stringtranslate.com

Биомасса (энергия)

В контексте производства энергии биомасса — это вещество из недавно живых (но теперь мертвых) организмов, которое используется для производства биоэнергии . Примерами служат древесина, древесные отходы, энергетические культуры , сельскохозяйственные отходы, включая солому , и органические отходы промышленности и домохозяйств. [1] Древесина и древесные отходы являются крупнейшим источником энергии из биомассы на сегодняшний день. Древесина может использоваться в качестве топлива напрямую или перерабатываться в топливные гранулы или другие виды топлива. Другие растения также могут использоваться в качестве топлива, например , кукуруза , просо , мискантус и бамбук . [2] Основными отходами являются древесные отходы, сельскохозяйственные отходы , твердые бытовые отходы и производственные отходы . Улучшение сырой биомассы до топлива более высокого качества может быть достигнуто различными методами, которые в целом классифицируются как термические, химические или биохимические.

Влияние биоэнергетики на климат значительно варьируется в зависимости от того, откуда поступает сырье для биомассы и как оно выращивается. [3] Например, сжигание древесины для получения энергии выделяет углекислый газ. Эти выбросы можно значительно компенсировать, если заменить вырубленные деревья новыми деревьями в хорошо управляемом лесу, поскольку новые деревья будут удалять углекислый газ из воздуха по мере своего роста. [4] Однако выращивание сырья для биомассы может сократить биоразнообразие , ухудшить почвы и вывести земли из производства продовольствия. [5] Также может потребляться вода для орошения и удобрения . [6] [7]

Терминология

Биомасса (в контексте производства энергии) — это вещество из недавно живых (но теперь мертвых) организмов, которое используется для производства биоэнергии . Существуют различия в том, как определяется такая биомасса для производства энергии, например, только из растений, [8] или из растений и водорослей, [9] или из растений и животных. [10] Подавляющее большинство биомассы, используемой для биоэнергии, поступает из растений. Биоэнергия — это тип возобновляемой энергии с потенциалом для содействия смягчению последствий изменения климата . [11]

Некоторые люди используют термины «биомасса» и «биотопливо» как взаимозаменяемые, но в настоящее время более распространено считать биотопливом жидкое или газообразное топливо , используемое для транспорта, как определено государственными органами США и ЕС. [a] [b] С этой точки зрения биотопливо является подвидом биомассы.

Объединенный исследовательский центр Европейского союза определяет твердое биотопливо как сырое или переработанное органическое вещество биологического происхождения, используемое для получения энергии, например, дрова, древесная щепа и древесные гранулы . [12] : 20–21 

Типы и применение

Различные виды биомассы используются для разных целей:

Биомасса классифицируется либо как биомасса, собранная непосредственно для получения энергии (первичная биомасса), либо как остатки и отходы: (вторичная биомасса). [13] [14]

Биомасса, собранная непосредственно для получения энергии

Основные типы биомассы, собираемые непосредственно для получения энергии, — это древесина , некоторые продовольственные культуры и все многолетние энергетические культуры . Треть площади лесов в мире, составляющей 4 миллиарда гектаров, используется для производства древесины или других коммерческих целей, [15] а леса обеспечивают 85% всей биомассы, используемой для получения энергии в мире. [16] : 3  В ЕС леса обеспечивают 60% всей биомассы, используемой для получения энергии, [17] причем древесные отходы и остатки являются крупнейшим источником. [18]

Древесная биомасса, используемая для получения энергии, часто состоит из деревьев и кустарников, заготовленных для традиционных целей приготовления пищи и отопления , особенно в развивающихся странах, при этом в мире для этих целей используется 25 ЭДж в год. [19] Эта практика сильно загрязняет окружающую среду. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) подсчитала, что загрязнение, связанное с приготовлением пищи, ежегодно становится причиной 3,8 миллиона смертей. [20] Цель 7 в области устойчивого развития Организации Объединенных Наций направлена ​​на поэтапный отказ от традиционного использования биомассы для приготовления пищи к 2030 году. [21] Короткооборотные поросли [c] и леса с коротким оборотом рубки [d] также заготавливаются непосредственно для получения энергии, обеспечивая 4 ЭДж энергии, [19] и считаются устойчивыми. По оценкам, эти культуры и многолетние энергетические культуры могут обеспечить не менее 25 ЭДж ежегодно к 2050 году. [19] [e]

Пищевые культуры, собираемые для получения энергии, включают сахаропроизводящие культуры (например, сахарный тростник ), крахмалопроизводящие культуры (например, кукуруза ) и масличные культуры (например, рапс ). [22] Сахарный тростник является многолетней культурой , в то время как кукуруза и рапс являются однолетними культурами. Сахаро- и крахмалопроизводящие культуры используются для производства биоэтанола , а масличные культуры используются для производства биодизеля . Соединенные Штаты являются крупнейшим производителем биоэтанола, в то время как Европейский союз является крупнейшим производителем биодизеля. [23] Мировое производство биоэтанола и биодизеля обеспечивает 2,2 и 1,5 ЭДж энергии в год соответственно. [24] Биотопливо, производимое из продовольственных культур, собираемых для получения энергии, также известно как биотопливо «первого поколения» или «традиционное» и имеет относительно низкую экономию выбросов.

По оценкам МГЭИК, во всем мире для биоэнергетики пригодны от 0,32 до 1,4 млрд гектаров маргинальных земель. [f]

Биомасса в виде остатков и отходов

Остатки и отходы являются побочными продуктами биологического материала, собранного в основном для неэнергетических целей. Наиболее важными побочными продуктами являются древесные отходы, сельскохозяйственные отходы и муниципальные/промышленные отходы:

Древесные отходы являются побочными продуктами лесного хозяйства или деревообрабатывающей промышленности. Если бы отходы не собирались и не использовались для получения биоэнергии, они бы сгнили (и, следовательно, произвели выбросы) [г] на лесной подстилке или на свалках, или были бы сожжены (и произвели выбросы) на обочине дороги в лесах или за пределами деревообрабатывающих предприятий. [25]

Опилки — это отходы деревообрабатывающей промышленности.

Побочные продукты лесозаготовительных операций называются порубочными остатками или лесными отходами и состоят из верхушек деревьев, ветвей, пней, поврежденных или умирающих или мертвых деревьев, неровных или изогнутых участков ствола, прореживания (небольшие деревья, которые вырубаются, чтобы помочь более крупным деревьям вырасти большими) и деревьев, удаленных для снижения риска лесных пожаров. [h] Уровень извлечения порубочных остатков различается от региона к региону, [i] [j] но растет интерес к использованию этого сырья, [k] поскольку его устойчивый потенциал велик (15 ЭДж в год). [l] 68% общей лесной биомассы в ЕС состоит из древесных стволов, а 32% — из пней, ветвей и верхушек. [26]

Побочные продукты деревообрабатывающей промышленности называются отходами деревообработки и состоят из обрезков, стружки, опилок, коры и черного щелока. [27] Отходы деревообработки имеют общее содержание энергии 5,5 ЭДж в год. [28] Древесные гранулы в основном производятся из отходов деревообработки, [m] и имеют общее содержание энергии 0,7 ЭДж. [n] Древесная щепа производится из комбинации исходного сырья, [29] и имеет общее содержание энергии 0,8 ЭДж. [o]

Содержание энергии в сельскохозяйственных отходах, используемых для получения энергии, составляет приблизительно 2 ЭДж. [p] Однако сельскохозяйственные отходы имеют большой неиспользованный потенциал. Содержание энергии в мировом производстве сельскохозяйственных отходов оценивается в 78 ЭДж в год, причем наибольшая доля приходится на солому (51 ЭДж). [q] Другие оценивают от 18 до 82 ЭДж. [r] Использование сельскохозяйственных отходов и отходов, которое является как устойчивым, так и экономически целесообразным [13] : 9  , как ожидается, увеличится до 37–66 ЭДж в 2030 году. [s]

Городские отходы производят 1,4 ЭДж, а промышленные отходы — 1,1 ЭДж. [30] Древесные отходы городов и промышленности также производят 1,1 ЭДж. [28] Устойчивый потенциал древесных отходов оценивается в 2–10 ЭДж. [31] МЭА рекомендует резко увеличить утилизацию отходов до 45 ЭДж в год к 2050 году. [32]

Конверсия биомассы

Сырую биомассу можно превратить в лучшее и более практичное топливо, просто спрессовав ее (например, древесные гранулы) или с помощью различных преобразований, которые можно в целом классифицировать как термические, химические и биохимические. [33] Преобразование биомассы снижает транспортные расходы, поскольку транспортировка товаров с высокой плотностью обходится дешевле. [13] : 53 

Термическое преобразование

Термическая модернизация производит твердое, жидкое или газообразное топливо, причем тепло является доминирующим двигателем преобразования. Основными альтернативами являются торрефикация , пиролиз и газификация , они в основном разделены тем, насколько далеко могут зайти вовлеченные химические реакции. Прогресс химических реакций в основном контролируется тем, сколько кислорода доступно, и температурой преобразования.

