Carbon dioxide emission related to chemical properties of a tropical bare soil

In this work the relationship between CO2 emissions and the soil properties of a tropical Brazilian bare soil was investigated. Carbon dioxide emissions were measured on three different days at different soil temperature and the soil moisture conditions, and the soil properties were investigated at the same points that emissions were measured. The soil CO2 emissions were correlated to carbon content, cation exchange capacity and free iron content at the 65 points studied in an area of 100 x 100 m located in southern Brazil. (C) 2000 Elsevier B.V. Ltd. All rights reserved.

Seasonal fluctuation of soil carbon dioxide emission in differently managed pastures

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

A Cost Analysis Of Carbon Dioxide Emission Reduction Strategies For New Plants In Michigan's Electric Power Sector

This thesis attempts to find the least-cost strategy to reduce CO2 emission by replacing coal by other energy sources for electricity generation in the context of the proposed EPA’s regulation on CO2 emissions from existing coal-fired power plants. An ARIMA model is built to forecast coal consumption for electricity generation and its CO2 emissions in Michigan from 2016 to 2020. CO2 emission reduction costs are calculated under three emission reduction scenarios- reduction to 17%, 30% and 50% below the 2005 emission level. The impacts of Production Tax Credit (PTC) and the intermittency of renewable energy are also discussed. The results indicate that in most cases natural gas will be the best alternative to coal for electricity generation to realize CO2 reduction goals; if the PTC for wind power will continue after 2015, a natural gas and wind combination approach could be the best strategy based on the least-cost criterion.

Short-term soil CO2 emission after conventional and reduced tillage of a no-till sugar cane area in southern Brazil

The impact of tillage systems on soil CO2 emission is a complex issue as different soil types are managed in various ways, from no-till to intensive land preparation. In southern Brazil, the adoption of a new management option has arisen most recently, with no-tillage as well as no burning of crops residues left on soil surface after harvesting, especially in sugar cane areas. Although such practice has helped to restore soil carbon, the tillage impact on soil carbon loss in such areas has not been widely investigated. This study evaluated the effect of moldboard plowing followed by offset disk harrow and chisel plowing on clay oxisolCO(2) emission in a sugar cane field treated with no-tillage and high crop residues input in the last 6 years. Emissions after tillage were compared to undisturbed soil CO2 emissions during a 4-week period by using an LI-6400 system coupled to a portable soil chamber. Conventional tillage caused the highest emission during almost the whole period studied, except for the efflux immediately following tillage, when the reduced plot produced the highest peak. The lowest emissions were recorded 7 days after tillage, at the end of a dry period, when soil moisture reached its lowest rate. A linear regression between Soil CO2 effluxes and soil moisture in the no-till and conventional plots corroborate the fact that moisture, and not soil temperature, was a controlling factor. Total soil CO2 loss was huge and indicates that the adoption of reduced tillage would considerably decrease soil carbon dioxide emission in our region, particularly during the summer season and when growers leave large amounts of crop residues on the soil surface. Although it is known that crop residues are important for restoring soil carbon, our result indicates that an amount equivalent to approximately 30% of annual crop carbon residues could be transferred to the atmosphere, in a period of 4 weeks only, when conventional tillage is applied on no-tilled soils. (c) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.

Soil and crop residue CO2-C emission under tillage systems in sugarcane-producing areas of southern Brazil

Appropriate management of agricultural crop residues could result in increases on soil organic carbon (SOC) and help to mitigate gas effect. To distinguish the contributions of SOC and sugarcane (Saccharum spp.) residues to the short-term CO2-C loss, we studied the infl uence of several tillage systems: heavy offset disk harrow (HO), chisel plow (CP), rotary tiller (RT), and sugarcane mill tiller (SM) in 2008, and CP, RT, SM, moldboard (MP), and subsoiler (SUB) in 2009, with and without sugarcane residues relative to no-till (NT) in the sugarcane producing region of Brazil. Soil CO2-C emissions were measured daily for two weeks after tillage using portable soil respiration systems. Daily CO2-C emissions declined after tillage regardless of tillage system. In 2008, total CO2-C from SOC and/or residue decomposition was greater for RT and lowest for CP. In 2009, emission was greatest for MP and CP with residues, and smallest for NT. SOC and residue contributed 47% and 41%, respectively, to total CO2-C emissions. Regarding the estimated emissions from sugarcane residue and SOC decomposition within the measurement period, CO2-C factor was similar to sugarcane residue and soil organic carbon decomposition, depending on the tillage system applied. Our approach may define new emission factors that are associated to tillage operations on bare or sugarcane-residue-covered soils to estimate the total carbon loss.

