پتانسیل سنجی تولید انرژی زیستی حاصل از محصول ذرت با رویکرد ردپای آب

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری علوم و مهندسی آب – منابع آب، پردیس ابوریحان، دانشگاه تهران

2 دانشیار، گروه انرژی‏ های نو و محیط ‏زیست، دانشکدۀ علوم و فنون نوین، دانشگاه تهران

چکیده

ترویج تأمین انرژی از زیست‏توده برای کاهش انتشار گازهای گلخانه‏ای، سبب تمرکز بر تولید محصولات مهم از منظر انرژی و در نهایت، افزایش مصرف آب شده است. از این‏رو، در پژوهش حاضر برای بررسی پیوند آب و انرژی زیستی، از شاخصی با عنوان «رد پای آب» استفاده شد. به این منظور، اطلاعات مرتبط با محصول ذرت دانه‏ای در دشت‏های استان خوزستان جمع‏آوری شد. براساس محاسبات انجام‌شده مشخص شد که رد پای آب محصول ذرت در سطح استان، میانگینی برابر با (m3/ton) 6/3355 دارد و رد پای آب زیست‏تودۀ آن نیز برابر با (m3/ton) 9/214 است. همچنین، بررسی رد پای آب انرژی زیست‏تودۀ ذرت نشان داد بیشترین و کمترین رد پای آب هر واحد از انرژی به‌ترتیب در دشت بهبهان (m3/GJ) 1/27 و در دشت عباس‏آباد (m3/GJ) 10 وجود دارد. بر این اساس، استان خوزستان با میانگین رد پای آب (m3/GJ) 13، وضعیت بهتری از منظر رد پای آب زیست‏تودۀ ذرت نسبت به کشورهایی نظیر زیمباوه، برزیل و آمریکا به‌ترتیب با رد پای آب برابر با 200، 39 و 18 (m3/GJ) دارد. با تهیۀ نقشۀ پتانسیل تولید انرژی زیست‏توده با رویکرد رد پای آب نیز مشخص شد که دشت‏های جنوب شرقی استان (به‏ویژه بهبهان، امیدیه، هندیجان)، به دلیل آنکه رد پای آب انرژی زیست‏تودۀ آنها ‌بین 12 تا 1/27 (m3/GJ) است، اولویت کمی برای تولید زیست‏توده دارند و در مقابل، دشت‏های شمالی و شرقی (به‏ویژه عباس‏آباد، اندیمشک، صیدون و قلعه تل) با رد پای آب انرژی زیستی 10 تا 9/10 (m3/GJ)، اولویت زیادی برای استفاده از زیست‏تودۀ ذرت برای تولید انرژی دارند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Potential Evaluation of Bioenergy Production from Maize Crop Based on Water Footprint Approach

نویسندگان [English]

  • Ali Mohammadi 1
  • Hossein Yousefi 2
1 PhD student in Water Sciences and Engineering – Water Resources, College of Aburaihan, University of Tehran, Iran
2 Associate Professor, Department of Renewable Energies and Environment, Faculty of New Sciences and Technologies, University of Tehran, Iran
چکیده [English]

