近年来,碳捕获、利用和储存 (CCUS) 已被确定为清洁能源解决方案错综复杂的难题中的关键脱碳杠杆。这包括基于技术的二氧化碳去除 (CDR),例如带 CCUS 的生物能源 (BECCUS) 和带储存的直接空气捕获 (DACS)。要将全球变暖限制在 1.5 摄氏度 (°C),需要在 2023 年至 2050 年之间减少二氧化碳 (CO₂),方法是将年排放量从 2022 年的水平减少约 34 千兆吨 (Gt),累计碳去除量约为 500 Gt (IRENA,2023)。CCUS 在世界上最受认可的国际组织的方案中发挥着作用,例如国际可再生能源机构 (IRENA)、国际能源署 (IEA) 和政府间气候变化专门委员会 (IPCC)。根据 IRENA 的 1.5°C 情景,预计到 2050 年 CCUS(包括 BECCUS 和 DACS)将贡献 109 Gt 的累计二氧化碳去除量。
摘要大多数气候变化的缓解场景都取决于增加生物能源的使用来脱离能量系统。在这里,我们使用第33级能源建模论坛研究(EMF-33)的结果来调查预计的国际生物能源贸易,以在几种气候变化的情况下为不同的整体评估模型进行不同的整体评估模型。结果表明,在没有气候政策的情况下,国际生物能源贸易可能会随着时间而增加,并且在设定气候目标时变得更加重要。更严格的气候目标并不一定意味着更大的生物能源贸易,因为最终的能源需求可能会减少。但是,随着气候目标严重性的增加,生物能源贸易的扩展更快,速度更快。在整个型号中,对于可能实现2°C目标的情况,预计全球生物能源消费量为72 - 214 EJ/年,预计将在2050年在9个世界地区进行交易。虽然该预测大于当前煤炭或天然气的贸易量,但它仍低于目前的原油贸易。生物能源贸易的这种增长在很大程度上取代了化石燃料(尤其是石油)的贸易,预计将在二十一世纪大幅下降。由于气候变化的缓解情景经常显示出多样化的能源系统,其中许多世界地区可以充当生物能源供应商,因此预测不一定会引起能源安全问题。尽管如此,生物能源贸易的快速增长预测在严格的气候缓解情况下,提出了有关基础设施,物流,融资方案以及生物能源生产和贸易的全球标准的问题。
与其他形式的可再生能源相比,生物能源对生物多样性的影响最为严重。11 这是因为它高度依赖从农业生产商和分销商处购买的原材料、土地的使用(即在以前的农田上进行生产)、水和养分,以确保持续的生产水平(鉴于对为生物能源部门提供原料的农林商品的需求不断增加)。这意味着生物能源相关活动对自然的影响(包括对受保护物种和栖息地的影响)是一个价值链问题,在供应层面尤其敏感(即在植物的整个生命周期中与原料采购相关的潜在土地使用和土地管理影响)。这种影响既可以直接发生(栖息地向作物的转变),也可以间接发生(将粮食/饲料生产扩展到森林、泥炭地和湿地),通过过度开发和生物多样性丧失、土壤退化、入侵物种、土地利用变化和森林砍伐、污染和气候变化。生物能源土地利用管理的主要类型有:a) 常规作物(即食品和饲料),包括专门用于沼气、生物液体和生物燃料的作物;b) 在农业用地上种植的专用能源作物;c) 来自现有林地的森林生物质。为了控制这些影响,必须确保供应商
仅催化在化学工业中的潜在未来影响,催化剂和相关过程的改善可能会节省13个Exajoules的能源和1千兆2的CO 2(到2050年),而与“商业与常态”的情况相比。*
黑色轮廓表示 BT16 中量化的生物质经济潜力;黑色轮廓上方的条形表示本研究评估的其他生物质来源的技术潜力。基本情况代表了对近期可以调动的有据可查的资源的保守估计;激励方案反映了通过投资先进的生产和物流系统实现更密集的生产;扩展方案包括值得进一步研究的其他供应,例如遗传改良,以便在一小部分美国牧场和其他边际土地上实现经济生物质生产。所有潜力都代表了可以按照可持续性标准开发并同时为多项可持续发展目标做出贡献的生物质供应。
本研究对北欧国家芬兰、瑞典、丹麦和挪威的生物能源和可再生能源状况进行了比较评估。哪些因素导致北欧国家目前大量使用可再生能源,尤其是生物能源?可再生能源的来源是什么,可再生能源在哪里使用?本文按时间序列描述可再生能源利用的发展情况,并将其与欧盟的总体发展情况进行比较。所有北欧国家的可再生能源消耗都很高,并且已经达到了欧洲 2020 战略规定的最终能源消耗总量目标,而欧盟则落后于 20% 的目标。2018 年,北欧国家共使用了 53.1 百万吨油当量可再生能源,占最终能源消耗(103.3 百万吨油当量)的 51%。生物能源约占可再生能源的一半,为 25.8 百万吨油当量,预计还会进一步发展。尤其是挪威和瑞典,可再生能源的份额较高(分别为 73% 和 55%),而芬兰和丹麦的份额分别为 41% 和 36%。挪威以水力发电而闻名(2018 年可再生能源 (RES) 份额为 81%),丹麦以风力发电而闻名(20%),而芬兰利用大量生物质进行热电联产和供热(79%),其次是丹麦(64%)和瑞典(55%)(2018 年)。在欧盟层面,生物能源在可再生能源生产中发挥的作用甚至高于北欧国家(2017 年为 56%),预计到 2020 年代,生物能源将在供暖和制冷、发电和运输等所有终端使用领域继续增长。