Carbon dioxide emissions and international trade at the turn of the millennium

We present a new dataset of geographical production-, final (embodied) production-, and consumption-based carbon dioxide emission inventories, covering 78 regions and 55 sectors from 1997 to 2011. We extend previous work both in terms of time span and in bridging from geographical to embodied production and, ultimately, to consumption. We analyse the recent evolution of emissions, the development of carbon efficiency of the global economy, and the role of international trade. As the distribution of responsibility for emissions across countries is key to the adoption and implementation of international environmental agreements and regulations, the final production- and consumption-based inventories developed here provide a valuable extension to more traditional geographical production-based criteria.

Clean hydrogen production and carbon dioxide capture methods

Fossil fuels constitute a significant fraction of the world's energy demand. The burning of fossil fuels emits huge amounts of carbon dioxide into the atmosphere. Therefore, the limited availability of fossil fuel resources and the environmental impact of their use require a change to alternative energy sources or carriers (such as hydrogen) in the foreseeable future. The development of methods to mitigate carbon dioxide emission into the atmosphere is equally important. Hence, extensive research has been carried out on the development of cost-effective technologies for carbon dioxide capture and techniques to establish hydrogen economy. Hydrogen is a clean energy fuel with a very high specific energy content of about 120MJ/kg and an energy density of 10Wh/kg. However, its potential is limited by the lack of environment-friendly production methods and a suitable storage medium. Conventional hydrogen production methods such as Steam-methane-reformation and Coal-gasification were modified by the inclusion of NaOH. The modified methods are thermodynamically more favorable and can be regarded as near-zero emission production routes. Further, suitable catalysts were employed to accelerate the proposed NaOH-assisted reactions and a relation between reaction yield and catalyst size has been established. A 1:1:1 molar mixture of LiAlH 4, NaNH2 and MgH2 were investigated as a potential hydrogen storage medium. The hydrogen desorption mechanism was explored using in-situ XRD and Raman Spectroscopy. Mesoporous metal oxides were assessed for CO2 capture at both power and non-power sectors. A 96.96% of mesoporous MgO (325 mesh size, surface area = 95.08 ± 1.5 m2/g) was converted to MgCO 3 at 350°C and 10 bars CO2. But the absorption capacity of 1h ball milled zinc oxide was low, 0.198 gCO2 /gZnO at 75°C and 10 bars CO2. Interestingly, 57% mass conversion of Fe and Fe 3O4 mixture to FeCO3 was observed at 200°C and 10 bars CO2. MgO, ZnO and Fe3O4 could be completely regenerated at 550°C, 250°C and 350°C respectively. Furthermore, the possible retrofit of MgO and a mixture of Fe and Fe3O 4 to a 300 MWe coal-fired power plant and iron making industry were also evaluated.

Changes in soil organic carbon storage under different agricultural management systems in the Southwest Amazon Region of Brazil

The Cerrado and Amazon regions of Brazil are probably the largest agricultural frontier of the world, and Could be a sink or source for C depending on the net effect of land use change and subsequent management on soil organic C pools. We evaluated the effects of agricultural management systems on soil organic C (SOC) stocks in the Brazilian states of Rondonia and Mato Grosso, and derived regional specific factors for soil C stock change associated with different management systems. We used 50 observations (data points) in this study, including 42 dealing with annual cropping practices and 8 dealing with perennial cropping, and analyzed the data in linear mixed-effect models. No tillage (NT) systems in Cerrado areas increased SOC Storage by 1.08 +/- 0.06 relative to SOC stocks under native conditions, while SOC storage increased by a modest factor of 1.01 +/- 0.17 in Cerradao and Amazon Forest conditions. Full tillage (FT) had negative effect on SOC storage relative to NT, decreasing SOC stocks by a factor of 0.94 +/- 0.04. but did not significantly reduce SOC stocks relative to native levels when adopted in the Cerrado region. Perennial cropping had a minimal impact on SOC stocks, estimated at a factor Value of 0.98 +/- 0.14, suggesting these systems maintain about 98% of the SOC stock found under native vegetation. The results Suggest that NT adoption may be increasing SOC with land use change from native vegetation to cropland management in the Cerrado region of Brazil. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

