Các ứng dụng cạnh tranh cho rơm của Trung Quốc: tiềm năng kinh tế và giảm khí carbon của biochar
Tóm tắt
Trung Quốc đang chịu áp lực thúc đẩy năng suất nông nghiệp để đáp ứng nhu cầu của một dân số đang gia tăng với chế độ ăn uống ngày càng tiêu tốn tài nguyên. Sự cải thiện năng suất này phải diễn ra trong bối cảnh các mục tiêu giảm cường độ carbon và một hệ thống nông nghiệp phân mảnh, kém hiệu quả về dinh dưỡng. Hơn nữa, chính phủ Trung Quốc ngày càng nhận thức được sự cần thiết phải hợp lý hóa quản lý 800 triệu tấn rơm cây trồng mà Trung Quốc sản xuất mỗi năm, trong đó lên tới 40% được đốt bỏ trên ruộng như một loại rác thải. Biochar được sản xuất từ các chất thải này và được áp dụng vào đất có thể góp phần vào năng suất nông nghiệp, hiệu quả sử dụng tài nguyên và các mục tiêu giảm carbon của Trung Quốc. Tuy nhiên, việc sử dụng rơm cây trồng của Trung Quốc cho sản xuất năng lượng sinh học đang phát sinh nhanh chóng. Do đó, việc hiểu rõ tính khả thi kinh tế tương đối và tiềm năng giảm carbon của việc định hướng các chất thải nông nghiệp vào biochar thay vì năng lượng sinh học là rất quan trọng. Sử dụng phân tích chi phí-lợi ích (CBA) và phân tích vòng đời (LCA), bài viết này so sánh tính khả thi kinh tế và tiềm năng giảm carbon của việc sản xuất biochar thông qua quá trình nhiệt phân với việc sản xuất năng lượng sinh học thông qua viên nén và khí hóa. Việc tái sử dụng rơm và đốt rơm trên ruộng được sử dụng làm kịch bản cơ sở. Chúng tôi phát hiện rằng việc viên nén rơm để sản xuất năng lượng nhiệt là công nghệ giảm carbon có hiệu quả chi phí nhất, yêu cầu một khoản trợ cấp $7 (MgCO2e−1) được giảm thiểu. Tuy nhiên, chế độ trợ cấp điện sinh học hiện tại của Trung Quốc khiến khí hóa (NPV $12,6 triệu) trở nên hấp dẫn hơn về mặt tài chính cho các nhà đầu tư so với cả việc viên nén (NPV $7,34 triệu) và nhiệt phân ($−1,84 triệu). Tiềm năng giảm carbon trực tiếp của quá trình nhiệt phân (1,06 MgCO2e mỗi tấn rơm) cũng thấp hơn so với việc viên nén (1,35 MgCO2e mỗi tấn rơm) và khí hóa (1,16 MgCO2e mỗi tấn rơm). Tuy nhiên, các quá trình giảm carbon gián tiếp phát sinh từ việc áp dụng biochar có thể cải thiện đáng kể tiềm năng giảm carbon của kịch bản nhiệt phân. Tương tự, việc tăng giá trị nông học của biochar là điều thiết yếu để kịch bản nhiệt phân có thể cạnh tranh như một công nghệ giảm thiểu kinh tế khả thi và hiệu quả chi phí.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
Brown R, 2009, Biochar for Environmental Management ‐ Science and Technology, 127
Chan K, 2009, Biochar for Environmental Management: Science and Technology, 67
Dong N, 2012, Support Mechanisms for Cofiring Secondary Fuels
Federal Reserve Bank of St Louis(2014)Discount rate for China. Available at:http://research.stlouisfed.org/fred2/series/INTDSRCNM193N(accessed 6 March 2014).
IPCC(2007)Climate change 2007: working group I: the physical science basis. IPCC Fourth Assessment Report: Climate Change.
ISO, 2006, ISO 14040: Environmental Management—Life Cycle Assessment— Principles and Framework
Lin RQ, 2002, Utilizing status and problems of crop straw on Guangdong province (in Chinese), Soil and Environmental Sciences, 11, 110
Lu W, 2010, Supporting Information: life‐cycle implications of using crop residues for various energy demands in China, Environmental Science and Technology, 1
Mankins JC, 1995, Technology Readiness Levels: A White Paper
Pan G, 2008, Soil organic carbon stock, dynamics and climate change mitigation of China (in Chinese), Advances in Climate Change Research, 5, 1
Shackley SJ, Biochar for Environmental Management
Sohi S, 2009, Biochar, climate change and soil: a review to guide future research, CSIRO Land and Water Science Report, 5, 17
SongR LeiH(2014)Emissions trading in China: first reports from the field. World Resources Institute website. Available at:http://www.wri.org/blog/2014/01/emissions-trading-china-first-reports-field(accessed 1 August 2014).
Stern N, 2006, The Economics of Climate Change
UK Ministry of Defence(2014)Technology readiness levels (TRLs) in the project lifecycle. Available at:http://www.publications.parliament.uk/pa/cm201011/cmselect/cmsctech/619/61913.htm#note221(accessed 23 April 2014).
Utterback JM, 1996, Mastering the Dynamics of Innovation
World Resources Institute(2014)Getting every ton of emissions right. Available at:http://www.wri.org/sites/default/files/calculation_spreadsheet_of_china_regional_grid_emission_factors.xlsx(accessed 3 May 2014).
Wu L, 2001, Straw‐burning in rural areas of China: caused and controlling strategy (in Chinese), China Population, Resources and Environment, 11, 110
YangJ(2014)China benchmark spot coal price drops first time in three months. Available at:http://www.bloomberg.com/news/2014-01-06/china-benchmark-spot-coal-price-drops-first-time-in-three-months.html(accessed 6 January 2014).
Yao Z, 2001, The current situation and approach of return straw to field in suburb of Shanghai (in Chinese), Agro‐Environment and Development, 3, 40
Yu Z, 2003, The developing trend of resources treatment of crop stalk in Fuzhou city (in Chinese), Fujian Environment, 20, 31
Zhao G, 2012, A study on predicting coal market price in china based on time sequence models, International Journal of Business and Social Science, 3, 31