木质纤维素乙醇 ： 基于生命周期评估的技术和政策评估

木质纤维素乙醇 ： 基于 LCA 的技术和政策评估Yogendra Shastri印度理工学院孟买化学工程与气候研究跨学科中心在国际运输论坛研讨会上的发言:2021 年 4 月 13 日支持印度交通运输脱碳的生命周期评估方法 2演示文稿大纲• 运输部门与气候变化• 生物燃料政策 ： 目标和现状• 木质纤维素乙醇的 LCA–印度特定研究的回顾–稻草制乙醇工艺–不同加工工艺的比较• 研究差距和未来需求 3气候变化与印度交通部门• 印度 2019 年温室气体排放总量 ： 1.32 亿吨• 交通运输部门约占 16%• 私人运输 ： 占运输总排放量的 80 ％• 预计私家车保有量将迅速上升• 可持续交通选择 ： 生物燃料和电动汽车 4印度的生物燃料政策• 生物燃料政策: 初稿 (2003 年)–到 2017 年混合 20% 乙醇–基于非粮食作物 （ 糖蜜和残渣 ）• 生物燃料政策 ： 最近修订 （ 2018 年 ）–到 2030 年混合 20% 乙醇 （ 目前为 7 - 8% ）–甘蔗、糖蜜、残渣、受损和剩余粮食• 还考虑了生物柴油和先进的生物燃料 5木质纤维素乙醇计划• 拟建 12 个示范规模工厂• 不同原料和技术的组合• 预期结果将提供进一步的政策指导 6印度 2G 乙醇的 LCA 研究StudyScope结果 （ kg CO2 当量。每升 EtOh)Kadam et al. (2002)甘蔗渣用于乙醇生产与露天燃烧3.88-5.45Mandade 等人 （ 2015 ）不同的原料和 NREL 工艺0.2-1.8Soam et al. (2015)糖蜜到乙醇0.43-6.42Soam et al. (2016)带有用于 DA 和 SE 的 IOC 试验植物的稻草1.14-1.22Soam 等人 （ 2018 ）采用改良 IOC 技术的稻草 （ 电力联合生产 ）- 0.26 至 - 0.58 7* Sreekumar et al. (2020), Clean Technology and Environmental Policy. 22: 409 - 422稻草生产乙醇的工艺开发 ICT,孟买 * 稻草生产乙醇 *8* Sreekumar et al. (2020), Clean Technology and Environmental Policy. 22: 409 - 422 LCA 设置• 功能单位 ： 1 升• 生命周期库存:–过程 ： 实验–运输 ： 承包商–化学品和农业 ： 生态发明®• OpenLCA 1.7• ReCiPe (H) 中点指标9 10使用经济分配的 1 升 LCA 结果影响类别参考单位冲击值酸化摩尔 H + eq.0.066气候变化kg CO2 eq.2.818淡水生态毒性CTUe17.217淡水富营养化kg P eq.0.002臭氧消耗kg CFC - 11 eq.9.191 E - 08颗粒物 / 呼吸无机物kg PM2.5 eq.0.008光化学臭氧形成kg C2H4 eq.0.045资源枯竭 - 矿物 ， 化石和可再生能源kg Sb eq.1.835 E - 05资源枯竭 - 水m30.027陆地富营养化Mole N eq.0.191 11气候变化影响的分布 12考虑避免的影响 （ 位移 ）常规电力水电基本情况3.7850.520考虑副产品3.3350.070考虑稻草管理3.185-0.080考虑锅炉燃料1.294-1.971考虑更换汽油-0.392-3.657 13分配对温室气体排放的影响无分配经济分配Physical分配柴油生产0.0100.0080.004电力3.2822.4281.285酶0.0930.0780.039硝酸0.2250.1710.093秸秆生产0.0260.0200.011NaOH0.1040.0790.043交通运输0.0450.0340.018Total3.7852.8181.493 14* Murali 和 Shastri 。生物燃料。 10.1080 / 17597269.2019. 1670465基于生命周期评估的不同木质纤维素乙醇生产路线的比较 * 15LCA 设置• 功能单位 ： 1 MJ• 生命周期库存:–过程 ： 文学–化学品和农业 ： 生态发明®–运输 ： 文学• OpenLCA 1.6• ReCiPe (H) 中点和 TRACI 16影响类别影响 (对于 1升乙醇)气候变化 (kg CO2 - Eq)3.144化石消耗 (kg 油 - Eq)0.1226淡水生态毒性 (kg 1, 4 - DCB - Eq)3.467 E - 03淡水富营养化 (kg P - Eq)1.562 E - 04人体毒性 (kg 1, 4 - DCB - Eq)0.1269臭氧消耗 (CFC - 11 - Eq)7.504 E - 09颗粒物形成 (kg PM10 - Eq)1.220 E - 02光化学氧化剂形成 (NMVOC kg)1.442 E - 02耗水量 (m3)1.153 E - 03分离期间的能源是气候变化影响的主要因素 17在大多数影响类别中 ， 稀酸预处理效果更好 18研究差距 ： 印度背景下的生物燃料和 LCA• 印度具体库存数据 （ 尤其是农业 ）• 没有汽油和柴油的 LCA 在印度进行比较• 谷物乙醇生产的 LCA• 流程开发阶段的 LCA• LCA 作为更大决策框架的一部分 采用运输技术 ： 将 LCA 结果用于决策碳税运输选择的 LCA 20可持续技术的并行科学与工程 21谢谢!