NCASI studies GHG and energy benefits of using black liquor

 

Approximately two-thirds of the energy used by the industry is supplied by biomass fuels, primarily black liquor. In the US, the Environmental Protection Agency (EPA) has been considering whether and how to regulate the CO2 produced when biomass is burned (biogenic CO2). The potential impacts on the pulp and paper industry have been clear, given that treating biogenic CO2 as equivalent to fossil fuel CO2 would have an enormous impact on the industry’s viability.

In response to this issue, in late 2010, NCASI began a series of studies intended to clarify the life cycle greenhouse gas and non-renewable energy benefits associated with using the various types of biomass supplying energy to the industry. A decision was made to first focus on black liquor solids because of their importance to the industry. The study was conducted in late 2010 and on December 20, was presented to EPA.

The NCASI study determined that, considering the value of black liquor solids both as a source of cooking chemicals and as a source of energy, the use of black liquor solids in the kraft recovery system avoids approximately 160 kg CO2 eq. per GJ of energy output from the system. Applying these results to the production of kraft pulp in the U.S., the avoided emissions are approximately 80 million tonnes CO2 equivalents per year. This is approximately equal to the total Scope 1 emissions (from using fossil fuels at mills) plus Scope 2 emissions (associated with the electricity and steam purchased by mills) from the entire US pulp and paper industry (not just kraft mills).

In Canada, applying these results to kraft pulp production would result in avoided emissions of approximately 35 million tonnes CO2 equivalents per year. Based on 2005 data, this is enough to offset the total Scope 1 and 2 emissions from the entire Canadian pulp and paper industry (not just kraft mills).

These benefits occur without affecting the amount of wood harvested or the amount of chemical pulp produced and do not depend on the accounting method for biogenic carbon. Furthermore, the findings are valid across a range of assumptions about the displaced fossil fuel, the GHG-intensity of the grid, and the fossil fuels used in the lime kiln.

EPA indicated that it found the information very helpful and suggested that it would be receptive to similar information on other materials important to the industry. NCASI intends to extend the work to other types of biomass materials used, or produced by, the forest products industry.

The presentation to EPA is available on the Climate Change section of NCASI’s members only website. A report containing the full results of the study is being prepared.

If you would like more information on this topic, please contact Dr. Caroline Gaudreault in NCASI’s Montreal office.

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NCASI étudie les avantages de la liqueur noire sur le plan des GES et de l’énergie  

Les biocombustibles, surtout la liqueur noire, représentent environ les deux tiers de l’approvisionnement énergétique de l’industrie. Aux États-Unis, l’Agence de protection de l’environnement (EPA) a envisagé la possibilité de réglementer le CO2 généré par la combustion de la biomasse (CO2 biogénique) et a étudié de quelle façon elle pourrait réglementer ce CO2. Les impacts potentiels sur l’industrie des pâtes et papiers sont clairs, car la viabilité de l’industrie serait entièrement remise en question si on traitait le CO2 biogénique comme le CO2 des combustibles fossiles.

En réponse à cette préoccupation, NCASI a entamé une série d’études en 2010 pour clarifier les avantages, sur le plan des gaz à effet de serre (GES) et des énergies non renouvelables, d’utiliser divers types de biocombustibles qui fournissent  de l’énergie à l’industrie, et ce, en faisant appel à une approche de cycle de vie. Le choix s’est d’abord porté sur l’étude des solides de liqueur noire en raison de leur importance pour l’industrie. NCASI a réalisé l’étude à la fin de l’année 2010 et a présenté les résultats à l’EPA le 20 décembre.

L’étude de NCASI a déterminé que, compte tenu de la valeur des solides de liqueur noire comme source de produits chimiques de cuisson et source d’énergie, l’utilisation de ces solides dans le système de récupération du procédé kraft permet d’éviter le rejet d’environ 160 kg de CO2 éq./GJ d’énergie produite par le système. Les émissions évitées sont d’environ 80 millions de tonnes de CO2 éq./année si on applique ce résultat à la production de pâte kraft aux États-Unis. Ces émissions sont à peu près égales à toutes les émissions de Niveau 1 (provenant des combustibles fossiles dans les usines) plus les émissions de Niveau 2 (achats d’électricité et de vapeur des usines) de toute l’industrie des pâtes et papiers aux États-Unis (pas seulement des usines de pâte kraft).

Au Canada, les émissions évitées sont d’environ 35 millions de tonnes de CO2 éq./année si on applique ce résultat à la production de pâte kraft. Basées sur des données de l’année 2005, ces émissions sont suffisantes pour compenser toutes les émissions de Niveaux 1 et 2 de toute l’industrie canadienne des pâtes et papiers (pas seulement des usines de pâte kraft).

On obtient ces avantages sans modifier la quantité de bois récolté ou de pâte chimique produite et sans avoir à se préoccuper de la méthode de comptabilisation du carbone biogénique. De plus, ces conclusions sont valides pour toute une série d’hypothèses sur le combustible fossile remplacé, l’intensité en GES du réseau électrique et le combustible utilisé dans le four à chaux.

L’EPA a indiqué qu’elle avait trouvé ces renseignements très utiles et qu’elle serait intéressée à recevoir des renseignements similaires sur d’autres matières importantes pour l’industrie. NCASI prévoit réaliser ce type d’étude sur d’autres types de biomasses utilisées ou produites par l’industrie des produits forestiers.

La présentation faite à l’EPA est accessible dans la section sur les changements climatiques du site Web réservé aux membres. Un rapport contenant tous les résultats de l’étude est en voie de préparation.

Pour en savoir plus sur ce sujet, veuillez contacter Dr. Caroline Gaudreault au bureau de NCASI à Montréal.

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