CN106029846B - 减少转化过程的碳足迹的方法 - Google Patents

Abstract

描述了一种用于减少任何商业上重要的工业转化过程的碳足迹的方法。该转化过程的输出可为可燃燃料、化学品、电力或热能。其最广泛的形式是，碳负模块输出能量至转化能量且该能量代替传统的基于化石燃料的能量。可封存的碳质固体通过碳负过程产生，其代表从大气的净碳回收。

Description

减少转化过程的碳足迹的方法

相关申请

本申请要求2013年12月23日提交的美国专利申请号14/139151的权益和优先权，美国专利申请号14/139151是2013年9月25日提交的美国专利号14/036,480的部分延续申请，美国专利号14/036,480是2011年7月25日提交的美国专利申请号13/189,709的延续，其内容通过引用整体并入本文。

技术领域

本发明通常涉及碳足迹减少和涉及用于达到该减少的方法。

背景技术

目前由化石燃料产生的碳排放使得大气负担过重。目前化石燃料的燃烧造成每年40亿公吨的二氧化碳释放到大气中和20亿公吨的二氧化碳充入世界海洋。已充分证实这些碳排放对于海洋以及陆地上的生物体的有负面影响。需要最小化化石燃料排放的影响。

目前有在从各种各样的原料生产生物燃料，以为化石燃料提供合适替代的兴趣。也有在许多工业生产过程中减少碳足迹的兴趣。转化过程的碳足迹是指通过转化过程产生的温室气体的排放。它通常表示为每重量生产的产品或生产的能源的二氧化碳当量的量。尽管任何其他温室气体如氮氧化物和甲烷被归入该范畴内，二氧化碳是认为的主要的温室气体。碳足迹通常带来在转换过程中使用的食品、燃料、制成品和材料和服务的生产和消耗。

特别地，需要减少碳正过程的碳足迹，或使任何碳正过程与一个或多个负碳过程结合以减少给定过程的碳足迹。在生产燃料中的碳负过程的概念已经在前面讨论了。参见，例如，J.A.Mathews,“Carbon-negative biofuels”,in Energy Policy 36(2008)pp.940-945。

针对碳负燃料的生产的方法包括在美国专利公开2010/0311157中描述的那些，其教导了从藻类作为原料的生物燃料生产。该过程由于藻类的CO₂的高吸收据称是碳负的。美国专利公开2010/0040510公开了一种在780℃和1100℃之间运行的多级加压流化床气化炉，其将生物质转化为合成气和生物炭(biochar)。该生物炭据说能够被加入到土壤中。明确避免了甲烷的形成，像汽油样挥发物如BTX(苯、甲苯和二甲苯)和焦油。所述气化炉据说可能产生碳负燃料。美国专利公开2008/0317657公开了一种用于在未指定的反应器容器中封存(sequestering)由气化生物质产生的焦炭形式的碳的系统和方法。低热值发生炉煤气是该过程的副产物。美国专利公开2004/0111968讨论了热解生物质以产生焦炭和热解气，这是重整为氢气的蒸汽。焦炭被处理成为碳基肥料。

发明内容

描述了一种过程，通过该过程以碳正足迹为特征的碳转化过程可以通过插入一个或多个碳负过程实现减少碳足迹。

在其最一般的形式中，本发明公开了一种用于通过引入其中利用可再生输入的一个或多个外部碳负过程减少任何转换过程的碳足迹的方法。

在一个方面，用于减少转化过程的碳足迹的方法，包括：(a)进行具有生物质作为输入和可封存的碳及可再生能源和可再生原料的一种或两者作为输出的外部碳负过程，和b)利用所述可再生能源以至少部分地驱动所述转化过程和/或利用所述可再生原料作为至所述转化过程的输入。

