Khí thải từ quá trình đốt cháy cuối cùng của khu dân cư và những hạn chế theo không gian .

Nấu ăn, sưởi ấm, và các hoạt động khác trong khu vực dân cư là nguồn chính của các khí gây ô nhiễm trong nhà và ngoài môi trường .Đặc biệt là khi nhiên liệu rắn được sử dụng để cung cấp năng lượng . Do ảnh hưởng có hại của nó trong bầu không khí và sức khỏe con người, chiến lược đa quốc gia để giảm lượng khí thải đã được đề xuất. Nghiên cứu này xem xét các tác động của một số chính sách có thể, xem xét các yếu tố thực tế giảm nhẹ khi kết thúc sử dụng, những hạn chế theo không gian có liên quan gần với rừng hoặc điện, công nghệ hiện nay,và giả định về hành vi người dùng ,kịch bản giảm thiểu được áp dụng cho một năm 2010, phân bố không gian cơ bản về lượng khí thải của các hạt vật chất, than đen, carbon hữu cơ, oxit nitơ, metan, hydrocarbon khí methane, carbon monoxide, và carbon dioxide Kịch bản khảo sát là: (1) bếp nấu sạch hiện nay, nơi mà chúng tôi giả định rằng công nghệ hiện có ở mỗi vùng được áp dụng để đốt nhiên liệu; (2) tiêu chuẩn bếp, nơi mà chúng tôi giả định bếp được thiết kế để đáp ứng các tiêu chuẩn hiệu suất; và (3) các loại nhiên liệu sạch, nơi người dùng sử dụng nguồn nhiên liệu sạch hợp lý trong từng vùng . Chúng tôi giả định người dân sống trong khu vực gần rừng tiếp tục sử dụng gỗ bất chấp nhiên liệu có sẵn, do đó làm sạch nhiên liệu dẫn đến việc giảm lượng khí thải 18,25%, tùy thuộc vào các chất gây ô nhiễm, trong khắp khu vực nghiên cứu. bếp làm sạch ưu tiên dùng ở các vùng gần rừng, nơi có khoảng một nửa số nhiên liệu đã sử dụng; giảm phát thải khoảng 2582%, tùy thuộc vào các chất gây ô nhiễm. Nếu bếp nấu có tiêu chuẩn hiệu suất có thể được đáp ứng, lượng khí thải các hạt vật chất được giảm 62% cho các tiêu chuẩn không rõ ràngvà 95% cho các tiêu chuẩn chặt chẽ nhất, và carbon monoxide được giảm 40% và 62% tiêu chuẩn giảm thải trong khu vực và quốc gia cụ thể phụ thuộc vào hỗn hợp nhiên liệu hiện có và bộ phận dân số giữa các vùng, được khảo ở khu vực Mỹ Latinh, châu Phi, Đông Nam Á, Nam Á, và Đông Nam Á 1. Giới thiệu Nấu ăn, sưởi ấm, và các hoạt động khác trong khu vực dân cư là nguồn chính gây ô nhiễm không khí trong nhà và ngoài không khí, đặc biệt khi nhiên liệu rắn được sử dụng để cung cấp năng lượng( Ezzati và Kammen, năm 2002; Mehta và Shahpar, 2004; Jetta và Kariher, 2009; Kim et al., ) Tại các khu vực nông thôn và các nước có nguồn lực hạn chế, nhiên liệu rắn có thể cung cấp một lượng lớn nguồn năng lượng trong gia đình (Pandey, 2002; Tabuti et al, 2003;. Bhatt _ Sachan, 2004; Sumati, 2006) .WHO (2006) ước tính rằng hơn ba tỷ người phụ thuộc vào nhiên liệu rắn (than đá, than, củi, nông nghiệp chất thải và phân) để đáp ứng nhu cầu năng lượng trong gia đình cơ bản của họ lượng khí thải lớn từ việc đốt nhiên liệu rắn tạo ra ô nhiễm không khí trong nhà (Ezzati et al, 2000;.. Albalak et al, 2001), biến đổi khí hậu và khói bụi trong khu vực (Bond et al, 2004;. Edwards et al, 2004;. McCarthy et al, 2008. Ramanathan và Carmichael, 2008; Ramanathan et al, 2008. Ramanathan và Carmichael, 2008; Ramanathan et al., 2008). Nạn phá rừng bằng cách chặt cây lấy củi là một vấn đề môi trường bức xúc ở nhiều vùng (Bhatt và Sachan, 2004; Dovie et al., 2004).M ặc dù các ảnh hưởng có thể nghiêm trọng, nhưng do mức sinh hoạt phí còn thấp nên không thể cải thiện. Như vậy, cần có được sự quan tâm từ các tổ chức cung cấp hỗ trợ để giảm tác động tiêu cực. Ví dụ về các sáng kiến hiện tại bao gồm toàn cầu một mục tiêu của việc sử dụng bếp sạch và hiệu quả các nhiên liệu cho thêm 100 triệu gia đình vào năm 2020, và Ngân hàng Thế giới (2013), trong đó cung cấp khoảng 8 tỷ một năm tài chính để tăng sự truy cập tới điện, nhiên liệ

MỤC LỤC

Tên bài báo : Khí thải từ quá trình đốt cháy cuối cùng của khu dân cư và

những hạn chế theo không gian

Phần II : Sự giảm khí thải trong tương lai Tác giả : Ekbordin Winijkul, Tami C Bond