Comparative environmental life-cycle analysis of concretes using biomass and coal fly ashes as partial cement replacement material

Nowadays, the concrete production sector is challenged by attempts to minimize the usage of raw materials and energy consumption, as well as by environmental concerns. Therefore, it is necessary to choose better options, e.g. new technologies or materials with improved life-cycle performance. One solution for using resources in an efficient manner is to close the materials' loop through the recycling of materials that result either from the end-of-life of products or from being the by-product of an industrial process. It is well known that the production of Portland cement, one of the materials most used in the construction sector, has a significant contribution to the environmental impacts, mainly related with carbon dioxide emission. Therefore, the study and utilization of by-products or wastes usable as cement replacement in concrete can supply more sustainable options, provided that these type of concrete produced has same durability and equivalent quality properties as standard concrete. This work studied the environmental benefits of incorporating different percentages of two types of fly ashes that can be used in concrete as cement replacement. These ashes are waste products of power and heat production sectors using coal or biomass as fuels. The results showed that both ashes provide a benefit for the concrete production both in terms of environmental impact minimization and a better environmental performance through an increase in cement replacement. It is possible to verify that the incorporation of fly ashes is a sustainable option for cement substitution and a possible path to improve the environmental performance of the concrete industry.

Hiilidioksidipäästöjen päästöoikeuksien markkinat ja niillä toimiminen

Pro gradu -tutkielmassa johtoajatuksena oli pohtia hiilidioksidin päästöoikeuden markkinahinnan muodostumista ja hinnanmuutoksen vaikutuksia yksittäisen päästökaupassa mukana olevan toiminnanharjoittajan tilinpäätökseen. Työssä tarkasteltiin Euroopan unionin ensimmäisen päästökauppakauden 2005-2007 päästöoikeusmarkkinoiden muodostumista olemassa olevien ja olleiden järjestelmien perusteella. Tutkielman kokeellisessa osuudessa tavoite oli selvittää päästökauppatoimijalle taloudellisesti edullisin toimintamalli muodostumassa olevilleEuroopan unionin päästöoikeusmarkkinoille. Esimerkkiyritys toimi päästöoikeuksien ostajana markkinoilla. Toimintamallien testaus suoritettiin laskuesimerkein, joissa lähtöarvoina olivat toimijalle ilmaiseksi annetut päästöoikeudet, päästökauppa-kaudella laaditut tilinpäätökset sekä toimijan vuotuiset ennustetut päästöt. Laskelmissa oletettiin päästöoikeusmarkkinoiden olevan täydelliset. Hintataso-tarkastelu suoritettiin kahdella hintatasomallilla, joiden herkkyysanalyysissä vuoden 2007 hintataso toteutui päinvastoin kuin mallissa oletettiin. Laskelmissamielenkiinnon kohteina olivat päästökaupan vaikutukset tiettyihin taseen ja tuloslaskelman eriin, kun päästöoikeuksia joudutaan ostamaan markkinoilta oikeuksien hinnan vaihdellessa. Kun päästöoikeuksien hinta muuttuu, ceteris paribus, päästöoikeuksien arvo taseessa muuttuu: oikeuksien uudelleenarvotus tilinpäätöspäivänä joko lisää tai vähentää tilikauden tulosta. Koska tilikauden voitto on taseen vastattavaa puolen omaa pääomaa, vaikuttaa voiton muutos myös taseen loppusummaan. Päästökauppa vähentää varoja yrityksen kassasta, kun yritys on ostajan asemassa päästöoikeusmarkkinoilla.