我们可以预期,在未来十年,光伏和风能将显著扩张并跨部门部署。然而,这些可再生能源的间歇性将带来能源供需匹配方面的挑战。旨在解决这一挑战的研究和战略往往忽视了现代可持续生物能源的灵活性潜力,尽管这是当今领先的可再生能源。我们利用国际能源署生物能源技术合作计划收集的最新问卷数据(包括本研究的一些作者),探讨生物能源灵活性的现状和利益相关者的期望,为 11 个国家提供技术和部署状况审查。我们介绍了各种可提供灵活性服务的商业化生物能源技术。我们发现,可持续生物质可以在不同的运行条件和负荷下为能源系统提供多种服务和益处,为电网以外的能源安全做出贡献。然而,实际部署仍然被视为一种小众创新,这主要是由于有限的“景观压力”以及将系统、宏观经济和社会收益转化为商业层面的经济利润的巨大挑战。考虑到灵活性服务的多样性,我们强调市场和框架的设计必须充分反映不同商品或服务的质量和局限性。因此,我们提倡进行一场非正统的能源经济辩论,以帮助解决基于实证方法、定量建模和基础分析研究的不同市场设计有效性的基本问题。
使用来自木质纤维素生物量(LCB)的润滑性微生物脂质生物填料生成发酵生物能源(即生物柴油)代表了创新的第二代燃料生产技术。这些脂质主要是细胞内甘油三酸酯,在预处理和LCB的酶水解后,通过发酵中糖的代谢积累。This review investigates the recent advances in the microbial lipid production from LCB, focusing on the factors influencing the lead microbial lipid producers, different pretreatment methods ( i.e., physical, chemical, biological, and combined pretreatment), enzymatic hydrolysis approaches, novel bioprocessing strategies ( i.e., microbes-specific and fermentation model specific), and engineering techniques of the油脂微生物(即遗传和代谢改变)。这项研究表明,按照各种组合预处理方法,将润滑脂酵母掺入系统(称为分离的水解和脂质产生)时,可以合成更高量的脂质。有趣的是,CRISPR被发现是在遗传和代谢上以增加脂质合成的最合适的微生物的最合适方法。该研究还探讨了发酵脂质生产的经济可行策略,应对相关挑战,并概述了未来的方向,包括全面的技术经济和生命周期评估。本评论为LCB提供了对微生物脂质生产的宝贵见解,强调了通过正在进行的研究和开发工作进行大量技术和环境增强的潜力。©2024 Alpha Creation Enterprise CC by 4.0
需要找到具有巨大潜力的可再生能源资源(RER),这是因为石油和天然气已耗尽了其全容量,从而减少了全球产生的能源量。与制剂有关的问题,与酶的水解以及在可能产生生物能源之前必须完成的生物质培养过程有关的问题仍在持续的计划中得到解决。由于纳米技术为多种响应和操作提供了独特的活性领域,因此它可以克服这些生物质来源带来的困难。热解可用于可持续产生化学物质并从生物质中产生化学物质。但是,该过程的高生产费用阻止了它被广泛使用。使用废热和可再生祖细胞制造高质量的活性碳纳米颗粒,可以大大提高这种方法的长期可靠性和财务可行性。本文建议使用生物量热解生成绿色碳纳米材料(BP-GGCN)进行生物燃料和生物能源生产。建议的方法通过使用残留的热解气体和热废物产生上三维石墨烯气泡(3DGB)来充分利用生物质热解的财务收益和可持续性。最终的3DGB在能源存储和生态敏感的应用中效果很好。根据一项生命周期研究,当前方法的总体效果少于传统的化学蒸气沉积(CVD)技术对人类福祉,环境系统和资源的影响。该GGCN的特定品质可帮助生物燃料,生物柴油,酶和微生物燃料电池效果更好。
摘要:具有碳捕获和储存的生物能源(BECC)和造林是在2°C或1.5°C场景下的许多研究中建议的关键负发射技术。但是,这些大规模的土地方法引起了人们对其经济影响的担忧,尤其是它们对食品价格的影响以及环境影响。在这里,我们专注于量化BECC的潜在规模及其对经济的影响,考虑到技术和经济考虑,但不包括可持续性和政治方面。为此,我们代表了MIT经济预测和政策分析模型中BECC技术的所有主要组成部分。我们发现,BECC可以在1.5和2°C的气候稳定目标下为减少排放量做出重大贡献,其部署是由二氧化碳许可证的收入所驱动的。的结果表明,使用该技术,全球经济成本和达到稳定目标所需的碳价格大大降低,而BECC则以碳价格以每吨二氧化碳240美元的价格充当真正的后备技术。如果仅由经济学驱动,则BECC部署将增加生产土地用于生物能源生产的使用,从而导致大量土地使用变化。但是,预计对商品价格的影响有限,全球商品价格指数平均增加了不到5%,在选定地区的总数高达15%。尽管BECC部署可能会因环境和/或政治原因而受到限制,但本研究表明,BECC的大规模部署并不损害农业商品价格,并且可以降低满足稳定目标的成本。仍然,至关重要的是,政策将二氧化碳的去除视为对大幅二氧化碳排放的补充,同时建立了可靠的会计系统和对BECCS的可持续限制。