Sở Xây dựng và Kỹ thuật Môi trường, Đại học Illinois tại Urbana-Champaign, Urbana,

Kịch bản khảo sát là: (1) bếp nấu sạch hiện nay, nơi mà chúng tôi giả định rằng công nghệ hiện có ở mỗi vùng được áp dụng để đốt nhiên liệu; (2) tiêu chuẩn bếp, nơi

mà chúng tôi giả định bếp được thiết kế để đáp ứng các tiêu chuẩn hiệu suất; và (3) các loại nhiên liệu sạch, nơi người dùng sử dụng nguồn nhiên liệu sạch hợp lý trong từng vùng Chúng tôi giả định người dân sống trong khu vực gần rừng tiếp tục sử dụng gỗ bất chấp nhiên liệu có sẵn, do đó làm sạch nhiên liệu dẫn đến việc giảm lượng khí thải 18,25%, tùy thuộc vào các chất gây ô nhiễm, trong khắp khu vực nghiên cứu

bếp làm sạch ưu tiên dùng ở các vùng gần rừng, nơi có khoảng một nửa số nhiên liệu

đã sử dụng; giảm phát thải khoảng 25-82%, tùy thuộc vào các chất gây ô nhiễm Nếu bếp nấu có tiêu chuẩn hiệu suất có thể được đáp ứng, lượng khí thải các hạt vật chất được giảm 62% cho các tiêu chuẩn không rõ ràngvà 95% cho các tiêu chuẩn chặt chẽ nhất, và carbon monoxide được giảm 40% và 62% tiêu chuẩn giảm thải trong khu vực

và quốc gia cụ thể phụ thuộc vào hỗn hợp nhiên liệu hiện có và bộ phận dân số giữa các vùng, được khảo ở khu vực Mỹ- Latinh, châu Phi, Đông Nam Á, Nam Á, và Đông Nam Á

là một vấn đề môi trường bức xúc ở nhiều vùng (Bhatt và Sachan, 2004; Dovie et al., 2004).M ặc dù các ảnh hưởng có thể nghiêm trọng, nhưng do mức sinh hoạt phí còn thấp nên không thể cải thiện Như vậy, cần có được sự quan tâm từ các tổ chức cung cấp hỗ trợ để giảm tác động tiêu cực Ví dụ về các sáng kiến hiện tại bao gồm toàn cầu một mục tiêu của việc sử dụng bếp sạch và hiệu quả các nhiên liệu cho thêm 100 triệu gia đình vào năm 2020, và Ngân hàng Thế giới (2013), trong đó cung cấp khoảng 8 tỷ

$ một năm tài chính để tăng sự truy cập tới điện, nhiên liệu sạch, năng lượng tái tạo và năng lượng hiệu quả

Hai cách tiếp cận cơ bản để đạt được cải tiến tốt hơn cho bếp và các loại nhiên liệu sạch hơn (Goldemberg et al, 2004; Bazilian et al, năm 2011; Foell et al, 2011

Lewis và Pattanayak, 2012; Pachauri et al., 2013) Từ những năm 1980, bếp hiệu quả hơn đã được giới thiệu ở Trung Quốc, Ấn Độ, và các bộ phận khác của thế giới (Lu, 1993; Edwards et al., 2004; Kumar et al., 2013) Mục tiêu chính của chương trình ban đầu là để giảm nạn phá rừng, đồng thời nâng cao sức khỏe là một trọng tâm trong những năm sau đó (Boy et al, 2000; Edwards et al, năm 2004; Smith et al, 2007 Romieu et al., 2009) Một trong những chương trình bếp thành công đã được các quốc gia Trung Quốc cải thiện chương trình Bếp lò, (Smith et al., 1993; Kumar et al Năm 2013).M ột phương pháp khác để giảm các ảnh hưởng tiêu cực của các hộ gia đình, năng lượng sẽ được làm sạch, nhiên liệu hiệu quả cao hơn dễ tiếp cận hơn thông qua trợ cấp hoặc giảm giá nhiên liệu Các yếu tố ảnh hưởng nhiên liệu chuyển đổi không được hiểu đầy đủ dầu khí ,ngay cả khi hóa lỏng gas (LPG) được trợ cấp, nó thường không thay thế củi hoàn toàn (Masera et al., 2000) Củi vẫn được sử dụng để nấu ăn chuyển đổi nhiên liệu gây ra một loạt các thay đổi liên quan đến phát triển, đô thị hóa, điện khí hóa, giáo dục và trong chừng mực nào (Heltberg 2004) quyết định lựa chọn nhiên liệu và tiêu thụ cũng rất nhạy cảm với giá tiếp cận nhiên liệu và năng lượng _ (Barnes et al., 2005) Một số nghiên cứu ước tính tác động đến bầu khí quyển hay sức khỏe của dân cư tiêu thụ nhiên liệu, và một số đánh giá lợi ích của thay đổi nhiên liệu hoặc bếp acharya và Salam (2002) ước tính nếu chuyển sang nhiên liệu sinh học, khí sinh học, và bếp khí hóa có thể giảm 38,61% khí nhà kính so với bếp truyền thống được sử dụng trong countries Grieshop et al (2011) nhận thấy rằng việc thay thế bếp truyền thống với dầu hỏa, LPG bếp bằng bếp đun cải tiến có thể cung cấp lợi ích cho sức khỏe trong nhà và khí hậu toàn cầu UNEP (2011), dựa trên GAINS các kho dự trữ khí thải Ước tính rằng việc giảm carbon đen thông qua cải thiện bếp sinh khối hoặc chuyển sang đốt nhiên liệu sạch sẽ làm cho không khí trong lành hơn ,sức khỏe con người tốt hơn , so với việc cải thiện giao thông, cấm đốt các chất thải nông nghiệp, hoặc cung cấp lò gạch hiện đại và than cốc ovens IEA (2010) ước tính giảm tiêu thụ năng lượng trong một viễn cảnh gọi là "Universal hiện đại Năng lượng truy cập", trong

