CN103764805B - 整株作物生物燃料生产(wcbp) - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种使用具有存储器的数据处理器来核算生物燃料的碳流量并确定规制值的计算机化方法，其可包含(i)在存储器中存储一个或一个以上碳流量值的第一集合，其表征从农业生物质的第一部分获得的生物燃料的生产和利用，(ii)在存储器中存储一个或一个以上碳流量值的第二集合，其表征来自所述农业生物质的第二部分的副产物的生产和利用，其中所述第二部分包括农业残留物且其中所述副产物减轻人为的温室气体排放，和(iii)使用所述数据处理器从碳流量值的所述第一和所述第二集合计算所述生物燃料的规制值。

Description

整株作物生物燃料生产(WCBP)
相关申请案交叉参考
本申请案主张对2011年4月21日申请的USSN61/477,860的优先权权益，其揭示内容是全文以引用方式并入本文中。
技术领域
本发明大体上涉及生物燃料生产。本发明更具体来说涉及核算生物燃料的碳流量并确定规制值的方法、改造生物燃料生产的碳循环的方法和制造生物燃料的方法，以及从所述方法获得的生物燃料和规制值。
背景技术
碳强度(CI)是在美国国内外多个司法(例如，美国RFS2；加利福尼亚州、英属哥伦比亚、华盛顿、俄勒冈州、基洛夫州的LCFS；欧盟-RED；英国-RTFO)中越来越多地被测量和规制的燃料特征。CI可用作整个燃料生命周期期间的温室气体净排放的量度，所述排放一般是使用生命周期分析(LCA)方法来评估且表示为每单位燃料能量，例如，表示为克CO2当量排放/兆焦耳燃料(gCO2e/MJ)的单位。对于生物燃料，碳强度量度可包含与以下相关的来源的排放：用于农业生产的供应投入(例如，肥料)、燃料燃烧和可用于定义燃料生产途径(或简称为燃料途径)的某些或所有中间工艺步骤。可建立碳强度的LCA作为核算系统，其中到大气中的排放(例如，燃烧排放)代表排放核算借记，且来自大气的流量(例如，通过光合作用从大气固定的碳)代表排放核算信用。符号法则可与金融核算相反，但在实践中经常按照这种法则来使用术语。
发明内容
可使用LCA方法来评定生物燃料的多种社会和环境性能特征，所述特征可统称为术语可持续性。可在生物燃料和相关政策手段内反映生物燃料可持续性特征或可持续性性能(例如，作为与生物燃料相关或表征生物燃料的定量值，以及相关标准)，以提供用于避免扩充生物燃料生产的可能的负面后果的框架。
可在与用于测量碳强度的方法类似的方法中针对可持续性度量对生物燃料性能的评估中反映使用生物燃料生产的副产物的效应。换句话说，LCA可反映在完整燃料生产途径或供应链中积累的排放信用和借记，包含未转化为生物燃料的生物质碳的排放效应。这可通过基于将生命周期排放的部分(一般是与用于副产物利用的材料转向的上游工艺相关的排放)分配给各种产物(根据所谓的“分配”核算方法)提供所关注产物(例如，生物燃料产物)的生命周期排放核算信用或通过提供与相对于使用更常见产物使用各种副产物/副产品相关的净排放减少(或增加)的生命周期排放核算信用(或借记)(根据所谓的“系统扩充”核算方法)来完成。
占目前可用生物燃料大部分的所谓的第一代生物燃料一般是用植物(例如油料种子(例如，芸苔)、豆类(例如，大豆)、谷粒(例如，玉米或小麦)、甘蔗)和其它类似的植物物质(例如，高粱、甜菜等)中富含淀粉、糖或脂质的部分生产。用于降低所述生物燃料的碳强度和改进其可持续性性能的策略是有利的，包含以下努力：减少生产中的农业投入，使用低碳源来供应将生物质原料转化为生物燃料所需的能量，采用供应链优化来减少来自原料和产物运输的排放，以及整合将生物质原料转化为生物燃料中的多种副产物。
由于第一代生物燃料生产系统只能将作物生物质(例如，玉米粒、大豆、芸苔籽等)中富含淀粉、糖或脂质的部分转化为生物燃料，所述系统固有地产生大量农业残留物(例如，茎、梗、叶、玉米芯、皮、壳等)。农业残留物可为潜在的能源、化学资源和碳源。尽管在第一代生物燃料供应链内产生大量所述资源，但降低第一代生物燃料的碳强度的策略不包含利用这些农业残留物(例如，通过减轻人为的温室气体排放并将所述减轻关联到生物燃料，由此生产具有更有利的规制值的生物燃料)。相反，这些农业残留物通常包含在生物燃料碳强度的LCA测量中，且假设其碳以CO2形式排放回大气(平衡在作物生产期间通过光合作用固定的大气碳部分)。因此，这些资源的碳值(以及可能的能量值或化学值)在第一代生物燃料生产系统或相关LCA中并未实现。
某些第一代类型的生物燃料生产工艺可与农业残留物利用组合，以(例如)为原料到生物燃料的转化工艺供能。例如，第一代类型的生物燃料生产工艺可使用生物质(单独或与其它能源组合)为生物燃料生产供应热量和/或功率。然而，一般不将来自生物燃料原料生产的农业残留物用于所述目的，这是因为所述整合的机会必然会受限于农业残留物的量和原料特征、转化系统的操作要求以及将生物燃料原料和农业残留物二者运输到生物燃料生产设施的要求，而这些要求可因农业残留物的特征(例如，低体密度和能量密度)而受损。相反，替代生物质资源可以可能较简单的后勤要求和较优越的技术性能(例如，燃烧从生物燃料厂附近地点供应的木质生物质或农业残留物)应用于此目的。简单来说，本发明提供减轻人为的温室气体排放并将所述减轻关联到生物燃料，由此生产具有比第一代类型的生物燃料更有利的规制值的生物燃料的方法。
现有多种独立技术用于使用农业残留物来生产能量产物、化学品、塑料、土壤改良剂，和/或在推进气候政策目标的相关时间尺度中从大气固存生物质碳，且更多用于此目的的技术正在研究和研发中。所述技术有可能能用农业残留物来代替常规化石烃产物(例如，使用化石燃料或化石烃原料生产的产物)，产生排放补偿，或在生命周期核算框架内和/或在某些规制框架内以其它方式产生排放信用或其它可持续性益处。本发明提供系统的整合，所述系统能利用由第一代生物燃料原料生产产生的农业残留物，由此使得能因有效利用整株作物而生产具有显著较低的碳强度的生物燃料。这种整合是本发明的特征，其在本文中称作整株作物生物燃料生产(“WCBP”)。
已单独评估作为所谓的纤维质(也就是第二代或木素-纤维质)生物燃料生产的原料的农业残留物以及专用能量作物(例如，柳枝稷、芒草、白杨等)。纤维质生物燃料的LCA碳强度量度受益于其生产系统的若干种特征。与现有第一代生物燃料生产系统相比，一种益处在于，所述生产工艺涉及加工全部原料生物质-实际上没有农业残留物(或使用来自其它生产系统的农业残留物作为生物燃料生产的原料)。这是重大益处，因为与第一代生物燃料生产系统中只使用与富含糖、淀粉或脂质的生物质相关的部分相反，其使得能在生物燃料生产系统中平衡与原料生产相关的全部光合活性。
尽管纤维质生产系统可加工整株生物质，但只有其中的某些部分(例如，基于发酵的系统中的纤维质和半纤维质部分)可被转化为生物燃料。可燃烧其余部分(例如，由木素生物质部分和发酵残留物组成)以提供工艺热量和功率。所述热量和功率可超过设施工艺需求且可将过量部分输出到地区电网。因此，碳强度的LCA测量可包含用于作为生物燃料生产(例如，纤维质生物燃料生产)副产物的电输出的LCA排放核算信用(例如，碳信用)。WCBP还提供在LCA和/或碳强度测量情况内对不适于转化为第一代生产系统中产生的生物燃料的生物质部分(例如，农业残留物)的类似利用。
对于测量生命周期碳强度的目的，在生物燃料转化工艺中产生的副产物(例如，来自纤维质生物燃料转化工艺中木素燃烧的电输出)与供应链中其它点产生的副产物(例如，来自由第一代生物燃料原料生产产生的农业残留物燃烧的电输出)之间一般没有差异。应给二者指派相似的LCA排放核算信用(例如，核算信用以每千瓦时计应相等，但还应反映每单位生物燃料产生的相对电量和与在不同地点所代替电相关的可能不同的温室气体排放)。然而，实际来看，所述副产物的生产可涉及不同工艺、技术、供应链和管理系统。
先前还没有认识到利用由第一代生物燃料原料生产产生的农业残留物在生物燃料碳强度计算中提供LCA排放核算信用并改进生物燃料可持续性性能的可能性。因此，还没有人揭示、提出或研发平衡这种可能性以使整株作物在生物燃料生产中的值(包含燃料、副产物、碳和可持续性性能)最大化的生产系统。在多个方面和实施例中，本发明包含所述生产系统和方法，以及具有降低的碳强度和改进的可持续性性能的所得生物燃料(和副产物)。
