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.
Dyrektywa 2009/28/EC Oczekiwana redukcja GHG (bezpośrednia): 35%, 2017 50%, 2018-60% Ograniczenie emisji GHG przy produkcji biopaliw w stosunku do benzyny i oleju napędowego (IEA and EMPA, 2005) 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 nasiona nawozy pestycydy metanol kataliza elektrycznośd pierwszy krok elektrycznośd Uprawa elektrycznośd Produkcja biodiesla czwarty krok Biodiesel Gliceryna paliwo heksan Transport drugi krok Tłocznie nasion trzeci krok Olej roślinny Wytłok rzepakowy
W badaniu uwzględniono: Dwutlenek węgla (CO 2 ), Metanu (CH 4 ), Podtlenek azotu (N 2 O) Przyjęto, zgodnie z metodologią oceny wpływu cyklu życia (LCIA), wszystkie gazy cieplarniane sumowane są w kg ekwiwalentu CO 2, z zastosowaniem odpowiedniego współczynnika potencjału globalnego ocieplenia (IPCC 2007): o CO 2 = 1 o CH 4 = 25 o N 2 O = 298
Produkca Wkład Zachodnia - Pomorskie Wielkepolskie Podlaskie ha ha ha #1 Uprawa Nasiona kg 3 3 3 Powierzchnia ha 1 1 1 N nawożenie kg 167 180 194.6 P 2 O 5 nawożenie kg 45 49 81.2 K 2 O nawożenie kg 85 92 118.9 Pestycydy kg 5 5.3 6.4 Olej napędowy kg 57 66 59 #2 Transport Olej napędowy kg 2 2 2 #3 Plon Nasiona kg 3500 3500 2900 Zawartośd oleju % 42 42 42 Olej kg 1470 1470 1218 Wytłoki kg 2030 2030 1682 (Balafoutis and Borzecka-Walker, 2011, not published)
Źródła danych i założenia Wkład Energia Jednostka CO 2 CH 4 N 2 O jednostka Całkowita GHG pierwotna GHGs (gco 2 eq) Nasiona 1 7.8 MJ/kg 316 0 1 g/kg 614 N nawożenie 2 51.9 MJ/kg 2620 13.8 0.118 g/kg N 3000.16 P2O5 nawożenie 2 19.5 MJ/kg 1200 2.38 0.235 g/kg P2O5 1329.53 K2O nawożenie 2 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 Pestycydy 1 274 MJ/kg 179 0.004 0.016 g/kg 5375.48 Heksan 1 52.1 MJ/kg 543 0.673 0.014 g/kg 564 Wodorotlenek sodu 3 11.67 MJ/kg - - - g/kg 670 Kwas fosforowy 1 11.4 MJ/kg 768 1.23 0.02 g/kg 804.71 Metanol 3 42.25 MJ/kg - - - g/kg 1100 Katalizator (KOH) 3 43.37 MJ/kg - - - g/kg 2400 Glicerol 3, 5 19.0 MJ/kg - - - g/kg 440 3 Olej napędowy 2 46.47 MJ/kg 3423 0.18 0.047 g/kg 3441.5 Gaz naturalny 1 50.6 MJ/kg 54 0.112 0.0001 g/kg 56.83 Elektryczność 4 3.39 MJpNR/MJ - - - g/mj 305 1 Mortimer et al (2003), 2 Poitrat et al (1998), 3 Stephenson et al (2008), 4 Ecoinvent (2007), 5 Biswas et al (2011) (Balafoutis and Borzecka-Walker, 2011, not published)
Całkowita zawartość energii Zachodnia Pomorskie Wielkopolskie Podlaskie MJ/t MJ/t MJ/t Biodiesel 37200 Wytłoki 27066 Glicerol 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 0.31 0.33 1.15 napę dowy Podlaskie Zachodnio-Pomorskie Wielkopolskie Fossil Olej napędowy Fuel (Balafoutis and Borzecka-Walker, 2011, not published)
Ograniczenie GHG Średnia wartośd ograniczenia emisji GHG wynosiła 68.8 gco 2 eq/mj. Gospodarstwo z Podlasia (wyższe nakłady i niższa wydajnośd) charakteryzowało się największą emisją GHG. Ograniczenie GHG emisji 68.8 gco 2 eq/mj 17.33 13.71 14.5 84 napę dowy Podlaskie Zachodnio-Pomorskie Wielkopolskie Fossil Olej napędowy Diesel (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)