đó tiếp cận phổ cập tới các loại nhiên liệu sạch hơn xảy ra vào năm 2030 Đánh giá Năng lượng Toàn cầu (Riahi et al., 2011) cũng cho rằng năng lượng cuối cùng tiêu thụ

sẽ giảm đáng kể với một sự thay đổi từ sinh khối để LPG, trong khi khí thải nhà kính hoặc là vẫn không đổi hoặc tăng IEA (2010) và đánh giá năng lượng toàn cầu (Riahi et al., 2011) Theo ước tính, đầu tư từ $ 17 đến $ 38 tỷ mỗi năm sẽ được yêu cầu, ngoài

kịch bản tham khảo IEA, để cung cấp 100% tiếp cận phổ cập làm sạch các cơ sở nấu nướng bao gồm cả điện, bếp gas, hệ thống khí sinh học hoặc cookstoves sinh khối tiên tiến trong năm 2030 (Foell et al., 2011) Để đạt được cùng một mục tiêu, Pachauri et

al (2013) ước tính một yêu cầu $ 65,86 tỷ mỗi năm cho đến năm 2030 và chính sách chuyên dụng

Tất cả các nghiên cứu thảo luận lượng khí thải suy ra bằng cách kết hợp hệ số

đo phát thải và hiệu quả với mức tiêu thụ nhiên liệu Mặc dù lợi ích của bếp sạch hơn, các chính sách giảm khí thải, và chuyển đổi nhiên liệu đã được công bố rộng rãi,nhưng những cân nhắc khác mang tính khả thi này đã bị lãng quên Ước tính khí thải và khả năng giảm thiểu thường dựa trên tổng hợp dữ liệu quốc gia Bài viết này là lần thứ hai trong một loạt khám phá những thay đổi tiềm năng phát thải khí với những hạn chế về tính hợp lý bởi sự phân bố không gian của người sử dụng và các nguồn tài nguyên Nó xem xét tính phù hợp của bếp sạch hơn cho sự đa dạng của dân cư sử dụng cuối cùng,

và khả năng áp dụng sạch tốt hơn dựa trên sự gần gũi của người sử dụng với các loại nhiên liệu miễn phí Bài viết này dựa trên các phương pháp phân bố theo không gian

sử dụng nhiên liệu hiện tại và lượng khí thải trong vùng được triển khai trong một bài báo (Winky et al., 2015) Đây, chúng ta xem xét các tác động của chương trình này giả thuyết nếu có thể giảm khí thải hiện tại, xem xét sử dụng cuối cùng, công nghệ hiện nay, và giả định hợp lý về hành vi của người sử dụng Chúng tôi ước tính lượng khí thải có cả tác động đến trong nước và toàn cầu: hạt vật chất (PM), carbon đen (BC),

và carbon hữu cơ (OC), carbon monoxide (CO), carbon dioxide (CO2), oxit nitơ (NOx), mêtan (CH4), và hydrocarbon phi-mê-tan (NMHC)

2 Phương pháp

2.1 Tổng quan về phân bổ nhiên liệu và phương pháp tính toán khí thải

Các phương pháp mô tả chi tiết phân bố không gian của nhiên liệu tiêu thụ trong khu vực dân cư được thảo luận trong người bạn đồng hành giấy (Winky et al., 2015) Tóm lại, phương pháp phân phối của chúng tôi tính toán hybridizes topedown

sử dụng dữ liệu tiêu thụ nhiên liệu của dân cư từ Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA, 2012a, b) và Fernandes et al (2007), và tính toán bottomeup năng lượng yêu cầu đối với chính sử dụng cuối cùng trong gia đình Trong mỗi quốc gia, chúng tôi phân năm loại vùng

Chúng tôi tính toán mức tiêu thụ năng lượng sử dụng cuối cùng để nấu nướng, sưởi ấm mức, và chiếu, cũng như một loại hỗn hợp gọi là "Khác" Sau đó chúng tôi ước tính các loại và số lượng sạch sử dụng cho từng sử dụng cuối cùng Tiếp theo, chúng tôi phân các loại nhiên liệu sạch giữa các vùng và enduses Trong ERFA và NRFA, củi là miễn phí và chúng tôi cho rằng nó ưu tiên sử dụng ở đó Các loại nhiên liệu hiệu quả cao nhất đi đến thành thị trong khu vực Trong ERNF, không dễ dàng cận với rừng và có sẵn điện Chúng tôi giả định rằng các loại nhiên liệu hiệu quả nhất tiếp theo được sử dụng, bao gồm cả củi, nhưng tất cả các nhiên liệu này được mua ước tính mức tiêu thụ nhiên liệu ở mỗi nước khác nhau, các loại năng lượng tiêu biểu trong mỗi vùng này bao gồm LPG, khí thiên nhiên, và củi Cuối cùng, các các loại nhiên liệu hiệu quả nhất đã được phân phối cho NRMF bao gồm than đá, củi, chất thải nông nghiệp và phân Một giả định quan trọng là năng lượng hữu ích (năng lượng nung nóng nồi hoặc hộ gia đình) là phù hợp trong cả nước đối với từng sử dụng cuối.