在一个方面中，本发明提供使用具有存储器的数据处理器来核算生物燃料的碳流量并确定规制值的计算机化方法。所述方法包含(i)在存储器中存储一个或一个以上碳流量值的第一集合，其表征从农业生物质的第一部分获得的生物燃料的生产和利用；(ii)在存储器中存储一个或一个以上碳流量值的第二集合，其表征来自农业生物质的第二部分的副产物的生产和利用，其中所述第二部分包括农业残留物且其中所述副产物减轻人为的温室气体排放；和(iii)使用数据处理器从碳流量值的第一和第二集合计算生物燃料的规制值。
在另一方面中，本发明提供改造生物燃料生产和利用的碳循环的方法。所述方法包含安排从农业生物质的第一部分生产生物燃料和从农业生物质的第二部分生产副产物，其中所述第二部分包括农业残留物，由此减轻人为的温室气体排放。所述方法还包含从表征生物燃料的生产和利用的一个或一个以上碳强度值的第一集合以及表征副产物的生产和利用的一个或一个以上碳强度值的第二集合给生物燃料指派规制值。
在另一个方面中，本发明提供制造生物燃料的方法。所述方法包含从农业生物质的第一部分生产生物燃料和从农业生物质的第二部分生产副产物，其中所述第二部分包括农业残留物且其中所述副产物减轻人为的温室气体排放。所述方法还包含基于表征生物燃料的生产和利用的一个或一个以上碳强度值的第一集合以及表征副产物的生产和利用的一个或一个以上碳强度值的第二集合给生物燃料指派规制值。
在另一个方面中，本发明提供使用具有存储器的数据处理器来核算生物燃料的碳流量并确定规制值的计算机化方法。所述方法包含(i)在存储器中存储一个或一个以上碳流量值的第一集合，其表征从农业生物质的第一部分获得的生物燃料的生产和利用，(ii)在存储器中存储一个或一个以上碳流量值的第二集合，其表征来自农业生物质的第二部分的副产物的生产和利用，其中所述第二部分包括农业残留物且其中所述副产物减轻人为的温室气体排放，(iii)使用数据处理器从碳流量值的第一和第二集合计算生物燃料的规制值，和(iv)交易具有所述规制值的生物燃料，作为所述规制值的函数生成的可交易信用，或所述生物燃料和所述可交易信用二者。副产物代替化石烃产物，由此防止化石烃产物中的碳流动到大气中。
在另一个方面中，本发明提供改造生物燃料生产和利用的碳循环的方法。所述方法包含(i)安排从农业生物质的第一部分生产生物燃料和从农业生物质的第二部分生产副产物，其中所述第二部分包括农业残留物，由此减轻人为的温室气体排放，(ii)从表征生物燃料的生产和利用的一个或一个以上碳强度值的第一集合以及表征副产物的生产和利用的一个或一个以上碳强度值的第二集合给生物燃料指派规制值，和(iii)交易具有所述规制值的生物燃料，作为所述规制值的函数生成的可交易信用，或所述生物燃料和所述可交易信用二者。副产物代替化石烃产物，由此防止化石烃产物中的碳流动到大气中。
在另一个方面中，本发明提供制造生物燃料的方法。所述方法包含(i)从农业生物质的第一部分生产生物燃料，(ii)从农业生物质的第二部分生产副产物，其中所述第二部分包括农业残留物且其中所述副产物减轻人为的温室气体排放，(iii)基于表征生物燃料的生产和利用的一个或一个以上碳强度值的第一集合以及表征副产物的生产和利用的一个或一个以上碳强度值的第二集合给生物燃料指派规制值，和(iv)交易具有所述规制值的生物燃料，作为所述规制值的函数生成的可交易信用，或所述生物燃料和所述可交易信用二者。副产物代替化石烃产物，由此防止化石烃产物中的碳流动到大气中。
在另一个方面中，本发明提供包含以下的方法：(i)接收从农业生物质的第一部分生产的生物燃料原料，其中所述生物燃料原料具有从包括农业残留物的农业生物质的第二部分生产的相关副产物，且其中所述副产物减轻人为的温室气体排放，和(ii)生产从所述生物燃料原料获得的低碳燃料，其中所述低碳燃料包括至少部分基于包括生产所述副产物的燃料途径具有LCA排放核算信用的运输燃料。
在另一个方面中，本发明提供包含以下的方法：(i)接收从农业生物质的第一部分生产的生物燃料，其中所述生物燃料具有从包括农业残留物的农业生物质的第二部分生产的相关副产物，且其中所述副产物减轻人为的温室气体排放，和(ii)提供所述生物燃料作为低碳生物燃料，其中所述低碳生物燃料包括至少部分基于包括生产所述副产物的燃料途径具有LCA排放核算信用的运输燃料。
在另一个方面中，本发明提供加工在生物燃料供应链内产生但未转化成生物燃料的生物质以减小人为的温室气体排放，从而使得可将所得人为温室排放的减小指派给所述生物燃料供应链或所述生物燃料供应链中生产的生物燃料的方法。
在另一个方面中，本发明提供通过以下步骤提供具有降低的碳强度值的生物燃料的方法：(i)购买从生物质的第一部分生产的生物燃料，其中所述生物燃料具有从包括农业残留物的农业生物质的第二部分生产的相关副产物，且其中所述副产物减轻人为的温室气体排放，(ii)指派反映用于减轻人为的温室气体排放的LCA排放核算信用的碳强度值，和(iii)出售生物燃料和定义为碳强度值的函数的可交易信用中的至少一者。
在另一个方面中，本发明提供通过以下步骤提供具有降低的碳强度值的生物燃料的方法：(i)购买代表农业生物质的第一部分的用于生物燃料生产的原料，其中所述生物燃料具有从包括农业残留物的农业生物质的第二部分生产的相关副产物，且其中所述副产物减轻人为的温室气体排放，(ii)指派反映用于减轻人为的温室气体排放的LCA排放核算信用的碳强度值，和(iii)和出售生物燃料和定义为碳强度值的函数的可交易信用中的至少一者。
在另一个方面中，本发明提供根据本发明中任一方法产生的生物燃料、副产物和/或可交易信用。
在各个实施例中，副产物包含电、热量和功率中的一者或一者以上。产生副产物可包含从第二部分与煤的组合产生电。副产物可包含纤维质生物燃料、固体生物燃料、生物炭、生物化学品、生物塑料、建筑材料、构造材料、纸浆、动物饲料和土壤改良剂中的一者或一者以上。
在一些实施例中，副产物防止第二部分中的碳流动到大气中。
在某些实施例中，副产物是化石烃产物的取代物，由此防止化石烃产物中的碳流动到大气中。
在各个实施例中，所述方法包含交易具有所述规制值的生物燃料，作为所述规制值的函数生成的可交易信用，或所述生物燃料和所述可交易信用二者。一种方法可包含完成交易以向运输燃料供货商出售低碳燃料。
在一些实施例中，温室气体排放包括碳排放。一般来说，温室气体可包含大气中吸收并发射热红外范围内的辐射的任何一种或一种以上气体。温室气体排放可包含(例如)以下任何一种或一种以上的排放：二氧化碳、甲烷、氧化亚氮和臭氧。
所属领域技术人员应理解，可调整本文所述的各个方面和特征并将其与本发明的各个实施例组合。可通过结合附图参照以下说明来更好地理解上文所述技术的优点以及其它优点。所述图式不一定按比例绘制，而重点一般在于图解说明技术的原理。
附图说明
图1A显示实例性生物燃料生产工艺示意图且图1B显示实例性WCBP工艺示意图。
图2A和2B显示在玉米和玉米乙醇的情况中的生物燃料生产的实例且图2C显示实例性WCBP。
图3A-D显示在玉米乙醇的生产和利用的不同实例中的生物成因碳流量。
图4A和4B显示生命周期排放核算的实例性工艺示意图。
本发明现在将详细阐述优选实施例以及制备和使用本发明的最佳模式。所属领域技术人员将认识到，能在不背离本文教示内容的情况下修改和改变所述实施例。
具体实施方式
本发明(包含WCBP)提供核算生物燃料的碳流量并确定规制值的方法、改造生物燃料生产的碳循环的方法和制造生物燃料的方法，以及从所述方法获得的生物燃料和规制值。例如，本发明包含用于生产具有显著降低的温室气体净排放和碳强度以及显著改进的可持续性性能(例如，相对于常规生物燃料)的生物燃料(包含第一代生物燃料)的整合系统、工艺和方法。在各个实施例中，WCBP可包含以下四个一般组件的多种组合：(i)农业生产；(ii)生物燃料生产；(iii)农业残留物利用；和(iv)温室气体核算和/或可持续性评定，其中对生物质的部分(例如，农业残留物)的利用提供与生物燃料产物相关的LCA排放核算信用和/或可持续性益处。这些组件可相互关联和/或整合(例如，在单一供应/生产链中)。
