Valorising Agricultural Residues into Pellets in a Sustainable Circular Bioeconomy

Truizmem jest już stwierdzenie, że spalanie paliw kopalnych zwiększyło zmiany klimatyczne i ich skutki. Biomasa w postaci granulowanej pojawi się jako substytut w przyszłych biogospodarkach o obiegu zamkniętym. Ten krótki przegląd koncentruje się na wykorzystaniu pozostałości rolniczych jako surowca do produkcji pelletu i bada aspekty zrównoważonego rozwoju – społeczno-kulturowe, ekonomiczne, środowiskowe i techno-funkcjonalne – w ponad 20 recenzowanych artykułach wybranych w tym celu przy użyciu Scopus z zestawem wyszukiwanych fraz. Artykuły stanowią studia przypadków z lat 2012–2023, pochodzące z różnych krajów świata – Brazylii, Kanady, Chin, Danii, Grecji, Indii, Włoch, Meksyku, Peru, Hiszpanii, Tajlandii, Turcji, Zambii itp. Niektóre z nich zasługują na wzmiankę w streszczeniu. Społeczny aspekt zrównoważonego rozwoju nie był badany tak często, jak ekonomiczny i środowiskowy. Studia przypadków podkreślają znaczenie dostosowania procesu granulowania do właściwości pozostałości rolniczych/ogrodniczych i panujących warunków lokalnych. Zachęcający jest fakt, że w analizowanych artykułach wskazuje się na nadmiar pozostałości rolniczych (kukurydza, kawa, komosa ryżowa, fasola, owies, pszenica, oliwki, pomidory, granaty, winogrona itp.), które można wykorzystać do postaci pelletu, również w połączeniu z odpadami leśnymi. Jest to tym bardziej wskazane, gdy dotychczasowa praktyka polega na otwartym spalaniu takich pozostałości na polach. Zmierzanie w kierunku celów zrównoważonego rozwoju (SDG) będzie wspomagane przez inwestycje w biorafinerie. Cel SDG 17 jest niezwykle istotny dla ich powodzenia – współpraca i współdziałanie pomiędzy kilkoma zainteresowanymi podmiotami na całym świecie. Przegląd ten, choć oparty na zaledwie 20 artykułach z całego świata, stanowi dogłębną analizę, która może zainteresować decydentów i specjalistów ds. zrównoważonego rozwoju, którzy chcą przyczynić się do przejścia na biogospodarkę o obiegu zamkniętym.

Słowa kluczowe:

pozostałości rolnicze, bioodpady, zrównoważenie środowiskowe, pellety, zrównoważenie społeczne, Cele zrównoważonego rozwoju

Bibliografia

ABDULKADIR K. and KURKLU A., 2022, Production of pellets from pruning residues and determination of pelleting physical properties, Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects, 44(4): 10346-10358. DOI: https://doi.org/10.1080/15567036.2020.1752857

ALARCON M., SANTOS C., CEVALLLOS M., EYZAGUIRRE R. and PONCE S., 2017, Study of the mechanical and energetic properties of pellets produced from agricultural biomass of quinoa, beans, oats, cattail and wheat, Waste Biomass Valor, 8: 2881–2888. DOI: https://doi.org/10.1007/s12649-017-9983-0

DE SOUZA H.J.P.L., ARANTES M.D.C., VIDAURRE G., ANDRADE C.R., CARNEIRO A., DE SOUZA D.P. and PROTASIO T., 2020, Pelletization of eucalyptus wood and coffee growing wastes: Strategies for biomass valorisation and sustainable bioenergy production, Renewable Energy, 149: 128–140, https://doi.org/10.1016/j.renene.2019.12.015. DOI: https://doi.org/10.1016/j.renene.2019.12.015

DUCA D., MACERATSEI V., FABRIZI S. and TOSCANO G., 2022, Valorising Agricultural Residues through Pelletisation, Processes, https://doi.org/10.3390/pr10020232. DOI: https://doi.org/10.3390/pr10020232