Cuối cùng, chúng tôi tính toán lượng khí thải bằng hệ số phát thải nhiên liệu dựa trên (Phương trình (1)) Nguyên tắc phương pháp tiếp cận của chúng tôi là phát thải ở bất kỳ vị trí là tổng lượng khí thải từ một số lần sử dụng cuối cùng (J), mỗi lần trong số đó được cung cấp với một số (k) của các loại nhiên liệu khác nhau Do đó,

Em là khí thải (g)

P là dân số

,f,j,k là phần nhỏ trong số người mà nhiên liệu được sử dụng để sử dụng cuối cùngUEj là các bình quân năng lượng đầu người hữu ích trong MJ cần thiết cho sử dụng cuối cùng, H là hiệu suất nhiệt của thiết bị được sử dụng, và LHV là nhiệt thấp giá trị của fuelkin MJ (nhiên liệu kg) EFj, hệ số phát thải kare đo bằng gam của chất gây ô nhiễm trên mỗi kg nhiên liệu bị đốt cháy

Nhiều nghiên cứu đã báo cáo các yếu tố khí thải từ khu dân cư là nhiên liệu và bếp Lựa chọn các yếu tố khí thải lò đốt truyền thống

Nghiên cứu này được tóm tắt bởi Winijkul et al (2015, Hỗ trợ thông tin) hệ số phát thải được lựa chọn cho các bếp lò cải tiến được cung cấp trong inTable S1 (Hỗ trợ thông tin của bài viết này), trong khi một

Tóm tắt lịch sử của các yếu tố khí thải đo cho các bếp lò cải tiến là tóm tắt ở đây.Thefirst cơ sở dữ liệu lớn các yếu tố phát thải được phát triển byZhang et al (2000) i Trung Quốc andSmith et al (2000a,b) Ấn Độ Bhattacharya và Salam (2002) nâng cao nhiên liệu sinh học, khí sinh học, và khí hóa bếp cũng như bếp lò truyền thống Khí thải từ nhiên liệu cụ thể cho Trung Quốc, bao gồm cả than và chất thải nông nghiệp, đã được cung cấp bởi Cao et al (2008); Zhi et al (2008); Shen et al (2010); và Shen et al (2013).

Nhiều nghiên cứu gần đây nhất đã đo được một số lượng lớn các lò đốt, với mục đích lựa chọn các biện pháp can thiệp tốt nhất (McCarthy et al, 2010; JETTER et al., 2012) Với vài ngoại lệ, kiểm tra đã được tiến hành trong phòng thí nghiệm có kiểm soát Do kiểm soát cẩn thận hơn hoạt động sử dụng và chất lượng nhiên liệu, hệ số phát thải đo được trong phòng thí nghiệm thường thấp hơn so với những người nghiên cứu thực địa (Johnson et al, 2008 Roden et al., 2009), và hiện nay không đủ bằng chứng để kết luận rằng giảm tỷ lệ quan sát trong phòng thí nghiệm là đại diện thực hành thực tế Khi nào , hệ số phát thải được rút ra từ các phép đo trong trường

sự phân bố không gian của năng lượng yêu cầu cho từng sử dụng cuối cùng vẫn giữ nguyên, nhưng hiệu quả bếp, hệ số phát thải, hoặc nhiên liệu có thể thay đổi Trong kịch bản bếp được cải thiện, chúng tôi giả định rằng các loại nhiên liệu tiêu hao trong mỗi loại vùng vẫn giữ nguyên, và đánh giá cắt giảm khí thải từ thay thế bếp lò đốt cùng nhiên liệu có hiệu quả hơn, và đôi khi, lượng khí thải thấp hơn những bếp được cập nhật đã được gọi một cách rộng rãi "bếp đun cải tiến." Trong kịch bản sạch nhiên liệu, chúng tôi đánh giá cắt giảm khí thải bằng cách cung cấp nhiên liệu sạch hơn cho một số vùng

Bảng 2

Kịch bản công nghệ cải thiện lò :bếp sạch hiện tại Công nghệ tương tự được sử dụng trong cácvùng có điện và không điện Giá trị được đưa ra trong Bảng S1, được dựa trên các phép đo trong phòng thí nghiệm giá trị Tier (Tx / Tý) tham khảo các tiêu chuẩn mà các bếp sẽ đáp ứng cho hiệu quả (Tx¼Tier x) và PM khí thải (Ty¼Tier y), như đã thảo luận trong mục 2.2.2

Nhiên liệu Công nghệ bếp cải tiến

Thành phần vật liệu gốm cho thành trong buồng đốt và quạt

để cung cấp không khí chính và phụ một (Tier 3/3), với ống khói

Cách ly buồng đốt để tăng hiệu suất cháy; bếp với ống khói (Trong lĩnh vực hệ số phát thải, Tier 2/0)