在一个或多个实施方案中，转化过程包括电力生产、电化学还原过程、冶炼、化石燃料提取、化学精炼和/或化学转化过程中的一个或多个。

在任一前述实施方案中，可再生能源选自于由热、可燃生物蒸汽、可燃燃料和电力的组成的组。

在任一前述实施方案中，电力通过从碳负过程作为输出获得的可燃生物蒸汽或可再生燃料的一种或两者的燃烧产生。

在任一前述实施方案中，可再生原料包括轻质烃、C1-C5轻气体或C6-C20烃。

在任一前述实施方案中，可封存的碳大于50％的固定碳。

在任一前述实施方案中，碳足迹减少大于1％，或碳足迹减少大于10％。

在任一前述实施方式中，可封存的碳通过用作土壤改良剂被封存，和/或可封存的碳通过地下储存被封存和/或可封存的碳通过添加至含有堆肥材料的土壤被封存。

在任一前述实施方案中，可封存的碳用于碳补偿和/或可封存的碳用于碳信用额。

在任一前述实施方案中，至少一些可封存的碳与氧、二氧化碳、甲烷或蒸汽反应以产生合成气，其取代化石碳，并且例如，合成气被转化成可燃燃料、炼油厂原料或化学品。

在任一前述实施方案中，可燃燃料、炼油厂原料或化学品中的至少一个被证明为碳负的。

在任一前述实施方案中，多个碳负过程的输出作为至转化过程的输入。

在任一前述实施方案中，碳负过程使转化过程具有RIN(可再生识别号码)资格。

在另一个方面，用于减少转化过程的碳足迹的系统，包括：(a)具有生物质作为输入和可封存的碳及可再生能源和可再生原料的一种或两者作为输出至转化过程的外部碳负系统；和b)直接连接到外部碳负系统的转化过程，用于接收在所述转化过程中作为动力的所述可再生能源和作为向所述转化过程的输入的所述可再生原料的一种或两种。

在任一前述实施方案中，碳负系统的尺寸是可调的。

在任一前述实施方案中，碳负系统产生生物炭和生物蒸汽。

在任一前述实施方案中，多个外部碳负系统直接连接至所述转化过程。

在任一前述实施方案中，多个外部碳负系统与所述转化过程并联连通。

在任一前述实施方案中，多个外部碳负系统与所述转化过程串联连通。

在一个实施方案中，碳负过程利用使用可再生原料如木材和草的热解过程。所述热解过程产生可被封存在土壤中较长时间的碳质固体。在一个实施方案中，热解产生例如，热、能量或可再生燃料的形式的能量，以使过程能量自给，产生驱动热解的能量以及驱动外部转化过程的能量。在一个实施方案中，热解产生可燃蒸气，其燃烧以产生可以在转化过程中用于驱动设备的电力。在又一个实施方案中，热解蒸气被送入催化转化过程以产生可再生燃料或化学品。可再生燃料可以作为用于外部转化过程的碳负能量来源。作为一种选择，或另外地，可再生化学品可以作为负碳原料用于外部能量过程。

在本发明的另一个实施方案中，多个碳负过程并联产生输出，且该输出被送入转化过程。在另一个实施方案中，碳负过程是联合的，如干燥和/或烘焙，接着热解，接着气化且它们的输出被收集并送入转化过程。在再一个实施方案中，生物分馏(biofractioning)过程是碳负过程。

本发明的其他特征和方面将通过下面的详细描述结合附图变得显而易见，附图通过举例的方式示出根据本发明实施方案的特征。该概述并不旨在限制本发明的范围，本发明的范围仅由所附权利要求限定。

附图说明

参照以下附图，根据一个或多个不同实施方案详细描述本发明。附图仅用于说明的目的提供并仅描述了本发明的典型或示例实施方案。这些附图为便于本发明的读者理解本发明而提供，不应被认为是本发明的广度、范围或适用性的限制。应当注意的是，为了清楚和便于说明，这些附图不一定按比例绘制。

