미국 생산하는 70 만 톤의 유기성 폐기물니다. 는 원천 감소와 먹이는 배고픈 필요한 우선권을 줄이기 위한 필요 없는 음식을 낭비,유기성 폐기물이 수많은 및 확장 non-식원 포함하여,가축분뇨,폐기물 농업,폐기물에 물고 먹는 음식물. 이러한 폐기물이 부적절하게 관리되면 환경 및 공중 보건에 상당한 위험을 초래합니다. 병원체,화학,항생제,영양소에 존재하는 폐기물을 오염 시킬 수 있는 표면 및 지하수를 통해 흐르는 빗물에 의해 또는 침출로 토양으로 이루어져 있습니다. 과도한 영양분은 조류 꽃을 일으키고 야생 동물을 해치고 물 마시는 것을 감염시킵니다. 높은 수준의 질산염을 가진 물 마시는 것은 갑상선 기능 항진증과 블루 베이비 증후군과 관련이 있습니다. 시립 물 유틸리티는 물 마시는 물을 처리하여 질산염을 제거하지만 그렇게하는 데 비용이 많이 듭니다.

유기 폐기물은 또한 분해됨에 따라 많은 양의 메탄을 생성합니다. 메탄은 대기 중 열을 이산화탄소보다 효율적으로 트랩하는 강력한 온실 가스입니다. 동등한 양의 메탄과 이산화탄소가 주어지면 메탄은 이산화탄소보다 20 년 동안 86 배 더 많은 열을 흡수 할 것입니다. 온실가스 배출량을 줄이기 위고 위험의 오염 수로,유기 폐기물 제거할 수 있습 및 생산하는 데 사용 biogas,재생 가능 에너지의 원천입니다. 화석 연료를 대체 할 때,바이오 가스는 추가 배출 감소를 일으키며 때로는 탄소 음의 시스템을 초래합니다. 에도 불구하고 수많은 잠재적인 이득을 유기성 폐기물의 이용,환경 보호를 포함하여,투자와 일자리 창출,미국 현재는 2,200 운영체 바이오 가스 시스템을 대표하는 미만의 20 퍼센트 총 잠재력입니다.

소개

바이오 가스 란 무엇입니까?

바이오가스 생성 후 유기재료(식물 및 동물성 제품)은 박테리아에 의해서는 산소가 없는 환경,공정이라는 혐기성 소화입니다. 바이오 가스 시스템을 사용하여 혐기성 소화를 재활용하는 이러한 유기 물질,그들을 돌로 바이오가스,모두 포함하는 에너지(가스),그리고 소중한 토양은 제품(액체 및 고체).

림 1:혐기성 소화 과정(그래픽으로 사라가,EESI).

혐기성 소화는 이미 발생한 자연 속에서,매립지,그리고 일부는 가축분뇨의 관리 시스템,하지만 최적화될 수 있고,통제되고 포함되어를 사용하여 혐기성 소화자. 바이오 가스는 대략 50-70%의 메탄,30-40%의 이산화탄소 및 미량의 다른 가스를 함유하고 있습니다. Digestate 라고 불리는 액체 및 고체 소화 물질은 토양 개정으로 자주 사용됩니다.

림 2:운영의 바이오 가스 시스템 미국 대륙에(예:미국 바이오 가스 Council)

일부 유기농 폐기물을 더해하기 어려운에서 소화보다는 다른 사람입니다. 음식물,지방,오일,그리스 있는 가장 쉬운 유기농 폐기물을 분해하는 동안 가축 폐기물로 되는 경향이 가장 어려운 것입니다. 공동 소화라고 불리는 동일한 소화조에서 여러 폐기물을 혼합하면 바이오 가스 수율을 높이는 데 도움이 될 수 있습니다. 일반적으로 섭씨 30 도에서 38 도(화씨 86-100)사이에서 유지되는 더 따뜻한 소화조는 폐기물이 더 빨리 분해되는 것을 도울 수 있습니다.

바이오 가스가 포집 된 후 엔진,마이크로 터빈 및 연료 전지에 사용하기 위해 열과 전기를 생산할 수 있습니다. 바이오 가스가 될 수도 있습 업그레이드로 바이오 메탄,또한 재생 천연 가스 또는 RNG,및 주입으로 천연 가스 파이프라인 또는 사용으로 차량의 연료습니다.

미국 현재는 2,200 운영체 바이오 가스 시스템은 모든 50 개국,그리고 잠재력을 통한 추가 13,500 새로운 시스템입니다.

