玉米燃料乙醇生命周期碳平衡分析

玉米燃料乙醇作为化石燃料的替代品,其温室气体排放的多少(净碳排放量)是评价其可持续性的一个重要标准.基于生命周期分析原理,建立了玉米燃料乙醇的碳平衡分析方法.以我国夏玉米燃料乙醇的生产为例,计算了玉米燃料乙醇生命周期的净碳排放量并对其影响因素进行了分析.研究表明:与汽油相比,目前我国夏玉米燃料乙醇的生产并不能明显减少温室气体的排放,为此玉米生产过程中氮肥施用和灌溉以及乙醇转化过程的能耗等方面有待于重点改善.     

木薯乙醇-汽油混合燃料生命周期排放多目标优化研究

建立了木薯乙醇-汽油混合燃料生命周期排放单目标和多目标优化模型.以生命周期CO,NO_x,PM,HC,SO_x,CO₂排放为优化目标,对木薯乙醇-汽油混合燃料生命周期排放进行了单目标及多目标优化,并进行了灵敏度分析.结果表明:多目标优化后木薯乙醇-汽油混合燃料的混合比例为63%.与原始值相比,多目标优化后生命周期CO排放略有升高,NO_x升高15%,PM升高19%;生命周期HC、SO_x和CO₂分别降低8%、50%和21%.     

乙醇燃料的使用

目前大部分国家都允许使用含乙醇燃料。如美国有40％的汽油燃料可以含乙醇5．7％～10％。而且所有汽车制造商允许自己产的汽车使用含乙醇达10％的汽油。     

含氧生物质燃料的生命周期评价

为公正评价汽车代用燃料的能耗与环境效益,运用生命周期评价方法,研究了在燃料中分别添加不同比例的乙醇和甲酯2种生物质,带来的生命周期能耗和污染物排放变化,并对含氧生物质燃料的未来情景进行了预测分析.结果表明:乙醇代用燃料未降低化石燃料消耗,甲酯代用燃料可降低约20%的化石燃料消耗;几种配比的代用燃料均可降低石油消耗,甲酯代用燃料降低的趋势更加明显;各种代用燃料的温室气体排放都比较严重;乙醇代用燃料增加了NO_x排放,而甲酯代用燃料可降低约50%的NO_x排放;乙醇和甲酯的加入均能降低车用阶段的PM₁₀排放;燃料生产阶段的SO₂排放在整个生命周期中约占80%,必须严格控制;甲酯代用燃料可降低VOC排放.     

纤维素燃料乙醇技术瓶颈——秸秆收储体系建设研究

以秸秆为原料生产纤维素燃料乙醇技术可以从根本上解决生物乙醇与民争粮、争地的问题。但秸秆存在着分布分散、收购困难、价格容易波动等问题,进而成为制约纤维素燃料乙醇企业发展的瓶颈。针对吉林市地区的玉米秸秆收储体系建设,就如何建立科学合理的秸秆收购、管理体系,提出了一些行之有效的建议,对纤维素燃料乙醇项目建设及正常运行,具有一定指导意义。     

燃料电池汽车氢源生命周期分析

运用生命周期评价方法对使用不同氢源的燃料电池汽车进行了分析.经过目的与范围的确定、清单分析、影响评价和结果解释,表明电解制氢方案的污染排放明显高于甲醇重整和汽油重整方案,而甲醇重整和汽油重整方案又高于天然气制氢和煤制氢方案,对于相同的制氢方案,液氢方案的排放略高于气氢方案.      

不同施肥模式下甘薯乙醇生命周期能效与环境影响分析

采用生命周期分析方法,以1 000 L甘薯乙醇为单位功能单元,将甘薯乙醇生产体系分成作物种植、原料运输和乙醇转换等3个单元,对其生命周期能耗与环境排放进行清单分析和影响评价,比较习惯施肥与测土配方施肥下甘薯乙醇生命周期9类环境影响潜力的差异。结果表明：两种施肥模式下甘薯乙醇生产体系的生命周期能源效率分别为1.41和1.43。习惯施肥模式下甘薯乙醇生命周期主要环境影响类型包括人体毒性、富营养化、酸化、淡水生态毒性、能耗和全球变暖,其环境影响潜力分别相当于2000年世界人均影响潜力的40%、40%、31%、29%、25%和20%。测土配方施肥降低了化学氮肥和磷肥使用量,提高了肥料利用效率和甘薯单产,使富营养化、淡水生态毒性、酸化和全球变暖潜力分别降低了31%、15%、9%和7%。可见,测土配方施肥模式可改善甘薯乙醇生命周期的能源效率并显著缓解其负面环境影响。     