Торрефикация — это мягкая форма пиролиза, при которой органические материалы нагреваются до 400–600 °F (200–300 °C) в среде с нулевым или низким содержанием кислорода. [34] [35] Процесс нагрева удаляет (посредством газификации) части биомассы с самым низким содержанием энергии, в то время как части с самым высоким содержанием энергии остаются. То есть, приблизительно 30% биомассы преобразуется в газ в процессе торрефикации, в то время как 70% остается, обычно в виде спрессованных гранул или брикетов . Этот твердый продукт водостойкий, легко измельчается, не вызывает коррозии и содержит приблизительно 85% исходной энергии биомассы. [36] В основном массовая часть сократилась больше, чем энергетическая часть, и следствием этого является то, что теплотворная способность торрефицированной биомассы значительно увеличивается, в той степени, что она может конкурировать с углями, используемыми для выработки электроэнергии (паровые/термические угли). Плотность энергии наиболее распространенных сегодня энергетических углей составляет 22–26 ГДж/т. [37] Существуют и другие, менее распространенные, более экспериментальные или запатентованные термические процессы, которые могут дать преимущества, такие как гидротермальное обновление (иногда называемое «мокрой» торрефикацией.) [t] Путь гидротермального обновления может использоваться как для биомассы с низким, так и с высоким содержанием влаги, например, водных суспензий. [38]

Пиролиз подразумевает нагревание органических материалов до 800–900 °F (400–500 °C) при почти полном отсутствии кислорода. Пиролиз биомассы производит топливо, такое как бионефть, древесный уголь, метан и водород. Гидроочистка используется для обработки бионефти (полученной быстрым пиролизом) водородом при повышенных температурах и давлениях в присутствии катализатора для производства возобновляемого дизельного топлива, возобновляемого бензина и возобновляемого реактивного топлива. [39]

Газификация подразумевает нагревание органических материалов до 1400–1700 °F (800–900 °C) с инъекциями контролируемого количества кислорода и/или пара в сосуд для получения оксида углерода и богатого водородом газа, называемого синтез-газом или синтетическим газом. Синтез-газ может использоваться в качестве топлива для дизельных двигателей, для отопления и для выработки электроэнергии в газовых турбинах. Его также можно обрабатывать для отделения водорода от газа, а водород можно сжигать или использовать в топливных элементах. Синтез-газ может быть дополнительно обработан для производства жидкого топлива с использованием процесса синтеза Фишера-Тропша . [33] [40]

Химическая конверсия

Ряд химических процессов может быть использован для преобразования биомассы в другие формы, например, для производства топлива, которое более практично для хранения, транспортировки и использования, или для использования некоторых свойств самого процесса. Многие из этих процессов основаны в значительной степени на аналогичных процессах на основе угля, таких как синтез Фишера-Тропша. [41] Процесс химического преобразования, известный как переэтерификация, используется для преобразования растительных масел , животных жиров и смазок в метиловые эфиры жирных кислот (МЭЖК), которые используются для производства биодизеля. [33]

Биохимическое преобразование

Биохимические процессы развились в природе, чтобы расщеплять молекулы, из которых состоит биомасса, и многие из них могут быть использованы. В большинстве случаев для выполнения преобразования используются микроорганизмы. Эти процессы называются анаэробным сбраживанием , ферментацией и компостированием . [42]

Ферментация преобразует биомассу в биоэтанол, а анаэробное сбраживание преобразует биомассу в возобновляемый природный газ ( биогаз ). Биоэтанол используется в качестве транспортного топлива. Возобновляемый природный газ, также называемый биогазом или биометаном, производится в анаэробных реакторах на очистных сооружениях , а также на молочных и животноводческих фермах. Он также образуется на свалках твердых отходов и может быть собран с них. Правильно обработанный возобновляемый природный газ имеет те же области применения, что и ископаемый природный газ. [33]

Влияние на климат

Влияние биоэнергетики на климат значительно варьируется в зависимости от того, откуда поступает сырье для биомассы и как оно выращивается. [43] Например, сжигание древесины для получения энергии выделяет углекислый газ; эти выбросы можно значительно компенсировать, если заменить вырубленные деревья новыми деревьями в хорошо управляемом лесу, поскольку новые деревья будут поглощать углекислый газ из воздуха по мере роста. [44] Однако создание и выращивание биоэнергетических культур может вытеснять естественные экосистемы , ухудшать почвы и потреблять водные ресурсы и синтетические удобрения. [6] [7]

Примерно треть всей древесины, используемой для традиционного отопления и приготовления пищи в тропических зонах, заготавливается неустойчивым образом. [45] Биоэнергетическое сырье обычно требует значительного количества энергии для сбора, сушки и транспортировки; использование энергии для этих процессов может привести к выбросам парниковых газов. В некоторых случаях последствия изменения землепользования , выращивания и переработки могут привести к более высоким общим выбросам углерода для биоэнергетики по сравнению с использованием ископаемого топлива. [7] [46]

Использование сельскохозяйственных угодий для выращивания биомассы может привести к сокращению земель, доступных для выращивания продуктов питания . В Соединенных Штатах около 10% автомобильного бензина было заменено этанолом на основе кукурузы , что требует значительной доли урожая. [47] [48] В Малайзии и Индонезии вырубка лесов для производства пальмового масла для биодизеля привела к серьезным социальным и экологическим последствиям , поскольку эти леса являются критически важными поглотителями углерода и местами обитания для различных видов. [49] [50] Поскольку фотосинтез поглощает лишь малую часть энергии солнечного света, производство определенного количества биоэнергии требует большого количества земли по сравнению с другими возобновляемыми источниками энергии. [51]

Краткосрочные и долгосрочные климатические выгоды

Что касается вопроса климатических последствий для современной биоэнергетики, МГЭИК заявляет: «Выбросы парниковых газов в течение жизненного цикла современных альтернативных видов биоэнергетики обычно ниже, чем выбросы ископаемого топлива ». [52] Следовательно, большинство путей смягчения последствий выбросов парниковых газов МГЭИК включают существенное внедрение биоэнергетических технологий. [53]

Некоторые исследовательские группы утверждают, что даже если запас углерода в лесах Европы и Северной Америки увеличивается, просто требуется слишком много времени, чтобы вырубленные деревья снова выросли. Биоэнергия из источников с высоким временем окупаемости и паритета требует много времени, чтобы оказать влияние на смягчение последствий изменения климата. Поэтому они предлагают ЕС скорректировать свои критерии устойчивости таким образом, чтобы только возобновляемая энергия со временем окупаемости углерода менее 10 лет определялась как устойчивая, [u] например, ветер, солнце, биомасса из древесных отходов и прореживания деревьев, которые в противном случае были бы сожжены или разложились бы относительно быстро, и биомасса из короткооборотной рубки леса (SRC). [54]

МГЭИК утверждает: «Хотя отдельные насаждения в лесу могут быть как источниками, так и поглотителями, баланс углерода в лесу определяется суммой чистого баланса всех насаждений». [55] МГЭИК также утверждает, что единственным универсально применимым подходом к учету углерода является тот, который учитывает как выбросы углерода, так и его удаление (поглощение) для управляемых земель (например, лесных ландшафтов). [56] : 2,67  При расчете общей суммы вычитаются такие естественные нарушения, как пожары и нашествия насекомых, и то, что остается, является влиянием человека. [v]