EBADIAN M., SOKHANSANJ S., LEE D., KLEIN A. and TOWNLEY-SMITH L., 2021, Evaluating the economic viability of agricultural pellets to supplement the current global wood pellets supply for bioenergy production, Energies, 14(8), 2263, https://doi:10.3390/en14082263. DOI: https://doi.org/10.3390/en14082263

GANNAN I., KUBAJI H., SIWALE W., FRODESON S. and VENKATESH G., 2023, Streamlined Social Footprint Analysis of the Nascent Bio-Pellet Sub-Sector in Zambia, Sustainability, 15(6): 5492, https://doi.org/10.3390/su15065492. DOI: https://doi.org/10.3390/su15065492

GUO F., CHEN J., HE Y., GARDY J., SUN Y., JIANG J. and JIANG X., 2022, Upgrading agro-pellets by torrefaction and co-pelletization process using food waste as a pellet binder, Renewable Energy, 191: 213–224, https://doi.org/10.1016/j.renene.2022.04.012 DOI: https://doi.org/10.1016/j.renene.2022.04.012

IPCC (2022). Summary for Policymakers, Climate Change 2022: Mitigation of Climate Change. Contribution of Working Group III to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change Cambridge University Press, Cambridge, UK and New York, NY, USA. https://doi:10.1017/9781009157926.001 DOI: https://doi.org/10.1017/9781009157926.001

JAPHET J.A., TOKAN A. and KYAUTA E.E., 2019, A review of pellet production from biomass residues as domestic fuel, Int. J. Environ. Agric. Biotechnol, 4(3): 835-842. DOI: https://doi.org/10.22161/ijeab/4.3.34

KARKANIA V., FANARA E. and ZABANIOTOU A., 2012, Review of sustainable biomass pellets production – A study for agricultural residues pellets’ market in Greece, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 16(3): 1426–1436, https://doi.org/10.1016/j.rser.2011.11.028. DOI: https://doi.org/10.1016/j.rser.2011.11.028

KERDSUWAN S. and LAOHALIDANOND K., 2015, Approach of using Corn Residue as Alternative Energy Source for Power Production: A Case Study of the Northern Plain Area of Thailand, Energy Procedia, 79: 125–130, https://doi.org/10.1016/j.egypro.2015.11.495. DOI: https://doi.org/10.1016/j.egypro.2015.11.495

LI X., MUPONDWA E., PANIGRAHI S., TABIL L. and ADAPA P., 2012, Life cycle assessment of densified wheat straw pellets in the Canadian Prairies, The International Journal of Life Cycle Assessment, 17(4): 420–431, https://doi.org/10.1007/s11367-011-0374-7. DOI: https://doi.org/10.1007/s11367-011-0374-7

MARTINEZ-GUIDO S.I., GARCIA-TREJO J.F., GUTIERREZ-ANTONIO C., DOMINGUEZ-GONZALEZ A., GOMEZ-CASTRO F.I. and PONCE-ORTEGA J.M., 2021, The integration of pelletized agricultural residues into the electricity grid: Perspectives from the human, environmental and economic aspects, Journal of Cleaner Production, 321, 128932, https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2021.128932. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2021.128932

MIRANDA M.T., SEPULVEDA F.J., ARRANZ J.J., MONTERO I. and ROJAS C.V., 2018, Analysis of pelletizing from corn cob waste, Journal of Environmental Management, 228: 303-311. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2018.08.105

PRADHAN P., GADKARI P., ARORA A. and MAHAJANI S.M., 2019, Economic feasibility of agro waste pelletization as an energy option in rural India, Energy Procedia, 158: 3405–3410, https://doi.org/10.1016/j.egypro.2019.01.936. DOI: https://doi.org/10.1016/j.egypro.2019.01.936

PUROHIT P. and CHATURVEDI V., 2018, Biomass pellets for power generation in India: a techno-economic evalua-tion, Environmental Science and Pollution Research, 25(29): 29614-29632, https://doi.org/10.1007/s11356-018-2960-8. DOI: https://doi.org/10.1007/s11356-018-2960-8

