Home About Browse Search
Svenska


Life cycle assessment of novel biomethane systems

energy performance and climate impact

Ahmadi Moghaddam, Elham (2019). Life cycle assessment of novel biomethane systems. Diss. (sammanfattning/summary) Uppsala : Sveriges lantbruksuniv., Acta Universitatis Agriculturae Sueciae, 1652-6880 ; 2019:19
ISBN 978-91-7760-356-6
eISBN 978-91-7760-357-3
[Doctoral thesis]

[img]
Preview
PDF
1MB

Abstract

Climate mitigation and supply of renewable energy are global challenges. The main cause of climate change is anthropogenic activities, including consumption of fossil energy sources and land use change. Biomethane, a biomass-derived renewable energy carrier, is interchangeable with fossil-based natural gas and can provide energy services (e.g. heat, electricity and vehicle fuel) and high-value products such as chemicals. However, the availability of feedstock suitable for anaerobic digestion, the limited grid infrastructure in certain regions and problems relating to storage and distribution are barriers to increased deployment of biomethane systems.

This thesis aims to provide decision support for the development and implementation of future biomethane systems, by describing the energy performance and climate impact of some promising novel technologies related to biomethane production, conversion of biomethane to high-value products and biomethane distribution in a life cycle perspective. Anaerobic digestion of maize and pyrolysis of willow for production of biomethane were assessed and compared, while gas-to-liquid (GTL) technologies were studied as potential routes for conversion of biomethane to liquid transportation fuels or platform chemicals. Gas hydrates were assessed as a means of biomethane distribution.

The results showed that transition from maize-based anaerobic digestion to willowbased pyrolysis for biomethane production improved energy performance (higher external energy ratio) and environmental performance (lower climate impact), mainly due to buildup of soil organic carbon and use of biochar as a soil amendment or as an energy source to replace fossil coal. Use of biomethane for production of dimethyl ether as a GTL fuel was competitive relative to the conventional compressed biomethane system regarding energy performance and climate impact. Formation and disassociation of gas hydrates was associated with high energy use, and thus technological development is required to overcome the high primary energy inputs and related high climate impact of gas hydrate distribution.

Authors/Creators:Ahmadi Moghaddam, Elham
Title:Life cycle assessment of novel biomethane systems
Subtitle:energy performance and climate impact
Alternative abstract:
LanguageAbstract
Swedish

Att bekämpa klimatförändringen och öka tillförseln av förnybar energi är globala utmaningar. Huvudorsaken till klimatförändringen är antropogena aktiviteter, bl.a.
förbrukning av fossila energikällor och förändrad markanvändning. Biometan, en förnybar energibärare baserad på biomassa, kan substituera fossil-baserad naturgas och
tillhandahålla energitjänster (t.ex. värme, el och fordonsbränsle) samt högkvalitativa produkter som kemikalier. Begränsad tillgång av råvaror som är lämpliga för anaerob omsättning till biometan (rötning), brist på gasnät i vissa regioner och problem med lagring och distribution är dock hinder för ökad användning av biometan.

Denna avhandling syftar till att ge beslutsstöd för utveckling och tillämpning av framtida biometansystem genom att beskriva energiprestanda och klimatpåverkan av flera
lovande nya teknologier relaterade till biometanproduktion, omvandling av biometan till högkvalitativa produkter och biometandistribution i ett livscykelperspektiv. Rötning av
majs och pyrolys av Salix för produktion av biometan utvärderades och jämfördes. Tekniker för omvandling av gas till flytande produkter analyserades som potentiella vägar
för produktion av flytande transportbränslen eller plattformskemikalier. Distribution av biometan i form av gashydrater utvärderades.

Resultaten visade att övergången från majsbaserad biometanproduktion till Salixbaserad pyrolys för biometanproduktion förbättrade energi- och miljöprestandan
(lägre klimatpåverkan), främst på grund av ökad uppbyggnad av organiskt kol i marken och användning av biokol till jordförbättring eller som energikälla för ersättning av fossilt kol. Användning av biometan för framställning av dimetyleter som ett flytande bränsle hade bättre prestanda än konventionell komprimering av biometan avseende
energiprestanda och klimatpåverkan. Bildandet och disassociationen av gashydrater var förknippad med hög energianvändning. Därför behövs teknisk utveckling för att reducera den höga primärenergiåtgången, vilken är kopplad till den höga klimatpåverkan.

Series/Journal:Acta Universitatis Agriculturae Sueciae (1652-6880)
Year of publishing :2019
Volume:2019:19
Number:2019:19
Number of Pages:85
Papers/manuscripts:
NumberReferences
IMoghaddam, E.A.*, Ahlgren, S., Hulteberg, C. & Nordberg, Å. (2015). Energy balance and global warming potential of biogas-based fuels from a life cycle perspective. Fuel Processing Technology 132, pp. 74-82.
IIMoghaddam, E.A.*, Ahlgren, S. & Nordberg, Å. (2016). Assessment of novel routes of biomethane utilization in a life cycle perspective. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology 4: 89.
IIIMoghaddam, E.A.*, Ericsson, N., Hansson, P-A. & Nordberg, Å. (2019). Exploring the potential for biomethane production by willow pyrolysis using life cycle assessment methodology. Energy, Sustainability and Society 9: 6.
IVMoghaddam E.A., Larsolle A., Tidåker P. & Nordberg, Å. Gas hydrates as a means of biogas and biomethane distribution. (manuscript).
Place of Publication:Uppsala
Publisher:Department of Energy and Technology, Swedish University of Agricultural Sciences
ISBN for printed version:978-91-7760-356-6
ISBN for electronic version:978-91-7760-357-3
ISSN:1652-6880
Language:English
Publication Type:Doctoral thesis
Article category:Other scientific
Full Text Status:Public
Agris subject categories.:P Natural resources > P06 Renewable energy resources
Subjects:(A) Swedish standard research categories 2011 > 2 Engineering and Technology > 207 Environmental Engineering > Energy Systems
(A) Swedish standard research categories 2011 > 4 Agricultural Sciences > 405 Other Agricultural Sciences > Renewable Bioenergy Research
Keywords:biomethane,, pyrolysis, biochar, GTL products, gas hydrates, life cycle, climate impact,
URN:NBN:urn:nbn:se:slu:epsilon-e-5270
Permanent URL:
http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:slu:epsilon-e-5270
ID Code:16012
Faculty:NJ - Fakulteten för naturresurser och jordbruksvetenskap
Department:(NL, NJ) > Dept. of Energy and Technology
Deposited By: SLUpub Connector
Deposited On:13 Mar 2019 09:16
Metadata Last Modified:26 Apr 2019 08:34

Repository Staff Only: item control page

Downloads

Downloads per year (since September 2012)

View more statistics

Downloads
Hits