IEA Bioenergy утверждает, что исключительная ориентация на краткосрочную перспективу затрудняет достижение эффективного сокращения выбросов углерода в долгосрочной перспективе, и сравнивает инвестиции в новые технологии биоэнергетики с инвестициями в другие технологии возобновляемой энергии, которые обеспечивают сокращение выбросов только после 2030 года, например, расширение производства аккумуляторов или развитие железнодорожной инфраструктуры. [w] Стратегии предотвращения выбросов углерода в лесах дают краткосрочный эффект смягчения последствий, но долгосрочные выгоды от устойчивой лесной деятельности обеспечивают постоянные лесные продукты и энергетические ресурсы. [55]

Большинство путей смягчения последствий выбросов парниковых газов МГЭИК включают существенное внедрение биоэнергетических технологий. [53] Ограниченные или отсутствующие пути биоэнергетики приводят к усилению изменения климата или перекладыванию нагрузки по смягчению последствий от биоэнергетики на другие секторы. [x] Кроме того, увеличиваются затраты на смягчение последствий. [y]

Границы системы учета выбросов углерода

Углерод-положительные сценарии, скорее всего, будут чистыми источниками выбросов CO2 , углерод-отрицательные проекты будут чистыми поглотителями CO2 , в то время как углеродно-нейтральные проекты будут в равной степени уравновешивать выбросы и поглощение. [57]

Обычно для сравнения включают альтернативные сценарии (также называемые «эталонными сценариями» или «контрфактуальными сценариями»). [12] : 83  Альтернативные сценарии варьируются от сценариев с незначительными изменениями по сравнению с существующим проектом до радикально отличающихся (например, защита лесов или «контрфактуальные сценарии без биоэнергии»). Как правило, разница между сценариями рассматривается как фактический потенциал снижения выбросов углерода в сценариях. [12] : 100 

Альтернативные системные границы для оценки климатических эффектов лесной биоэнергетики. Вариант 1 (черный) учитывает только выбросы дымовых газов; Вариант 2 (зеленый) учитывает только запасы углерода в лесах; Вариант 3 (синий) учитывает цепочку поставок биоэнергии; Вариант 4 (красный) охватывает всю биоэкономику, включая древесную продукцию в дополнение к биомассе. [27]

В дополнение к выбору альтернативного сценария, необходимо сделать и другие выборы. Так называемые «границы системы» определяют, какие выбросы/поглощения углерода будут включены в фактический расчет, а какие будут исключены. Границы системы включают временные, пространственные, связанные с эффективностью и экономические границы. [27]

Например, фактическая интенсивность выбросов углерода при производстве биоэнергии зависит от методов производства биомассы и дальности транспортировки.

Временные границы системы

Временные границы определяют, когда начинать и заканчивать подсчет углерода. Иногда в расчет включаются «ранние» события, например, поглощение углерода в лесу до первоначальной заготовки. Иногда включаются также «поздние» события, например, выбросы, вызванные деятельностью по окончанию срока службы задействованной инфраструктуры, например, снос фабрик. Поскольку выбросы и поглощения углерода, связанные с проектом или сценарием, изменяются со временем, чистые выбросы углерода могут быть представлены либо как зависящие от времени (например, кривая, движущаяся вдоль оси времени), либо как статическое значение ; это показывает средние выбросы, рассчитанные за определенный период времени.

Зависящая от времени кривая чистых выбросов обычно показывает высокие выбросы в начале (если подсчет начинается с момента сбора биомассы). В качестве альтернативы начальная точка может быть перемещена обратно к событию посадки; в этом случае кривая потенциально может опуститься ниже нуля (на отрицательную территорию углерода), если нет углеродного долга от изменения землепользования , который нужно погасить, и, кроме того, все больше углерода поглощается посаженными деревьями. Затем кривая выбросов резко возрастает при сборе урожая. Собранный углерод затем распределяется в другие углеродные пулы, и кривая движется в тандеме с количеством углерода , которое перемещается в эти новые пулы (ось Y), и временем , которое требуется углероду, чтобы выйти из пулов и вернуться в лес через атмосферу (ось X). Как описано выше, время окупаемости углерода - это время, которое требуется для того, чтобы собранный углерод был возвращен в лес, а время паритета углерода - это время, которое требуется, чтобы углерод, хранящийся в двух конкурирующих сценариях, достиг одного и того же уровня. [z]

Статическое значение выбросов углерода получается путем расчета среднегодовых чистых выбросов за определенный период времени. Конкретным периодом времени может быть ожидаемый срок службы задействованной инфраструктуры (типично для оценок жизненного цикла; LCA), временные горизонты, соответствующие политике, вдохновленные Парижским соглашением (например, оставшееся время до 2030, 2050 или 2100 года), [58] временные интервалы, основанные на различных потенциалах глобального потепления (ПГП; обычно 20 или 100 лет), [aa] или другие временные интервалы. В ЕС временной интервал в 20 лет используется при количественной оценке чистых углеродных эффектов изменения землепользования. [ab] Обычно в законодательстве статический числовой подход предпочтительнее динамического, зависящего от времени подхода с использованием кривой. Число выражается в виде так называемого «коэффициента выбросов» (чистые выбросы на единицу произведенной энергии, например, кг CO 2 e на ГДж) или, что еще проще, в виде среднего процента экономии парниковых газов для определенных биоэнергетических путей. [ac] Опубликованные ЕС проценты экономии парниковых газов для конкретных биоэнергетических путей, используемые в Директиве по возобновляемым источникам энергии (RED) и других правовых документах, основаны на оценках жизненного цикла (LCA). [ad] [ae]

Границы пространственной системы

Пространственные границы определяют «географические» границы для расчетов выбросов/поглощения углерода. Две наиболее распространенные пространственные границы для поглощения и выброса CO 2 в лесах: 1.) по краям конкретного лесного массива и 2.) по краям всего лесного ландшафта, которые включают множество лесных массивов увеличивающегося возраста (лесные массивы вырубаются и пересаживаются один за другим в течение стольких лет, сколько существует массивов). Третий вариант — так называемый метод учета углерода на уровне увеличивающегося массива. Исследователь должен решить, сосредоточиться ли на отдельном массиве, на увеличивающемся количестве массивов или на всем лесном ландшафте. МГЭИК рекомендует учет углерода на уровне ландшафта.

Далее исследователь должен решить, следует ли включать в расчет выбросы от прямого/косвенного изменения землепользования. Большинство исследователей включают выбросы от прямого изменения землепользования, например, выбросы, вызванные вырубкой леса для того, чтобы начать там какой-то сельскохозяйственный проект. Включение косвенных эффектов изменения землепользования более спорно, поскольку их трудно точно количественно оценить. [af] [ag] Другие варианты включают определение вероятных пространственных границ лесов в будущем.

Границы, связанные с эффективностью, определяют диапазон эффективности замещения топлива для различных путей сжигания биомассы. Различные цепочки поставок выбрасывают разное количество углерода на единицу поставленной энергии, а различные установки для сжигания преобразуют химическую энергию, хранящуюся в различных видах топлива, в тепловую или электрическую энергию с разной эффективностью. Исследователь должен знать об этом и выбрать реалистичный диапазон эффективности для различных рассматриваемых путей сжигания биомассы. Выбранные эффективности используются для расчета так называемых «коэффициентов вытеснения» — отдельных чисел, которые показывают, насколько эффективно ископаемый углерод заменяется биогенным углеродом. [59] [27] Если, например, 10 тонн углерода сжигаются с эффективностью, вдвое меньшей, чем у современной угольной электростанции, то только 5 тонн угля фактически будут считаться вытесненными (коэффициент вытеснения 0,5).

