MJ - Proficiency

Baza danych do oceny emisji gazów
cieplarnianych podczas uprawy roślin na
biopaliwa
Magdalena Borzęcka-Walker
Polska, podobnie jak każdy inny kraj UE, zobowiązana jest do
redukcji emisji gazów cieplarnianych. Główną drogą prowadzącą do tego
ma byd szersze wykorzystanie OŹE. W tej sytuacji szczególnego znaczenia
nabierają badania, studia, analizy i działania techniczno-organizacyjne
zmierzające do zabezpieczenia wykonania zobowiązao, które nakłada
Dyrektywa 2009 /28/EC z 23 IV 2009 r
Z momentem wejścia w życie Dyrektywy promującej OŹE bioetanol
lub biodesiel muszą zapewniad redukcję emisji gazów cieplarnianych o
35 %, zaś od 2017 r. o 50 % w stosunku do paliw konwencjonalnych.
Redukcja emisji ma byd określana metodą analizy cyklu życia (LCA). Nie
spełnienie postawionych wymogów będzie równoznaczne z
wykluczeniem możliwości zaliczenia biopaliwa płynnego do OŹE. Kryteria
dla biomasy stałej zostaną przez KE określone do kooca 2010 r.
Metodologia zgodna z Aneksem V Dyrektywy 2009/28/EC
Emisję gazów cieplarnianych spowodowaną produkcją i stosowaniem paliw transportowych,
biopaliw i biopłynów oblicza się w następujący sposób:
E = eec + el + ep + etd + eu – esca – eccs – eccr – eee,
gdzie:
E
=całkowita emisja spowodowana stosowaniem paliwa,
eec
=emisja spowodowana wydobyciem lub uprawą surowców,
el
=emisja w ujęciu rocznym spowodowana zmianami ilości pierwiastka węgla w związku ze
zmianą sposobu użytkowania gruntów,
ep
=emisja spowodowana procesami technologicznymi,
etd
=emisja spowodowana transportem i dystrybucją,
eu
=emisja spowodowana stosowanym paliwem,
esca
=wartośd ograniczenia emisji spowodowanego akumulacją pierwiastka węgla w glebie
dzięki lepszej gospodarce rolnej,
eccs
=ograniczenie emisji spowodowane wychwytywaniu dwutlenku węgla i jego sekwestracji
składowaniu w głębokich strukturach geologicznych,
eccr
=ograniczenie emisji spowodowane wychwytywaniu dwutlenku węgla i jego
zastępowaniu, oraz
eee
=ograniczenie emisji dzięki zwiększonej produkcji energii elektrycznej w wyniku
kogeneracji.
Ograniczenie emisji GHG przy produkcji biopaliw w
stosunku do benzyny i oleju napędowego
(IEA and EMPA, 2005)
Dyrektywa 2009/28/EC
Oczekiwana redukcja GHG (bezpośrednia):
35%, 2017 – 50%, 2018- 60%
Etanol
z ziarna
(US/EU)
Etanol
z b.
cukrowy
(EU)
Etanol
z trzcina
(Brazylia)
Biodiesel
rzepak
(EU)
Biodiesel
palma
olejowa
(Malaysia)
Biodiesel
resztki
celulozowe
(IEA)
Wstępne badania nad wykorzystaniem analizy Oceny Cyklu
Życia (LCA) w produkcji rzepaku i biodiesla (Nr N N313 436839)
Badania terenowe
Budowa bazy danych,
Analizy LCA,
Opracowanie wyników,
Tworzenie bazy danych do analizy Oceny Cyklu Życia (LCA)
produkcji biomasy i jej konwersji do biopaliw płynnych.
