Logistic aspects of the ecological impact indicators of an agricultural biogas plant

• Authors: Muradin Magdalena , Foltynowicz Zenon

Title variants

PL

Logistyczne aspekty ekologicznych wskaźników oddziaływania biogazowni rolniczej

• Languages of publication: EN

Abstracts

EN

Background: Poland must fulfill its obligations regarding increasing the share in the production of energy from renewable sources. By 2020, this share for Poland is to amount to a minimum of 15% of green energy consumption in final gross energy consumption. Poland has significant biomass potential that can be used for biogas production. Biogas can be produced in biogas installations installed in landfills, sewage treatment plants or agricultural biogas plants. Literature sources state that in studies of environmental effects concerning the operation of agricultural biogas plants, it is the logistics of the feedstock load that causes the greatest environmental burdens as well as that the distance to which the feedstock is transported significantly affects the growth of global warming potential. In this publication for the first time for Polish conditions will be presented the results of the analysis of logistics aspects and their impact on the ecological impact indicators of four agricultural biogas plants differing in the way the feedstock is provided. Methods: The assessment of ecological impact indicators was carried out using the Life Cycle Assessment (LCA) methodology based on ISO 14040-44 and using the LCIA Impact 2002+ method. In this method 15 impact categories are distinguished to which damage categories: Human health, Ecosystem quality, Climate change and Resources are assigned. Primary data obtained in the tested biogas plants and selected secondary data obtained from the Ecoinvent database v. 3.4 were processed using the SimaPro Ph.D. v. 8.3.0 calculation program. All results are analyzed relative to the functional unit defined as producing 1000 MWh of electricity. The analyzed four agricultural biogas plants are representative examples for particular types of agricultural biogas plants. Results: The results of the calculations show that the greatest environmental effects are related to the stage of providing the raw material in biogas installations, mainly due to the long-distance transport of substrates with the use of heavy transportation equipment. The results of the variant analysis show that transporting slurry with a pipeline would allow for 10-fold reduction of environmental damage in relation to BAU, i.e. transport by means of a farm tractor with a barrel. Conclusions: The logistics aspects of the operation of selected agricultural biogas plants differing in the way the feedstock is provided are one of the main factors affecting their ecological efficiency. The transport of raw materials, both as to the length of the transport route and the means of transport used, impact on the ecological impact indicators of agricultural biogas plants. The obtained positive environmental effects from the production of electricity from biogas are often significantly reduced by inadequate transport of raw materials or their transport over long distances. Further work is required to convince the biogas plants operators on the need of proper logistics solutions. Preferably if based on the results of the presented analyzes, they should consider submitting a logistics management system for the flow of raw materials in a biogas plant, to the certification for example in the ISCC system and REDcert.

PL

Wstęp: Polska musi wypełnić swoje zobowiązania dotyczące zwiększenia udziału energii ze źródeł odnawialnych w produkcji energii elektrycznej. Do roku 2020 ten udział dla Polski ma wynosić co najmniej 15% całkowitego zużycia energii w końcowym zużyciu energii brutto. Polska ma znaczny potencjał biomasy, który można wykorzystać do produkcji biogazu. Biogaz można produkować w instalacjach biogazowych instalowanych na składowiskach odpadów, oczyszczalniach ścieków lub biogazowniach rolniczych. Źródła literaturowe stwierdzają, że w badaniach skutków środowiskowych dotyczących eksploatacji biogazowni rolniczych, logistyka wsadu surowca powoduje największe obciążenia środowiska. Odległość, na której transportowany jest surowiec, znacząco wpływa na wzrost potencjału globalnego ocieplenia. W niniejszej publikacji po raz pierwszy dla polskich warunków zostaną przedstawione wyniki analizy aspektów logistycznych i ich wpływu na wskaźniki oddziaływania środowiskowego czterech biogazowni rolniczych różniących się sposobem podawania surowca. Metody: Ocena wskaźników oddziaływania ekologicznego została przeprowadzona przy użyciu metodologii Analizy cyklu Życia [Life Cycle Assessment (LCA)] opartej na normie ISO 14040-44 z zastosowaniem metody LCIA Impact 2002+. W tej metodzie wyodrębnia się 15 kategorii oddziaływania, do których zaliczane są takie kategorie szkód jak wpływ na zdrowie ludzi, wpływ na jakość ekosystemu, wpływ na zmiany klimatu i zasoby naturalne. Dane pierwotne uzyskane w badanych instalacjach biogazowych i wybrane dane wtórne uzyskane z bazy danych Ecoinvent v. 3.4 zostały przetworzone przy użyciu programu obliczeniowego SimaPro Ph.D. v. 8.3.0. Wszystkie wyniki były analizowane w odniesieniu do jednostki funkcjonalnej zdefiniowanej jako wytworzenie 1000 MWh energii elektrycznej w biogazowni rolniczej. Analizowane cztery biogazownie rolnicze są reprezentatywnymi przykładami dla poszczególnych rodzajów biogazowni rolniczych. Wyniki: Wyniki analiz wskazują, że największe negatywne efekty środowiskowe związane są z etapem dostarczania surowca do instalacji biogazowych, głównie ze względu na transport wsadu na duże odległości przy użyciu ciężkiego sprzętu transportowego. Wyniki analizy wariantowej pokazują, że transport gnojowicy za pomocą rurociągu pozwoliłby na 10-krotne zmniejszenie szkód środowiskowych w stosunku do BAU, tj. transportu za pomocą ciągnika rolniczego z beczką. Wnioski: Aspekty logistyczne działania wybranych biogazowni rolniczych różniących się sposobem podawania surowca są jednym z głównych czynników wpływających na jego efektywność ekologiczną. Transport surowców, zarówno pod względem długości trasy transportu, jak i wykorzystywanych środków transportu, wpływa na wskaźniki oddziaływania ekologicznego biogazowni rolniczych. Uzyskany pozytywny wpływ na środowisko wynikający z produkcji energii elektrycznej z biogazu jest często znacznie ograniczany przez niedostateczny transport surowców lub ich transport na duże odległości. Konieczne są dalsze prace, aby przekonać operatorów biogazowni o potrzebie odpowiednich rozwiązań logistycznych. Najlepiej, gdyby w oparciu o wyniki przedstawionych analiz rozważyli poddanie systemu zarządzania logistyką przepływu surowców w biogazowni certyfikacji np. w systemie ISCC oraz REDcert.

Keywords

EN

life cycle assessment; agricultural biogas plant; renewable energy; ecological performance /effectiveness; ecological impact indicators

PL

analiza cyklu życia; biogazownia rolnicza; energia odnawialna; efektywność ekologiczna; wskaźniki wpływu ekologicznego

• Publisher: Wyższa Szkoła Logistyki
• Journal: LogForum
• Year: 2018
• Volume: 14
• Issue: 4
• Pages: 535-547

Contributors

author

Muradin Magdalena

• Poznań University of Economics and Business, Poznań, Poland

author

Foltynowicz Zenon

• Poznań University of Economics and Business, Poznań, Poland