图1A显示实例性生物燃料生产工艺示意图且图1B显示实例性WCBP工艺示意图。在图1A中，农业生产产生生物燃料原料，然后在生物燃料生产系统中对其进行加工。一般来说，生物燃料生产产生生物燃料以及可用来评定CI和/或可持续性量度的数据。所述数据可包含可用来评定CI和可持续性量度的农业生产数据。例如，所述数据可只来自生物燃料生产(具有关于农业生产和燃料利用的预定义值和/或假设)，或可来自生物燃料生产、农业生产和燃料利用。这些量度可用于定义信用或借记，包含在某些规制框架下的可交易信用。注意，可交易信用在某些规制框架下明确交易(例如，购买和出售)的能力可不同于LCA核算信用。这些量度或与这些量度相关联的可交易信用或借记的组合以及生物燃料可作为生物燃料产物来交易。在一些情形中，生物燃料和可交易信用可以整体或部分单独交易。在常规系统中，生物燃料副产物一般限于生物燃料加工副产物(例如，来自玉米粒发酵的乙醇和来自玉米粒发酵废物的动物饲料)。在所示实施例中，WCBP工艺示意图图1B进一步显示在农业残留物利用系统中加工的农业残留物。对农业副产物的利用产生从农业残留物获得的副产物以及也可用于评定CI和/或可持续性量度的副产物数据。因此，WCBP生物燃料产物可具有相对于常规工艺降低的碳强度和/或改进的可持续性量度(例如，即使给予相同的农业生产投入和生物燃料生产系统)。
在一个方面中，本发明提供使用具有存储器的数据处理器来核算生物燃料的碳流量并确定规制值的计算机化方法。数据处理器可为基本上任何装置，包含个人计算机、电子装置(例如智能电话或平板(tablet))、定制或特制机器等。所述方法包含在存储器中存储一个或一个以上碳流量值的第一集合，其表征从农业生物质的第一部分获得的生物燃料的生产和利用。所述方法还包含在存储器中存储一个或一个以上碳流量值的第二集合，其表征来自农业生物质的第二部分的副产物的生产和利用，其中所述第二部分包括农业残留物且其中所述副产物减轻人为的温室气体排放。另外，所述方法包含使用数据处理器从碳流量值的第一和第二集合计算生物燃料的规制值。
在另一方面中，本发明提供改造生物燃料生产和利用的碳循环的方法。所述方法包含安排从农业生物质的第一部分生产生物燃料和从农业生物质的第二部分生产副产物，其中所述第二部分包括农业残留物，由此减轻人为的温室气体排放。所述方法还包含从表征生物燃料的生产和利用的一个或一个以上碳强度值的第一集合以及表征副产物的生产和利用的一个或一个以上碳强度值的第二集合给生物燃料指派规制值。
在另一个方面中，本发明提供制造生物燃料的方法。所述方法包含从农业生物质的第一部分生产生物燃料和从农业生物质的第二部分生产副产物，其中所述第二部分包括农业残留物且其中所述副产物减轻人为的温室气体排放。所述方法还包含基于表征生物燃料的生产和利用的一个或一个以上碳强度值的第一集合以及表征副产物的生产和利用的一个或一个以上碳强度值的第二集合给生物燃料指派规制值。
一般来说，生物质的第一部分可为生物质中用作生物燃料原料的部分(例如，第一代生物燃料的实例中富含脂质和/或碳水化合物的部分)。一般来说，生物质的第二部分可为生物质中并非用作生物燃料原料的部分(但是，在一些实施例中，第二部分也可为生物燃料原料，例如用于纤维质生物燃料)。在各个实施例中，第二部分是或包括农业残留物。术语农业残留物在本文中用于阐述农业、造林学和/或水产养殖系统中生产的生物质，其通常或过去不具有转化为可销售产品的足够值，且因此过去允许其在自然或经修改环境(例如，在田地中、在堆肥中等)分解、燃烧或在畜牧业中用作草料或垫料。农业残留物可在收获期间(例如，茎、梗、叶等)或在收获后加工中(例如，壳、荚、外壳等)从初级生物燃料原料分离。
一般来说，本发明可通过执行、安排和/或提供个别步骤的执行的单一实体来进行。例如，单一实体可承办一个或一个以上个别步骤(例如，农业生产、生物燃料生产、农业残留物利用和/或温室气体核算和/或可持续性评定)的完成。在一些实施例中，单一实体可在方法的进行中采用已有框架或记录(例如，购买具有已建立CI和/或可持续性量度的生物燃料原料，或生产具有已建立CI和/或可持续性量度的生物燃料)，而不是从头查明途径中各组件的值。因此，尽管所述方法整合来自复杂的长供应链/碳循环的众多个特征，但所述方法可通过单一实体容易地实现。例如，在源自GHG/生物燃料规制手段和环境的市场的情况中，可使用若干种可能的实现模型来支持WCBP。可能的实现模型可基于在负责WCBP实现的供应链中的点来区分。
由独立运营商实现。WCBP可由独立运营商基于所得可交易信用的值来实现。在这种情形中，WCBP运营商可从生物质生产商购买生物质和/或农业残留物，加工生物质和/或农业残留物(例如，加工成生物燃料和副产物，或加工成副产物)，且使LCA排放核算信用在任一或所有相关规制框架下合格，将所得可交易信用销售给受规制方。这种情形的一个变化形式可为WCBP运营商与在某些规制手段下具有名次(standing)的受规制方(例如，受低碳燃料标准规制的生物燃料生产商)合作以使来自WCBP实现的LCA排放核算信用和所得可交易信用合格。
由受规制方实现。WCBP可由在一个或一个以上相关规制框架下具有合规要求的一方(例如，被强制符合低碳燃料标准的生物燃料生产商)基于给予公司或基于相关排放交易市场的所得可交易信用或津贴的值来实现。在这种情形中，受规制方可以联合或独立于其对其它生物质原料的购买(例如，用于生物燃料生产的农业残留物以及玉米粒或大豆)的方式购买用于WCBP的生物质。所述受规制方可负责所有上文所提到的工艺，但可有其它选择，即保留所得可交易信用用于其自身的合规目的或将所得可交易信用与所述受规制方的其它产品(例如，生物燃料)一起销售给供应链下游的受规制方，以受益于低碳产品可能的溢价。
由生物质生产商实现。WCBP可由生物质生产商实现。在许多情形中，所得实现模型可类似于由独立运营商实现。然而，对作为初级生物质产物的副产物获得的生物质(例如，来自用于生物燃料生产的原料生产的农业残留物)实现WCBP的生物质生产商可从与较低隐含碳排放相关的初级产物的溢价获利，而不是使LCA排放核算信用合格并出售所得可交易信用。这种实现模型可由生物质生产商独立实现或与独立WCBP运营商、受规制方(例如，生物燃料生产商)或二者合作实现，以平衡各方的具体贡献(例如，WCBP运营商的专门化和受规制方的规制名次)。
整株作物生物燃料生产系统与其它现有和已提出的生物燃料生产系统的区别在于其利用整株作物的生物质以使可与多种情况相关的金融、环境、气候和其它可持续性益处最大化，包含(例如)发展规制框架以推进气候政策目标。相对于其它现有和已提出的生物燃料生产系统，整株作物生物燃料生产系统可视为：(i)将生物燃料生产系统中处理的工艺投入和材料系统地扩充到所产生的整株作物生物质，而不只是富含淀粉、糖、纤维质或脂质的部分；(ii)平衡通过利用整株作物生物质容许的扩充的产物与副产物的混合物以使金融、气候、环境和可持续性益处最大化；和(iii)在可持续性、环境性能、温室气体排放和碳强度的生命周期评定中明确整合扩充的产物混合物以(a)显著提高可持续性性能，(b)使可能的排放减少最大化，和(c)将所述可持续性和排放益处的LCA核算信用集中于生物燃料产物上，此可与市场相关，其中预期所述排放核算信用或所得可交易信用的值特别高。实例包含(但不限于)用于为符合低碳燃料标准而发布的低碳生物燃料和可交易信用的市场。
整株作物生物燃料关于以下方面的特征在根本上不同于从其它现有或已提出的生物燃料生产系统获得的生物燃料：单位特定的温室气体排放(也称作其碳强度)、可测量且受规制的燃料性质以及出于规制或其它目的采用的生物燃料可持续性的其它可能度量。实例包含在加利福尼亚、俄勒冈、华盛顿、英属哥伦比亚和大西洋东北和中部地区国家联盟的低碳燃料标准、欧盟的可再生能源和燃料质量法令以及英国的可再生运输燃料公约下研发或考虑的燃料。
整株作物生物燃料生产与常规生物燃料生产之间的某些区别显示于图1A和1B中。图2显示某些其它区别。图2A显示在玉米和玉米乙醇的情况中的常规生物燃料生产的实例且图2C显示实例性WCBP。
图2A显示从玉米生产常规生物燃料的实例，其具有来自以下的生命周期碳强度降低和可持续性益处：(i)转化初级生物燃料原料的副产物和(ii)使用碳强度降低的工艺投入(例如，用于工艺热量和功率需求的天然气和/或生物质燃料)。
图2B显示从玉米生产生物燃料的实例，其具有用于工艺热量和功率的农业残留物。生物燃料生产可包含来自使用农业残留物作为低碳强度工艺投入(例如，用于乙醇生产中的工艺热量和功率需求的玉米秸秆生物质)的额外生命周期碳强度降低和可持续性益处。
