在英国,沼气主要是通过厌氧消化(AD)生产的,该过程在没有氧气的情况下通过微生物分解有机材料。该沼气可以升级为生物甲烷,并注入气电网中,以直接取代化石燃料甲烷。生物甲烷是一种柔性且适应能力的燃料,可以导致脱碳难以缓解的部门,包括重型运输和机械,工业过程和农业。由于使用了“湿废物”,例如不可避免的食物浪费,泥浆,肥料和污水量,AD提供了关键的废物管理工具和解决方案,以使废物行业脱碳。在农业中,AD可以通过将化石肥料用消化酸盐(一种有机肥料)取代,在创造循环经济中发挥作用。此外,它有可能通过在生产和燃烧点上通过碳捕获技术传递负排放,这对于满足净零是至关重要的。
项目将接收由第三方在场外卫星拆包设施中加工的转移有机废物或有机基质,但直接运送到项目的 FOG 或 DAF 除外。项目将仅接受与 Linden Renewable Energy, LLC 签订合同的第三方拆包设施加工的有机基质。所有此类拆包设施均应获得完全许可,并拥有开展业务所需的必要 NJDEP 许可/批准。如果任何拆包设施位于 Union 县,它们将遵守该县的固体废物管理计划。拆包过程会去除消费者包装并产生 AD 可行的泥浆原料。然后,第三方使用容量为 6,000 加仑的油罐车将该有机基质泥浆原料运送到项目现场,并最终通过驳船运送。尽管在离开拆包设施之前已经过测试,但到达项目后,如果一卡车或一驳船的有机基质浆液因任何原因被拒收,则应根据联合县的固体废物管理计划处理该浆液。项目将接收有机基质浆液原料,并利用厌氧消化产生可再生天然气、液体消化物和可销售的土壤改良剂(即脱水固体)。液体消化物随后将在现场加工以生产液体有机肥料。项目将产生三种形式的固体废物。第一种是行政大楼和其他建筑物和围墙内操作人员产生的典型城市固体废物,第二种是项目除砂作业捕获的砂砾。该操作旨在去除任何不可消化的材料,这些材料主要由小颗粒大小的沙子和砂砾组成。这样做是为了限制沙子/砂砾材料对所有泵送和管道系统的影响,并保持生物反应器容量的完整性。总体积小于每天 1 立方码。第三是废活性炭和金属氧化物介质。活性炭主要用于我们的气味控制单元和沼气升级系统 (BUS) 单元。BUS 单元需要活性炭来控制原料沼气中的少量 H2S。少量金属氧化物介质用作尾气抛光剂,可将 H2S 去除至 1 PPM,活性炭用于径向碳吸附器,以控制围墙/建筑物和工艺罐顶部空间中的气味。活性炭/金属氧化物介质将以每年 45-65 吨的速度更换。所有这些材料都是无害的,没有特殊处理要求,应按照联盟的规定进行处置
»温室气体排放影响:生物甲烷是一种多功能的可再生能量载体。它可用于多个最终用途领域,包括转运(道路,运输),供暖(用于行业和建筑物)和电力生产。生物甲烷可以直接取代这些领域中化石燃料的使用,从而有可能减少温室气体排放。此外,可以通过将肥料作为生物甲烷生产的原料来在很大程度上避免农业部门的逃避排放,从而提供了一种有价值的解决方案来支持为全球甲烷排放的努力(例如,作为全球甲烷质疑的一部分(作为全球甲烷质疑的一部分),旨在将全球甲烷排放量降低至少30%至2030级别,至少将3030降低到2030年。当通过厌氧消化处理其他领域的有机废物流(例如生物塑料)中,将实现类似的好处。最后,由于合成肥料的生产非常强(尤其是基于氮气的肥料,因为天然气用作原料和工艺燃料),因此,由于合成肥料的生产而替换合成肥料的使用也减少了温室气体的排放。