의 혜택 바이오 가스가

바이오 가스 저장을 제공할 수 있습생하고 신뢰할 수 있는 소스의 종류 전력의 장소에서 석탄이나 천연 가스. Baseload 힘은 일관되게 최소한도 힘 요구에 응하기 위하여 생성합니다; 재생 가능한 기저 전력은보다 간헐적 인 재생 에너지를 보완 할 수 있습니다. 천연 가스와 유사하게,바이오 가스는 또한 급속히 램핑 될 수있는 피크 파워의 원천으로 사용될 수있다. 저장된 바이오 가스를 사용하면 대기로 방출되는 메탄의 양이 제한되고 화석 연료에 대한 의존도가 줄어 듭니다. 의 감소는 메탄 배출량에서 파생을 눌러한 모든 잠재적인 바이오 가스 미국에서와 동등해질 것이 연간 배출량의 800,000 11 백만 승객용 차량입니다. 을 기반으로 폐기물을 바퀴 평가,압축천연가스에서 유래 바이오 가스가 줄어 온실가스 배출량을 통해 최대 91%로 상대적으로 석유 정보를 공유 할 수 있습니다.뉴욕시는 매년 1400 만 톤의 폐기물을 소각장과 매립지로 운송하기 위해 약 4 억 달러를 지출합니다. 전환하는 폐기물을 혐기성 소화는 것은 비용으로는 기회를 수익을 창출에서 에너지 생산 및 공동 제품입니다.

소스: 뉴욕 타임즈,June2,2017

외에도 기후에 혜택,혐기성 소화를 낮출 수 있습과 관련된 비용 낭비를 개선뿐만 아니라 이익을 지도록 돕는 역할을 합니다. 건물 13,500 잠재적인 바이오 가스 시스템에서의 미국 추가 할 수 있습을 통해 335,000 임시 건설 작업 및 23,000 영구적인 작업입니다. 혐기성 소화는 또한 악취,병원균 및 가축 폐기물로 인한 물 오염 위험을 감소시킵니다. 소화 과정 후에 남아있는 재료 인 Digestate 는 비료로 사용되거나 판매되어 화학 비료의 필요성을 줄일 수 있습니다. Digestate 는 또한 가축 침구 또는 토양 개정으로 판매 될 때 추가 수익을 제공 할 수 있습니다.

바이오가스 공급원료

음식물 쓰레기

매년 세계 식량 공급의 약 30%가 손실되거나 낭비됩니다. 2010 년에만,미국은 생산 약 133 억 파운드(66.5 만 톤)의 음식물 쓰레기에서는 주로 주거 및 상업적인 음식야 합니다. 소,폐기물 EPA 의 음식 복층 구조를 우선 순위원 감소 먼저,다음 사용하여 여분의 음식을 주는 굶주림;동물 먹이 또는 에너지 생산은 우선 순위가 낮습니다. 음식은 최후의 수단으로 매립지로 보내야합니다. 불행히도 음식물 쓰레기는 미국 매립지의 21%를 차지하며 음식물 쓰레기의 5%만이 토양 개량제 또는 비료로 재활용됩니다. 이 폐기물의 대부분은 매립지로 보내져 분해되면서 메탄을 생성합니다. 는 동안 매립지를 캡처 할 수있는 결과 바이오가스,유기 매립 폐기물을 제공하지 않는 기회를 재활용하는 영양소 소스에서 유기농 재료이다. 2015 년 EPA 와 USDA 는 2030 년까지 매립지로 보내지는 음식물 쓰레기의 양을 50%줄이기위한 목표를 설정했습니다. 그러나이 목표가 충족 되더라도 재활용해야 할 과도한 음식이있을 것입니다. 에너지 잠재력은 중요합니다. 하나의 예를 들어,100 톤 음식물 쓰레기는 하루,혐기성 소화를 생성할 수 있는 충분한 에너지를 전원 800~1,400homes each year. 지방,석유 및 윤활제부터 수집한 식품 서비스 업계 또한 추가될 수 있는 혐기성 소화자를 증가하는 바이오가스 생산입니다.

매립 가스

매립지는 미국에서 인간 관련 메탄 배출의 세 번째로 큰 원천입니다. 매립지 포함된 혐기성 박테리아에 존재하는 소화시키는 유기 물질을 생산하는 바이오가스,이 경우에는 매립가스(LFG). LFG 가 대기로 빠져 나가는 것을 허용하는 대신,그것은 수집되어 에너지로 사용될 수 있습니다. 현재 LFG 프로젝트는 미국 전역의 생성은 약 17 억 달러 킬로와트-시간을 전기 및 전 98 억개 입방 피트의 LFG 천연 가스 파이프라인 직접 또는 최종 사용자니다. 참고로,2015 년 평균 미국 가정은 연간 약 10,812 킬로와트시의 전기를 사용했습니다.

