014: Climate change 2014: synthesis report. Contribution of working groups I, II and III to the fifth assessment report of the intergovernmental panel on climate change [Core writing team, R.K. Pachauri and L.A. Meyer (eds.)]. IPCC, Geneva, 151 pp
Esteves EMM, Herrera AMN, Esteves VPP, Morgado CDRV (2019) Life cycle assessment of manure biogas production: a review. J Clean Prod 219:411–423
Hijazi O, Abdelsalam E, Samer M, Attia YA, Amer BMA, Amer MA, Bernhardt H (2020) Life cycle assessment of the use of nanomaterials in biogas production from anaerobic digestion of manure. Renew Energy 148:417–424
EPE (2014) Empresa de Pesquisa Energética. Nota Técnica DEA 15/14. Inventário Energético de Resíduos Rurais. [in Portuguese]. https://www.epe.gov.br/sites-pt/publicacoes-dados-abertos/publicacoes/PublicacoesArquivos/publicacao-251/topico-308/DEA%2015%20-%2014%20-%20%20Invent%C3%A1rio%20Energ%C3%A9tico%20de%20Res%C3%ADduos%20Rurais%5B1%5D.pdf. Accessed 22 Oct 2020
EPE (2017) Empresa de Pesquisa Energética. Impactos da participação do biogás e do biometano na matriz brasileira. IV Fórum do Biogás. [In Portuguese]. http://www.epe.gov.br/sites-pt/publicacoes-dados-abertos/publicacoes/PublicacoesArquivos/publicacao-244/topico-257/EPE_IV%20FORUM%20BIOGAS_JOSE%20MAURO_2017_1710.pdf. Accessed 14 Sept 2019
Poeschl M, Ward S, Owende P (2010) Prospects for expanded utilization of biogas in Germany. Renew Sust Energ Rev 14:1782–1797
Brasil (2016) Secretaria Nacional de Saneamento Ambiental. Probiogás. Barreiras e propostas de soluções para o mercado de biogás no Brasil / Probiogás; organizadores, Ministério das Cidades, Deutsche Gesellschaf für Internationale Zusammenarbeit GmbH (GIZ); autores, Oliver Jende ... [et al.]. – Brasília, DF Ministério das Cidades, 2016
Kunz A, Steinmetz RLR, Amaral AC (2019) Fundamentos da digestão anaeróbia, purificação do biogás, uso e tratamento do digestato / - Concórdia: Sbera: Embrapa Suínos e Aves, 209 p. [in Portuguese]
ANNEL (2018) National Electric Energy Agency. http://www2.aneel.gov.br/aplicacoes/capacidadebrasil/OperacaoCapacidadeBrasil.cfm. Accessed 08.02.18