Comparative life cycle assessment of conventional and novel microalgae production systems and environmental impact mitigation in urban-industrial symbiosis
Notice bibliographique
Résumé
The versatility of microalgae biomass as candidates for various products and bioremediation needs motivates interests towards design and implementation of novel microalgae bioreactors. Conventional open-reactors are reliant on large quantities of sunlight and space while yields are constrained by outdoor environment conditions. Conversely, closed-reactor systems like bubble columns reduces these constrains on microalgae growth while occupying far less space at the expense of high energy demands, notably from lighting systems. A novel patented closed reactor design has recently been proposed that improves the bubble column concept with an efficient and effective lighting system. The present study uses Life Cycle Assessment approach to compare the environmental performance of conventional reactors and the proposed internally luminated novel closed reactor design, expressing impacts per kg biostimulant for the Scenedesmus almeriensis harvest from such units. All performance data was collected from a pilot facility in Almeria, Spain. Urban-industrial symbiosis scenarios are also portrayed in the study using wastewater and incinerator flue gas. Results show that under synthetic nutrient and carbon inputs in Spanish pilot operations, the cumulative energy demand for the novel photobioreactors is similar to conventional vertically-stacked horizon bioreactors but are substantially more demanding than conventional open reactors. However, when leveraging renewable energy sources and the photosynthesis process to consume wastestreams in urban-industrial symbiosis scenarios, the novel photobioreactor was able to achieve up to 80 % improvements in several impact categories e.g. eutrophication and climate change. Impact mitigation credits per kg dwt biomass across all energy scenarios in symbiosis amount to ≈1.8 kg CO2eq and ≈0.09 kg PO4 eq. This highlights that such closed and internally illuminated photobioreactors can be competitive with conventional reactors, and have potential to harness photosynthesis to reduce environmental burdens in an urban-industrial symbiosis setting. Possible economies of scale and the associated potential gains in efficiencies are further discussed.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».