Badania terenowe
Budowa bazy danych,
Analizy LCA,
Opracowanie wyników,
rzepak, pszenica ozima, kukurydza, pszenżyto, żyto
Schemat technologii produkcji biodiesla
paliwo
metanol
nasiona
kataliza
elektrycznośd
nawozy
pestycydy
elektrycznośd
pierwszy
krok
Uprawa
elektrycznośd
paliwo
Transport
drugi krok
Produkcja
biodiesla
heksan
Tłocznie
nasion
trzeci krok
Wytłok rzepakowy
Olej
roślinny
Biodiesel
czwarty
krok
Gliceryna
W badaniu uwzględniono:
• Dwutlenek węgla (CO2),
• Metanu (CH4),
• Podtlenek azotu (N2O)
Przyjęto, zgodnie z metodologią oceny wpływu cyklu życia (LCIA), wszystkie gazy
cieplarniane sumowane są w kg ekwiwalentu CO2, z zastosowaniem odpowiedniego
współczynnika potencjału globalnego ocieplenia (IPCC 2007):
o CO2 = 1
o CH4 = 25
o N2O = 298
Produkca
Wkład
Zachodnia Wielkepolskie Podlaskie
Pomorskie
ha
ha
ha
#1 Uprawa
Nasiona
Powierzchnia
N nawożenie
P2O5 nawożenie
K2O nawożenie
Pestycydy
Olej napędowy
#2 Transport
Olej napędowy
#3 Plon
Nasiona
Zawartośd oleju
Olej
Wytłoki
kg
ha
kg
kg
kg
kg
kg
3
1
167
45
85
5
57
3
1
180
49
92
5.3
66
3
1
194.6
81.2
118.9
6.4
59
kg
2
2
2
kg
%
kg
kg
3500
42
1470
2030
3500
2900
42
1218
1682
42
1470
2030
(Balafoutis and Borzecka-Walker, 2011, not published)
Źródła danych i założenia
Wkład
Jednostka
CO2
CH4
N2 O
Nasiona1
Energia
pierwotna
7.8
1
jednostka
GHGs
g/kg
Całkowita GHG
(gCO2eq)
614
MJ/kg
316
0
N nawożenie2
51.9
MJ/kg
2620
13.8
0.118
g/kg N
3000.16
P2O5 nawożenie2
19.5
MJ/kg
1200
2.38
0.235
g/kg P2O5
1329.53
K2O nawożenie2
9.1
MJ/kg
532
1.48
0.065
g/kg K2O
588.37
Wapno CaO
2.1
MJ/kg
179
0.004
0.016
g/kg CaO
184
Pestycydy1
274
MJ/kg
179
0.004
0.016
g/kg
5375.48
Heksan1
52.1
MJ/kg
543
0.673
0.014
g/kg
564
Wodorotlenek sodu3 11.67
MJ/kg
-
-
-
g/kg
670
Kwas fosforowy1
11.4
MJ/kg
768
1.23
0.02
g/kg
804.71
Metanol3
42.25
MJ/kg
-
-
-
g/kg
1100
Katalizator (KOH)3
43.37
MJ/kg
-
-
-
g/kg
2400
Glicerol3, 5
19.0
MJ/kg
-
-
-
g/kg
4403
Olej napędowy2
46.47
MJ/kg
3423
0.18
0.047
g/kg
3441.5
Gaz naturalny1
50.6
MJ/kg
54
0.112
0.0001
g/kg
56.83
Elektryczność4
3.39
MJpNR/MJ
-
-
-
g/MJ
305
1Mortimer et
al (2003), 2Poitrat et al (1998), 3Stephenson et al (2008), 4Ecoinvent (2007), 5Biswas et al (2011)
(Balafoutis and Borzecka-Walker, 2011, not published)
Całkowita zawartość energii
Biodiesel
Wytłoki
Glicerol
Zachodnia –
Pomorskie
Wielkopolskie
Podlaskie
MJ/t
MJ/t
MJ/t
37200
27066
3800
(Balafoutis and Borzecka-Walker, 2011, not published)
Główne czynniki wpływające na zużycie
energii oraz emisję gazów
cieplarnianych w produkcji biodiesla
Produkcja nasion:
Wysokie nawożenie azotowe
Ekstrakcja oleju:
Energia: Gaz naturalny i elektrycznośd
GHG: Elektrycznośd
Proces Transestryfikacji:
Metanol
(Balafoutis and Borzecka-Walker, 2011, not published)
Oszczędnośd energii
Średnia wartośd
oszczędności energii
wynosiła 0.811 MJ
Gospodarstwo z Podlasia
(wyższe nakłady i niższa
wydajnośd)
charakteryzowało się
największym zużyciem
energii.
Oszczędność energii 0.811
MJ
0.38
Podlaskie
0.31
Zachodnio-Pomorskie
0.33
Wielkopolskie
1.15
napę
dowy
Fossil
Fuel
Olej napędowy
(Balafoutis and Borzecka-Walker, 2011, not published)
Ograniczenie GHG
Średnia
wartośd
ograniczenia
emisji
GHG
wynosiła
68.8
gCO2eq/MJ.
Gospodarstwo z
Podlasia (wyższe nakłady i niższa
wydajnośd) charakteryzowało się
największą emisją GHG.
Ograniczenie GHG
emisji
68.8 gCO2eq/MJ
17.33
Podlaskie
13.71
Zachodnio-Pomorskie
14.5
Wielkopolskie
84
napę
dowy
Fossil
Diesel
Olej napędowy
(Balafoutis and Borzecka-Walker, 2011, not published)
Nawożenie N odgrywa znaczącą rolę w zużyciu energii oraz śladzie węglowym
emisji gazów cieplarnianych
Paliwa kopalne (gaz ziemny, a przede wszystkim olej napędowy) stanowią dużą
częśd zużycia energii oraz emisji gazów cieplarnianych
Jeśli energia elektryczna i ślad węglowy emisji gazów byłby na poziomie UE (≈ 2
MJpNR / MJ i 150 g / MJ), a produkcja biodiesla w Polsce byłaby bardziej "zielona„
Połączenie niskiej jakości paliw z nieefektywną produkcją roślin wymaga
wysokiego wykorzystania energii pierwotnej a za czym idzie wysoką emisją GHG
(Balafoutis and Borzecka-Walker, 2011, not published)