Sensitivity of Technical Choices on the GHG Emissions and Expended Energy of Hydrotreated Renewable Jet Fuel from Microalgae
Analyse de sensibilité des paramètres techniques sur les émissions de gaz à effet de serre et les consommations d’énergie de la production de biocarburant pour l’aviation à partir de microalgues
IFP Energies nouvelles, 1-4 avenue de Bois-Préau, 92852
Rueil-Malmaison – France
e-mail: laure.patouillard@ifpen.fr – pierre.collet@ifpen.fr
* Corresponding author
Taking into account the environmental impacts of biofuel production is essential to develop new and innovative low-emission processes. The assessment of life cycle GreenHouse Gas (GHG) emissions of biofuel is mandatory for the countries of the European Union. New biomass resources that hardly compete with food crops are been developed increasingly. Microalgae are an interesting alternative to terrestrial biomass thanks to their high photosynthetic efficiency and their ability to accumulate lipids. This article provides an analysis of potential environmental impacts of the production of algal biofuel for aviation using the Life Cycle Assessment (LCA). Evaluated impacts are GHG emissions and the primary energy consumption, from extraction of raw materials to final waste treatment. This study compared two management choices for oilcakes generated after oil extraction from microalgae. In the first system, these cakes are treated by energetic allocation and in the second by anaerobic digestion. In both cases, the steps of cultivation and harvesting have the highest impact on the results. Sensitivity analyzes are performed on technical choices of operating systems (choice of the type of nutrients, mode of harvesting, drying and oil extraction) as well as a Monte-Carlo analysis on key parameter values for GHG emissions (concentration of microalgae in ponds, productivity and oil content). The results highlight the impact of the use of chemical fertilizers and the importance of the concentration of algae on GHG emissions and energy consumption.
Résumé
La prise en compte des effets sur l’environnement de la production de biocarburants est essentielle afin de développer de nouveaux procédés innovants et peu polluants. L’évaluation du bilan de gaz à effet de serre des biocarburants est à ce titre un prérequis obligatoire pour les pays de l’Union Européenne. L’exploitation de nouvelles ressources de biomasse induisant peu de compétition avec les cultures alimentaires est de plus en plus recherchée. Grâce à leur très haut rendement photosynthétique et leur capacité à accumuler les lipides, les microalgues représentent une solution alternative intéressante. Cet article fournit une analyse des impacts environnementaux potentiels de la production de biocarburant pour l’aviation à partir de microalgues à l’aide de l’Analyse de Cycle de Vie (ACV). Les impacts évalués sont les émissions de Gaz à Effet de Serre (GES) et les consommations d’énergie primaire, depuis l’extraction des matières premières jusqu’au traitement ultime des déchets. Cette étude compare deux choix de gestion des tourteaux générés après extraction de l’huile des microalgues. Dans le premier système, ces tourteaux sont traités par allocation énergétique et dans le second par digestion anaérobie. Dans les deux cas, les étapes de culture et de récolte sont les plus impactantes. Des analyses de sensibilité, portant à la fois sur des choix techniques d’exploitation des systèmes (choix du type de nutriments, du mode de récolte, de séchage et d’extraction d’huile) ainsi que sur une analyse de Monte-Carlo des valeurs de paramètres clés pour les émissions de GES (concentration en microalgues dans les bassins, productivité et teneur en huile) ont été réalisées. Elles ont permis de souligner le poids de l’utilisation de fertilisants chimiques et l’importance de la concentration en algues dans les émissions de GES et les consommations en énergie.
© L. Patouillard and P. Collet, published by IFP Energies nouvelles, 2014
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