RUIZ C.A., CUADROS F. and LOPEZ-RODRIGUEZ F., 2012, Characterization of pellets from industrial tomato residues, Food and Bioproducts Processing, 90(4): 700-706. DOI: https://doi.org/10.1016/j.fbp.2012.01.007

SANTOLINI E., BOVO M., BARBARESI A., TORREGGIANI D. and TASSINARI P., 2021, Turning Agricultural Wastes into Biomaterials: Assessing the Sustainability of Scenarios of Circular Valorization of Corn Cob in a Life-Cycle Perspective, Applied Sciences, 11(14), 6281, https://doi.org/10.3390/app11146281. DOI: https://doi.org/10.3390/app11146281

SARKER T.R., GERMAN C.S., BORUGADDA V.B., MEDA V. and DALAI A. K., 2023, Techno-economic analysis of torrefied fuel pellet production from agricultural residue via integrated torrefaction and pelletization process, Heliyon, 9(6), e16359, https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2023.e16359 DOI: https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2023.e16359

SARLAKI E., KERMANI A.M., KIANMEHR M.H., ASEFPOUR V.K., HOSSEINZADEH-BANDBAFHA H., MA N.L., AGHBASHLO M., TABATABAEI M. and LAM S.S., 2021, Improving sustainability and mitigating environmental impacts of agro-biowaste compost fertilizer by pelletizing-drying, Environmental Pollution, 285, 117412, https://doi.org/10.1016/j.envpol.2021.117412. DOI: https://doi.org/10.1016/j.envpol.2021.117412

SONG S., LIU P., XU J., CHONG C., HUANG X., MA L., LI Z. and NI W., 2017, Life cycle assessment and economic evaluation of pellet fuel from corn straw in China: A case study in Jilin Province, Energy, 130: 373–381, https://doi.org/2016/j.energy.2017.04.068. DOI: https://doi.org/10.1016/j.energy.2017.04.068

SULTANA A., KUMAR A. and HARFIELD D., 2010, Development of agri-pellet production cost and optimum size, Bioresource Technology, 101(14): 5609–5621, https://doi.org/10.1016/j.biortech.2010.02.01. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biortech.2010.02.011

VENKATESH G., 2019a, Social LCA - An introduction. The What, the Why and the How. Bookboon, Copenhagen, Denmark.

VENKATESH G., 2019b, Life-cycle costing – A primer. Bookboon, Copenhagen, Denmark.

ZHENG Y., LIU C., ZHU J., SANG Y., WANG J., ZHAO W. and ZHUANG M., 2022, Carbon Footprint Analysis for Biomass-Fueled Combined Heat and Power Station: A Case Study, Agriculture (Switzerland), 12(8): 1146, https://doi.org/10.3390/agriculture12081146. DOI: https://doi.org/10.3390/agriculture12081146

Svensson, A., Almarstrand, M., Axelsson, J., Nilsson, M., Timmermann, E., & Govindarajan, V. (2024). Waloryzacja pozostałości rolniczych na pelety w zrównoważonej biogospodarce o obiegu zamkniętym. Problemy Ekorozwoju , 19(2), 272–278. https://doi.org/10.35784/preko.5808

Biogram autora

Venkatesh Govindarajan - Karlstad Universitet

University lecturer, and associate professor at the Faculty of Health, Natural and Engineering. Sciences Department of Engineering and Chemical Sciences, in the field of Environmental and Energy Systems.

##plugins.generic.usageStats.downloads##

##plugins.generic.usageStats.noStats##

##plugins.themes.bootstrap3.article.sidebar##

Numer Tom 19 Nr 2 (2024)

Archiwum

##plugins.themes.bootstrap3.article.main##

DOI

Authors

Abstrakt

Słowa kluczowe:

Bibliografia

##plugins.themes.bootstrap3.article.details##

Licencja

Venkatesh Govindarajan - Karlstad Universitet

##plugins.generic.usageStats.downloads##