Các ứng dụng cạnh tranh cho rơm của Trung Quốc: tiềm năng kinh tế và giảm khí carbon của biochar

GCB Bioenergy - Tập 7 Số 6 - Trang 1272-1282 - 2015
Abbie Clare1,2, Simon Shackley2, Stephen Joseph3,4,5, James Hammond6,7, Genxing Pan4, A. Anthony Bloom2
1Scotland's Rural College; Kings Buildings Edinburgh EH9 3JG UK
2University of Edinburgh; Crew Building Kings Buildings Edinburgh EH9 3JN UK
3Discipline of Chemistry, University of Newcastle, Callaghan, NSW 2308, Australia
4Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China
5School of Materials Science and Engineering, University of New South Wales, Sydney, NSW 2052, Australia
6Key Laboratory of Biodiversity and Biogeography of East Asia, Kunming Institute of Botany, Chinese Academy of Sciences, Kunming 650201, China
7World Agroforestry Centre, East and Central Asia, Kunming 650201, China

Tóm tắt

Tóm tắtTrung 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

10.1016/j.envpol.2011.07.023

10.1016/j.ecoleng.2013.07.031

10.1111/gcbb.12037

Brown R, 2009, Biochar for Environmental Management ‐ Science and Technology, 127

10.1016/j.atmosenv.2006.05.070

10.1016/j.agee.2013.10.009

Chan K, 2009, Biochar for Environmental Management: Science and Technology, 67

10.1016/j.catena.2006.04.019

10.1080/14735903.2014.927711

10.1088/1748-9326/8/4/044049

10.1111/gcbb.12030

10.1111/gcbb.12035

Dong N, 2012, Support Mechanisms for Cofiring Secondary Fuels

10.1016/j.atmosenv.2003.11.037

10.1093/jxb/err248

Federal Reserve Bank of St Louis(2014)Discount rate for China. Available at:http://research.stlouisfed.org/fred2/series/INTDSRCNM193N(accessed 6 March 2014).

10.1016/j.enpol.2007.10.005

10.1016/j.gca.2005.12.001

10.1016/j.enpol.2011.02.033

10.1016/j.enpol.2008.03.001

10.1016/j.chemosphere.2013.03.055

10.2489/jswc.63.5.165A

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

10.1016/j.agee.2011.08.015

10.1016/j.rser.2011.12.012

10.4155/cmt.13.23

10.1016/j.envpol.2007.06.056

10.1007/s10021-008-9154-z

10.1016/j.rser.2010.09.046

10.1002/ldr.531

10.1016/j.fcr.2012.11.015

10.1038/ngeo358

Lin RQ, 2002, Utilizing status and problems of crop straw on Guangdong province (in Chinese), Soil and Environmental Sciences, 11, 110

10.1038/nature11917

10.1007/s11104-013-1806-x

10.1038/nclimate1714

10.1021/es100157e

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

10.1126/science.280.5371.1911

10.1016/S0960-8524(01)00119-5

Pan G, 2008, Soil organic carbon stock, dynamics and climate change mitigation of China (in Chinese), Advances in Climate Change Research, 5, 1

10.1021/es902266r

10.1021/es902266r

10.4155/cmt.11.22

Shackley SJ, Biochar for Environmental Management

10.5194/bg-9-2847-2012

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).

10.1021/es302720k

10.1002/jpln.200625199

Stern N, 2006, The Economics of Climate Change

10.1016/j.geoderma.2005.10.005

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

10.1071/SR10003

10.1007/s11104-012-1250-3

10.1007/s11783-012-0428-5

10.1016/S0167-8809(01)00233-X

10.1038/ncomms1053

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

10.1016/j.atmosenv.2006.04.040

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

10.1016/S1352-2310(99)00450-1

10.1016/j.agee.2010.09.003

10.2134/jeq2010.0292

10.1007/s11104-011-0957-x

10.1016/j.fcr.2011.11.020

10.1038/497033a

10.1016/j.apenergy.2012.08.032

10.1073/pnas.1210447110

10.1016/j.rser.2014.01.049

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

10.1016/j.soilbio.2011.02.005

Thông tin
Thông tin xuất bản

GCB Bioenergy

Tập 7 Số 6

1272-1282

Thông tin tác giả