가축 폐기물

림 3:현재의 번호를 운영하고 잠재적인 바이오 가스 시스템에 의해 미국에서 공급 원료. Epa

1,000 파운드의 낙농 젖소는 매일 평균 80 파운드의 분뇨를 생산합니다. 이 분뇨는 종종 들판에 적용되기 전에 지주 탱크에 저장됩니다. 분뇨가 분해됨에 따라 메탄을 생성 할뿐만 아니라 수로의 과도한 영양소에 기여할 수 있습니다. 2015 년 가축 분뇨 관리는 미국의 모든 메탄 배출량의 약 10%에 기여했지만 가축 폐기물의 3%만이 혐기성 소화조에 의해 재활용됩니다. 면 가축의 배설물을 생산하는데 사용된 바이오가스,혐기성 소화를 줄일 수 있는 온실가스 배출량을 줄이고,냄새를 줄여 최대 99 퍼센트의 비료를 병원체. EPA 추정하고 있는 잠재적인 위해 8,241 가축 biogas 시스템을 수있는,함께 생성 13 백만 메가와트-시간의 에너지 each year.

폐수 처

많은 폐수 처리 식물(WWTP)이미트는 혐기성 소화자를 치료하는 하수슬러지,고체 분리하는 동안 처리 프로세스. 그러나 많은 WWTP 는 그들이 생산하는 바이오 가스를 사용하고 대신 플레어하는 장비를 가지고 있지 않습니다. 혐기성 소화조를 사용하는 1,269 개의 폐수 처리장 중 약 860 개만이 바이오 가스를 사용합니다. 면 모든 시설에는 현재 사용하여 혐기성 소화 치료 5 만 갤런 매일을 설치하는 에너지를 복구 시설,미국을 줄일 수 있는 연간 이산화탄소 배출량에 의해 2.3 백만 미터톤—같은 연간 배출량에서 430,000 승객용 차량입니다.

작물 잔류 물

작물 잔류 물은 줄기,짚 및 식물 트리밍을 포함 할 수 있습니다. 일부 잔류 물은 토양 유기물 함량과 수분을 유지할뿐만 아니라 침식을 방지하기 위해 현장에 남아 있습니다. 그러나 작물 수확량이 높을수록 잔류 물의 양이 증가하고 이들 중 일부를 제거하는 것이 지속 가능할 수 있습니다. 지속 가능한 수확 률은 재배 된 작물,토양 유형 및 기후 요인에 따라 다릅니다. 계정으로 지속가능한 수확률,미국 에너지부의 추정하고 있는 현재위 104 만 톤의 작물 잔류물의 가격에 사용할 수 있$60per 건조 톤입니다. 작물 잔류 물은 일반적으로 리그닌 함량이 높기 때문에 분해하기가 어렵 기 때문에 다른 유기 폐기물과 공동 소화됩니다.

바이오 가스가 끝 사용하는

Raw 바이오 가스 및 Digestate

으로 약간 가공,바이오 가스 점화될 수 있습니다에서-사이트를 열을 건물과 파워 보일러 또는 침지 자체입니다. 바이오 가스가 사용될 수 있습에 대한 열병합발전(CHP)작업,또는 바이오 가스가 수 있습니다 단순히 되기를 사용하여 연소 엔진,연료전지,또는 가스 터빈,결과 전기 사용이나 판매에 전기 그리드.

Digestate 은 영양이 풍부한 고체 또는 액체 재료 후 나머지 소화 프로세스; 그것은 포함하는 모든 재활용 영양소에 존재하는 원래 유기 물질을 하지만 양식에서 더 손쉽게 사용할 수 있는 식물 및 토양은 건물입니다. 소화제의 조성 및 영양소 함량은 소화조에 첨가 된 공급 원료에 의존 할 것이다. 액체 digestate 는 비료로 농장에 쉽게 스프레이 적용 할 수 있으므로 합성 비료를 구입할 필요가 줄어 듭니다. 고체 소화제는 가축 침구로 사용되거나 최소한의 가공으로 퇴비화 될 수 있습니다. 최근,바이오 가스 산업은 촬영을 만들려면 다음 digestate 인증 프로그램,안전을 보장하고 품질의 제어 digestate.