图1是说明碳正转化过程的一个实施方案的流程图，其采用输入并将其转化成可燃燃料、化学品、电力或热能中的至少一种。

图2是实施本发明后减少转化过程的碳足迹的效果的实例。

图3示出在应用到碳正转化过程时实施本发明的效果，表明转化过程的碳足迹在本发明实施时是反转的。

图4示出在应用到负碳转化过程时实施本发明的效果，表明转化过程的碳足迹在本发明实施时进一步减少。

图5是碳负过程模块的实施方案，其具有生物质作为输入和作为输出，具有可封存的碳和可燃燃料、化学品、电力或热能中的至少一种。

图6是说明用于将碳负过程模块插入到转化过程的实施方案的框图。

图7是说明多个碳负过程模块的输出如何可以作为至转化过程的输入的流程图。

图8示出使用1.0吨生物质作为输入和0.25吨可封存的炭(char)和0.75吨生物蒸汽和轻质气体作为输出以及CO2当量分布的碳负过程模块的实施方案的物料平衡。

图9是对于生物蒸汽转化和生物炭处理具有更详细的可能性的碳负过程模块的实施方案。

图10示出在确定碳负模块实施方案的碳负方面的碳平衡考虑。

图11示出本发明的一个实施方案，其中负碳转化过程插入负碳转化过程内，以在不同类型的生物质被一起送入转化过程后产生不同类型的可封存的碳。净结果是初始碳负过程的碳足迹减少。

这些附图并不意在穷举或将本发明限制为所公开的精确形式。应当理解，本发明可以用修改体和变化体来实践，并且本发明仅由权利要求及其等同物来限定。

具体实施方式

本发明的实施方案都针对用于减少任何转化过程，特别是具有显著碳正排放的工业转化过程的碳足迹的方法。

转化过程被定义为使用能量以采取物理输入，并将其转化成可燃燃料、化学品、电力或热能中的至少一种的过程。后者被称为有用的产品。转化过程必然具有两个输入：物理输入和能量输入。在典型的碳正过程中，物理输入是不可再生的来源输入且能量输入来自化石燃料。至转化过程的能量输入可以是执行所述转换所需的电能或热能或其他形式的能量，诸如电化学或核能。图1是说明含有碳正转化过程的生产模块的实施方案的流程图。示出的是碳正生产模块50，包括输入100和转化过程200。输入100和转化过程200两者均具有正碳足迹，意味着释放/产生二氧化碳以生产它们，以使生产模块的输出是碳正。转化模块的可能的输出是可燃燃料210、化学品220、电力230和热能240。输入100可以是可再生或不可再生来源、含有或不含碳的任何物质，它被送入到转化过程200。输入100的实施方案包括未加工的矿石、未加工的原料和未加工的化学品。输入100的实施方案的全部性质将从转化过程200的实施方案的公开内容变得明显。

转化过程200可以被应用于使用能量以实现原料物理或化学转化为不同的物质的化学和工业过程。转化过程可以应用于其自身，或作为较大过程的一部分。尤其高的碳足迹转化过程的实施方案包括将矿石转换为金属的冶炼过程，如铅、钢或铜冶炼；从氧化物到金属的电化学还原过程，如在贝塞麦过程中铝氧化物还原为金属铝，和高温处理方法，其使用热以结合材料，如粘土、沙子或水泥，或使用氧气的炼钢过程。涉及物质的物理形成过程包括在内。也包括涉及使用超临界方法和冷冻干燥的物质的物理状态的变化，如气体的液化、气体洗涤、干燥，和冷冻干燥过程。包括涉及给定物质的大小变化的过程，如在流通过程(communition processes)中。

电解过程包括电镀过程，所述电镀过程将材料沉积在电极上，包括镀金、阳极氧化和电解沉积，以及电铸、电蚀刻、电雕刻、电抛光、电泳和电分离过程。使用电弧炉的过程包括在内。

有物理成型过程，涉及铸造、冲压、通过大型和小型机器的机械加工、锻造如炉中的锻铁锻造、焊接、金属切割、金属抛光的金属制造过程，变硬或使金属元素更韧性的过程，模具制造。也包括模制过程如压塑和吹塑。清洁过程如喷砂、水射流喷砂、热空气喷砂和液体喷砂过程也包括在内。

包括物理和化学分离过程，包括各种形式的蒸馏如真空和蒸汽蒸馏，溶剂萃取过程如有机溶剂萃取和超临界萃取，和浮选分离过程。

包括涉及一种化学品转化成另一种化学品的过程。这些众多的化学过程的实例包括化学石油或大分子裂化过程、烷基化过程、苯官能化过程和使用Friedel-Crafts化学的过程。还包括利用聚合反应、苯官能化反应、Diels-Alders反应、烯烃复分解反应、酯基转移反应、制皂化学、酰胺形成反应、羰基化反应以及酸化和碱反应的过程。