đầu hồng ngoại (thiết bị hình tròn để chuyển đổi nhiệt bức xạ), không có ống khói

đầu hồng ngoại (xem ở trên), không có ống khóiống khói mạ kẽm và buồng gốm với vòng gang (Hệ số phát thải phòng thí nghiệm với thời gian đánh lửa bao gồm, Tier 2/0

buồng đốt Cách ly,tựa trên nồi nghiêng và lỗ phân bổ đều trên ghi lò (Tier 2/2)

buồng đốt Cách ly, đang gánh nồi nghiêng và lỗ phân bổ đều trên ghi lò (Tier 2/2)

Bếp lò làm bằng kim loại với lỗ phân bổ đều trên vỉ lò không khói (Tier 2/0)

Không có sự thay đổi trong công nghệEPA Mỹ chứng nhận chất xúc tác lò sưởi ,lò đốt là củi (Tier 4/4)

Không thây đổi công nghệ Điện

Kerosene đèn bão

Bảng 1

Các kịch bản giảm khí thải trong nghiên cứu này

Kịch bản Gỉa thuyết chính

Bếp sạch hiện tại

Tiêu chuẩn bếp

Nhiên liệu sạch :chuyển

đổi nhiên liệu

Bếp sạch cho mỗi vùng ,nhiên liệu sử dụng cuối cùng Bếp là có thể đáp ứng các tiêu chuẩn hiệu suất cho nấu

ăn ,đun nước ,sưởi ấm và sử dụng cuối cùng Chuyển sang điện trong khu vực có điện LPG trong khu vực không có điện ,trừ khi nhiên liệu miễn phí có sẵn

Một nhiên liệu miễn phí như cũi ở khu vực gần rừng, chất thải nông nghiệp và dung ở nông thôn

2.2.1 Bếp được cải thiện: bếp sạch hiện tại

Trong kịch bản bếp sạch, chúng ta thay đổi các bếp trong kịch bản cơ sở để các bếp lò hiện có sạch được tương thích với từng loại vùng (, tóm tắt inTable 2).yếu tố và hiệu quả cho các bếp chọn được tóm tắt trong Thông tin hỗ trợ (Bảng S1) bếp sạch sẽ

có thể được sử dụng như biện pháp can thiệp khi người ta không thể hoặc sẽ không chuyển sang nhiên liệu sạch hơn do hạn chế về tài chính, tuân thủ để thực hành nấu ăn truyền thống , hoặc sẵn sàng kiên trì của một nhiên liệu cạnh tranh (Wijayatunga và Attalage, 2003; Barnes et al, 2005; Schlag và Zuzarte, 2008) Các bếp hiệu quả cao nhất cho củi là cải thiện lò mà hiện nay có thể được sử dụng khi điện là có sẵn Đây là loại bếp sử dụng quạt nhỏ để hòa không khí dưới hoặc trên các buồng đốt Những biến động gia tăng gây pha trộn và cải thiện quá trình đốt cháy, giảm khí thải (Witt, 2005; Philips, 2006; McCarthy et al, 2010; Raman et al, 2013 Đối với các loại vùng đất không có điện, dòng điện sạch cookstove là một với một ống khói Ống khói loại

bỏ khí thải từ nhà, mặc dù không phải vì môi trường xung quanh; họ cũng cải thiện quá trình đốt cháy bằng cách xây dựng bản thiết kế thông qua quá trình đốt cháy buồng Cookstoves cải thiện bằng cách đốt buồng, nhưng không thêm một ống khói hoặc quạt , (Roden et al., 2009; Kar et al., 2012) Các yếu tố thoát ra khí của bếp than cải thiện cho thấy không có sự khác biệt đáng kể so với những người dùng bếp lò truyền thống, do các yếu tố phát thải tương tự được sử dụng cho ánh sáng, chúng tôi

giả định chuyển sang đèn bão, trong đó lượng khí thải có thấp hơn so với đèn bấc dầu hỏa (Lâm et al., 2012) một số bếp gọi là "cải thiện" có thể làm tăng hiệu quả đốt cháy nhưng năng suất phát thải khí cao hơn cho mỗi nhiên liệu bị đốt cháy (Smith et al, 2000b; JETTER và Kariher, 2009) Mặc dù vậy, tổng số khí thải có thể giảm nếu tiết kiệm nhiên liệu bù đắp cho việci khí thải tăng lên Các công nghệ mới không được xem xét bao gồm quang điện và bếp nhiệt điện có thể tạo ra điện từ ánh nắng mặt trời hoặc nhiệt do cháy, tương ứng, quạt điều hành mà không lưới điện (Champier et al, 2010; Champier et al, 2011; Kumar et al, 2013 O'Shaughnessy et al., 2013) Những bếp quạt hỗ trợ có thể được sử dụng trong cả hai loại vùng có điện và không điện Một công nghệ mới là bếp bán gasifying, trong đó giải phóng vật chất dễ bay hơi từ củi có trong không gian tách khỏi quá trình đốt (McCarthy et al, 2010; Varun Kumar

et al, 2012; Kumar et al., 2013) Mặc dù các bếp đầy hứa hẹn có thể có lượng khí thải thấp và hiệu quả cao,nhưng tính sử dụng bền vững chưa được chứng minh trong các chương trình lớn