图2C显示WCBP的实例。生物燃料生产可包含来自利用整株作物生物质(包含来自农业残留物利用的副产物)的额外生命周期碳强度降低和可持续性益处。注意，WCBP的实例与常规生产的不同之处在于，(i)收获并移除农业生物质的第二部分以供加工和转化，(ii)加工和转化农业生物质的第二部分包含产生副产物，和(iii)副产物产生具有改进的CI和/或可持续性值的生物燃料。
整株作物生物燃料生产并不限于图1和2中显示的玉米乙醇的实例。所选其它实例显示于表1、2和3以及展示A中。更一般来说，所属领域技术人员可理解(例如)，整株作物生物燃料与其它生物燃料的区别可基于其通过利用整株作物(包含农业残留物)容许的独特的产物与副产物的混合物，如相关碳强度量度和可持续性评定中所示。所述扩充的产物与副产物的混合物可提供相对于用其它现有或已提出的生产系统生产的生物燃料显著改进的可持续性性能和显著降低的碳强度。
尽管已研发并公开了实现整株作物生物燃料生产所需的多种个别组件技术，但先前还没有揭示、教示或建议将其整合成能提供碳强度降低的生物燃料和/或可持续性提高的生物燃料的生产系统。例如，对于液体燃料(一般来说)和生物燃料(具体来说)，尽管主要重点放在研发生物燃料碳强度降低策略上，但还没有结合对所述策略的论述来讨论WCBP。此关于碳强度降低的重点已在美国国内外的多个司法中促进出现低碳燃料标准作为减少液体燃料的温室气体排放的策略。预期所述规制框架可为供应碳强度降低的生物燃料提供极强激励，且已遭到将受其规制的工业参与者的强力抵制。相关的争论促使人们详细审查生物燃料碳强度的量度且同样刺激工业、政府和学术界各方大量投资并询问用于降低生物燃料的碳强度的策略。工业上已在申请基于其生产系统的独特方面采用其生物燃料的降低的碳强度值的权利方面大量投资。尽管对强政策激励和高金融价值有此高关注和预期，但还没有什么地方公开揭示、研发或甚至在概念上讨论整株作物生物燃料的可能性。此外，工业基于专利性生产系统申请的碳强度值都没低到足以反映整株作物生物燃料生产。考虑到以下因素，这不能作为不同辩论地点的小疏忽或意外失察而忽视：(i)围绕低碳燃料标准、规制燃料碳强度的相关动议和相关生物燃料的碳强度量度的争论的激烈程度；(ii)研发碳强度降低的生物燃料生产系统的预期值；和(iii)可通过整株作物生物燃料生产达成的生物燃料碳强度的可能显著的降低。
应注意，由于农业、生物燃料和副产物生产系统的性质，整株作物生物燃料生产可在一个或一个以上设施、在一个或一个以上地点和/或在一个或一个以上方拥有的一个或一个以上司法中实现。不管生产系统组件在这些和其它方面中的分配如何，可通过用于评估燃料碳强度的温室气体排放核算和通过用于评估可持续性性能的可持续性评定来鉴别整株作物生物燃料并将其与其它生物燃料相区分。具体来说，可使用归于生物燃料的与从农业残留物利用获得的副产物相关的LCA排放核算信用来指示整株作物生物燃料生产的利用。根据定义，任何具有反映可在整株作物生物燃料生产系统下获得的独特产物混合物的碳强度量度和/或可持续性评定的生物燃料可为整株作物生物燃料，且因此可为本发明的标的物。
农业生产包含通过常规或新颖农业、造林学、水产养殖系统等生产用于生物燃料生产的原料。在整株作物生物燃料的生产中可利用多种替代原料类型和原料生产系统。潜在的原料包含(但不限于)：玉米、小麦、甘蔗、甜菜、大豆、芸苔、亚麻荠、油菜籽、麻风树、阔叶拔树、芥子、亚麻、向日葵、棕榈、大麻、败酱草、水黄皮、藻类、柳枝稷、芒草、白杨、柳树、木料或来自生物质密集工业的残留物。所述生产系统可类似于常规农业、造林学或水产养殖产品和商品的生产中采用的系统，或可通过各种技术在农业生产系统的以下方面加以修改：农业商品产率、农业残留物产率、土壤碳固存、营养物/肥料投入、水需求或其它操作参数或附属益处(co-benefit)。例如，所述修改可包含(但不限于)采用低耕或无耕农业，保持农业残留物的部分以支持土壤肥力，应用从农业残留物或其它来源产生的生物炭，或利用高等作物品种。
整株作物生物燃料生产系统中的农业生产与其它现有或已提出的生产系统的区别可在于，利用整株作物生物质(包含农业残留物)以使得能使整合生物燃料生产系统的金融和环境益处最大化。换句话说，整株作物生物燃料生产中的农业生产包含利用初级生物燃料生产的原料(例如，玉米粒、大豆、油料种子、甘蔗等)和注定无法转化为初级生物燃料的部分(在本文中称作农业残留物)二者。也就是说，整株作物生物质(包含农业残留物)中移除的比例可小于100％。此比例可变化以平衡来自产物和副产物的金融和环境益处、环境性能、土壤肥力或其它考虑因素。因此，移除的农业残留物生物质的比例尤其可取决于：生产系统；作物；农业、造林学或水产养殖管理实践(例如，耕作程度、肥料或其它土壤改良剂(包含从农业残留物或其它来源产生的生物炭或生物煤)的施加等)；土壤条件；其它环境因素；和其它考虑因素。其它一切都相等时，移除的残留物的比例可随(例如)地点、作物、管理系统或时间而变。整株作物生物燃料生产可包含用于以通用或高特异性方式评估和平衡这些不同考虑因素的各种系统和方法。
可在收获初级生物燃料原料(例如，玉米粒、大豆、甘蔗、芸苔籽等)的同时或在一个或一个以上独立工艺中移除残留物。例如，用于收获常规农业商品的联合机或收割机可经修改以使得能同时收集原本会留在后面或放置在田地中的农业残留物。或者，农业残留物可用打包机收集或将其安排到干草列中，用打包机加工，且随后在移除初级农业商品后加以收集。也可使用其它适宜机械和工艺以使得能收集农业残留物并进行材料处理。此可全部一次性完成或在若干个阶段中完成，以优化成本和/或残留物特征(包含(例如)水分含量、干物质产率、矿物质含量等)和/或土壤特征(包含(例如)营养物保持、碳含量、土壤结构、抗侵蚀性等)。整株作物生物质移除的多种变化形式是可行的。
在各个实施例中，用于整株作物生物燃料生产的农业生产的区分特征是故意移除和/或利用除了与初级生物燃料原料相关的生物质以外的生物质，以支持生物燃料副产物的生产(即使部分或全部的所述副产物回到田地(例如，以作为土壤改良剂的生物炭形式))，以降低生物燃料碳强度和/或改进针对可持续性度量的性能。
生物燃料生产可包含将农业产品中打算以热化学方式、生物化学方式或其它方式转化为生物燃料的部分(初级生物燃料原料)如此转化的工艺。已有、已提出或可研发这些工艺的多种变化形式。整株作物生物燃料生产系统内可利用任一和所有生物质到生物燃料的转化技术。可在整株作物生物燃料生产系统内不经修改地整合常规或新颖生物燃料转化工艺。
例如，通过发酵生产生物燃料(例如，从玉米、甘蔗、小麦、甜菜或纤维质原料生产乙醇)尤其可包含：生物质的所有制备和预处理以使得生物化学试剂能到达糖、淀粉或纤维素；将所述生物质部分转化为可发酵的糖；发酵；生物燃料纯化；和生产并输送可用生物燃料产物所需的所有后续、辅助和下游工艺。生物燃料生产可包含从生物燃料生产的生物质投入生产副产物(与下文所讨论的从农业残留物生产相反)。例如，在来自玉米粒的乙醇的情形中，副产物可包含用作动物饲料的湿或干酒糟、用作食品的可萃取玉米油、用于转化为生物燃料或相关产物或用于其它用途的工业化学品。
作为另一实例，在富含脂质的原料情形中，生物燃料生产尤其可包含：脂质或植物油萃取；植物油通过(例如)转酯作用或各种氢处理转化为生物燃料；和生产并输送可用生物燃料产物所需的所有后续、辅助和下游工艺。在此情况中，生物燃料生产副产物包含(但不限于)来自油萃取的残留物，其以不同方式称为油渣饼或油渣粉(如在大豆粉中)。
这些和其它实例显示于表1中。提供此表来指示能整合成整株作物生物燃料生产的生物燃料生产系统的广泛性。其并不打算详尽无遗，因为原料类型、转化工艺和可能的产物仍在不断发展和研发。
在各个实施例中，整株作物生物燃料生产中生物燃料生产的区别特征在于，使用所产生生物质的一部分以及初级生物燃料原料来提供初级生物燃料的副产物，其可有效降低生物燃料的碳强度和/或改进其关于可持续性度量的性能。
表1.可结合整株作物生物燃料生产使用的生物燃料转化工艺的实例
农业残留物利用可包含使用由初级生物燃料原料生产产生的农业残留物作为工艺投入的工艺、系统和方法。这些农业残留物的使用改进了相关生物燃料生产系统的生命周期环境性能。所述改进的环境性能可归于生物燃料且由此降低生物燃料的碳强度，改进其关于可持续性度量的性能，使得能产生额外可交易信用和/或使生物燃料符合其它环境标准(包含可持续性标准)。