由于地球上的氧化条件,地球上的所有有机物最终都会转化为生物质、二氧化碳和水。厌氧消化会产生微生物生物质,这是一种营养丰富的固体残留物,可用作肥料、液体消化物和富含甲烷的沼气。厌氧消化提供了一种分流器,通过该分流器可以从部分有机物中获取能量,从而将其完全氧化为二氧化碳和水。甲烷可用于当地燃烧或注入国家天然气管网。厌氧消化产生的生物能源是来自任何源自生物质而非化石来源的燃料的能量。这与化石能源形成对比,化石能源是煤炭、天然气和衍生气、原油、石油产品和不可再生废物等不可再生能源的统称。使用化石燃料的问题在于,它们的使用实际上会将化石二氧化碳排放到大气中,从而加剧温室效应和全球变暖。法国环境与能源管理局 (ADEME) 已列出 2022 年法国将有超过 1175 个厌氧消化装置 [1],2023 年将有大约 3385 个厌氧消化装置 [2]。已制定了四种情景,以减少 2030 年和 2050 年的能源消耗以及二氧化碳排放量(脱碳)。第一种情景是到 2030 年法国产生最低能源需求的情景,为 1.39×10 15 Wh [3]。Wh 是在一定电压 (V) 和一定电流下产生的电量
如今,为了实现可持续发展目标,人们对稳健灵活的能源解决方案的需求日益增加。可再生能源载体,如氢和甲烷,可以在可持续转型中发挥关键作用。虽然同时生物生产这些成分很有前景,但在扩大规模开发方面的工作有限。在这项工作的第一部分,通过厌氧微生物,在两阶段工艺中从富含糖的工艺水中生产甲烷和氢气。在实验室规模上对纯菌株和混合培养物进行了氢气生产评估。预处理后使用混合厌氧培养物生产氢气,然后将流出物用作总体积为 10 L 和 60 L 的中试反应器中甲烷生产的底物。中试系统以连续和半自动化模式运行 69 天,温度为 65 o C(氢气)和 40 o C(甲烷)。获得的氢气和甲烷的最高产量分别为 1.57 L/L r /d 和 0.91 L/L r /d。在 0.91 L/L r /d 甲烷产量中,约 0.7 L/L r /d 是在氢反应器中产生的,而 0.21 L/L r /d 是在甲烷反应器中产生的。厌氧过程。与单级沼气生产相比,该过程可提高甲烷生产效率,并降低消化液中的沼气排放量。
在经济学方面,开发300个新项目将产生大约8,000个新工作岗位和约3.4B美元的资本部署。产生有意义的影响将需要在全国范围内将这些操作部署在大规模上,并且在AD达到到期水平之前,还有很多工作要做。,但凭借其雄心勃勃的政策,纽约 - 能源视觉的家乡可以领导指控,证明能源愿景总裁Matt Tomich。AD是一个复杂的生物学过程,但Digester Doc和首席执行官Valkyrie Analytics的Charlton简单地解释了该概念的要旨:“碳不消失;它采取了不同的形式。它作为二氧化碳,土壤中的碳或生物物质存在。话虽如此,如果我们将通过AD捕获的能量转换为甲烷,我们会防止在将材料应用于土地或其他地方时发生的排放。,而消化池内部甲烷的碳越多,排放量就越少。”随着技术的发展,它会提供改进,包括更熟练的碳转换过程多年来,该行业已将转化效率从30%或35%提高到65%或70%。排放率的捕获率现在为99.9%,进一步提高了结果。仍然,鉴于有机材料的数量和多样性,这些系统只能独自完成。另一个现实是,AD留下了需要辅助处理方法的消化后残留物。堆肥已成为一种互补的后端技术,进入了众人瞩目的焦点。农业部门越来越多地转向AD。在现场应用之前堆肥消化固体实际上进一步减少了甲烷排放。在她的团队的多项研究中,正在评估消化酸盐应用对土壤过程,作物生产和环境的影响。,虽然堆肥在支撑较小的系统方面非常有用,但具有较大操作的热解或气化可能会更好,并且可以将固体和碳转化为各种产品。“因此,根据您的使用方式,有不同的解决方案,”他说。奶农尤其是发现,通过将肥料作为原料提供,他们可以产生额外的收入,更可持续地管理大量的牛便便,并最终减少其碳足迹。在纽约,通过报告的计算,将大约260个新广告带到奶牛场可以将甲烷从粪便中减少56.5%。作为其潜在价值作为原料获得更多的识别性粪便是一个不断增长的研究兴趣,一个目标是弄清楚如何开发具有成本效益的治疗方法以提高其生物降解性和沼气生产率。加州大学戴维斯分校教授兼空中质量专家Frank Mitloehner说,尽管已经研究了许多治疗方法,但经济学却阻碍了商业化的进展。尽管他和他的同事们参与了表现出希望的项目;他指出了涉及土地应用的堆肥肥料的工作。在其他领域正在进行研究,从自动化到改善沼气生产到多年生草作为原料的潜力。