2.2.2 Bếp cải thiện: tiêu chuẩn bếp

Để thúc đẩy hiệu suất bếp tốt và hướng dẫn quốc tế chương trình thay thế, đã có những nỗ lực để thiết lập các tiêu chuẩn cho hiệu quả và khí thải (ISO 2012), tóm tắt trong Hỗ trợ Thông tin (Bảng S2) Một hệ thống đánh giá hiện tại được gọi là Hiệp hội thảo quốc tế (IWA), được sản xuất thông qua một Quá trình do Tổ chức Tiêu chuẩn Quốc tế (ISO), sau đây gọi là ISO-IWA Nó cung cấp xếp hạng trong bốn tầng lớp Tương tự như tiêu chuẩn ô tô, các cấp cao hơn, thấp hơn khí thải andthe Các tầng lớp

đã được thiết lập bằng cách xem xét hiệu suất so với một ba-stonefire, và bằng cách ước tính nồng độ tương đối với Tổ chức Y tế Thế giới E Winkel, T.C Bond / khí quyển Môi trường 124 (2016) 1e11 3 hướng dẫn (Tổ chức Y tế Thế giới, 2010) Nhiều

lò sấy cải tiến sử dụng rộng rãi nhưng không đạt được các mục tiêu đặt ra bởi các tiêu chuẩn

Trong nghiên cứu này, chúng tôi tìm hiểu những tác động của việc đạt được mỗi Tier cho bếp nấu ăn Các tiêu chuẩn này ảnh hưởng đến hiệu quả và lượng khí thải chỉ

lò đốt nhiên liệu rắn, bởi vì nhiên liệu khác là sạch hơn và hiệu quả hơn so với tiêu chuẩn Tier 4

Chúng tôi áp dụng các tiêu chuẩn ISO-IWA cho bếp nấu ăn và hiệu quả sử dụng cuối cùng cho lượng khí thải CO và CO2, và PM Các tiêu chuẩn này là độc lập

với nhiên liệu, và các chất ô nhiễm khác không được chỉ định bởi các tiêu chuẩn Các tiêu chuẩn ISO-IWA không giải quyết các lò sưởi ấm, vì vậy chúng tôi áp dụng các tiêu chuẩn hiện có ở Trung Quốc chi phối sưởi ấm sử dụng sinh khối và than đá các tiêu chuẩn này điều chỉnh hiệu quả bếp , PM, NOx, và lượng khí thải CO Đến tiêu chuẩn Tier xấp xỉ 1 và cấp 2, chúng tôi áp dụng quốc gia Trung Quốc (Cộng hòa Nhân dân Trung Hoa (2012)) tiêu chuẩn, và để phù hợp với Tier 3 và Tier 4, chúng tôi áp dụng các tiêu chuẩn chặt chẽ hơn được áp dụng bởi các Thành phố Bắc Kinh (2008) Các giá trị tiêu chuẩn khí thải và hiệu quả cho cả bếp nấu ăn (ISO-IWA) và lò sưởi (Trung Quốc tiêu chuẩn) được liệt kê trong thông tin hỗ trợ (Bảng S2 và S3, tương ứng) Việc xử lý ở đây giả định rằng bếp sử dụng cho sưởi ấm riêng biệt từ những người cung cấp nấu ăn Trong thực tế, cả hai nhu cầu có thể được cung cấp với các bếp giống nhau.

2.2.3 Nhiên liệu sạch :chuyển đổi nhiên liệu

Kịch bản Nhiên liệu Switching cho thấy giả thiết rằng nhiên liệu sạch hợp lí được tạo sẵn cho người dùng, và tính hợp lý của việc áp dụng khác nhau đối với từng loại vùng Kịch bản này giả định hoặc là người dùng đã có thể đủ khả năng mua loại nhiên liệu sạch hay một chính sách về hỗ trợ tài chính để họ tiếp cận, phân phối và cung cấp được phát triển để đảm bảo tính sẵn sàng Bởi vì nhấn mạnh vào việc cung cấp nhiên liệu sạch hơn là cải thiện bếp chất lượng, bếp lò truyền thống vẫn được sử dụng cho các loại nhiên liệu mới, có hiệu quả và khí thải các yếu tố như đã thảo luận trong bài báo khác (Winky et al., 2015, Bảng S1)

Một giả định chính là củi ở khu vực tiếp cận rừng, phân và chất thải nông nghiệp được miễn phí, không tính đến giá trị thời gian của người sử dụng trong việc thu thập chúng, do đó người dùng không chuyển ngay sử dụng nhiên liệu sạch có giá giảm cho nấu ăn, sưởi ấm, và sử dụng cuối cùng chúng ta giả định rằng người dùng dầu hỏa, than, củi chuyển sang điện nếu nó thể tiếp cận (đất điện loại), hoặc LPG nếu

nó không phải là điện Dầu hỏa được sử dụng cho chiếu sáng trong khu vực có điện và không điện, tương ứng, như báo cáo của Zhou et al (2009), Miah et al (2010), và Gwavu et al (Năm 2012) giả định cụ thể được tóm tắt inTable S4