在各个实施例中，在整株作物生物燃料的情况中，农业残留物利用的区分特征在于，此生物质(例如，农业残留物)与其产物(一方面)和初级生物燃料(另一方面)之间用于排放核算或其它目的的联系是通过生产用于生物燃料生产的初级原料来实现的(而不是通过初级生物燃料原料预处理和加工为生物燃料产物)。尽管可设想生物燃料生产系统在生物燃料生产工艺内纳入农业残留物利用，但所述利用不从农业残留物的定义中排除此生物质。
生物燃料生产中农业残留物的利用并非必然意味着整株作物生物燃料生产。相反，整株作物生物燃料生产与其它生产工艺的不同之处可在于将生物质原料的一部分用于生物燃料生产且将生物质原料的另一部分用于另外某一目的，此使得能使用、应用或指派降低的生物燃料碳强度或改进的针对可持续性度量的生物燃料性能(例如，减轻人为的温室气体排放并在规制框架的情况中将所述减轻与生物燃料相关)。
注意，农业残留物在整株作物生物燃料生产内的若干种可能的使用也可产生二级生物燃料，不过是通过与初级生物燃料不同的工艺来产生。例如，包含从玉米粒生产乙醇和从玉米秸秆生产乙醇的生产系统代表整株作物生物燃料生产系统，因为玉米作物的两个部分(例如，粒和秸秆)是通过不同技术(例如，分别是常规淀粉到乙醇技术和新出现的纤维质乙醇技术)加工，以产生碳强度相对于不使用从初级生物燃料原料(玉米粒)生产产生的农业残留物产生的乙醇降低的初级生物燃料(例如，来自玉米粒的乙醇)。
在第一代生物燃料情形中，农业残留物可包含(但不限于)茎、梗、叶、芯、秆、荚、壳或在生物燃料生产中不做进一步加工的其它生物质。传统上，此残留物可以包含(但不限于)以下方式的多种方式来使用或处置：在田地中或成堆或以其它聚集形式燃烧；留在田地中腐烂或支持土壤结构、肥力或侵蚀控制；或在畜牧业中用作草料或垫料。在整株作物生物燃料生产中，可使用这些残留物的某一部分来供应一种或一种以上其它产物或服务，包含(例如)：建筑或构造材料；浆料或纸产品；使用一种或一种以上不同技术(例如，燃烧、气化、液化、液体燃料合成、发酵、厌氧消化、裂解、烘焙、水热处理、水热更新等)产生的能量产物(例如，热量、功率、电、液体燃料、气体燃料、固体燃料等)；气体、液体和/或固体燃料或化学品；从气体、液体或固体燃料或化学产物(例如，涂料、染料、聚合物、粘合剂、润滑剂、有机酸等)产生的二级产物；生物炭、生物煤或其它生物固体；土壤改良剂和肥料；动物饲料；用于促进油回收或从大气固存的CO2；和/或通过其它方式(包含固相生物质碳固存)固存的生物质碳。由于其在来自生物燃料供应链内的生物质中的来源，出于对碳强度和可持续性性能进行生命周期评定的目的，这些产物可视为初级生物燃料的副产物。
如上所述，某一比例的农业残留物可通过以其原始形式保留在田地中或通过以修改形式(例如，作为生物炭或从各种工艺获得的另一生物固体)回到田地而在农业生产系统中有效利用。根据碳强度评估方法，此比例的农业残留物可能(但并非必然)在碳强度量度中产生LCA排放核算信用。由于以其原始形式保留在田地中的比例随时间、地点、作物、管理实践和/或其它方面高度可变，此使用在一些场合中且在一些情况下可适用于100％的农业残留物。这并不排除将相关生物燃料定义为整株作物生物燃料，只要在至少一些场合中和/或在一些情况下以其原始形式留在田地中的残留物的比例小于100％即可。注意，术语“田地”用于指生产环境，而不论其是否表现为常规农业词义中的田地。
这些副产物(例如作为土壤改良剂回到田地的副产物、输出的副产物或二者)在整株作物生物燃料生产系统内的重要特征在于，其个别或以某一组合的使用提供在碳强度或可持续性性能的一个或一个以上量度内可归于生物燃料的排放或可持续性益处。
适于与替代初级生物燃料原料整合以容许整株作物生物燃料生产的农业残留物利用系统的若干个实例显示于表2中。注意，此表并不打算详尽无遗，因为初级生物燃料原料、农业残留物定义和尤其残留物利用技术以及产物混合物在不断发展。具体原料、残留物或利用技术在此表中不存在并不意味着将其从整株作物生物燃料生产的适用范围或定义中排除。
表2.用于替代初级生物燃料原料的农业残留物利用的实例。
排放核算和/或可持续性评定系统可包含任何一个或一个以上系统，其使得能将使用整株作物生物质的排放和可持续性益处归于生物燃料产物以提高所述生物燃料的值和/或生成可与生物燃料产物一起销售或独立销售的可交易信用。这些系统可呈任何数目的形式，关键取决于规制和/或市场需求和机会。已有、正在研发或已设想多种所述系统，尤其包含(例如)加利福尼亚经修改GREET模型、GHGenius、在联邦可再生燃料标准(RFS2)的情况中研发的EPA的间接LCA建模框架、Gabi软件工具、SimaPro软件工具、Ecolnvent数据库。
用于整株作物生物燃料生产的排放核算和/或可持续性评定或评定系统与用于阐述或评估其它生产系统者的区别可在于针对整株作物生物燃料生产特有的产物与副产物的混合物指派的LCA核算信用或提供的其它核算。在上文中、在表1-3中、在图2C中(使用从玉米生产乙醇的实例)和在展示A中进一步详述这些混合物。
由于整株作物生物燃料生产可以多种方式由一个或一个以上方在一个或一个以上国家或司法中实现，排放核算和/或可持续性评定系统代表鉴别和区分整株作物生物燃料生产与其它生产系统以及鉴别和区分整株作物生物燃料与其它生物燃料的关键机制。这是因为其提供产物、副产物和用于任何给定生物燃料产物的相关生产系统的整合记录。具体来说，对整株作物生物燃料的排放核算和/或可持续性评定可包含使用整株作物生物质(包含农业残留物)获得的产物混合物的某一类型的信用。因此，用反映符合整株作物生物燃料生产的产物与副产物的混合物的排放核算和/或可持续性评定系统产生并记载的任何生物燃料可鉴别并定义为整株作物生物燃料。
可能包含在整株作物生物燃料生产系统的排放核算和/或可持续性评定中的组件的若干个实例显示于表3中。此表并不打算详尽无遗，因为初级生物燃料产物、来自初级生物燃料加工的副产物和来自农业残留物加工的可能的副产物的集合在不断发展。任何具体初级产物、加工副产物、从残留物获得的副产物或其组合不存在并不意味着所述产物、副产物或组合不是整株作物生物燃料生产的实例。
表3.在整株作物生物燃料和整株作物生物燃料生产系统的排放核算和/或可持续性评定内可报告的实例性产物混合物和组件。
整株作物生物燃料生产系统样本中的关键系统组件的其它实例提供于展示A中。
改造生物燃料循环并核算生物燃料的碳流量并确定规制值的实例-方法。
图3A显示常规玉米乙醇生产和利用的实例中的生物成因碳流量。图3A是图3B-3D的有用对比，其图解说明在WCBP的情况中改造碳循环以减轻人为的温室气体排放的实例。图3A-D还图解说明可用于确定规制值的核算生物燃料的碳强度和/或可持续性的碳循环组件的实例。可将以下实例绘制成图4中显示的工艺示意图和结合表4-8讨论的算法，并进行分析以确定生物燃料的规制值。这些实例与揭示内容一起还提供在其它和/或未来规制框架的情况中应用本发明的框架和可用实例。
可认为图3A中显示的碳循环是在通过光合作用从大气固定生物成因碳时开始。将隐含在初级生物燃料原料(例如，玉米粒)中的固定碳的部分运输到乙醇生产设施。单独地，隐含在农业残留物中的固定碳的部分经受自然降解和分解，其藉此回到大气中。在生产设施处从初级生物燃料原料产生乙醇。在乙醇生产期间，初级生物燃料原料碳的一部分释放到大气中(例如，通过发酵废气)，而其余部分转化为生物燃料(例如，乙醇)和生物燃料生产副产物(例如，动物饲料、植物油和/或生物柴油)。然后，使用乙醇和乙醇生产副产物，且生物燃料和生物燃料生产副产物中的生物成因碳回到大气中。在一些情形中，所述生物成因碳可直接(例如，在生物燃料燃烧情形中)或间接(例如，在动物饲料副产物利用中)回到大气中。
注意，所述图集中于生物成因碳流量以图解说明WCBP的原理。然而，温室气体的其它流量与生物燃料碳循环以及核算生物燃料的碳流量和确定规制值相关。例如，尽管可只从生物成因碳流量计算规制值，但在多种情形中，化石烃来源(例如，石油、煤等)中的碳流量的考虑因素在规制值计算中可能非常重要。结合表4-9来讨论其它相关流量的实例。
实例1-燃烧