와 바이오 가스 시스템,유제품,농장,산업 운영 비용을 절감할 수 있습을 사용하여 자신의 유기농 폐기물을 힘이 그들의 장비 및 건물입니다. 페어 오크스농 인디애나에서 생산하는 1.2 만 입방 피트의 바이오 가스가 매일 비료와 함께서는 9,000 젖소. 의 일부 바이오 가스가 업그레이드 CNG 를 사용하는 힘 트레일러를 제공 우유 페어 오크스 가공 식물을 줄이고,그 사용 디젤 연료의 1.5million gallons per year.

출처:EPA.

재생 가능 자연적인 가스

재생 가능 자연적인 가스(RNG),또는 바이오 메탄,바이오 가스가 있는 세련되고 제거하는 이산화탄소,물,수증기,및 다른 추가스 충족하도록 천연 가스 기업 기준입니다. RNG 주입될 수 있으로 기존의 천연 가스 그리드(파이프 라인을 포함하)과 같은 의미로 사용되는 기존의 천연 가스. 천연 가스(기존 및 재생 가능)는 미국 전기의 26%를 제공하고 천연 가스의 40%는 전기를 생산하는 데 사용됩니다. 나머지 천연 가스는 상업적 목적(난방 및 요리)및 산업용으로 사용됩니다. RNG 는 미국에서 사용되는 천연 가스의 최대 10%를 대체 할 잠재력이 있습니다.

압축천연가스 액화 천연 가스

좋아하는 기존의 천연 가스,RNG 로 사용할 수 있는 차량의 연료 후 변환하여 압축천연가스(CNG)또는 액화 천연 가스(LNG). CNG 구동 차량의 연비는 기존의 가솔린 차량과 비교할 수 있으며 경량에서 중량급 차량으로 사용될 수 있습니다. LNG 지 않으로 널리 이용되는 CNG 은 비싸기 때문에 모두 생산 및 저장소,하지만 그것보다 높은 밀도 하 LNG 더 좋은 연료를 위한 중장비 차량 장거리 여행. 인프라에 연료를 공급하는 투자를 최대한 활용하기 위해 CNG 와 LNG 는 연료 보급을 위해 기지로 돌아가는 함대 차량에 가장 적합합니다. 국립 재생 가능 에너지 실험실 견적 RNG 대체할 수 있는 다섯%의 천연 가스 사용해 전기를 생산하고 56%는 천연 가스 생산하는 데 사용 차량의 연료습니다.

Federal Policies Supporting the Biogas Industry

The Renewable Fuel Standard

Production of cellulosic biofuel (in gallons) by fuel type
	Ethanol	Renewable CNG	Renewable LNG
2015	2,181,096	81,490,266	58,368,879
2016	3,805,246	116,582,508	71,974,041
2017*	3,536,721	56,916,606	34,224,820
*As of July2017

하는 재생 연료 Standard(RFS)여 만든 대회의 일환으로 2005 에너지 정책 행위입니다. RFS 는 재생 가능한 연료를 미국 운송 연료 공급 장치에 혼합해야합니다. 현재 가솔린 공급의 약 10%는 재생 가능한 연료,주로 에탄올에 의해 제공됩니다. RFS 는 다양한 연료 카테고리의 연료량을 설정합니다: 바이오 매스 기반 디젤,고급 바이오 연료,셀룰로오스 바이오 연료 및 재생 가능 연료. 각 카테고리에는 온실 가스의 필요한 최소 감소가 있습니다.

epa 는 2014 년 RFS 하에서 적격 셀룰로오스 공급 원료로서 바이오 가스를 승인했다. 셀룰로오스 바이오 연료는 가솔린보다 온실 가스 집약도가 60%낮아야합니다. 현재,셀룰로오스 연료량의 대부분은 차량 연료로서 RNG 의 사용을 통해 충족되고있다. Rfs 의 준수는 거래 할 수있는 rins(renewable identification numbers)를 통해 추적되며,셀룰로오스 바이오 연료 용 RINs 는 rng 생산자에게$40/MMBtu(2017 년 9 월 기준)를 벌 수 있습니다. 바이오 가스 생산자에 따르면,RFS 는 산업에 대한 투자의 중요한 동인이되었습니다.

의 일부로 승인 바이오가스,EPA 업데이트 RFS 을 허용한 바이오 가스-파생된 전기를 사용으로 차량의 연료를 받기 위해 신장,또는”e-RINs.”그러나,2017,EPA 는 승인하지 않는 모든 생산자는 요청을 생성을 시작 e-신장에도 불구하고,바이오 가스 생산이 이미 초과 현재의 운송 전기 수요.

