A comprehensive life cycle impact evaluation of hydrogen production processes for cleaner applications
Notice bibliographique
Résumé
The worldwide energy demands have greatly increased with urbanization and population growth. Air pollution, acid rain, greenhouse gas emissions, global warming originating from CO 2 emissions, depletion of energy supplies, and environmental degradation resulting from climate change are all consequences of using non-renewable fossil fuel-based energy infrastructure. To minimize emissions, renewable energy-based alternative energy sources must be investigated. In this regard, hydrogen (H 2 ) has emerged as a promising fuel to meet energy requirements, and green H 2 production with net-zero emissions has gained significant interest in recent years. Therefore, this study uses the life cycle assessment approach to evaluate the atmospheric emissions and environmental impact parameters of the gasification, electrolysis, and dark fermentation-microbial electrolysis hybrid process and assess their sustainability levels, considering the sustainable development goals. Among the studied H 2 production processes, the maximum CO 2 emission originates from the coal gasification process, accounting for 18.6 kg-CO 2 /kg-H 2 , while the alkaline electrolysis process provides the lowest total CO 2 emission of 6.39 kg-CO 2 /kg-H 2 . Furthermore, the biological-based dark fermentation-microbial electrolysis cell process is a promising option owing to its highest negative biogenic CO 2 emission of −68.69 kg-CO 2 /kg-H 2 . The environmental impact parameters of the studied processes are calculated considering the emissions, and the highest global warming potential of 21.75 kgCO 2 -eq./kg-H 2 is obtained for the coal gasification process, considering the life cycle assessment coefficients. Overall, the lowest atmospheric emissions and environmental impacts are obtained for the electrolysis process. Consequently, these results revealed that switching from the fossil fuel resources used in the conventional H 2 production methods to fully sustainable sources, such as renewables, can make energy production methods entirely sustainable from an environmental point of view. • A comprehensive impact assessment of key hydrogen production methods is introduced. • The atmospheric emissions and environmental impacts of each method are compared through LCA. • The highest global warming potential of 21.75 kgCO 2 -eq./kg-H 2 is obtained for the gasification. • Dark fermentation process emits −68.69 kg-CO 2 /kg-H 2 due to CO 2 uptake during biomass growth phase. • The water electrolysis process is found advantageous over the renewable energy methods.
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 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) | 0,000 | 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 tête enseignante, 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 ».