覆盖作物种植可以成为缓解农业气候变化的重要策略,因为它可以增加土壤碳储量并提高种植系统的资源效率。另一种缓解措施是收获覆盖作物,并利用其生物质替代温室气体密集型产品,例如化石燃料。在某些条件下,收获覆盖作物生物质还可以降低与覆盖作物种植相关的氧化亚氮(N2O)排放升高的风险,从而抵消大部分的缓解潜力。然而,收获覆盖作物也会降低土壤碳封存潜力,因为生物质会被从田间移除,而且种植覆盖作物需要额外的田间作业,这会产生温室气体排放。为了探索这些协同作用和权衡利弊,本研究调查了在斯堪的纳维亚半岛南部采用不同管理策略种植油籽萝卜覆盖作物的生命周期气候效应。将三种替代方案(将生物质并入土壤;割草并收获地上生物质;拔根并收获地上和地下生物质)与无覆盖作物的参考方案进行了比较。在割草和拔根情景下,收获的生物质被运送至沼气厂转化为升级的沼气,消化物则作为有机肥料返回田地,用于后续作物的种植。在并入、割草和拔根情景下,覆盖作物种植的气候变化减缓潜力分别为0.056、0.58和0.93 Mg CO 2 -eq ha − 1。并入情景下的土壤碳含量最高。
摘要 畜牧业给我们的地球带来了巨大的环境压力。高环境排放和生产过程对资源的高需求促使人们寻求畜牧业的脱碳和循环利用。在此背景下,本研究的目的是评估和比较动物粪便厌氧消化产生的沼气的两种不同用途的环境绩效,无论是用于发电还是生物甲烷。为此,采用生命周期评估方法来评估厌氧消化作为巴西动物生产环境中与肉牛、奶牛和绵羊有关的三种不同牲畜粪便管理技术的潜力。结果表明,与不使用厌氧消化的情景(3.00·10 2 至 3.71·10 3 kgCO 2 eq )或从发电的角度(缓解 74% 到 96%)相比,专注于生物甲烷生成的处理情景能够在全球变暖类别中减轻最高百分比的损害(77% 到 108%)。就淡水富营养化而言,由于升级过程中甲烷的损失,发电(- 2.17·10 -2 至 2.31·10 -3 kg P eq )比将沼气净化为生物甲烷(- 1.73·10 -2 至 2.44·10 -3 kg P eq )更有利。就陆地生态毒性而言,所有情景都非常相似,均为负值(- 1.19·10 1 至 - 7.17·10 2 kg 1,4-DCB),这是因为将消化物用作肥料有利于营养物质回收,尤其是氮,这是所有情景中的关键点之一。基于这些结果,显然对处理生命周期的所有阶段进行妥善管理是实现牲畜粪便管理脱碳和循环的关键。沼气的使用对所研究情景的环境性能没有表现出不同的影响,表明应根据每个工厂或管理系统的需要来选择用途。
文献表明,以生物甲烷为燃料的轻型车辆的生命周期成本可能比类似的汽油和柴油车辆高 15% 到 20%,而以液态生物甲烷为燃料的重型卡车的生命周期成本可能与柴油相似。然而,这种分析可能是二维的,并且其传达的信息有限。一方面,由于气候紧急情况和空气污染,柴油卡车和公共汽车的接受度将受到限制,并且在 2030 年以后柴油可能不再是生物甲烷的竞争对手。另一方面,生物甲烷生产是更大的循环经济、能源和环境系统的一部分。很难将能源载体生物甲烷与其生产系统分开。本质上,生物甲烷可以被视为广义沼气系统的产品或服务之一。沼气的一个优点是它可以从大多数湿有机废物或副产品中生产出来,包括食品废物、动物副产品(如粪肥)、农业残留物、污水污泥、工业生物废物(如来自屠宰场和食品和饮料加工行业的废物)。沼气生产是此类废物环境管理的一个要素;沼气厂还可以提供消化物,消化物含有原料中的大部分营养成分,可以成为极好的生物肥料。此外,还可以利用在将沼气升级为生物甲烷的过程中去除的二氧化碳作为具有附加值的产品。考虑到每年世界各地填埋的大量有机废物,生物甲烷资源非常重要,这些废物可以用来生产沼气、生物肥料和食品级二氧化碳,同时通过减少甲烷逸散排放和改善水质来改善环境。