Как правило, топливу, сжигаемому на неэффективных (старых или небольших) объектах сжигания, присваиваются более низкие коэффициенты вытеснения, чем топливу, сжигаемому на эффективных (новых или крупных) объектах, поскольку для производства того же количества энергии необходимо сжечь больше топлива (и, следовательно, высвободить больше CO2). [ 27]

Коэффициент смещения меняется в зависимости от интенсивности углерода как биомассы, так и вытесненного ископаемого топлива. Если или когда биоэнергетика может достичь отрицательных выбросов (например, от лесонасаждения, плантаций энергетической травы и/или биоэнергетики с улавливанием и хранением углерода ( BECCS ), [32] или если источники энергии ископаемого топлива с более высокими выбросами в цепочке поставок начнут выходить в эксплуатацию (например, из-за фрекинга или увеличения использования сланцевого газа), коэффициент смещения начнет расти. С другой стороны, если или когда новые источники энергии базовой нагрузки с более низкими выбросами, чем ископаемое топливо, начнут выходить в эксплуатацию, коэффициент смещения начнет падать. Включается ли изменение коэффициента смещения в расчет или нет, зависит от того, ожидается ли это в течение периода времени, охватываемого временными границами системы соответствующего сценария. [ah]

Границы экономической системы

Экономические границы определяют, какие рыночные эффекты следует включать в расчет, если таковые имеются. Изменение рыночных условий может привести к небольшим или большим изменениям в выбросах и поглощениях углерода из цепочек поставок и лесов, [27] например, изменения в площади лесов в ответ на изменения спроса. Макроэкономические события/изменения политики могут оказывать влияние на запасы углерода в лесах. [ai] Однако, как и в случае с косвенными изменениями в землепользовании, экономические изменения трудно поддаются количественной оценке, поэтому некоторые исследователи предпочитают не включать их в расчеты. [aj]

Влияние границ системы

Выбранные границы системы очень важны для расчетных результатов. [27] Более короткие сроки окупаемости/паритета рассчитываются, когда интенсивность ископаемого углерода, скорость роста леса и эффективность преобразования биомассы увеличиваются , или когда начальный запас углерода в лесу и/или уровень сбора урожая уменьшаются . [60] Более короткие сроки окупаемости/паритета также рассчитываются, когда исследователь выбирает уровень ландшафта, а не уровень учета углерода на уровне насаждения (если учет углерода начинается с момента сбора урожая, а не с момента посадки). И наоборот, более длинные сроки окупаемости/паритета рассчитываются, когда интенсивность углерода, скорость роста и эффективность преобразования уменьшаются , или когда начальный запас углерода и/или уровень сбора урожая увеличиваются , или исследователь выбирает уровень насаждения, а не уровень учета углерода на уровне ландшафта. [ak]

Критики утверждают, что делаются нереалистичные выборы границ системы [al] или что узкие границы системы приводят к вводящим в заблуждение выводам. [27] Другие утверждают, что широкий диапазон результатов показывает, что доступно слишком много свободы действий, и что расчеты, следовательно, бесполезны для разработки политики. [am] Исследовательский центр ЕС Join соглашается, что разные методологии дают разные результаты, [an], но также утверждает, что этого следовало ожидать, поскольку разные исследователи сознательно или бессознательно выбирают разные альтернативные сценарии/методологии в результате своих этических идеалов относительно оптимальных отношений человека с природой. Этическое ядро ​​дебатов об устойчивости должно быть явным для исследователей, а не скрыто. [ao]

Сравнение выбросов парниковых газов в точке сгорания

Выбросы парниковых газов на единицу произведенной энергии в точке сгорания зависят от содержания влаги в топливе, химических различий между видами топлива и эффективности преобразования. Например, сырая биомасса может иметь более высокое содержание влаги по сравнению с некоторыми распространенными типами угля. В этом случае больше присущей древесине энергии должно быть потрачено исключительно на испарение влаги по сравнению с более сухим углем, что означает, что количество CO 2, выбрасываемое на единицу произведенного тепла, будет выше. [61]

Многие установки для сжигания только биомассы относительно малы и неэффективны по сравнению с обычно гораздо более крупными угольными установками. Кроме того, сырая биомасса (например, древесная щепа) может иметь более высокое содержание влаги, чем уголь (особенно если уголь был высушен). В этом случае больше внутренней энергии древесины должно быть потрачено исключительно на испарение влаги по сравнению с более сухим углем, что означает, что количество CO 2 , выделяемого на единицу произведенного тепла, будет выше. Эту проблему влажности можно смягчить с помощью современных установок для сжигания. [ap]

Лесная биомасса в среднем производит на 10-16% больше CO 2 , чем уголь. [62] : 3  Однако сосредоточение внимания на валовых выбросах упускает суть, поскольку важен чистый климатический эффект от выбросов и поглощения, взятых вместе. [63] : 386  [62] : 3–4  IEA Bioenergy приходит к выводу, что дополнительный CO 2 от биомассы «[...] не имеет значения, если биомасса получена из устойчиво управляемых лесов». [62] : 3 

Климатические воздействия выражены как меняющиеся со временем

Оценки чистых выбросов, зависящих от времени, для лесных биоэнергетических путей по сравнению с альтернативными сценариями угля и природного газа. Знаки плюс представляют положительные климатические эффекты, знаки минус — отрицательные климатические эффекты. [18]

Использование бореальной стволовой древесины, заготовленной исключительно для биоэнергетики, оказывает положительное воздействие на климат только в долгосрочной перспективе, в то время как использование древесных отходов оказывает положительное воздействие на климат также в краткосрочной и среднесрочной перспективе. [aq]

Короткие сроки окупаемости/паритета углерода получаются, когда наиболее реалистичным сценарием без биоэнергетики является традиционный сценарий лесного хозяйства, где «хорошие» стволы древесины заготавливаются для производства пиломатериалов, а остатки сжигаются или остаются в лесу или на свалках. Сбор таких остатков дает материал, который «[...] в любом случае выделил бы свой углерод (через разложение или сжигание) обратно в атмосферу (в течение промежутков времени, определяемых скоростью распада биома) [...]». [64] Другими словами, сроки окупаемости и паритета зависят от скорости распада. Скорость распада зависит от a.) местоположения (потому что скорость распада «[...] примерно пропорциональна температуре и количеству осадков [...]» [65] ), и b.) толщины остатков. [ar] Остатки разлагаются быстрее в теплых и влажных районах, а тонкие остатки разлагаются быстрее, чем толстые. Поэтому тонкие остатки в теплых и влажных умеренных лесах разлагаются быстрее всего, в то время как толстые остатки в холодных и сухих бореальных лесах разлагаются медленнее всего. Если же вместо этого остатки сжигаются в сценарии без биоэнергии, например, за пределами заводов или на обочинах дорог в лесах, выбросы происходят мгновенно. В этом случае время паритета приближается к нулю. [как]

Как и другие ученые, сотрудники JRC отмечают высокую изменчивость результатов учета углерода и связывают это с различными методологиями. [at] В рассмотренных исследованиях JRC обнаружил время паритета углерода от 0 до 400 лет для стволовой древесины, заготовленной исключительно для биоэнергетики, в зависимости от различных характеристик и предположений как для системы лес/биоэнергетика, так и для альтернативной ископаемой системы, при этом интенсивность выбросов замещенного ископаемого топлива рассматривается как наиболее важный фактор, за которым следуют эффективность преобразования и скорость роста биомассы/время вращения. Другими факторами, имеющими отношение к времени паритета углерода, являются начальный запас углерода и существующий уровень заготовки; как более высокий начальный запас углерода, так и более высокий уровень заготовки означают более длительное время паритета. [66] Жидкое биотопливо имеет высокое время паритета, поскольку около половины энергетического содержания биомассы теряется при обработке. [au]

Климатические воздействия, выраженные в виде статических чисел

Выбросы парниковых газов при производстве древесных гранул и их транспортировке из США в ЕС. [67]

