Allocation of CO₂ Emissions in Joint Product Industries via Linear Programming: a Refinery Example

Allocation des émissions de CO₂ dans les industries à produits liés par programmation linéaire : l'exemple du raffinage

Institut français du pétrole, IFP, 1-4, avenue de Bois-Préau, 92852 Rueil-Malmaison Cedex - France

Corresponding author: alireza.tehraninejad@gmail.com

Abstract

In joint product industries such as an oil refinery, there does not exist a unique way to fully allocate the refinery's CO₂ emissions to its oil products. Under certain conditions, however, refinery linear programming (LP) models can provide a relevant and unique allocation procedure based on the marginal contribution of each oil product to the total CO₂ emissions. In this particular case, the marginal CO₂ allocations can be directly used for Life Cycle Assessment (LCA) purposes. In this paper, we apply the marginal allocation methodology to the oil refinery LP model developed by the Institut français du pétrole (IFP) to evaluate and compare the CO₂ emissions associated with different oil products. We also study the consequences of the degeneracy phenomenon on the obtained results. Finally, the limitations of this approach for short-run decisions are discussed.

Résumé

Dans une industrie à produits liés comme celle du raffinage, la répartition des émissions de CO₂ sur les produits pétroliers n'admet pas de réponse unique. Cependant, sous certaines conditions, les modèles de programmation linéaire (PL) appliqués au raffinage fournissent une clé de répartition pertinente et unique, fondée sur la contribution marginale des produits à ces émissions. Dans ce cas, les contributions marginales en CO₂ peuvent être directement utilisées pour effectuer des études d'Analyse de Cycle de Vie (ACV). Dans cet article, nous utilisons le modèle de PL développé par l'IFP et nous appliquons la méthodologie d'allocation marginale afin d'évaluer et de comparer les contributions marginales en CO₂ de différents produits pétroliers. Nous étudions également les effets du phénomène de dégénérescence sur les résultats obtenus. Nous présentons finalement les limites de cette méthodologie pour des décisions de court terme.