小麦燃料乙醇循环产业生态足迹分析

为提高循环产业研究结果的可比性,以小麦燃料乙醇生产为例,采用生态足迹方法对各子系统的生态占用、资源循环利用和污染排放等进行分析.小麦燃料乙醇循环产业包括农业生产、乙醇生产、循环生产和废物处理4个子系统.结果表明:小麦燃料乙醇循环产业链的延长将增加生态足迹,其中农业生产子系统生态足迹占系统生态足迹的比例最大,主要是因为该子系统中耕地占用较大;生态足迹的经济效益随产业链的延长而增加,说明延长产业链可以提高资源利用效率;循环生产和废物处理子系统解决了乙醇生产过程中环境污染问题;系统的能源足迹和水足迹占用比例较大,应考虑降低能耗和水耗.结果也表明,生态足迹评价方法能够全面反映循环产业各子系统资源利用和环境污染状况,是评价循环产业系统的有效手段.      

广西南宁发展燃料乙醇与节能减排的关系

摘要：根据生命周期评价,对燃料乙醇的节能和减排效果进行分析,依据发展规划,得出广西南宁发展燃料乙醇对节能减排的影响。结果表明,发展燃料乙醇将在节能和减排方面均产生积极作用,应加大在南宁乃至广西发展非粮燃料乙醇产业的力度。     

木薯燃料乙醇的碳效应分析

出于能源安全的考虑及对温室气体减排的关注,世界各国近些年大力发展生物液体燃料,我国政府提倡以木薯等非粮作物为原料生产燃料乙醇。一直以来科学家们对生物液体燃料的碳效应争论激烈,争论的焦点在于原料种植对土壤碳库的影响及不同技术条件下副产品利用的评估。论文通过建立碳平衡分析模型,将原料种植对土壤碳库影响及副产品利用的替代效应纳入研究体系,评估了我国木薯燃料乙醇生产各个环节的碳排放,研究结果显示:木薯原料种植环节碳排放主要来自氮肥的使用及对土壤碳库的破坏;木薯燃料乙醇加工转化环节碳排放主要来自蒸馏和脱水过程能源消耗,改进加工转化技术对减少此环节碳排放至关重要;木薯燃料乙醇运输及储存过程碳排放较小。在现有生产技术条件下,生产单位质量(1 kg)木薯燃料乙醇平均碳排放为0.647 kg。以汽油的碳排放为参照,在目前技术水平条件下,我国木薯燃料乙醇碳排放呈现负效益;采用较为先进的双酶法中温喷射液化-大罐浓醪间歇发酵-多塔多耦合差压精馏和分子筛变压脱水技术,则其碳排放为汽油的90%;倘若能避免对土壤碳库的破坏,则这一比例下降到64%。因此,为了促进我国木薯燃料乙醇的发展,减少木薯燃料乙醇生产的碳排放,首先应该引导农民合理施肥,利用边际土地种植木薯,不转换林地、草地等土地类型的利用方式,减少对土壤碳库的破坏;此外,要开发高效节能的燃料乙醇转化技术并加强对副产品的二次利用。     

中国核电能源链的生命周期温室气体排放研究

应用全能源链分析(PCA)和生命周期分析(LCA)方法,采用第一手调查数据和一些新的参数,对我国核电能源链的生命周期温室气体排放进行评价计算.结果表明,现阶段我国核电能源链(包括核燃料循环前段、核电站)的实际温室气体排放量为6.2g CO2,eq/(k W·h),若考虑核燃料循环后段(乏燃料后处理与废物处置)则总的温室气体排放量为11.9g CO2,eq/(k W·h).核电是低碳能源,发展核电代替一定规模的煤电提供一次能源,每1k W·h电力生产能够减排大约1kg二氧化碳.推进核电产业链的技术升级和持续节能降耗,鼓励材料再循环再利用,核电能源链的温室气体排放仍有进一步降低的空间.     

Hydrogen and transportation: alternative scenarios

If hydrogen (H₂) is to significantly reduce greenhouse gas emissions and oil use, it needs to displace conventional transport fuels and be produced in ways that do not generate significant greenhouse gas emissions. This paper analyses alternative ways H₂ can be produced, transported and used to achieve these goals. Several H₂ scenarios are developed and compared to each other. In addition, other technology options to achieve these goals are analyzed. A full fuel cycle analysis is used to compare the energy use and carbon (C) emissions of different fuel and vehicle strategies. Fuel and vehicle costs are presented as well as cost-effectiveness estimates. Lowest hydrogen fuel costs are achieved using fossil fuels with carbon capture and storage. The fuel supply cost for a H₂ fuel cell car would be close to those for an advanced gasoline car, once a large-scale supply system has been established. Biomass, wind, nuclear and solar sources are estimated to be considerably more expensive. However fuel cells cost much more than combustion engines. When vehicle costs are considered, climate policy incentives are probably insufficient to achieve a switch to H₂. The carbon dioxide (CO₂) mitigation cost would amount to several hundred US$ per ton of CO₂. Energy security goals and the eventual need to stabilize greenhouse gas concentrations could be sufficient. Nonetheless, substantial development of related technologies, such as C capture and storage will be needed. Significant H₂ use will also require substantial market intervention during a transition period when there are too few vehicles to motivate widely available H₂ refueling.

