| dc.description.abstract | The sustainability of first generation biofuels is hotly debated. Development of
second generation biofuels produced from non-food sources such as microalgae,
has therefore increasingly gained attention. Mass production of algal biodiesel
require large amounts of chemical fertilizers which contributes to a large environmental
burden. In this thesis an ecotechnology combining algae cultivation with
anaerobic digestion (ACAD) has been modeled and it’s output been evaluated
with regard to global warming potential and fossil energy resource depletion using
a life cycle approach. Due to the concept’s capacity to convert organic wastes
into bioenergy and organic fertilizer, the concept has been labeled the ACAD
biorefinery.
The model of the ACAD biorefinery proved itself as a powerful tool for understanding
the symbiosis and the dynamics of the system, and it provided the
information needed to evaluate the degree of renewability and carbon neutrality
for the biodiesel produced. Energy estimations showed that the system produces more energy combined than the stand alone processes. For every unit of feedstock energy entering the system, 1.77 units of energy exits the system either as
biodiesel or as electricity. The biorefinery is completely independent of external
energy supply, and the fossil burden of the biodiesel produced comes solely from
the upstream burdens of the inputs to the system. The primary burden drivers are
fossil CO2 and methanol. With these burdens the fossil energy ratio of the ACAD
biodiesel is approximately 23%. If renewable resources are used to produce the
needed CO2 and methanol, the required fossil energy input and the fossil greenhouse
gas (GHG) output could be reduced with 96% and 98% respectively. The
net energy balance will then increase to 50, meaning that for every unit fossil energy
used; 50 units of renewable energy are produced. Compared to conventional
diesel the GHG output could be reduced with 99%, equal to approximately 3 kg
CO2-eq per liter fuel.
At the end, opportunities for the ACAD concept are discussed. The modeling
and the life cycle assessments made in this thesis have showed that the ACAD
concept could be a solution for bioenergy production without competing with food
production for arable land and without depending on chemical nitrogen fertilizer. Fyrste generasjons biodrivstoff har fått hard kritikk for konkurransen med matproduksjon.
Utvikling av andre generasjon biodrivstoff, eksempelvis mikroalgar,
som ikkje nyttar matjord har difor i aukande grad vorte framheva som ei mogleg
løysing. Masseproduksjon av algediesel vil krevja store mengder kunstgjødsel,
og gjev difor algediesel ei stor miljøbyrde. I denne oppgåva er ein kretsløpssteknologi
som kombinerer algedyrking og anaerobisk nedbryting vorte modellert.
Ved å nytte livssyklusmetodar har biodieselen som vert produsert vorte analysert
med omsyn på bidraget til global oppvarming og utarminga av fossile energireservar.
Sidan anlegget gjer om organisk avfall til biodiesel, straum og organisk gjødsel,
har ein valt å kalle det for eit bioraffineri.
Modellen har vore eit nyttig reiskap for å skjønne symbioseegenskapane og
dynamikken i systemet, men har óg gjeve nødvendig informasjon for å kunne undersøkje
i kva grad biodieselen er fornybar og karbonnøytral. Energiutrekningar
syner at meir energi vert produsert dersom prosessane vert kombinert i same kretsløpsteknologi.
For kvar energieining som kjem inn gjennom det organiske avfallet,
vert 1.77 energieiningar eksportert ut av systemet anten som straum eller
biodiesel. Modellen syner at bioraffineriet kan vere sjølvforsynt med energi, og
vert difor heilt uavhenig av eksterne energikjelder. Miljøbelastninga til biodieselen
kjem difor utelukkande frå oppstraumsbelastningane frå innsatsfaktorane. Fossil
CO2 og metanol er dei absolutt største bidragsytarane, og gjer at den fossile
energiandelen av biodieselen er på ca 23%. Dersom fornybare kjelder vert
nytta for å framskaffe CO2 og metanol, kan ein senka det fossile energibehovet
og drivhusgassutsleppet med høvesvis 96% og 98%. Den fossile energibalansen
for biodieselen vert då heva til 50, noko som betyr at for kvar eining fossil energi
nytta får ein 50 einingar fornybar energi tilbake. Samanlikna med fossil diesel vil
drivhusgassutsleppa kunne reduserast med 99%, noko som tilsvarar ca 3 kg CO2
for kvar liter drivstoff.
Avslutningsvis vert moglege forbetringar for konseptet presentert og diskutert.
Modelleringa og livssyklusanalysane har synt at konseptet kan vere ei mogleg
løysing for produksjon av bioenergi utan å korkje konkurrere med matproduksjon
over landjord, eller vere avhengig av nitrogenbasert kunstgjødsel. | en_US |