Объединенный исследовательский центр ЕС изучил ряд оценок выбросов биоэнергии, найденных в литературе, и рассчитал проценты экономии парниковых газов для биоэнергетических путей в производстве тепла, производстве транспортного топлива и производстве электроэнергии на основе этих исследований. Расчеты основаны на принципе учета атрибутивного LCA. Он включает все выбросы в цепочке поставок, от добычи сырья, через производство и обработку энергии и материалов, до обработки в конце срока службы и окончательной утилизации. Он также включает выбросы, связанные с производством ископаемого топлива, используемого в цепочке поставок. Он исключает эффекты выбросов/поглощения, которые происходят за пределами его системных границ, например, связанные с рынком, биогеофизические (например, альбедо) и зависящие от времени эффекты. Авторы приходят к выводу, что «[б]ольшинство биопродуктов выделяют меньше ПГ, чем ископаемые продукты по всей своей цепочке поставок; но величина выбросов ПГ сильно различается в зависимости от логистики, типа сырья, управления землей и экосистемой, эффективности ресурсов и технологий». [68]

Из-за различного потенциала смягчения последствий изменения климата для различных путей биотоплива правительства и организации создают различные схемы сертификации, чтобы гарантировать, что использование биомассы является устойчивым, например, RED (Директива по возобновляемым источникам энергии) в ЕС и стандарт ISO 13065 Международной организации по стандартизации. [69] В США RFS (Стандарт возобновляемого топлива) ограничивает использование традиционного биотоплива и определяет минимальные допустимые выбросы парниковых газов за жизненный цикл. Биотопливо считается традиционным, если оно достигает сокращения выбросов парниковых газов до 20% по сравнению с нефтехимическим эквивалентом, передовым, если оно экономит не менее 50%, и целлюлозным, если экономит более 60%. [av]

Директива ЕС по возобновляемым источникам энергии (RED) гласит, что типичная экономия выбросов парниковых газов при замене ископаемого топлива на древесные гранулы из лесных отходов для производства тепла варьируется от 69% до 77% в зависимости от расстояния транспортировки: Когда расстояние составляет от 0 до 2500 км, экономия выбросов составляет 77%. Экономия выбросов падает до 75%, когда расстояние составляет от 2500 до 10 000 км, и до 69%, когда расстояние превышает 10 000 км. При использовании стволовой древесины экономия выбросов варьируется от 70% до 77% в зависимости от расстояния транспортировки. При использовании отходов деревообрабатывающей промышленности экономия варьируется от 79% до 87%. [aw]

Поскольку длительное время окупаемости и паритета, рассчитанное для некоторых лесных проектов, не рассматривается как проблема для энергетических культур (за исключением случаев, упомянутых выше), исследователи вместо этого рассчитывают статические потенциалы смягчения последствий изменения климата для этих культур, используя методы учета углерода на основе LCA. Конкретный биоэнергетический проект на основе энергетических культур считается углеродно-положительным, углеродно-нейтральным или углеродно-отрицательным на основе общего количества выбросов и поглощений эквивалента CO 2, накопленных за весь его жизненный цикл: если выбросы во время сельского хозяйства, переработки, транспортировки и сжигания превышают то, что поглощается (и хранится) растениями, как над, так и под землей, за весь срок реализации проекта, проект является углеродно-положительным. Аналогично, если общее поглощение превышает общие выбросы, проект является углеродно-отрицательным. Другими словами, углеродная отрицательность возможна, когда чистое накопление углерода более чем компенсирует чистые выбросы парниковых газов за жизненный цикл.

Обычно многолетние культуры поглощают больше углерода, чем однолетние, поскольку корневое накопление может продолжаться без помех в течение многих лет. Кроме того, многолетние культуры избегают ежегодных процедур обработки почвы (вспашка, перекопка), связанных с выращиванием однолетних культур. Обработка почвы помогает популяциям почвенных микробов разлагать доступный углерод, производя CO2 . [ ax] [63] : 393 

В настоящее время (2018 г.) в научном сообществе существует консенсус относительно того, что «[...] баланс парниковых газов [ПГ] при выращивании многолетних биоэнергетических культур часто будет благоприятным [...]», также при рассмотрении неявных прямых и косвенных изменений в землепользовании. [70] : 150 

Альбедо и эвапотранспирация

Леса, как правило, имеют низкое альбедо, поскольку большая часть ультрафиолетового и видимого спектра поглощается посредством фотосинтеза . По этой причине большее поглощение тепла деревьями может компенсировать некоторые выгоды от лесонасаждения (или компенсировать негативные климатические последствия вырубки лесов ). Другими словами: эффект смягчения последствий изменения климата за счет секвестрации углерода лесами частично уравновешивается тем, что лесовосстановление может уменьшить отражение солнечного света (альбедо). [71]

Воздействие на окружающую среду

Необходимо учитывать воздействие производства биомассы на окружающую среду. Например, в 2022 году МЭА заявило, что «биоэнергетика является важным столпом декарбонизации в энергетическом переходе как топливо с почти нулевым уровнем выбросов», и что «необходимо приложить больше усилий для ускорения развертывания современной биоэнергетики, чтобы вписаться в сценарий Net Zero [...], одновременно гарантируя, что производство биоэнергии не повлечет за собой негативных социальных и экологических последствий». [72]

Устойчивое лесное хозяйство и защита лесов

Старовозрастной еловый лес во Франции.
Лесные плантации на Гавайях.
Увеличение площади лесов в ЕС в 1990–2020 гг. [73]

МГЭИК заявляет, что существуют разногласия относительно того, сокращается ли площадь лесов в мире или нет, и цитирует исследование, показывающее, что лесной покров увеличился на 7,1% в период с 1982 по 2016 год. [63] : 367  МГЭИК пишет: «В то время как запасы углерода в надземной биомассе, по оценкам, сокращаются в тропиках, они увеличиваются в глобальном масштабе из-за увеличения запасов в умеренных и бореальных лесах [...]». [63] : 385 

У старых деревьев очень высокая скорость поглощения углерода, и вырубка старых деревьев означает, что этот большой потенциал для будущего поглощения углерода теряется. [61] : 3  Также происходит потеря углерода в почве из-за лесозаготовок. [61] : 3 

Старые деревья поглощают больше CO2 , чем молодые, из-за большей площади листьев у взрослых деревьев. [74] Однако старый лес (в целом) в конечном итоге перестанет поглощать CO2 , поскольку выбросы CO2 от мертвых деревьев нейтрализуют поглощение CO2 оставшимися живыми деревьями . [ ay] Старый лес (или лесные насаждения) также уязвимы для природных возмущений, которые производят CO2 . МГЭИК обнаружила, что «[...] ландшафты со старыми лесами накопили больше углерода, но их поглощающая способность уменьшается, в то время как ландшафты с молодыми лесами содержат меньше углерода, но они удаляют CO2 из атмосферы гораздо более быстрыми темпами [...]». [63] : 386 

МГЭИК утверждает, что чистый климатический эффект от преобразования неуправляемых лесов в управляемые может быть положительным или отрицательным, в зависимости от обстоятельств. Запас углерода сокращается , но поскольку управляемые леса растут быстрее, чем неуправляемые, поглощается больше углерода . Положительные климатические эффекты возникают, если собранная биомасса используется эффективно. [63] : 351  Существует компромисс между преимуществами наличия максимального запаса углерода в лесу, не поглощающего больше углерода, и преимуществами наличия части этого запаса углерода «разблокированной», и вместо этого работающей в качестве возобновляемого инструмента замены ископаемого топлива, например, в секторах, которые трудно или дорого декарбонизировать. [32] [az]

«Конкуренция» между запертым и разблокированным лесным углеродом может быть выиграна разблокированным углеродом: «В долгосрочной перспективе использование устойчиво производимой лесной биомассы в качестве замены углеродоемким продуктам и ископаемому топливу обеспечивает большее постоянное сокращение выбросов CO2 в атмосферу, чем сохранение». [75] : 39 

IEA Bioenergy пишет: «Леса, управляемые для производства пиломатериалов, биоэнергии и других древесных продуктов, могут внести больший вклад в смягчение последствий изменения климата, чем леса, управляемые только в целях сохранения природы». Приводятся три причины: [76]