图3B显示玉米乙醇的WCBP的实例中的生物成因碳流量，其中碳循环经改造以包含通过燃烧加工残留物。农业残留物的燃烧可取代化石烃产物的燃烧，由此防止化石烃产物中的碳流动到大气中。例如，副产物的生产和利用可包含从农业残留物与煤的组合产生电，由此减少煤的用量并减少从煤释放到大气中的碳的量。
在图3B中，从大气固定生物成因碳以及乙醇的生产和利用可基本上与结合图3A显示并阐述的情形相同。隐含生物成因碳的农业生物质的第二部分(例如，包括农业残留物)经运输以供加工成副产物(例如，热量、功率、电等)。副产物生成LCA排放核算信用。在此实例中，加工将生物成因碳释放到大气中。然而，由于生物燃料中的碳是生物成因碳，所以温室气体净排放为零。然而，通过WCBP减轻人为的温室气体排放，这是因为化石烃产物(例如，煤)的利用被农业生物质的第二部分(例如，在燃煤电厂中燃烧的农业残留物)的利用所替换。WCBP的其它实例可能不涉及以相同程度将生物成因碳同时释放到大气中(例如，其中副产物并非同时燃烧或分解，例如，其中副产物是生物炭、生物化学品、生物塑料、建筑材料、构造材料、纸浆等)。
任选地(例如，如从作物栽培到CO2的大气库的虚线所示)，生物质(例如某一农业残留物)可留在田地中以支持土壤肥力，防止侵蚀和/或达成其它农业目标。所述生物质经受自然降解和分解，隐含生物成因碳藉此回到大气中。此流量是用虚线指示以反映其相对于图3A中所示在区分净碳流量中的二次影响。注意，在此实例中，连接残留物加工与残留物加工的副产物的箭头代表能量流量，而不是碳流量。还应注意，残留物加工(以及在任一实施例或实例中由箭头或方框代表的任何其它功能)可在多个步骤中实现。
实例2-纤维质生物燃料
图3C显示玉米乙醇的WCBP的实例中的生物成因碳流量，其中碳循环经改造以包含生产作为副产物的纤维质生物燃料。所述生物燃料副产物的燃烧可取代化石烃产物的燃烧，由此防止化石烃产物中的碳流动到大气中。
在图3C中，从大气固定生物成因碳以及乙醇的生产和利用可基本上与结合图3A显示并阐述的相同。隐含生物成因碳的农业生物质的第二部分(例如，包括农业残留物)经运输以供加工为副产物(例如，纤维质生物燃料、热量、功率、电等)。副产物生成排放核算信用并减轻人为的温室气体排放。在此实例中，加工和利用通过(例如)纤维质生物燃料的燃烧以及任何热量、功率和/或电的产生将生物成因碳释放到大气中。如结合图3B所述，生物质可任选地留在田地中以支持土壤肥力，防止侵蚀和/或达成其它农业目标。
实例3-裂解
图3D显示玉米乙醇的WCBP的实例中的生物成因碳流量，其中碳循环经改造以包含通过裂解生产副产物。裂解副产物(例如，生物油或生物油产物)的燃烧可取代化石烃产物的燃烧，由此防止化石烃产物中的碳流动到大气中。裂解副产物(例如，生物炭)的固存也可在环境相关时间尺度上防止到大气中的净碳流量。
在图3D中，从大气固定生物成因碳以及乙醇的生产和利用可基本上与结合图3A显示并阐述的相同。隐含生物成因碳的农业生物质的第二部分(例如，包括农业残留物)经运输以供通过裂解加工为副产物(例如，生物炭、生物油、固体生物燃料、液体生物燃料、气体生物燃料、热量、功率、电等)。裂解副产物生成排放核算信用并减轻释放到大气中的碳。在此实例中，加工和利用通过(例如)副产物的燃烧和任何热量、功率和/或电的产生将生物成因碳释放到大气中。然而，生物成因碳并不必然同时释放到大气中。例如，可在与气候政策目标相关的时间尺度中从大气固存生物炭。在一些实施例中，可使用生物炭作为固体燃料。如结合图3B所述，生物质可任选地留在田地中以支持土壤肥力，防止侵蚀或达成其它农业目标。
实例4-生命周期排放核算的工艺示意图。
WCBP碳循环的组件可表示为工艺示意图。所述示意图可帮助将生物燃料碳循环(例如，包含燃料途径)概念化和/或绘制到核算系统中。在此实例中，图4A显示生命周期排放核算的工艺示意图(例如，与图3A和表4相关)，且图4B显示用于玉米乙醇WCBP的生命周期排放核算的工艺示意图，其中副产物是电(例如，与图3B和表5-8相关)。
图4A中的示意图是从加利福尼亚大气资源局“详细的玉米乙醇的加利福尼亚经修改GREET途径”中的图1调整而来，其阐述在加利福尼亚低碳燃料标准下用于定义玉米乙醇生产的生命周期温室气体排放和用于定义适用于玉米乙醇燃料的碳强度的规制缺省值的生命周期组件。所述规制缺省值提供具体生物燃料的基线(例如，碳强度＝x的乙醇)。然后实体将具有环境和经济激励以改造和/或表征产生具有更有利的规制值的生物燃料的生物燃料碳循环(例如，碳强度＜x的乙醇，但关系可随可持续性/CI和核算转化的度量而变)。
图4B显示用于玉米乙醇WCBP的生命周期排放核算的实例性工艺示意图，其中副产物是电。此示意图图解说明用于阐述玉米乙醇WCBP的生命周期温室气体排放的生命周期组件。此示意图与图4A之间的一个差异是图式左侧的生命周期组件列，其阐述与用于产生电的作物残留物的收获、运输和利用相关的工艺。注意，图4A和4B提供了一种用于图解说明所述生命周期组件的便捷格式，其可以二选一的方式图解说明较多或较少生命周期组件。可设想其它格式且在其它规制的情况中有可能有需要。所属领域技术人员可将本发明实例调整为其它格式以供阐释、概念化和量化SPBCS的生命周期组件和排放。所述调整包含在SPBCS中。
WCBP的各个实施例的一个特征是包含阐述利用由生物燃料原料栽培(在本实例中是作物栽培)产生的农业残留物的组件，用于在生物燃料生命周期温室气体排放核算示意图内生成排放核算信用的目的。在出现规制框架(例如欧盟-ETS)之前，没有针对SPBCS的激励或研发排放核算信用的新来源的概念，且在燃料专用的规制框架(包含：美国RFS2；目前在加利福尼亚州和英属哥伦比亚实现且预期用于华盛顿、俄勒冈州和基洛夫州地区的LCFS；欧盟-RED和FQD；以及英国-RTFO)之前，没有针对研发燃料供应链内的排放核算信用的新来源的激励。
考虑到生物燃料或生物燃料碳循环，有多种方式来核算生物燃料的碳流量并确定规制值。在已建立规制系统的司法中，所属领域技术人员将理解，其可首先查看已建立的规制系统以指导适用方法的确定。然而，还应理解，所述系统一般是基于对生物燃料碳循环中相关组件的量化以及对相关组件的核算以获得生物燃料的净碳强度和/或可持续性量度。
对相关碳循环组件的量化可表示为单位温室气体/单位能量(例如，gCO2/MJ)。核算方法可为(例如)系统扩充或分配。在系统扩充中，为与使用作为更常见产物的取代物的各种产物相关的净排放减少提供排放核算信用(例如，参见实例6和7)。在分配方法中，将生命周期排放的部分(一般是与用于副产物利用的材料转向的上游工艺相关的排放)分配到各种产物(例如，参见实例8和9)。
实例5-玉米乙醇的温室气体排放概述(基线)。
表4显示干磨和湿磨玉米乙醇的温室气体排放(GHG)核算概述。此概述用作表5-8中所示WCBP实例的基线。此概述是从加利福尼亚大气资源局2009“详细的玉米乙醇的加利福尼亚经修改GREET途径”调整而来，其中详细提供各个值的导出。
表4
玉米乙醇燃料循环组件 干磨工艺 湿磨工艺
GHG(gCO2/MJ) GHG(gCO2/MJ)
油井到油箱(Well-to-tank)
作物栽培 5.65 5.81
栽培的化学品投入 30.2 31.35
玉米运输 2.22 2.28
乙醇生产 38.3 48.78
乙醇运输和存储 2.7 2.63
乙醇生产副产物 -11.51 -16.65
油井到油箱总计 67.6 74.2
油箱到车轮(Tank-to-wheel)
乙醇燃烧 0 0
油箱到车轮总计 0 0
油井到车轮(well-to-wheel)总计 67.6 74.2
在此实例中，干磨玉米乙醇的规制值为67.6gCO2/MJ，且湿磨玉米乙醇的规制值为74.2gCO2/MJ。表4(以及表5-8)中显示的核算只反映直接排放。间接排放的其它排放因素(例如，间接土地利用变化)也可包含在核算框架内，如直接排放的其它组合一般。例如，也可包含其它排放因素或其它核算以代表增加的用于补偿随农业残留物移除的营养物的肥料需求。在实例5-9中，乙醇燃烧值假设燃料自身中的所有碳都是生物成因碳，且因此不代表到大气中的净排放。
实例6-玉米乙醇的GHG概述(WCBP、电副产物、系统扩充方法)。
表5显示在系统扩充方法下，对于其中电是副产物的WCBP工艺，干磨和湿磨玉米乙醇的温室气体排放概述。
表5.
