Regional biomass cascading options and optimization of bioenergy production – the case of Lafões

Ana Carreira D'Espiney

Key information

Authors:

Ana Carreira D'Espiney (Ana Carreira D'Espiney)

Supervisors:

Isabel Paula Ramos Marques (Isabel Paula Ramos Marques); Helena Maria Rodrigues Vasconcelos Pinheiro (Helena Maria Rodrigues Vasconcelos Pinheiro); Daniela Thrän

Published in

July 7, 2025

Abstract

O sector da energia é a principal fonte de emissões antropogénicas de gases com efeito de estufa (GEE) e é necessária a sua rápida descarbonização. A bioenergia é um dos pilares fundamentais para alcançar um sistema energético neutro em termos de emissões, mas é necessário ultrapassar vários desafios para que possa atingir todo o seu potencial. Assim, como otimizar a valorização da biomassa e a produção de bioenergia é a questão central deste estudo. Para responder a essa questão, é aplicada uma combinação de métodos ao longo da cadeia de abastecimento. O primeiro método é dedicado ao inventário da biomassa, onde são discutidas as metodologias e técnicas propostas. O potencial de biomassa calculado com o primeiro método é utilizado por um segundo método, para resolver problemas de otimização de custos na fase de recolha de biomassa. Na fase de conversão bioenergética, o terceiro método, são aplicadas metodologias experimentais para testar conceitos de complementaridade entre os dois principais fluxos identificados pelo primeiro método. Os melhores resultados do terceiro método são depois utilizados por um quarto método, em que se compara o impacto nas alterações climáticas da cadeia de abastecimento de diferentes sistemas de produtos, identificados pelos métodos anteriores. A aplicação dos métodos realçou a importância de se considerar cuidadosamente os seus pressupostos metodológicos, ilustrando a forma como estes podem afetar os resultados, ao serem ajustados aos contextos locais. Em qualquer caso, a principal conclusão é que o sistema atual deve ser desativado, uma vez que tem um balanço de emissões de GEE uma ordem de grandeza superior a qualquer uma das outras opções em cascata de conversão da biomassa em bioenergia aqui avaliadas. The energy sector is the main source of anthropogenic greenhouse gas (GHG) emissions and its rapid decarbonisation is necessary. Bioenergy is one of the fundamental pillars for achieving an emissions-neutral energy system, but several challenges need to be overcome if it is to reach its full potential. Thus, how to optimize the biomass valorization and the bioenergy production is the central question of this study. To answer that question, a combined-method is conducted along the supply chain. The first method is dedicated to the biomass inventory, where proposed methods and techniques are discussed. The biomass potential calculated with the first method are used by a second method, to solve cost optimization problems at the feedstock collection stage. At the bioenergy conversion stage, experimental methods are applied to test concepts of complementarities between the two main flows identified by the first method. The better results of the third method are then used by a fourth method, where the impact on climate change of the supply chain of different product systems are compared. The application of the methods highlighted the importance of to carefully consider their methodological assumptions, illustrating how they can affect results while adjusting them to local contexts. In any case, the biggest conclusion is that the current system should be unplugged, since it has a GHG balance one order of magnitude higher than any of the bioenergy cascading options here assessed.