CO2-päästötaseenhallinta terästeollisuudessa

Tämän diplomityön tavoitteena oli kehittää hiilidioksiditaseen hallintamenetelmää Rautaruukin toiminnoille päästökaupan olosuhteissa. Taseenhallintamenetelmä sisältää päästöjen laskennan sekä päästöoikeuksien hallintaan liittyviä asioita. EU:n laajuisen päästökaupan reunaehdot määrittelee päästökauppadirektiivi ja sen antama päästöjen seurantaa ja raportointia koskeva monitorointiohje. Työssä on tarkasteltu hiilidioksidipäästöhistoriaa ja laskentamenetelmiä niiden Rautaruukin toimipaikkojen kohdalta, joiden oletetaan kuuluvan EU:n päästökaupan piiriin. Toimipaikoista on tarkasteltu erityisesti Raahen ja Koverharin terästehtaita, sillä ne muodostavat merkittävimmän osuuden konsernin Suomen toimipaikkojen hiilidioksidipäästöistä. Muita tarkasteltavia toimipaikkoja ovat Hämeenlinnan ja Dalsbrukin valssaamot Suomessa, Smedjebackenin terästehdas ja Boxholmin valssaamo Ruotsissa, Mo i Ranan terästehdas ja Profilerin valssaamo Norjassa sekä Nedstaalin valssaamo Hollannissa. Kustannustehokkaan ja hallitun päästökaupankäynnin perustaksi yritystasolla tarvitaan päästötaseenhallintamenetelmä, jonka avulla voidaan määrittää syntyneet päästöt komission monitorointiohjeen vaatimalla tavalla, arvioida tulevia päästömääriä sekä hallita päästökaupankäyntiä. Päästökaupanhallintaan sisältyviä asioita ovat saadut ilmaiset päästöoikeudet, ostettavien tai myytävien oikeuksien määrä, kaupankäynnin ajankohta, päästöoikeuksien erilaiset hankintamahdollisuudet, päästöoikeuksien hinnanmuodostus ja riskienhallinta.

Päästökauppa ja sen vaikutukset Suomen terästeollisuuteen

Tässä työssä tavoitteena oli selvittää päästökaupan vaikutuksia Rautaruukin toimintaan ja kilpailukykyyn. Työssä tarkasteltiin tarkemmin Euroopan Yhteisöjen komission esittämää ehdotusta Euroopan Unionin laajuisesta päästökauppajärjestelmästä. Työssä selvitettiin Rautaruukin Raahen ja Koverharin terästehtaiden jo tehtyjen toimien vaikutus hiilidioksidipäästöihin sekä tulevaisuuden päästövähennysmahdollisuudet huomioiden eri päästöskenaariovaihtoehdot. Rautaruukki on saavuttanut tehdyillä toimenpiteillä huomattavia hiilidioksidipäästöjen vähenemiä. Ilman vuosien 1990-2001 välisenä aikana tehtyjä toimia olisivat hiilidioksidi-päästöt vuonna 2001 olleet noin 1 Mt suuremmat kuin ne todellisuudessa olivat. Myös tuulevaisuudessa Rautaruukilla on mahdollisuus vaikuttaa hiilidioksidipäästöihin. Laskelmien mukaan tunnistetuilla toimilla saavutettavat päästövähenemät vuonna 2005 voisivat olla noin 930 000 t ja vuonna 2008 960 00 t. Kuitenkin osa toimista on pitkäntähtäimen toimia, joiden toteuttaminen on vielä hyvin epätodennäköistä. Lisäksi toimien kustannuksista ei ole vielä tarkkaa tietoa. Päästökauppadirektiiviehdotuksen alkujaon merkitystä Rautaruukille on arvioitu vertailemalla eri alkujakovaihtoehtoja. Laskennassa on oletettu, että päästöoikeuksien ensimmäinen alkujako on ilmainen, jolloin kaikki vuoden 1990 päästöt saadaan ilmaiseksi. Näin Ollen vuonna 2005 kymmenen euron päästöoikeuden hinnalla tulee vuosittaiseksi kustannuksiksi noin 16 miljoonaa euroa. Toisella velvoitekaudella 90 % päästöoikeuksista jaetaan ilmaiseksi ja 10 % joudutaan ostamaan. Näin ollen vuonna 2008 kustannukset olisivat noin 69 miljoonaa euroa. Vastaavasti, jos huomioidaan tulevaisuuden investoinneilla saavutettavissa olevat hiilidioksidipäästöjen vähenemät, ovat kustannukset vuonna 2005 noin seitsemän miljoonaa euroa ja vuonna 2008 noin 59 miljoonaa euroa.