3 Kết quả và thảo luận

Trong phần này, chúng ta so sánh khí thải thây đổi hoặc giảm theo từng vùng được thảo luận trong mục 3.1 Phần 3.2 thảo luận về khí thải được nhóm lại thành năm khu vực trên thế giới: châu Phi, Mỹ La tinh, Đông Á, Nam Á và Đông Nam Châu Á giảm khí thải quốc gia sẽ được thảo luận _ Phần 3.3 Thông tin cần thiết cho việc cải thiện ước tính khí thải được thảo luận trong Phần 3.4

Khí thải CO2 chỉ bị ảnh hưởng bởi hiệu suất Sự giống nhau giữa các mức giảm CO2 và chất gây ô nhiễm khác chỉ ra rằng sự cải thiện chính là do sử dụng nhiên liệu ít hơn; nếu mức giảm là rất khác nhau, cải thiện quá trình đốt cũng có đóng một vai trò Khi cải thiện quá trình đốt làm giảm sản phẩm không đầy đủ quá trình đốt, nhiều ô nhiễm giảm tương tự PM xử lí NOx khác nhau;chất thải của mỗi đơn vị nhiên liệu bị đốt cháy có thể tăng hiệu quả bếp cho quá trình đốt nóng hơn Do đó, chúng tôi thảo luận chủ yếu là giảm CO2, PM, NOx ở đây với các chất ô nhiễm tóm tắt trong Thông tin bổ sung (Figs S1eS15) Tuy nhiên, khu vực dân cư sản xuất chỉ 4% khí thải NOx toàn cầu (IIASA, 2012; EDGAR, 2012), do đó giảm của ô nhiễm được thảo luận ít sâu

3.1 Giảm khí thải tổng thể

Hình 1 tóm tắt cắt giảm khí thải chung cho nhiên liệu chuyển đổi và kịch bản bếp sạch hiện nay cho khu vực nghiên cứu, cũng như kịch bản tiêu chuẩn bếp Mỗi hình cho thấy khí thải của PM trong năm loại vùng có một cách tích lũy; đó là, mức

độ khí thải hiện đối với từng loại vùng tương đương với khí thải trong vùng cộng với tất cả các loại vùng có bên trái Tổng lượng phát thải theo từng kịch bản là những giá trị khí thải ở bên phải xa nhất Sự thay đổi trong khí thải trong một loại vùng cụ thể được xác định bằng so sánh kích thước giữa kịch bản của bậc và đường cơ sở của nó Một so sánh những cắt giảm trong các chất ô nhiễm trên khắp vùng có loại cũng xuất hiện trong eachfigure

Các bảng phía trên trong hình 1 so sánh khí thải toàn cầu của PM trong ba kịch bản: ban đầu, bếp sạch hiện nay ("Bếp lò"), và nhiên liệu chuyển đổi ("Nhiên liệu") đường cơ sở và giảm PM trong khu vực đô thị (URB) thấp trong mức độ tuyệt đối vì nhiên liệu hiệu quả được sử dụng ở đó Giảm tương đối trong nhiên liệu và kịch bản bếp lò lớn, 99% và 91%, tương ứng, vì các loại nhiên liệu sạch và bếp có thể được giới thiệu

Nhiên liệu sạch hơn gây giảm PM 24% tổng thể Phần lớn thay đổi có thể được quy cho một sự thay đổi đối với hiệu quả cao hơn, chứ không phải một sự cải tiến trong quá trình đốt Khí thải CO2 thay đổi hầu như cùng một lượng (26% tổng thể) và các sản phẩm cháy không hoàn toàn có những thay đổi tương tự, với 32% tổng thể giảm CO và giảm 20% trong NMHC Những biện pháp này có ảnh hưởng lớn nhất trong lĩnh vực mà chuyển đổi nhiên liệu được giả định, bên ngoài của các loại vùng tiếp cận rừng Hơn 75% số 3669 giảm Gg trong PM xảy ra trong ERNF và NRSF, và cho tất cả khác chất ô nhiễm trừ NOx, 69e82% của việc giảm xảy ra trong hai loại vùng

Bếp sạch hơn, ngược lại, ưu tiên ảnh hưởng đến các loại vùng tiếp cận rừng, nơi có khoảng một nửa số nhiên liệu được sử dụng và chuyển đổi nhiên liệu được giả định là không hiệu quả Các kịch bản bếp sạch hiện nay giảm 72% tổng thể PM các chất ô nhiễm khác trừ NOxare giảm 39e76% nâng cao hiệu quả chủ yếu chịu trách nhiệm về những thay đổi này, như Khí thải CO2 giảm 39% Sản phẩm làm giảm quá trình đốt không đầy đủ hơn CO2 vì quá trình đốt tốt hơn với các yếu tố phát thải thấp hơn

Không giống như các sản phẩm của quá trình đốt không hoàn toàn, Khí thải NOx có thể tăng lên khi quá trình đốt cải thiện bởi vì nó được sản xuất, trong một bộ phận, bằng cách đốt nóng hơn Tuy nhiên, trong nhiên liệu sạch và kịch bản bếp sạch hiện nay, Khí thải NOx giảm 16% và 28%, tương ứng, phần lớn là do sự sụt giảm tiêu thụ nhiên liệu mà không có một sự gia tăng lớn trong hệ số phát thải NOx NOx Các bảng dưới OFF 1 tóm tắt những thay đổi phát thải theo các kịch bản bếp chuẩn Chỉ