以上使用化石燃料的转化过程将通常具有正碳足迹。任何这些过程可受益于本发明，通过将碳正足迹过程与碳负过程结合，以减少输出的碳足迹。在一些情况下，所述足迹在与能量密集型分类相当的其他转化过程中可以是如此相对地高。特别针对本发明证明其最大效用的这些过程。

本发明的实施将有助于通过将碳负过程引入到能量密集的化石燃料基转化过程中减少碳足迹的目的。效果将是如图2中所示的减少所述足迹，虽然在一些实施方案中，所述减少将非常显著以实际地使过程总碳负。这在图3中展示，其示出了将碳足迹从正到负反转的效果。本发明也可以应用到碳负过程，以使之更负。这通过图4示出。减少给定过程的碳足迹的效果将在本上下文中称为“碳整治”。本发明将减少任何转化过程的碳足迹超过1％，优选超过5％，最优选超过10％。它可以使转化过程具有RIN(可再生识别号码)额度资格。

转化过程或生产模块的碳整治可以通过将碳负模块结合到所述转化过程来实现。碳负模块含有将可再生输入如生物质转化为有用的产品并在过程中封存碳的过程。由于吸收大量二氧化碳的生物质的碳固定，生物质是向所述过程的高度碳负输入。碳负模块60的一个实施方案示于图5中。可再生能源输入300如生物质是指向碳负过程350，其产生碳质可封存的副产品375(通常称为生物炭)。通常情况下，生物质转化需要能量输入。可封存的碳被认为具有非常低的足迹，并且可被认为具有“零”碳足迹。碳负过程产生一种或多种可在后续转化过程使用的可再生能源或可再生原料。从模块的输出可包括可燃化学品310、化学品320、电力330和热能340的至少一种。产品375的可封存的性质使对于模块60是碳负的。总过程是碳负的，只要高度碳负生物质输入重于向碳负过程350输入的碳正外部能源。能量输入的碳影响可通过使用可再生资源减少(在下面更详细地讨论)。

可封存的碳的特征在于它的抗微生物分解性。它通常大于50％的固定碳。滞留在土壤中一年后可封存的碳将表现出小于20％的微生物分解。在其他实施方案中，滞留在土壤中一年后可封存的碳将表现出小于10％或小于5％的微生物分解。在许多情况下，可封存的碳将展现抗微生物分解显著更长的时间，如超过5年或超过10年，或超过20年，或超过50年。可能的碳负过程的实例包括生物质的热化学热解，使用碳捕获的生物能源生产和使用藻类的油生产。在后一种情况下，碳捕获的形式是气态CO₂且藻油是液态烃(取代化石排放的CO₂)。

碳负极模块50的一个实施方案示于图8中。这是物料和能量平衡的过程。1吨生物质被引入到热解过程中，热解过程将它转换成0.75吨生物蒸汽和轻气体和0.25吨生物炭。生物蒸汽包括由生物质的分解产生的较低分子量氧化的和烃化合物。7.5mm BTU是净生成的且能够被送到转换过程，如冶炼过程。该能量表示500kg CO₂的可再生替代，这本应从天然气的燃烧而获得。

在本发明的另一个实施方案中，碳整治可由比图8所示的更复杂的过程来实现。图9示出含有多种成分的碳负过程的实施方案。用于该过程的成分先前已经在美国专利5,568,493和美国专利8,430,937中公开，它们通过引用整体并入本文。现在参照图9，生物质405被输入热解过程420以同时产生可燃燃料和化学品495和可封存的碳425。生物质405在经受热解过程420之前在操作410中进行预处理。转化过程产生可封存的碳425和挥发性气体流423，例如，含有生物蒸汽和轻质气体的挥发性气体流。