玉米乙醇燃料循环组件 干磨工艺 湿磨工艺
GHG(gCO2/MJ) GHG(gCO2/MJ)
油井到油箱
作物栽培 5.65 5.81
栽培的化学品投入 30.2 31.35
玉米运输 2.22 2.28
乙醇生产 38.3 48.78
乙醇运输和存储 2.7 2.63
乙醇生产副产物 -11.51 -16.65
残留物收获和存储 1.70 1.74
残留物运输 2.22 2.28
电产生 0 0
电利用/取代 -68.8 -66.3
油井到油箱总计 2.7 12.0
油箱到车轮
燃料中的碳 0 0
油箱到车轮总计 0 0
油井到车轮总计 2.7 12.0
在此实例中，干磨玉米乙醇的规制值为2.7gCO2/MJ，且湿磨玉米乙醇的规制值为12.0gCO2/MJ。与实例5相比，电副产物以提供具有比基线更有利的规制值的玉米乙醇的方式提供显著益处。因此，副产物的环境和核算值较大(例如，支配规制值的计算)且副产物生产的环境和核算成本较小(例如，小于生物燃料生产且对规制值影响极小)。
在此实例中，残留物收获和存储值假设，残留物收获需要作物栽培(例如，玉米耕种)所需能量的30％(产生GHG排放的30％)且具有零存储损失。残留物运输值假设，基于1：1质量比，运输排放等于运输玉米的排放(见下文)。然而，排放可显著较高(例如，由于秸秆密度显著较低，其可通过加工农业残留物来减轻)以及运输模式(例如，载具类型、距离等)和/或距离(在生物燃料和残留物加工设施不在同一地点的情形中)的差异。电产生值假设，排放的所有碳都是生物成因碳且不代表到大气中的净排放。电利用/取代值假设用残留物生成的电取代从煤生成的电。电利用/取代值的导出显示于实例7中。所述变量以及WCBP系统的其它修改或变化可通过测量或计算系统组件的排放/碳强度/可持续性容易地核算。
实例7-在加利福尼亚低碳燃料标准的情况中适用的用于定义排放核算信用的计算算法(WCBP、电副产物、系统扩充方法)。
表6显示在加利福尼亚低碳燃料标准的情况中适用的用于定义WCBP产生的排放核算信用的计算算法的实例(电副产物、系统扩充方法)。所代替电的碳强度值反映直接取代从煤生成的电(即，在此实例中，假设残留物可在燃煤电厂中共烧。其它值在其它情况(例如取代电网平均电)中可是适宜的)。表5中显示的电利用/取代值是根据以下方法来计算。
表6.
假设
参数 干磨工艺 湿磨工艺 单位
秸秆：粒质量比 1 1 kg(秸秆)/kg(粒)
所移除秸秆的分数 0.5 0.5
玉米粒质量(干重) 21.5 21.5 kg/bu
玉米乙醇产率 2.62 2.72 gal/bu
乙醇热含量 76330 76330 btu/gal
秸秆热含量 15 15 MJ/kg
电转化效率 0.3 0.3 MJ(电)/MJ(秸秆)
所代替电的碳强度 300 300 gCO2/MJ(所代替电)
能量单位转换因子 947.8 947.8 btu/MJ
算法输出
WCBP的碳强度降低 68.8 66.3 gCO2/MJ(eth)
在此实例中，干磨玉米乙醇的规制值减小是68.8gCO2/MJ，且湿磨玉米乙醇的规制值减小是66.3gCO2/MJ。这些值用于实例6中。
在实例7中，假设定义如下：秸秆：粒质量比定义以干质量计玉米秸秆产率对玉米粒产率的比率；所移除秸秆的分数定义从田地移除的玉米秸秆的分数，且假设剩余部分留在原地以促进侵蚀防护、土壤肥力和其它农业目标；玉米粒质量(干重)定义一蒲式耳(bushel)玉米粒的质量；玉米乙醇产率定义每蒲式耳玉米粒产生的乙醇；乙醇热含量定义所产生无水乙醇的热值-在此处使用较低热值以符合在加利福尼亚低碳燃料标准下适用的标准；秸秆热含量定义从田地移除的秸秆的热值(此可基于较高热值或较低热值来定义，只要使用相应电转化效率即可)；电转化效率定义电厂专用的将秸秆转化为电的净能量效率(此可基于较高热值或较低热值来定义，只要使用相应秸秆热含量即可)，在秸秆在燃煤电厂中与煤共烧的情形中，此效率有可能类似于煤的转化效率，可能因秸秆中的相对水分含量而酌减(参见鲁滨逊(Robinson)、基斯(Keith)和罗德(Rhodes)2001)；所代替电的碳强度定义通过用从玉米秸秆产生的电取代以其它方式产生的电来避免的排放-在秸秆与煤在燃煤电厂中共烧的情形中，此可能是所述电厂中从煤产生的电的排放强度；能量单位转换因子用于燃料热含量的量度在英制单位与公制单位之间的转换(分别是btu或英热单位与兆焦耳)。
在实例7中，算法输出是上文“假设”下所列示所有因子的乘积，除了“玉米乙醇产率”和“乙醇热含量”以外(用其倒数乘以算法中其它因子的乘积)。实例7显示算法的多种可能的实现中的一种。其它实现可适用于加利福尼亚低碳燃料标准情况内，且在其它司法的燃料政策的情况中(例如，英属哥伦比亚LCFS、英国RTFO和欧盟RED和FQD)几乎肯定需要其它实现来利用本发明。在这些和其它实施例中，可应用损失因子或核算碳损失的其它方式或来自由于残留物存储、运输等期间的降解所致残留物碳损失的其它GHG排放。例如，由于保证替代假设的工艺实现，将需要反映来自生物质运输的GHG排放的差异。
实例8-玉米乙醇的GHG概述(WCBP、电副产物、质量分配方法)。
表7显示在质量分配方法下，对于其中电是副产物的WCBP工艺，干磨和湿磨玉米乙醇的温室气体排放概述。在此质量分配实例中，乙醇生产副产物值仍基于系统扩充，以符合由加利福尼亚大气资源局定义的现有玉米乙醇途径。
表7.
玉米乙醇燃料循环组件 干磨工艺 湿磨工艺
GHG(gCO2/MJ) GHG(gCO2/MJ)
油井到油箱
作物栽培 5.65 5.81
栽培的化学品投入 30.2 31.35
玉米运输 2.22 2.28
乙醇生产 38.3 48.78
乙醇运输和存储 2.7 2.63
乙醇生产副产物 -11.51 -16.65
分配到残留物副产物的排放 -12.0 -12.4
油井到油箱总计 55.6 61.8
油箱到车轮
燃料中的碳 0 0
油箱到车轮总计 0 0
油井到车轮总计 55.6 61.8
在此实例中，干磨玉米乙醇的规制值为55.6gCO2/MJ，且湿磨玉米乙醇的规制值为61.8gCO2/MJ。排放按质量比例分配到残留物副产物(将来自作物栽培和上游工艺的排放分配到残留物副产物(以用于电产生))，如下文实例9中所述。此处，将来自残留物副产物的处理的排放视为残留物副产物供应链的一部分且在生物燃料排放核算中不加以核算。
实例9-在加利福尼亚低碳燃料标准的情况中适用的用于定义排放核算信用的计算算法(WCBP、电副产物、质量分配方法)。
表8显示在加利福尼亚低碳燃料标准的情况中适用的用于定义WCBP所产生排放核算信用的计算算法的实例(电副产物、质量分配方法)。表7中显示的分配到残留物副产物的排放值是根据以下方法来计算。
表8.