New Climate Change Related EC Directives and Their Interrelations to Green Electricity and Certificate Practices

Työn päätavoite on tutkia vihreän sähkön ja sertifikaattien kaupan ja EY:n uusien ilmastonmuutosta koskevien direktiivien ja direktiiviehdotusten välisiä yhteyksiä. Tutkimuksessa käsitellään direktiiviä sähköntuotannosta uusiutuvilla energialähteillä ja direktiiviehdotuksia Euroopan Unionin alueen päästökaupasta sekä yhdistetyn sähkön ja lämmön tuotannon lisäämisestä. Työ keskittyy erään suomalaisen metsäteollisuusyrityksen toimiin ilmastonmuutoksen hidastamiseksi. Tutkimus keskittyy pääosin EU:n suunnitelmaan aloittaa Unionin jäsenvaltioiden välinen päästökauppa, koska tämä järjestelmä tulee toteutuessaan olemaan teollisuuden kannalta merkittävä. Tilannetta on analysoitu neljän sellu- ja paperitehtaan hiilidioksidipäästölaskelmien avulla. Työssä kehitettyjä laskumalleja voidaan käyttää avuksi yhtiön muilla tehtailla. Tämän lisäksi työssä on luotu malli energiainvestointien arvioimiseksi tulevaisuudessa ottamalla päästöoikeuden hinnan vaikutus huomioon. Päästökaupan vaikutukset pohjoismaisilla vapautuneilla sähkömarkkinoilla on analysoity, koska teollinen sähkönhankinta on suuresti riippuvainen tästä markkinasta. Suomen metsäteollisuuden oma yhdistetty sähkön ja lämmön tuotanto erityisesti uusiutuvista energialähteistä tulee olemaan entistäkin tärkeämpää tiukentuvassa toimintaympäristössä. Tällä hetkellä on käynnissä kokeilu lisäarvon saamiseksi omalle sähköntuotannolle. Tällä haetaan kokemuksia ja valmiutta tulevaa päästökauppaa varten.

Hiilidioksidipäästölaskurin kehittäminen toimistoille ja yleisötapahtumille

Diplomityössä on kehitetty websovelluksena toteutettavan ilmastolaskuripalvelun hiilidioksidipäästöjen laskentamoduulit, joiden avulla toimistot ja yleisötapahtumat voivat arvioida omasta toiminnastaan syntyviä hiilidioksidipäästöjä sähkönkulutuksen, lämmönkulutuksen, matkustamisen, kuljetusten ja paperin kulutuksen osalta. Tavoitteena oli kehittää ilmastolaskurista mahdollisimman helppokäyttöinen ja kohderyhmälle hyödyllinen websovellus. Työn kirjallisuusosiossa käsitellään toimistojen ja yleisötapahtumien ympäristövaikutuksia etenkin ilmastonmuutoksen näkökulmasta. Toimistot ja yleisötapahtumat vaikuttavat ilmastonmuutokseen pääasiassa kiinteistöjen sähkön- ja lämmönkulutuksen sekä liikenteen energiankulutuksesta syntyvien hiilidioksidipäästöjen muodossa. Rakennusten energiankulutuksen ja liikenteen yhteys kansalliseen CO2-päästötaseeseen sekä päästöjenvähennystavoitteisiin on merkittävä päästökauppadirektiivin sovellusalan ulkopuolella. Lisäksi tarkastellaan paino- ja paperituotteiden elinkaaren aikaisia ympäristövaikutuksia energiankulutuksen kannalta, sillä paperi on toimistojen ja usein myös tapahtumien merkittävin yksittäinen materiaalivirta. Ilmastolaskuriin kuuluvien hiilidioksidipäästöjen laskentamoduulien kehittämisessä pyrittiin huomioimaan mahdollisimman pitkälle käyttäjien tarpeet ja tiedonsaantimahdollisuudet. Ilmastolaskuri suunniteltiin toimistojen ja yleisötapahtumien ympäristövaikutuksia käsittelevän tutkimustiedon, ilmastolaskuriprojektissa toteutetun esimarkkinakyselyn tulosten, käyttäjähaastatteluista saadun palautteen sekä keskeisesti suunnitteluprosessissa mukana olleen asiantuntijaryhmän antamien kehitysehdotusten perusteella. Työssä on esitetty ilmastolaskurisovelluksen laadulliset kriteerit, tekninen vaatimusmäärittely sekä hiilidioksidipäästöjen laskentaosuuden toteutussuunnitelma, joka sisältää laskentamoduulien käyttöliittymämallit sekä päästölaskentaan liittyvät hiilidioksidipäästökertoimet, oletusarvot, päästölaskentakaavat ja huomautukset.