继续参考图9，挥发性气体流423分别通过分离和共混过程480和490转化为商品级燃料495，这也可产生可销售的化学品481和491。可选的燃料转化过程470将挥发性气体流转化为可再生燃料组分473，其可含有例如乙炔、苯、甲苯和二甲苯。所述可封存的炭425可部分地通过合成气生产步骤450转化为合成气。合成气可具有多种用途，包括通过过程460转化为燃料和燃料前体，和在能源生产或化学品生产455中使用。合成气生产过程450可以接收来自如下的输入：(ⅰ)生物炭加工430，(ⅱ)氢、碳或氧的外部来源431，(ⅲ)从过程460回收的一氧化碳或二氧化碳，或(iv)分离过程之后回收的气体482。

在一些实施方案中，生物炭425可以被封存在地下储存产品434中。生物炭也可以与堆肥混合以得到封存的产品433。生物炭作为土壤改良剂的直接利用也是可能的，因为生物炭在土壤中的滞留时间大约千年。后者已经从生物炭在亚马逊河的土壤亚马逊黑土中作为土壤增强剂的持续性确定。生物炭425也可以经由不同的技术升级并作为土壤肥料439出售以增强土壤生长。在进一步的实施方案中，生物炭425可任选地在直接出售用于各种最终用途如活性炭、气体净化器、煤净化器和净水器之前被处理。生物炭处理和封存的进一步细节可以在美国专利号430,937中找到，其通过引用整体并入本文。商品级碳负燃料495由热解衍生的可再生燃料和可封存的生物炭的同时生产产生。

没有外部能量输入，图5的碳负模块由于生物炭的存在必然是碳负的。即使添加外部能量，适当的能量输入的选择和返回至所述过程的碳负过程的各个输出的回收也导致碳负过程。

如图6中的实施方案所示，当与转化过程结合时，转化过程的碳足迹的减少是可能的。图6示出通过能量分配器75结合到生产模块50上的碳负模块60。分配器75可包括具有T形结构的简单管子。能量分配器75分配来自碳负模块的能量74。在生物质热解过程中，能量74可包括热解能(热)、由热解气体的燃烧产生的热或热解气体的燃烧产生的电力生产。能量分配器75将能量，例如，由碳负模块产生的燃烧能量76引导至生产模块。燃烧能量76作为用于补充或减小生产模块中转化过程能量需求的能量的来源。由碳负模块产生的能量的一部分可被转移(示为能量77)以自激励碳负过程，因此，通过减少外部输入能量需求进一步提高过程的碳负性。

如图5中所示，碳负模块可产生碳负化学品、可燃燃料形式或其他形式的材料有用输出。该输出在图6中示出为用于生产模块的原料79。原料79可包括轻质烃、C1-C5轻气体或C6-C20烃。在某些实施方案中，原料可用于热或电力的产生，所述热和电力用于转化过程例如冶炼或电化学还原过程或任何需要热或电力的过程作为转化过程的一部分或作为驱动转化过程的能源。

原料也可在体现在涉及化学转化过程的生产模块中，所述化学转化过程如在苯甲酰化过程中苯转化为苯甲酸。来自生物质的热解的其他示例性的原料包括乙炔、甲苯、二甲苯和乙酸，它们都是用于多种化学生产过程的原料。举例来说，甲苯可用作苯的前体，且用在氧化反应中以产生化学上两个重要的中间体苯甲醛和苯甲酸。乙酸是乙醛形成的有用试剂，乙炔可用作与醇类、氰化氢、氯化氢或羧酸一起得到乙烯基化合物以及与一氧化碳一起得到丙烯酸的原料。生产模块50可具有可再生或不可再生形式的附加输入80，其允许转化过程执行转化。

在一个或多个实施方案中，碳负模块结合到生产模块。这两个过程的结合消除或减少制造可用于转化过程的碳负可再生资源所需的能量。例如，如果转化过程距离碳负模块显著距离，需要运输的形式的能量以将碳负可再生资源带到生产站点。碳负模块和生产模块的站点可有利地彼此紧密排布，或共同位于单个站点上或甚至集成至一个过程。可以预期的是碳负过程的某些输出可以被收集并储存以在以后的日期在生产过程中使用。这样的储存和后续使用可彼此接近进行，以便对于其运输不需要显著添加碳正活动。

