A biomass supply network for Manitoba optimized to improve water quality ecosystem services
Notice bibliographique
Résumé
This thesis describes research to model how a biorefinery supply network can be optimized for Manitoba. Using spatial optimization methods, the analysis considers an efficient biomass supply network for a hypothetical biorefinery, then examines how the configuration could change if it were optimized for enhancing ecosystem services by reducing phosphorus loading to Lake Winnipeg. A computer model, SpatialES, was designed for this analysis, and intermediate outputs of the model revealed the phosphorus fertilizer balance for Manitoba, the cost of phosphorus pollution, and the supply of biomass feedstocks. The analysis considered agricultural waste biomass as well as biomass from riparian areas and wetlands. This thesis has made several contributions in biosystems engineering. A main finding is that Manitoba farmland is accumulating phosphorus from fertilizer excess at a rate of 3.6 kg/ha/yr. This surplus has the potential to eventually run off, further loading Lake Winnipeg. Water quality measurements indicate lower loading of 0.98 kg/ha from agriculture, suggesting that the surplus is not yet reaching the lake. The contamination of Lake Winnipeg by phosphorus loading has significant costs in terms of loss of ecosystem services. The total cost of loss of Lake Winnipeg ecosystem services due to phosphorus over-enrichment is approximately $371M/yr. The ultimate objective of this thesis has been to model an optimal biorefinery supply network for a single hypothetical biorefinery in Manitoba demanding cellulosic biomass as a feedstock. As the emphasis of this analysis is the dynamics of biomass supply, the biorefinery product is not defined, as there are multiple products in development and presently few facilities operating commercially at scale. This work affirms that an optimal biorefining network is achievable and will result in reduced nutrient loading. The model tested the implications of an ecosystem services payment to incent wetland and riparian biomass based on potential for reduced phosphorus loading. To increase use of all biomass, including non-conventional wetland and riparian biomass, measures must be taken to increase demand for biomass. Future work on this topic should involve additional spatial optimization to test different bioproduct supply and demand scenarios, and to test different assumptions.
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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 | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,006 | 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 ».