假设
参数 干磨工艺 湿磨工艺 单位
秸秆：粒质量比 1 1 kg(秸秆)/kg(粒)
所移除秸秆的分数 0.5 0.5
所生产整株作物的碳强度 35.9 37.2 gCO2/MJ(eth)
算法输出
WCBP的碳强度降低 12.0 12.4 gCO2/MJ(eth)
在此实例中，干磨玉米乙醇的规制值的减小为12.0gCO2/MJ，且湿磨玉米乙醇的规制值为12.4gCO2/MJ。
在实例9中，假设定义如下：秸秆：粒质量比定义以干质量计玉米秸秆产率对玉米粒产率的比率；所移除秸秆的分数定义从田地移除的玉米秸秆的分数，且假设剩余部分留在原地以促进侵蚀防护、土壤肥力和/或其它农业目标；所产生整株作物的碳强度定义隐含在全部农业产品中注定用于产物和副产物的排放-在此实例中其等于来自“作物栽培”和“农业的化学品投入”的排放的和。例如，5.65+30.2＝35.9。然而，如果排放核算框架包含将农业生产专用于生物燃料的间接效应(例如，间接土地利用变化)的排放因子，那么此排放因子可能也包含在确定“所产生整株作物的碳强度”中。
算法输出等于“所产生整株作物的碳强度”与专用于副产物的秸秆对注定用于产物或副产物的全部农业产出的质量比的乘积-在此情形中所述质量比等于0.5(每质量单位的所产生用于乙醇的粒中移除的农业残留物的质量)除以1.5(每质量单位的所产生用于乙醇的粒中注定用于产物或副产物的全部农业产出的质量)。例如，35.9*(0.5/1.5)＝12.0。
上述实例呈现本发明的说明性实施例，且使用本发明的教示内容和建议可容易地实现多个其它实施例。例如，其它实施例可存在于加利福尼亚低碳燃料标准内，以及其它司法的相似和类似燃料政策的情况中(例如，英国RTFO和欧盟RED和FQD)。同样，其它实施例可核算系统组件的不同组合。例如，损失因子可适用于反映由于在残留物存储、运输等期间降解所致的残留物碳损失。
尽管已参照特定实施例具体显示并阐述了本发明，但所属领域技术人员应理解，可在不背离随附权利要求书定义的本发明的精神和范围的情况下对形式和细节做出各种改变。

Claims (20)

1.一种使用具有存储器的数据处理器来核算生物燃料的碳流量并确定规制值的计算机化方法，所述方法包括：
在存储器中存储一个或一个以上碳流量值的第一集合，其表征从农业生物质的第一部分获得的生物燃料的生产和利用；
在存储器中存储一个或一个以上碳流量值的第二集合，其表征来自所述农业生物质的第二部分的副产物的生产和利用，其中所述第二部分包括农业残留物且其中所述副产物减轻人为的温室气体排放；和
使用所述数据处理器从碳流量值的所述第一和所述第二集合计算所述生物燃料的规制值。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述副产物包括电、热量和功率中的一者或一者以上。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述副产物包括纤维质生物燃料、固体生物燃料、生物炭、生物化学品、生物塑料、建筑材料、构造材料、纸浆、动物饲料和土壤改良剂中的一者或一者以上。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述副产物防止所述第二部分中的碳流动到大气中。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述副产物是化石烃产物的取代物，由此防止化石烃产物中的碳流动到大气中。
6.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括交易具有所述规制值的所述生物燃料，作为所述规制值的函数生成的可交易信用，或所述生物燃料和所述可交易信用二者。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述副产物的所述生产和利用包括从第二部分与煤的组合产生电。
8.一种改造生物燃料生产和利用的碳循环的方法，其包括：
安排从农业生物质的第一部分生产生物燃料和从所述农业生物质的第二部分生产副产物，其中所述第二部分包括农业残留物，由此减轻人为的温室气体排放；和
从表征所述生物燃料的所述生产和利用的一个或一个以上碳强度值的第一集合以及表征所述副产物的生产和利用的一个或一个以上碳强度值的第二集合给所述生物燃料指派规制值。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述副产物包括电、热量和功率中的一者或一者以上。
10.根据权利要求8所述的方法，其中所述副产物包括纤维质生物燃料、固体生物燃料、生物炭、生物化学品、生物塑料、建筑材料、构造材料、纸浆、动物饲料和土壤改良剂中的一者或一者以上。
11.根据权利要求8所述的方法，其中所述副产物防止所述第二部分中的碳流动到大气中。
12.根据权利要求8所述的方法，其中所述副产物是化石烃产物的取代物，由此防止化石烃产物中的碳流动到大气中。
13.根据权利要求8所述的方法，其进一步包括交易具有所述规制值的所述生物燃料，作为所述规制值的函数生成的可交易信用，或所述生物燃料和所述可交易信用二者。
14.根据权利要求8所述的方法，其中所述副产物的所述生产和利用包括从第二部分与煤的组合产生电。
15.一种制造生物燃料的方法，其包括：
从农业生物质的第一部分生产生物燃料；
从所述农业生物质的第二部分生产副产物，其中所述第二部分包括农业残留物且其中所述副产物减轻人为的温室气体排放；和
基于表征所述生物燃料的生产和利用的一个或一个以上碳强度值的第一集合以及表征所述副产物的生产和利用的一个或一个以上碳强度值的第二集合给所述生物燃料指派规制值。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述副产物包括电、热量和功率中的一者或一者以上。
17.根据权利要求15所述的方法，其中所述副产物包括纤维质生物燃料、固体生物燃料、生物炭、生物化学品、生物塑料、建筑材料、构造材料、纸浆、动物饲料和土壤改良剂中的一者或一者以上。
18.根据权利要求15所述的方法，其中所述副产物防止所述第二部分中的碳流动到大气中。
19.根据权利要求15所述的方法，其中所述副产物是化石烃产物的取代物，由此防止化石烃产物中的碳流动到大气中。
20.根据权利要求15所述的方法，其进一步包括交易具有所述规制值的所述生物燃料，作为所述规制值的函数生成的可交易信用，或所述生物燃料和所述可交易信用二者。
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Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8940265B2 (en) 2009-02-17 2015-01-27 Mcalister Technologies, Llc Sustainable economic development through integrated production of renewable energy, materials resources, and nutrient regimes
US9097152B2 (en) 2009-02-17 2015-08-04 Mcalister Technologies, Llc Energy system for dwelling support
US9231267B2 (en) * 2009-02-17 2016-01-05 Mcalister Technologies, Llc Systems and methods for sustainable economic development through integrated full spectrum production of renewable energy
US8999030B2 (en) * 2009-11-06 2015-04-07 Frederick J Schendel Methods of producing coal and fertilizers from fermentation residues
US20140095263A1 (en) * 2011-08-12 2014-04-03 Mcalister Technologies, Llc Comprehensive cost modeling of sustainably autogenous systems and processes for the production of energy, material resources and nutrient regimes
AU2012296378B2 (en) 2011-08-17 2016-06-02 1234 10Th Street Llc Reducing the carbon emissions intensity of a fuel
US8961628B2 (en) * 2012-06-22 2015-02-24 Sundrop Fuels, Inc. Pretreatment of biomass using steam explosion methods
US20130331961A1 (en) * 2012-06-11 2013-12-12 General Electric Company Data exchange system providing flexible and robust handling of units of measure
WO2014016799A2 (en) * 2012-07-27 2014-01-30 The State Of Israel, Ministry Of Agriculture & Rural Development, Agricultural Research Organization (Aro) (Volcani Center) Harvester with pyrolysis for bio-fuel crops
NZ714208A (en) * 2013-05-30 2019-06-28 Clean Coal Tech Inc Treatment of coal
CN104239663A (zh) * 2013-06-14 2014-12-24 中国科学院城市环境研究所 一种定量评价区域农林业生物质能资源开发潜力的方法
WO2015042315A1 (en) 2013-09-18 2015-03-26 James Rhodes Reducing the carbon emissions intensity of a fuel
US9476066B2 (en) 2014-03-06 2016-10-25 Iogen Corporation Production of products with favourable GHG emission reductions from cellulosic feedstocks
MX2020002719A (es) * 2017-09-11 2020-10-28 Nuseed Global Innovation Ltd Metodos de produccion agricola de cultivos de semillas oleaginosas de brassica carinata.
CA3158372C (en) * 2019-11-15 2023-03-28 Colin BEAL Lifecycle assessment systems and methods for determining emissions from animal production
CN111518567B (zh) * 2020-04-25 2021-02-09 浙江大学 超积累植物富集镉的微生物强化方法及所用的复合悬液

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101519671A (zh) * 2008-02-27 2009-09-02 中国科学院过程工程研究所 皇竹草分级转化燃料乙醇联产发电、纸浆的工艺方法
US20100331580A1 (en) * 2006-11-15 2010-12-30 Growmark, Inc. Oil recovery and syngas production from biomass-based processes

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BR9904982A (pt) 1999-10-29 2001-06-12 Aracruz Celulose Processo para prevenir ou controlar o aparecimento de manchas em madeira
US6355456B1 (en) 2000-01-19 2002-03-12 Dakota Ag Energy, Inc. Process of using wet grain residue from ethanol production to feed livestock for methane production
US20040064450A1 (en) * 2002-09-30 2004-04-01 Kabushiki Kaisha Toshiba Method for preparing data to be analyzed, data analysis method, data analysis device, data preparation program, data analysis program, data prediction device, data prediction method, data prediction program and computer
US7381550B2 (en) 2004-01-08 2008-06-03 Prime Bioshield, Llc. Integrated process for producing “clean beef” (or milk), ethanol, cattle feed and bio-gas/bio-fertilizer
US20080183523A1 (en) * 2007-01-22 2008-07-31 Carbon Flow, Inc. Carbon credit workflow system
CN101362596B (zh) 2008-06-18 2012-04-04 梁知维 生态型碳减排的系统化方法
US20100145716A1 (en) 2008-12-08 2010-06-10 Ning Zeng Carbon sequestration via wood burial and storage
US20100279391A1 (en) 2009-01-26 2010-11-04 Walter Steven Rosenbaum Method and system for removing co2 from the atmosphere
US20100233789A1 (en) 2009-01-26 2010-09-16 Walter Steven Rosenbaum Method and system for removing co2 from the atmosphere
EP2391881B1 (en) * 2009-02-02 2023-07-05 Planetary Emissions Management System of systems for monitoring greenhouse gas fluxes

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100331580A1 (en) * 2006-11-15 2010-12-30 Growmark, Inc. Oil recovery and syngas production from biomass-based processes
CN101519671A (zh) * 2008-02-27 2009-09-02 中国科学院过程工程研究所 皇竹草分级转化燃料乙醇联产发电、纸浆的工艺方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20130046479A1 (en) 2013-02-21
BR112013027074A2 (pt) 2019-09-24
WO2012145014A1 (en) 2012-10-26
US8285635B2 (en) 2012-10-09
CN103764805A (zh) 2014-04-30
US20120023000A1 (en) 2012-01-26
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