在一个或多个实施方案中，碳负模块直接结合到产生模块。“直接结合”是指两个过程彼此直接连通，例如，通过具有物理上将碳负过程的输出与生产模块连接的管道或管子。在其他实施方案中，可以通过媒介，例如电传输线或热的热传递机制进行结合，正如在“直接结合”的含义内。

碳负模块60对于生产模块50的相对大小决定碳负的程度，从而决定应用于转化过程的碳整治。如果与碳正模块相比，碳负模块相对较小，那么将实现如图2所示的情况A。另一方面，如果碳负模块足够负，它可以倒转碳正生产模块的碳足迹，如图3所示。代替一个大的碳负模块，一个实施方案可以具有多个碳负模块，所有均送入生产模块，如图7所示。图7是多个并联的碳负过程产生输出的实例。生产模块的输入可以是如先前所讨论的能量或原料。生产模块50可具有可再生或不可再生形式的附加输入55，其允许转化过程执行转化。

如本文所用，术语“生物质”包括源自或容易获自植物或动物来源的任何材料。这种材料可以包括但不限于：(i)植物产品，例如树皮、叶、树枝、树桩、硬木片、软木片、葡萄浮石(grape pumice)、甘蔗渣、柳枝稷；和(ii)团粒材料例如草、木材和干草团粒，作物产品例如玉米、小麦和南非槿麻。该术语还可以包括种子，例如蔬菜种子、向日葵种子、水果种子和豆科植物种子。术语“生物质”还可以包括：(i)废产物，包括动物粪便，例如家禽衍生的废物；(ii)商品或可回收的材料，包括塑料、纸、纸浆、硬纸板、锯末、木材残渣、木材刨花和布料；(iii)城市废物，包括污水废物；(iv)农业废物，例如椰子壳、山核桃壳、杏仁壳、咖啡渣；和(v)农业饲料产品，例如稻草、麦秆、稻壳、玉米秸(corn stover)、玉米秸秆和玉米芯。

图10是说明从二氧化碳平衡的观点看可能的碳途径的流程图。大气二氧化碳是用于输出生物质的光合过程的碳来源。需要能量来收集和运输生物质，这种能量的生产留下碳足迹。其他碳足迹在生产实现生物质转化为燃料和可封存的碳的能量、生产用于分离和混合过程的能量以及生产用于生物炭升级的能量的过程中被留下。转化过程本身可释放出二氧化碳。根据碳与堆肥是否混合，土壤中封存的碳可以作为二氧化碳释放的小的来源。在可燃燃料和可封存的碳作为单独的和未被污染的产品的生产中，一些二氧化碳通过在土壤中封存碳而从大气中除去。在本发明的情况下，输出路径表示提供给正转化过程的能量，其可以部分地驱动所述转化过程。

碳整治还可以发生在已经存在的碳负过程上，如由图6所展示的。转化过程50可包括已经碳负的过程，其然后从不同的碳负模块取走额外的可再生能源。这示于图4中。在一些实施方案中，碳负模块和转化过程是相同的过程，这由图11展示。采用生物质输入860以产生可封存的碳851并输出化学品、可燃燃料、电力和热能的碳负过程800可具有附加生物质输入861(与860不一定相同的原料)以生产产生额外的有用输出的生物炭852。以这种方式，过程800的碳足迹被进一步降低。

尽管上面以各种示例性实施方案和实施方式的形式描述了本发明，但应理解，单个实施方案的一个或多个中描述的各种特征、方面和功能在其适用性上不限于描述它们的特定实施方案，而是可以单独或以各种组合应用至本发明的其他实施方案的一个或多个，无论此类实施方案是否被描述并且无论此类特征是否被展示为所描述的实施方案的一部分。因此，本发明的宽度和范围不应受到任一上述示例性实施方案的限制。