The Farm Bill

Farm Bill 의 에너지 타이틀(IX)아래의 프로그램은 바이오 가스 산업의 성장에 결정적이었습니다. 에서 2014 년 농장 법안에,미국 농무부의 바이오 에너지 프로그램을 위한 진보된 바이오 연료를 제공합이 지불하는 생산자의 생산을 촉진 바이오 연료 세련 이외의 다른 소스에서 옥수수 전분. 이 프로그램으로 현재를 받은$15 백만에서 연간 필수 자금으로$20 백만 당 사용할 수 있는 올해에 임의의 자금 지원을 통해 2018.

REAP 보조금 및 대출금으로 50 만 달러가 넘는 도움을 받아 Pennwood Farms 는 2011 년에 혐기성 소화조를 설치할 수있었습니다. 구에서 digestate 농장을 저장에 대$60,000 년에서 침구,비용과 폐기물에서 농장의 600 젖소 생성을 더 이상 충분한 전기를 맞이 필요합니다.

소스: USDA

시골 에너지는 미국을 위한 프로그램(REAP)가 제공하는 보조금 및 대출 보증을 농업 생산자와 작은 농촌 기업을 촉진하는 재생 가능 에너지 생산하고 에너지 효율 개선. 이 프로그램은 2018 년까지 연간 5 천만 달러의 필수 자금을 보유하고 있으며 임의 자금으로 1 억 달러를 사용할 수 있습니다.

바이오 매스 연구 개발 이니셔티브는 USDA 와 DOE 간의 공동 프로그램입니다. $3 백만으로 필수 자금 지원을 통해 회계 2017 년 그리고$20 백만에 임의의 자금 지원을 통해 회계 연도에 2018 년,바이오매스 및 연구 개발 보드 어워드는 보조금,계약,금융 지원하는 프로젝트를 자극 연구와 개발의 바이오연료 및 바이오 기반 제품입니다. 그러나 이러한 프로그램은 세출 프로세스를 통한 자금 감소를 지속적으로 보았습니다.

기타 기관 프로그램

AgSTAR 는 EPA,USDA 및 DOE 간의 공동 프로그램입니다. 이 프로그램은 동물 폐기물로 인한 메탄 배출을 줄이기 위해 가축 농장에서 혐기성 소화조를 사용하는 것을 촉진합니다. AgSTAR 프로그램은 혐기성 소화조 프로젝트의 계획 및 구현을 지원하며 주 및 비정부 파트너를 포함합니다.

EPA 의 매립지 메탄 봉사활동 프로그램(LMOP)을 권장합 산업 폐기물을 복구 및 사용하여 바이오가스에서 생성되는 유기성 폐기물 매립됩니다. LMOP 양식 파트너십과 커뮤니티,유틸리티,매립식 쓰레기 처리,소유자와 다른 이해관계자를 제공하는 기술 지원이 추구하고 금융위기 매립지 바이오가스 프로젝트입니다.

결론

바이오 가스 시스템을 차례로 비용의 폐기물 관리로는 수익 창출 기회에 대한 미국의 농장,유제품,및 산업입니다. 변환로 폐기물이 전기,열 또는 차량의 연료를 제공합 재생 가능 에너지 자원을 줄일 수 있는 기존 수입을 줄이고,온실가스 배출량을 향상,환경 품질을 증가하는 로컬 작업. 바이오 가스 시스템은 또한 수있는 기회를 제공합 재활용에 영양분이 식품 공급을 줄이고,필요한 석유화학 및 비료 채굴.

바이오 가스 시스템은 낭비 관리 솔루션을 해결하는 여러 문제들을 만들고 여러 혜택을 포함한 수익원을 창출할 수 있습니다. 미국에서는 현재 추가하는 가능성을 13,500 새로운 바이오 가스 시스템을 통해 제공하고,335,000 건설 작업 및 23,000 영구적인 작업입니다. 그러나 잠재력을 최대한 발휘하려면 업계에 일관된 정책 지원이 필요합니다. Farm Bill energy title 프로그램의 안정적인 자금 조달과 강력한 재생 가능 연료 표준은 바이오 가스 산업에 대한 투자와 혁신을 장려합니다. 미국의 경우 계획을 다양화하고 연료 공급 및 작업에 대한 기후 변화,그것은 강하게 고려의 많은 혜택을 biogas.