生物质转化为高品位液体燃料生命周期综合评价

摘要

生物质转化为高品位液体燃料，部分替代煤炭、石油和天然气等燃料，对于增加农民收入，减少温室气体的排放具有重要的意义。本文以年产5万t产品的生物质气化合成甲醇系统和生物质热解制油系统为研究对象，采用LCA的方法，对生物质转化为高品位液体燃料的过程进行了环境-经济成本分析。
　　 基于LCA分析方法，定义了生物质转化为高品位液体燃料生命周期的系统边界，将整个系统划分为生产上游、生产过程和生产下游三个部分，将生物质气化合成甲醇和生物质热解制油生命周期输入输出清单中的污染物，按照环境影响类型进行了分类划分，确定不同环境影响类型的相对作用权重，并计算得到主要污染物的单位环境影响成本，给出生物质转化为高品位液体燃料的生命周期评价模型，获得了生物质气化合成甲醇及生物质热解制油全生命周期的环境影响总成本与不同类型的环境成本。在生物质转化为液体燃料过程中，最主要的三种环境影响类型分别是：温室效应、固体废弃物和农药影响。光化学烟雾、人体毒性和气溶胶的影响很小。
　　 基于经济性能分析，并与环境影响成本相结合，获得了生物质制取甲醇和生物油的的真实成本，不同生物质制取甲醇真实成本在2470元t—3010元/t之间；不考虑副产焦炭的经济价值时，制油真实成本在2140元t-2670元/t之间；考虑副产焦炭的经济价值时，制油真实成本在510元/t-2670元/t之间。稻秸、稻壳和麦秸制甲醇的单位热值成本相近，玉米秸制甲醇的单位热值成本最大；稻秸和稻壳制油的单位热值成本最低，其次是麦秸制油的单位热值成本，玉米秸制油的单位热值成本高出其它三种生物质的一倍。
　　 两种工艺比较显示：经济性能方面生物质热解制油具有一定的优势：环境性能方面，生物质制取甲醇具有一定的优势；综合性能方面，生物质热解制油同时副产焦炭的优势非常明显。
　　 将煤制甲醇与生物质制甲醇进行了综合性能分析，结果表明，现阶段当煤价是550元/t时，麦秸甲醇有一定的价格优势，以稻秸和稻壳为原料制甲醇的真实成本与煤制甲醇的真实成本相差不大，以玉米秸为原料制甲醇的真实成本偏大。随着社会经济的发展，煤价的不断上涨，以生物质为原料制甲醇的优势将越来越明显。
　　 初步建立了生命周期评价基础数据库，编制了可视化、可扩展的生物质转化液体燃料的生命周期分析计算程序，为生物质热化学转化系统的环境影响评价提供了工具。