除非另外明确陈述，本文件中使用的术语和短语及其变化形式应该解释为开放式而不是限制性的。作为前述的实例：术语“包括”应该被解读为表示“包括但不限于”或类似含义；术语“实例”用于提供讨论的项目的示例性情形，而不是其穷尽性或限制性清单；术语“一个”(a/an)应该被解读为表示“至少一个”、“一个或多个”或类似含义；并且诸如“常规”、“传统”、“正常”、“标准”、“已知”和类似含义的术语的形容词不应被解释为将所描述的术语限制为给定时期或截止给定时间可获得的项目，而应被解读为涵盖目前或将来任何时间可获得或知道的常规、传统、正常或标准技术。同样，当本文件提及对本领域普通技术人员明显或已知的技术时，此类技术涵盖技术人员在目前或将来的任何时间点清楚或知道的那些。

在一些情况下，放宽性词和短语例如“一个或多个”、“至少”、“但不限于”或其他类似短语的存在不应被解读为表示较窄的情况在可能不存在此类放宽性短语的情形下是期望或需要的。此外，本文提出的各种实施方案以示例性框图、流程图和其他图的形式描述。如阅读本文件后对于本领域普通技术人员将明显的，可以实施示例说明的实施方案及其各种替代选择，而不限于所示例说明的实例。这些示例说明及其附加描述不应被解释为要求特定构造或配置。

Claims (24)

1.一种用于减少转化过程的碳足迹的方法，包括：

(a)进行具有生物质作为输入和可封存的碳及可再生能源和可再生原料的一种或两者作为输出的外部碳负过程，和

b)利用所述可再生能源以至少部分地驱动所述转化过程和/或利用所述可再生原料作为至所述转化过程的输入。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述转化过程包括如下过程的一个或多个：电力生产，电化学还原过程，冶炼，化石燃料提取，化学精炼和化学转化过程。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述可再生能源选自由热、可燃生物蒸汽、可燃燃料和电力组成的组中的一种或多种。

4.根据权利要求3所述的方法，其中电力通过从碳负过程作为输出获得的可燃生物蒸汽或可再生燃料的一种或两者的燃烧产生。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述可再生原料包括轻质烃、C1-C5轻气体或C6-C20烃。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述可封存的碳大于50％固定碳。

7.权利要求1所述的方法，其中所述可封存的碳通过用作土壤改良剂被封存。

8.权利要求1所述的方法，其中所述可封存的碳通过地下储存被螯合。

9.权利要求1所述的方法，其中所述可封存的碳通过添加至含有堆肥材料的土壤被封存。

10.权利要求1所述的方法，其中所述可封存的碳用于碳补偿。

11.权利要求1所述的方法，其中所述可封存的碳用于碳信用额。

12.根据权利要求1、6、7、8、9、10或11所述的方法，其中所述碳足迹减少大于1％。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述碳足迹减少大于10％。

14.根据权利要求1所述的方法，其中至少一些可封存的碳与氧、二氧化碳、甲烷或蒸汽反应以产生合成气，其取代化石碳。

15.权利要求14所述的方法，其中所述合成气被转化成可燃燃料、炼油厂原料或化学品。

16.权利要求15所述的方法，其中所述可燃燃料、炼油厂原料或化学品中的至少一个被证明为碳负的。

17.权利要求1-16所述的方法，其中所述多个碳负过程的输出作为至转化过程的输入。

18.权利要求1-16所述的方法，其中所述碳负过程使转化过程具有RIN资格。

19.一种用于减少转化过程的碳足迹的系统，包括：

(a)具有生物质作为输入和可封存的碳及可再生能源和可再生原料的一种或两者作为至转化过程的输出的外部碳负系统；和

b)直接连接到外部碳负系统的转化过程系统，其用于接收在所述转化过程中作为动力的所述可再生能源和作为向所述转化过程的输入的所述可再生原料的一种或两种。

20.根据权利要求19所述的系统，其中所述碳负系统的尺寸是可调的。

21.根据权利要求19或20所述的系统，其中所述碳负系统产生生物炭和生物蒸汽。

22.根据权利要求19、20或21或所述的系统，其中多个外部碳负系统直接连接至所述转化过程。

23.根据权利要求22所述的系统，其中所述多个外部碳负系统与所述转化过程并联连通。

24.根据权利要求22所述的系统，其中所述多个外部碳负系统与所述转化过程串联连通。