The development of energy supply from biomass to reduce greenhouse gas emissions has led to a focus on producing important crops from energy perspective which culminated in water consumption increase. Therefore, in this study for analyzing the water and bioenergy nexus, an index called water footprint was used. In this regard, information about maize in the plains of the Khuzestan province was collected. Based on the calculations, it was found that the water footprint of maize crop in the province has an average of 3355.6 m3/ton and the biomass water footprint is equal to 214.9 m3/ton. Moreover, in the study of water footprint of maize biomass, it was found that the highest and the lowest water footprints devoted to Behbahan plain (27.1 m3/GJ) and Abbas Abad plain (10 m3/GJ), respectively. Accordingly, Khuzestan province with an average of 13 m3/GJ, has a better condition in terms of water consumption in compared to countries such as Zimbabwe, Brazil and the United States, with a water footprint of 200, 39 and 18 m3/GJ, respectively. Mapping the biomass energy production potential with the water footprint approach also showed that water footprint in southeastern plains of the province (especially Behbahan, Omidieh, and Hendijan) are in the interval between 12 up to 27.1 m3/GJ and have low priority for biomass production. In contrast, the northern and eastern plains (especially Abbas Abad, Andimeshk, Sidon and Qaleh Tal) with bioenergy water footprints of 10 to 10.9 m3/GJ have high priority to the use of maize biomass for energy production.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Biomass
  • Greenhouse Gases
  • Khuzestan
  • maize
[1]. Souza GM, Ballester MV, de Brito Cruz CH, Chum H, Dale B, Dale VH, Fernandes EC, Foust T, Karp A, Lynd L, Maciel Filho R. The role of bioenergy in a climate-changing world. Environmental development. 2017 Sep 1;23: 57-64.
[2]. Renewable Energy Policy Network for the 21st Century (REN21). Available online: http://www.Ren21.Net/ status-of-renewables/global-status-report/ (accessed on 17 Nov 2019).
[3]. Masera OR, Bailis R, Drigo R, Ghilardi A, Ruiz-Mercado I. Environmental burden of traditional bioenergy use. Annual Review of Environment and Resources. 2015 Nov 4;40:121-50.
 
[4]. Ahrens T, Drescher-Hartung S, Anne O. Sustainability of future bioenergy production. Waste Management. 2017, 67, 1–2.
[5]. Pfister S, Koehler A, Hellweg S. Assessing the environmental impacts of freshwater consumption in LCA. Environmental science & technology. 2009 Apr 23;43(11):4098-104.
[6]. Mathioudakis V, Gerbens-Leenes PW, Van der Meer TH, Hoekstra AY. The water footprint of second-generation bioenergy: A comparison of biomass feedstocks and conversion techniques. Journal of cleaner production. 2017 Apr 1;148: 571-82.
 [7]. Gerbens-Leenes PW, Hoekstra AY, Van der Meer TH. The water footprint of energy from biomass: A quantitative assessment and consequences of an increasing share of bio-energy in energy supply. Ecological economics. 2009 Feb 15;68(4):1052-60.
[8]. Mohammadi, A., Yousefi, H., Noorollahi, Y., Sadatinejad, S. Choosing the best province in potato production using water footprint assessment. Iranian journal of Ecohydrology, 2017; 4(2): 523-532. [In Persian]
[9]. Hoekstra AY, Chapagain AK, Mekonnen MM, Aldaya MM. The water footprint assessment manual: Setting the global standard. Routledge; 2011.
[10]. Schyns JF, Vanham D. The Water Footprint of Wood for Energy Consumed in the European Union. Water. 2019 Feb;11(2):206.
[11]. Mekonnen MM, Romanelli TL, Ray C, Hoekstra AY, Liska AJ, Neale CM. Water, energy, and carbon footprints of bioethanol from the US and Brazil. Environmental science & technology. 2018 Nov 14;52(24):14508-18.
[12]. Ministry of Agriculture, Agricultural statistics of Agricultural crops products. Ministry of Agriculture Publication. Vol. 1. 2016; 163p. [In Persian]
[13]. Ababaei B, Etedali HR. Water footprint assessment of main cereals in Iran. Agricultural Water Management. 2017 Jan 1;179:401-11.
[14]. Ababaei B, Etedali HR. Estimation of water footprint components of Iran’s wheat production: Comparison of global and national scale estimates. Environmental processes. 2014 Sep 1;1(3):193-205.
[15]. Henteh, Z., Aminian, R. Response of Late Maturing Hybrids Seed Corn to the Application of Potassium Sulfate under Deficit Irrigation, 2017; Nov 2 (42): 283-302. [In Persian]
[16]. Chukalla AD, Krol MS, Hoekstra AY. Green and blue water footprint reduction in irrigated agriculture: effect of irrigation techniques, irrigation strategies and mulching. Hydrology and earth system sciences. 2015 Dec 21;19(12):4877-91.
[17]. Gheewala SH, Berndes G, Jewitt G. The bioenergy and water nexus. Biofuels, Bioproducts and Biorefining. 2011 Jul;5(4):353-60.