  1. снижение способности выполнять функцию поглотителя углерода по мере созревания леса.
  2. Изделия из древесины могут заменить другие материалы, при производстве которых выделяется больше парниковых газов.
  3. «Углерод в лесах подвержен потерям в результате природных явлений, таких как нашествия насекомых или лесные пожары»

Данные ФАО показывают, что большинство древесных гранул производится в регионах, где преобладают устойчиво управляемые леса, таких как Европа и Северная Америка. Европа (включая Россию) произвела 54% мировых древесных гранул в 2019 году, а запас углерода в лесах в этой области увеличился с 158,7 до 172,4 Гт в период с 1990 по 2020 год. В ЕС надземная биомасса лесов увеличивается в среднем на 1,3% в год, однако рост замедляется, поскольку леса созревают. [77]

Система торговли квотами на выбросы Великобритании позволяет операторам установок, генерирующих CO2, применять нулевой коэффициент выбросов для той части, которая используется в неэнергетических целях, в то время как энергетические цели (производство электроэнергии, отопление) требуют дополнительной сертификации устойчивости используемой биомассы. [78]

Диаграмма Сэнки, показывающая поток биомассы из леса в изделия из древесины, бумагу и энергию в Швеции. [79]

Биоразнообразие

Схема классификации сценариев «выигрыш-выигрыш» (зеленый), «компромисс» (оранжевый) и «проигрыш-проигрыш» (красный), вызванных дополнительными биоэнергетическими путями в ЕС. [12] : 107 
Краткосрочное воздействие на климат и биоразнообразие для 3 альтернативных путей биоэнергетики в ЕС (отходы лесозаготовок, облесение и преобразование в лесные плантации). Краткосрочный период здесь определяется как период от 0 до 20 лет, среднесрочный — от 30 до 50 лет и долгосрочный — более 50 лет. [12] : 146 

Производство биомассы для биоэнергетики может иметь негативное воздействие на биоразнообразие. [5] Масличная пальма и сахарный тростник являются примерами культур, которые связаны с сокращением биоразнообразия . [80] Кроме того, изменения в биоразнообразии также влияют на первичное производство , которое естественным образом влияет на разложение и гетеротрофные организмы почвы. [81]

Беспроигрышные сценарии (хорошие для климата, хорошие для биоразнообразия) включают: [12] : 8–149 

Сценарии «выигрыш-проигрыш» (хорошо для климата, плохо для биоразнообразия) включают в себя облесение древних, богатых биоразнообразием луговых экосистем, которые никогда не были лесами, и облесение бывших сельскохозяйственных земель с помощью монокультурных плантаций. [12] : 125–147 

Сценарии «проигрыш-выигрыш» (плохо для климата, хорошо для биоразнообразия) включают естественное расширение лесов на бывших сельскохозяйственных землях. [12] : 125–147 

Сценарии «проигрыш-проигрыш» включают в себя более широкое использование толстых лесных остатков, таких как пни из некоторых бореальных лесов с медленной скоростью распада, а также преобразование естественных лесов в лесные плантации. [12] : 8–147 

Загрязнение

Простое традиционное использование биомассы для приготовления пищи или отопления (сжигание дров ).

Другими проблемами являются загрязнение почвы и воды в результате использования удобрений/пестицидов [83] и выбросы загрязняющих веществ в атмосферу, в основном в результате сжигания отходов на открытом воздухе. [84]

