将废物剩余资源转化为生物燃料可以减少排放

美国每年可以通过利用垃圾填埋场垃圾和牛粪等废物来为俄勒冈州和华盛顿州提供足够的能源，同时削减相当于3700万辆汽车的碳排放量。

根据加州大学洛杉矶分校工业生态学家和能源经济学家迪帕克拉贾戈帕尔和城市规划博士候选人刘波在Nature Energy上发表的研究报告。

“使用废物的好处是我们无论如何都会产生废物。这是我们一直没有想到的剩余资源，”刘说。

本文研究的废物类型符合生物能源 - 可再生资源的保护，这些资源是通过将植物和动物材料转化为电能，生物燃料或热能而获得的。刘说，虽然美国不能大规模地从废物中产生能量，但从有机物质中获取能量的过程已经确立。据欧洲垃圾发电联合会(Confederation of European Waste-to-Energy Plants)称，欧洲的垃圾发电厂在2017年处理了1.06亿吨垃圾。

生物燃料是一种在美国广泛生产的生物能源 - 几乎所有生物能源都来自农作物。根据生物质能源数据手册，2011年，美国生产的96%的乙醇来自玉米。

数十年来，政策制定者和商业利益集团一直在推动作物生物燃料的发展。2005年，国会通过了要求将可再生燃料纳入汽油和其他运输燃料的标准。在过去的35年里，美国还花费了数十亿纳税人的钱来补贴乙醇。

但基于作物的乙醇会产生其他问题 - 包括食品价格上涨和农业扩张造成的环境破坏，如栖息地破坏，肥料径流和用水。这些影响导致一些专家呼吁减少其使用。

“美国已经尝试过生物燃料，它们很重要，因为我们需要更多的可再生能源，但我们需要更好的生物燃料，”Rajagopal说。

使用废物作为来源可以证明是未来行业增长的可持续替代方案。然而，并非所有废弃生物燃料都是平等的。好处取决于使用何种废物，如何加工，最终产品是什么以及生产地点。Rajagopal和Liu通过对四种类型的废物(农业，林业，垃圾填埋和牛粪)进行生命周期分析或从产品到寿命结束的产品检查来检验这种可变性。

该研究包括15种能量转换技术和29种废物类型。在他们的分析中，研究人员将废物转化技术文献中的现有数据与基准年估算和电力组合中的当地废物可用性相结合，以确定相对能量收益和减排量。

由于生物能源产品的燃烧本身会产生温室气体排放，因此生物能源减少总体温室气体的能力与能源替代相关，使得当地环境变得重要。例如，在电力来自煤炭等碳基燃料的地区，与产生大量太阳能和风能的地区相比，使用生物能源生产电力所节省的温室气体将会更多。

总体而言，该研究发现，美国有可能利用可用的废物资源每年产生3.1至3.8 exajoules(一种能量)的可再生能源。根据能源信息署的数据，相比之下，华盛顿州和俄勒冈州的整个州在2017年消耗了大约3.3亿焦耳的能量。该研究还得出结论，使用废弃产品有可能取代103至1.78亿公吨的二氧化碳排放量 - 相当于根据典型的乘用车排放量为4.6公吨二氧化碳排放3700万辆客车。年。

一个关键的发现是，没有一种生物能源生产方法能够最大化净能量增益，可再生能源增益和气候效益。一些人创造了更多的可再生能源，但需要更多的能源才能实现这一目标，从而减少整体温室气体排放。因此，在任何情况下确定最佳生物能源应用取决于预期结果。

研究发现，纯粹基于满足可再生能源目标的政策，例如国会对气泵生物燃料的需求，可能无法产生最佳结果。相反，拉贾戈帕尔说，政策制定者应该努力澄清利益。他说，最大限度地利用可再生能源可以促进能源独立，但减少最大量的温室气体排放是应对气候变化的更有效方法。

Rajagopal说，生物燃料不应局限于任何一种应用，潜在的运输应用范围从汽车和卡车到飞机和轮船。多元化是关键。

其他形式的可再生能源，如太阳能和风能，为发电提供了选择，但在可预见的未来，大型运输部门仍需要可燃燃料。

航空公司已经开始探索生物燃料替代品。2016年，美国联合航空公司和喷气燃料公司AltAir率先使用替代喷气式飞机和传统燃料混合运输航空废物生物燃料。

研究发现，航空，航运和货运占全球碳排放量的8%左右。Rajagopal说，在这些行业中，将生物燃料整合到燃料混合物中的简单任务可能是有效的，因为它将鼓励进一步开发大规模生物燃料技术。

“在所有这些应用中，电动汽车技术仍然不存在。电池仍不存在，”Rajagopal说。“所以我们仍然需要石油的替代品。如果你做得对，我认为生物燃料有一个作用。”