微波辅助酸预处理玉米秸秆水解条件研究

玉米秸秆由叶子、皮和髓组成,这些组分含有不同的纤维素、半纤维素和木质素,因而可以成为生产燃料乙醇的原料.采用微波辅助的酸水解来脱除与纤维素和木质素紧密结合的半纤维素,使得纤维素结构发生变化有利于后续酶解是值得探讨的.本研究通过将玉米秸秆叶子、皮和髓分离,分别对它们进行了微波(2450MHz,1000W)酸预处理,确定了玉米秸秆不同部分的最优水解条件,并对其进行了生产燃料乙醇的潜力对比,以选出最适合做燃料酒精原料的部分.同时,在实验中,选取硫酸浓度、温度、处理时间、料水质量体积比及搅拌速度5个因素分别进行单因素试验和正交试验.结果表明,5个因素对微波酸预处理玉米秸秆叶子的影响顺序依次为:硫酸浓度>温度>料水质量体积比>时间>搅拌速度,最佳条件是硫酸浓度5.0%,温度75℃,时间30min,料水质量体积比1:15,搅拌速度800r·min-1;对玉米秸秆髓的影响顺序依次为:硫酸浓度>搅拌速度>预处理时间>料水质量体积比>预处理温度,最佳条件是硫酸浓度4.0%,温度75℃,时间25min,料水质量体积比1:20,搅拌速度1000r·min-1;对玉米秸秆皮的影响顺序依次为:硫酸浓度>预处理时间>料水质量体积比>预处理温度>搅拌速度,最佳条件是硫酸浓度9.0%,温度72℃,时间30min,料水质量体积比1:17.1,搅拌速度2000r·min-1.通过实验可以进一步得出,玉米秸秆叶子和髓更适合用于生产燃料乙醇.该研究结果对玉米秸秆的燃料化利用有一定的指导意义.     

中国化石能源生命周期清单分析

利用生命周期评价方法,建立了我国化石能源的生命周期清单模型,详述了模型相关因子的确定方法,计算了原煤、原油、天然气等初级能源及汽油、焦炭等几类主要次级能源的生命周期清单,揭示了我国能源生产的环境负荷,为工业系统分析和材料、产品的生命周期评价提供基础数据.清单分析表明我国化石能源清单的主要特点为能源消耗的97%以上主要来自生产过程,运输占到3%左右的比例;通过与2002年清单相比,我国化石能源生产的总能耗和排放出现不同程度变化;通过与国外能源清单相比,我国能源投入及排放整体处于较高水平.     

基于生命周期评价的钢结构与混凝土结构建筑环境性能比较

评价一个建筑的环境性能的好坏,必须充分考虑它的生命周期中的每一个阶段。建立了建筑物的生命周期清单分析模型,并对某钢结构建筑和某混凝土建筑的生命周期清单分析结果进行了比较,结果表明,单从结构的生命周期清单分析结果,钢结构建筑相对于混凝土结构建筑有着较大的优越性,单位面积的建材生命周期环境排放仅为混凝土结构建筑的1/2左右,但是结构在建筑的整个生命周期里面只不到10%的比例,比例最大的是建筑使用阶段,影响建筑使用阶段空调能耗的主要因素是外围护结构的材料和形式,因此优化外围护结构的热工性能是当前我国建筑节能最主要的问题。     

基于生命周期的白酒丢糟资源化新工艺技术环境影响研究

针对白酒酿造行业丢糟固废污染大、处理难等问题,以某大型白酒生产企业开发的丢糟热化学资源化、能源化新工艺为对象,运用物质流能量流分析、生命周期评价等方法,定量揭示新工艺技术不同应用情景下的环境影响.研究发现:与原丢糟处理工艺相比,丢糟热化学处理新工艺对酿酒全过程的全球暖化潜势、富营养化潜势等7类环境影响有显著改善,其中全球暖化潜势降幅可达40％～60％.但同时,因新工艺用电量为原工艺的19倍左右,新工艺全生命周期在人类毒性、海洋水生生态毒性、陆地生物毒性的环境影响比原系统分别高出9％、26％、73％.新工艺能源化产物的差异,对全生命周期10种环境有显著影响,副产热水的工艺路径全球暖化潜势较副产蒸汽增加49％.基于生命周期视角,建议新工艺热化学余热回收宜优先生产蒸汽,全系统蒸汽不足部分建议用天然气锅炉代替电锅炉生产,同时应强化重点设备的节能改造,以此显著降低白酒酿造全系统环境影响.