Традиционное использование древесины в кухонных печах и открытом огне производит загрязняющие вещества, которые могут привести к серьезным последствиям для здоровья и окружающей среды. Однако переход к современной биоэнергетике способствует улучшению условий жизни и может снизить деградацию земель и воздействие на экосистемные услуги . [63] : 375  По данным МГЭИК, существуют веские доказательства того, что современная биоэнергетика оказывает «большое положительное воздействие» на качество воздуха. [85] Традиционная биоэнергетика неэффективна, и постепенный отказ от этого источника энергии имеет как большую пользу для здоровья, так и большую экономическую выгоду. [32] При сжигании на промышленных предприятиях большинство загрязняющих веществ, образующихся из древесной биомассы, сокращаются на 97-99% по сравнению с открытым сжиганием. [86] Сжигание древесной биомассы производит меньшее количество твердых частиц, чем уголь при том же количестве вырабатываемой электроэнергии. [87]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ "Биомасса: объяснение - Управление энергетической информации США (EIA)". www.eia.gov . Получено 24.01.2023 .
  2. ^ Дарби, Томас. "Что такое возобновляемая энергия биомассы". Real World Energy . Архивировано из оригинала 2014-06-08 . Получено 12 июня 2014 .
  3. ^ Correa, Diego F.; Beyer, Hawthorne L.; Fargione, Joseph E.; Hill, Jason D.; et al. (2019). «На пути к внедрению устойчивых систем производства биотоплива». Renewable and Sustainable Energy Reviews . 107 : 250–263. Bibcode : 2019RSERv.107..250C. doi : 10.1016/j.rser.2019.03.005. ISSN  1364-0321. S2CID  117472901. Архивировано из оригинала 17 июля 2021 г. Получено 7 февраля 2021 г.
  4. ^ Дейли, Джейсон (24 апреля 2018 г.). «Агентство по охране окружающей среды заявило, что сжигание древесины является углеродно-нейтральным. На самом деле все гораздо сложнее». Smithsonian Magazine . Архивировано из оригинала 30 июня 2021 г. Получено 14 сентября 2021 г.
  5. ^ ab Гаспаратос и др. 2017.
  6. ^ ab Tester 2012, стр. 512.
  7. ^ abc Smil 2017a, стр. 162.
  8. ^ "Биоэнергетика – Анализ". МЭА . Получено 2023-01-13 .
  9. ^ "Bioenergy Basics". Energy.gov . Получено 2023-01-13 .
  10. ^ "Биомасса: объяснение - Управление энергетической информации США (EIA)". www.eia.gov . Получено 2023-01-13 .
  11. ^ "Возобновляемые источники энергии и смягчение последствий изменения климата. Специальный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата" (PDF) . МГЭИК . Архивировано (PDF) из оригинала 2019-04-12.
  12. ^ abcdefghi Европейская комиссия. Объединенный исследовательский центр. (2021). Использование древесной биомассы для производства энергии в ЕС. LU: Publications Office. doi :10.2760/831621. ISBN 978-92-76-27867-2.
  13. ^ abc IRENA (2014). «Глобальные прогнозы спроса и предложения биоэнергии — рабочий документ для REmap 2030» Международное агентство по возобновляемым источникам энергии .
  14. ^ Эггерс, Жаннетт; Мелин, Ильва; Лундстрем, Йоханна; Бергстрем, Дэн; Оман, Карин (16 мая 2020 г.). «Стратегии управления заготовкой древесного топлива - компромисс с биоразнообразием и услугами лесных экосистем». Устойчивость . 12 (10): 4089. дои : 10.3390/su12104089 . ISSN  2071-1050.
  15. ↑ WBA 2016, стр. 4.
  16. ^ WBA (2019) ГЛОБАЛЬНАЯ СТАТИСТИКА БИОЭНЕРГЕТИКИ 2019 Всемирная биоэнергетическая ассоциация
  17. ^ JRC 2019, стр. 3.
  18. ^ ab JRC 2014, стр. 75.
  19. ^ abc IEA 2021d.
  20. ^ "Загрязнение воздуха в жилых помещениях и здоровье: информационный бюллетень". ВОЗ . 8 мая 2018 г. Получено 21 ноября 2020 г.
  21. ^ "Цель 7: Обеспечить доступ к недорогой, надежной, устойчивой и современной энергии для всех". SDG Tracker . Архивировано из оригинала 2 февраля 2021 г. Получено 12 марта 2021 г.
  22. ^ ETIP Биоэнергетика 2022.
  23. ^ IRENA 2014, стр. 20-21.
  24. ^ МЭА 2021c.
  25. ^ Камия и др. 2021, стр. 7.
  26. ^ Камия и др. 2018, стр. 6.
  27. ^ abcdefgh Коуи, Аннетт Л.; Берндес, Йоран; Бентсен, Никлас Скотт; Брандао, Мигель; Керубини, Франческо; Эгнелл, Густав; Джордж, Брендан; Густавссон, Лейф; Ханевинкель, Марк; Харрис, Зои М.; Джонсон, Филип; Юнгингер, Мартин; Клайн, Кейт Л.; Копонен, Кати; Коппеян, Яап (2021). «Применение научно обоснованной системной точки зрения для развеивания неправильных представлений о климатическом воздействии лесной биоэнергетики». ГКБ Биоэнергетика . 13 (8): 1210–1231. Бибкод : 2021GCBBi..13.1210C. дои : 10.1111/gcbb.12844. hdl : 10044/1/89123 . ISSN  1757-1693. S2CID  235792241.
  28. ^ Аб ван ден Борн и др. 2014, с. 20, таблица 4.2.
  29. ^ ETIP Биоэнергетика 2020.
  30. ^ МЭА 2019.
  31. ^ ван ден Борн и др. 2014, с. 2, 21.
  32. ^ abcd "Что означает нулевой уровень выбросов к 2050 году для биоэнергетики и землепользования? – Анализ". МЭА . 31 мая 2021 г. Получено 19 января 2023 г.
  33. ^ abcd EIA 2022.
  34. ^ Басу и др. 2013, стр. 171–176.
  35. ^ Кукулас 2016, стр. 12.
  36. ^ Уайлд 2015, стр. 72.
  37. ^ Смил 2015, стр. 13.
  38. ^ Возобновляемая энергия 2021, стр. 473–483.
  39. ^ ОВОС 2021.
  40. ^ Ахтар, Крепль и Иванова 2018.
  41. ^ Лю и др. 2011.
  42. ^ "Биохимическая конверсия биомассы". BioEnergy Consult . 2014-05-29 . Получено 2016-10-18 .
  43. ^ Correa, Diego F.; Beyer, Hawthorne L.; Fargione, Joseph E.; Hill, Jason D.; et al. (2019). «На пути к внедрению устойчивых систем производства биотоплива». Renewable and Sustainable Energy Reviews . 107 : 250–263. doi : 10.1016/j.rser.2019.03.005. ISSN  1364-0321. S2CID  117472901. Архивировано из оригинала 17 июля 2021 г. Получено 7 февраля 2021 г.
  44. ^ Дейли, Джейсон (24 апреля 2018 г.). «Агентство по охране окружающей среды заявило, что сжигание древесины является углеродно-нейтральным. На самом деле все гораздо сложнее». Smithsonian Magazine . Архивировано из оригинала 30 июня 2021 г. . Получено 14 сентября 2021 г. .
  45. ^ Всемирная организация здравоохранения 2016, стр. 73.
  46. ^ МГЭИК 2014, стр. 616.
  47. ^ "Biofuels explained: Ethanol". Управление энергетической информации США . 18 июня 2020 г. Архивировано из оригинала 14 мая 2021 г. Получено 16 мая 2021 г.
  48. ^ Фоли, Джонатан (5 марта 2013 г.). «Пора переосмыслить американскую кукурузную систему». Scientific American . Архивировано из оригинала 3 января 2020 г. Получено 16 мая 2021 г.
  49. ^ Ayompe, Lacour M.; Schaafsma, M.; Egoh, Benis N. (1 января 2021 г.). «На пути к устойчивому производству пальмового масла: положительное и отрицательное воздействие на экосистемные услуги и благосостояние человека». Журнал «Чистое производство» . 278 : 123914. doi : 10.1016/j.jclepro.2020.123914 . ISSN  0959-6526. S2CID  224853908.
  50. ^ Ластгартен, Абрам (20 ноября 2018 г.). «Пальмовое масло должно было помочь спасти планету. Вместо этого оно спровоцировало катастрофу». The New York Times . ISSN  0362-4331. Архивировано из оригинала 17 мая 2019 г. Получено 15 мая 2019 г.
  51. ^ Смил 2017а, стр. 161.
  52. ^ МГЭИК 2019d, стр. 194.
  53. ^ ab IPCC 2019b, стр. B 7.4.
  54. ^ EASAC 2017, стр. 23, 26, 35.
  55. ^ ab IPCC 2007, стр. 549.
  56. ^ МГЭИК (2019) Уточнение Руководящих принципов МГЭИК 2006 года по национальным инвентаризациям парниковых газов, Глава 2: Общие методологии, применимые к нескольким категориям землепользования. Том 4: Сельское хозяйство, лесное хозяйство и другие виды землепользования
  57. ^ «Going carbon negative: Каковы технологические возможности? – Анализ». МЭА . 31 января 2020 г. Получено 31 января 2023 г.
  58. ^ C2ES 2021.
  59. ^ Набуурс, Герт-Ян; Аретс, Эрик Дж. М. М.; Схелхаас, Март-Ян (2017). «Европейские леса не показывают углеродного долга, только длительный эффект паритета». Лесная политика и экономика . 75 : 120–125. Bibcode : 2017ForPE..75..120N. doi : 10.1016/j.forpol.2016.10.009.
  60. ^ JRC 2014, стр. 41, таблица 2.
  61. ^ abc Brack, D. (2017) Древесная биомасса для производства электроэнергии и тепла: влияние на глобальный климат. Научная работа - Департамент окружающей среды, энергетики и ресурсов.
  62. ^ abc IEA Bioenergy (2019) Использование лесной биомассы для смягчения последствий изменения климата: ответ на заявления EASAC
  63. ^ abcdefg Olsson, L., H. Barbosa, S. Bhadwal, A. Cowie, K. Delusca, D. Flores-Renteria, K. Hermans, E. Jobbagy, W. Kurz, D. Li, DJ Sonwa, L. Stringer, 2019: Глава 4: Деградация земель. В: Изменение климата и земля: специальный доклад МГЭИК об изменении климата, опустынивании, деградации земель, устойчивом управлении земельными ресурсами, продовольственной безопасности и потоках парниковых газов в наземных экосистемах [PR Shukla, J. Skea, E. Calvo Buendia, V. Masson-Delmotte, H.-O. Пёртнер, Д. К. Робертс, П. Чжай, Р. Слейд, С. Коннорс, Р. ван Димен, М. Феррат, Э. Хоги, С. Луз, С. Неоги, М. Патак, Дж. Петцольд, Дж. Португал Перейра, П. Вьяс, Э. Хантли, К. Киссик, М. Белкасеми, Дж. Мэлли, (ред.)]. В печати.
  64. ^ Ламерс и Юнгингер 2013, стр. 380.
  65. ^ Берд и др. 2010, стр. 26.
  66. ^ JRC 2014, стр. 41.
  67. ^ Ханссен, Стиф В.; Дуден, Анна С.; Юнгингер, Мартин; Дейл, Вирджиния Х.; Хилст, Флор (2017). «Древесные гранулы, что еще? Паритет парниковых газов в Европе при производстве электроэнергии из древесных гранул, произведенных на юго-востоке США с использованием различного хвойного сырья». GCB Bioenergy . 9 (9): 1406–1422. Bibcode : 2017GCBBi...9.1406H. doi : 10.1111/gcbb.12426 . hdl : 2066/168913 . ISSN  1757-1693. S2CID  7463665.
  68. ^ Камия и др. 2018, стр. 105.
  69. ^ IRENA 2014, стр. 57–58.
  70. ^ Уитакер, Жанетт; Филд, Джон Л.; Бернакки, Карл Дж.; Серри, Карлос Э.П.; Сеулеманс, Рейнхарт; Дэвис, Кристиан А.; ДеЛусия, Эван Х.; Доннисон, Иэн С.; МакКалмонт, Джон П.; Паустиан, Кит; Роу, Ребекка Л.; Смит, Пит; Торнли, Патрисия; МакНамара, Ниалл П. (март 2018 г.). «Консенсус, неопределенности и проблемы для многолетних биоэнергетических культур и землепользования». GCB Bioenergy . 10 (3): 150–164. Bibcode :2018GCBBi..10..150W. doi :10.1111/gcbb.12488. ISSN  1757-1693. PMC 5815384 . PMID  29497458. 
  71. ^ Чжао, Кайгуан; Джексон, Роберт Б. (2014). «Биофизические воздействия на изменения в землепользовании из-за потенциальной лесохозяйственной деятельности в Северной Америке» (PDF) . Экологические монографии . 84 (2): 329–353. Bibcode : 2014EcoM...84..329Z. doi : 10.1890/12-1705.1. S2CID  56059160.
  72. ^ «Биоэнергетика – Обзор энергетической системы». Сентябрь 2022 г.
  73. ^ Камия и др. 2021, стр. 32–33.
  74. ^ Стивенсон и др. 2014, стр. 2–3.
  75. ^ Майнер, Рид (2010). Влияние мировой лесной промышленности на парниковые газы в атмосфере. Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций. Рим: Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций. ISBN 978-92-5-106560-0. OCLC  654315724.
  76. ^ МЭА Биоэнергетика 2019, стр. 4–5.
  77. ^ Камия и др. 2018, с. 29, 32, 34, 45.
  78. ^ «Схема торговли выбросами Великобритании (UK ETS): мониторинг и отчетность по биомассе на установках» (PDF) .
  79. ^ IRENA 2019, стр. 21.
  80. ^ Гаспаратос и др. 2017, с. 166.
  81. ^ Spehn, Eva M.; Joshi, Jasmin; Schmid, Bernhard; Alphei, Jörn; Körner, Christian (2000). «Влияние разнообразия растений на гетеротрофную активность почвы в экспериментальных луговых экосистемах». Plant and Soil . 224 (2): 217–230. Bibcode : 2000PlSoi.224..217S. doi : 10.1023/A: 1004891807664. S2CID  25639544.
  82. ^ Гаспаратос и др. 2017, с. 168.
  83. ^ Гаспаратос и др. 2017, с. 172.
  84. ^ Гаспаратос и др. 2017, с. 167.
  85. ^ МГЭИК 2019h, стр. 628.
  86. ^ Спрингстин и др. 2011.
  87. ^ Рой, Раджарши; Шофф, Брайан; Ли, Сяолун; Монтгомери, Скотт; Туттл, Джейкоб; Вендт, Йост ОЛ; Диксон, Кингсли; Айверсон, Брайан; Фрай, Эндрю (1 мая 2023 г.). «Распределение размеров частиц аэрозоля золы, состав и поведение осаждения при совместном сжигании угля и парового взрыва биомассы в камере сгорания мощностью 1,5 МВт». Технология переработки топлива . 243 : 107674. doi : 10.1016/j.fuproc.2023.107674. S2CID  256529257.