此外,在生物工业环境(如造纸厂、食品生产设施或其他类型的生物精炼厂)中应用沼气系统具有巨大的潜力,可以使工业脱碳,同时显著增加生物甲烷的资源。由于生物甲烷解决方案具有多种功能,因此在比较不同的技术时,需要广泛的评估方法来掌握广泛的相关因素:• 从整个生命周期分析来看,生物甲烷与化石燃料和其他生物燃料相比具有竞争力,特别适合长距离重型车辆。• 与其他可再生燃料相比,来自粪肥、残留物、废物和间作作物的生物甲烷估计具有较低的温室气体排放量。• 与柴油、汽油和其他生物燃料相比,生物甲烷可能有助于减少空气污染。• 与化石燃料相比,生物甲烷可以大大减少酸化。• 与柴油重型货车相比,生物甲烷可能有助于显著降低噪音水平。• 精心设计和应用的沼气系统可能对于将传统农业转变为更可持续的农业和有机农业至关重要。 • 常见类型的沼气解决方案作为废物和(废)水管理系统的组成部分,提供必要的社会技术系统服务。 • 沼气解决方案可能对改善能源供应/安全性和灵活性做出重要贡献。
ENHANCING SUSTAINABILITY IN LATVIA *Inese Skapste , Gunta Grīnberga-Zālīte , Aina Dobele Lavia University of Life Sciences and Technologies, Latvia *Corresponding author's e-mail: inese.skapste@gmail.com Abstract One of the main objectives for the Baltic Sea regions is the harmonisation of the economic development and environmental sustainability.将知识密集型生物经济性鉴定为拉脱维亚智能专业策略(RIS3)的主要领域之一,这表明向拉脱维亚发展的可持续和气候中性方法过渡。该战略旨在促进对自然资源的更可持续和有效地利用自然资源,以创造高额价值,以促进与环境保护的出口和经济利益的协调。这是一个多方面且复杂的过程。需要一种科学的声音方法来开发最合适的解决方案。本文研究了藻类生物量,这是在可持续性的拉脱维亚农业中可再生资源的潜力。该研究旨在探索波罗的海藻类作为拉脱维亚的可持续农业资源的潜力,重点是研究期间对耕种的影响。通过在两个阶段进行实际研究来评估潜力。该研究的结果证实了波罗的海藻类作为拉脱维亚的农业资源的潜在用途,这需要进一步评估液体消化分数对作物绿色质量的影响,以确定其使用藻类生物量在农业中的潜在适用性。关键词:藻类,波罗的海,农业资源,可持续发展,拉脱维亚。在基于知识的生物经济性(KBBE)的背景下进行了简介,价值链包括与生物经济部门相关的经济活动的组织,包括使用知识流,创新和生物量循环的使用。生物经济旨在为传统上基于不可再生资源的产品组创建新的价值链,例如石油,天然气,煤炭,化学物质等。然而,在生物经济的全球价值链中通常优先考虑短期利润和全球化的生产,这可能会阻碍生物质循环的使用。为了获得可持续和循环的生物经济性,传统的线性价值链(Kircher,2021; Grinberga-Zalite&Zvirbule,2022)需要进行修改和改编。正在引起人们的注意,以实施不同价值链的循环生物经济原则。生物经济的核心要素是综合价值链的形成和预防部门的障碍,强调了价值链控制可持续性的重要性(Aggestam&Giurca,2022)。拉脱维亚共和国农业部提出了解决农业部门问题的措施,强调需要创新,可持续性和有效的供应链。这些措施是对几个问题的答案,包括生产成本上升,低收益率,人力短缺和未来的不确定性(OECD,2019年)。解决农业部门的问题需要在多学科环境中采用综合方法。这项研究的目的是分析波罗的海藻类作为拉脱维亚的可持续农业资源的潜力,并在研究期间评估其对栽培植物的影响。为了实现研究的目的,起草了以下任务:1)在