Источники

Отчеты МГЭИК
Отчеты МЭА
Другие источники

Цитаты и комментарии

  1. ^ EIA 2021b.
  2. ^ В законодательстве ЕС биотопливо определяется как: «Жидкое или газообразное топливо для транспорта, произведенное из биомассы». См. Европейская комиссия 2018a.
  3. ^ Лесные исследования 2022c.
  4. ^ Лесные исследования 2022a.
  5. ^ МЭА 2021b, стр. 212.
  6. ^ МГЭИК 2019c, стр. 193.
  7. ^ IRENA 2014, стр. 45.
  8. ^ JRC 2014, стр. 42–43, таблица 3.
  9. ^ Покхарел и др. 2019, с. 543.
  10. ^ Эггерс и др. 2020, стр. 2.
  11. ^ Дальберг и др. 2011, с. 1220
  12. ^ Ван ден Борн и др. различают лесосечные отходы в целом и мертвую древесину, при этом потенциал лесосечных отходов составляет 14 ЭДж, а потенциал мертвой древесины — 1 ЭДж в год. О потенциале лесосечных отходов см. Ван ден Борн и др. 2014, стр. 20, таблица 4.2.
  13. ^ Wood Resources International 2022.
  14. ^ Пересчитано из общего объема производства 43678925 тонн древесных гранул (ФАО 2020) с содержанием энергии 17 ГДж/т.
  15. ^ Пересчитано из общего объема производства 265212933 м3 древесной щепы (ФАО 2020) с содержанием энергии 3,1 ГДж/м3.
  16. ^ WBA 2019, стр. 3.
  17. ^ ван ден Борн и др. 2014, стр. 2–21.
  18. ^ WBA 2019, стр. 3.
  19. ^ ИРЕНА 2021.
  20. ^ Смит и др. 2018, стр. 547, 556.
  21. ^ EASAC 2017, стр. 34.
  22. ^ См. МГЭИК 2006b, стр. 1.5.
  23. ^ МЭА Биоэнергетика 2019, стр. 4.
  24. ^ МГЭИК 2019e, стр. 637.
  25. ^ МГЭИК 2019e, стр. 638.
  26. ^ Упрощенная кривая, включающая время окупаемости выбросов углерода и паритетное время, доступна здесь: EASAC 2017, стр. 23.
  27. ^ JRC 2014, стр. 45.
  28. ^ Европейский парламент, Совет Европейского Союза 2018, стр. Приложение VI.
  29. ^ См., например, официальные проценты сокращения выбросов Европейского союза для различных видов топлива здесь: Европейский парламент, Совет Европейского союза 2018, стр. ПРИЛОЖЕНИЕ VI. Обратите внимание, что эти оценки не включают средние чистые выбросы, которые возникают в результате возможного изменения землепользования до посадки.
  30. ^ Камия и др. 2018, стр. 89.
  31. ^ Камия и др. 2018, стр. 89–91.
  32. ^ МГЭИК 2019i, стр. 194.
  33. ^ См. Bird et al. 2010, стр. 5, а также Searchinger et al. 2008, стр. 1238–1240 для оригинальной исследовательской статьи.
  34. ^ JRC 2014, стр. 23, 51–52. Обратите внимание, что JRC использует термин «время окупаемости» в смысле «время паритета», как определено в принципах учета углерода выше. См. JRC 2014, стр. 16.
  35. ^ JRC 2014, стр. 69.
  36. ^ См., например, Camia et al. 2021, стр. 86, 100.
  37. ^ Джонкер, Юнгингер и Фаай, 2013, стр. 371–387.
  38. ^ Мэдсен и Бентсен 2018, с. 1.
  39. ^ Бентсен 2017, стр. 1211.
  40. ^ JRC 2014, стр. 75.
  41. ^ Камия и др. 2021, с. 93. Мубарека, Джунтоли и Грасси, 2021 г., стр. 8–9.
  42. ^ Hektor, Backéus & Andersson 2016, стр. 4. См. также OECD/IEA 2004, стр. 20.
  43. ^ JRC 2014, стр. 75.
  44. ^ Camia et al. 2021, стр. 143. См. также JRC 2014, стр. 16–17, 43–44.
  45. ^ Ламерс и Юнгингер 2013, стр. 379.
  46. ^ JRC 2014, стр. 17.
  47. ^ JRC 2014, стр. 34. Обратите внимание, что JRC использует термин «время окупаемости» в смысле «время паритета», как определено в принципах учета углерода выше. См. JRC 2014, стр. 16.
  48. ^ IRENA 2014, стр. 47.
  49. ^ Европейский парламент, Совет Европейского Союза 2018, стр. Приложение VI.
  50. ^ «Любое нарушение почвы, такое как вспашка и культивация, вероятно, приведет к краткосрочным потерям органического углерода почвы из-за дыхания, разложенного стимулированными популяциями почвенных микробов (Чэн, 2009; Кузяков, 2010). Ежегодное нарушение при возделывании сельскохозяйственных культур повторяется из года в год, что приводит к снижению уровней SOC. Многолетние сельскохозяйственные системы, такие как пастбища, имеют время, чтобы восполнить свои нечастые потери от нарушений, что может привести к более высокому равновесному содержанию углерода в почве (Гельфанд и др., 2011; Зеноне и др., 2013)». МакКалмонт и др. 2017, стр. 493.
  51. ^ Стивенсон и др. 2014, стр. 3.
  52. ^ МЭА 2021b, стр. 94.

Внешние ссылки

На Викискладе есть медиафайлы по теме «Биомасса» .
Найдите информацию о биомассе в Викисловаре, бесплатном словаре.