PM, CO và CO2 được thảo luận ở đây vì không có tiêu chuẩn cho những chất gây ô nhiễm So sánh với Tier II, Tier III và cấp IV Bếp có những tiến bộ và hiệu quả ; giảm CO2 là 29%, 43% và 51%, tương ứng Các Bậc cao làm cho PM Giảm mạnh 81%, 91% và 94% đối với các Bậc II, III và IV Tuy nhiên, đối với so sánh giảm CO ngoài Tier II thấp hơn so với giảm tỷ lệ CO2 Khí thải CO cho bếp nấu ăn được quy định như khí thải trên một lít nước đun sôi hiệu quả giảm hơn đủ để đáp ứng các tiêu chuẩn khí thải CO

Đối với kịch bản tiêu chuẩn bếp, 62% lượng giảm phát thải PM xảy ra ở các vùng NRFA và NRFA, nơi mà hầu hết những nhiên liệu rắn là đã sử dụng Trong ERFA, cải tiến Bếp với người thích sử dụng giảm lượng khí thải, tương đối nhiều hơn

những lựa chọn thay thế bếp trong các loại vùng không điện lực Ngược lại, khi các tiêu chuẩn cookstove được giả định đạt được bất kể công nghệ hiện nay, một sự gia tăng hiệu quả và khí thải giảm đáng kể xảy ra trong tất cả các Bậc Greater giảm khí thải trong kịch bản tiêu chuẩn cookstove được tìm thấy trong hai vùng không có điện nơi (NRFA và NRMF) nhiên liệu rắn nơi được phổ biến nhất

Trong tất cả các vùng nghiên cứu này, các tiêu chuẩn nấu ăn giảm phát thải cao nhất bởi vì họ hiểu năng lượng tiêu thụ và khí thải trong cả nấu ăn và sử dụng cuối cùng Các khí thải PM tổng thể được giảm 77% và 3% bằng cách áp dụng Tier 2 nấu

ăn và tiêu chuẩn bếp sưởi, tương ứng Với tiêu chuẩn Tier 4, PM giảm khí thải 88% trong nấu ăn và 5% sưởi ấm có thể đạt được chỉ có 1% khí thải PM giảm là do chuyển đổi đèn bấc đơn giản sang đền bão

3.2.Cắt giảm khí thải trong khu vực

Các loại nhiên liệu sử dụng khác nhau trên khắp thế giới, sự sẵn có của rừng và điện, và sự phổ biến của từng loại vùng Trong phần này chúng tôi thảo luận về hiệu quả của mỗi tình huống infive lớn thế giới regions.Fig 2 tóm tắt Cắt giảm khí thải PM

và CO2 trong bốn kịch bản cho PM (điền kí tự) và CO2 (mở biểu tượng) "Tổng" đồ thị (trên bên phải in Fig 2) bao gồm toàn bộ nghiên cứu khu vực và tương ứng với dữ liệu trong hình 1 Các con số nhiên liệu chuyển đổi và kịch bản bếp sạch hiện nay chúng bao gồm các tiêu chuẩn bếp Tier II, giảm được đáng kể (Hình 1), và các tiêu chuẩn bếp Tier IV Tiêu chuẩn Tier I, trong đó đã ít giảm, tiêu chuẩn III được loại trừ cho tránh lộn xộn cho bối cảnh, hình 2 cũng chỉ ra tầm quan trọng tuyệt đối của Khí thải ban đầu (đầu tiên và hàng thứ ba) Một sự kết hợp của độ cao khí thải và giảm nhiều E Winkel, T.C Bond / khí quyển Môi trường 124 (2016) 1e11 5 chỉ ra một khả năng giảm thiểu lớn hơn

Hình 1 : Giảm phát thải trong toàn bộ khu vực nghiên cứu cho nhiên liệu

chuyển đổi,các kịch bản bếp sạch hiện nay (trên) và kịch bản tiêu chuẩn bếp (dưới).Khí thải tích lũy qua năm loại vùng Mức độ khí thải hiện đối với từng loại vùng tương đương với Khí thải trong trong loại vùng cộng với tất cả các loại vùng

bên trái Bảng bên phải hiển thị tổng số phần trăm phát thải ban đầu trong tám ô nhiễm (trên) và cho bốn chất gây ô nhiễm ảnh hưởng bởi kịch bản tiêu chuẩn bếp (dưới).

Mỹ -Latinh : Ở Mỹ Latinh, nhiên liệu hiện đại đã phổ biến rộng rãi, đặc biệt là trong các loại vùng đô thị Các mức tiêu thụ nhiên liệu lớn nhất còn lại ở khu vực tiếp gần rừng, nơi chúng ta giả định trong chuyển đổi nhiên liệu ít có tác dụng chuyển đổi nhiên liệu giảm khí thải PM hơn 69% trong NRMF với một chuyển đổi từ củi để LPG

Với kịch bản bếp sạch ,giảm được lượng lớn CO2 và PM xảy ra trong ERFA(vùng nông thôn có điện gần rừng ) và NRFA(vùng nông thôn không có điện gần rừng ) Có mức giảm nhiều hơn khi bếp đun cải tiến có quạt hỗ trợ (ERFA so với NRFA) Trong khu vực này, một số loại vùng (URB(vùng đô thị ), ERNF, và NRFA) trong kịch bản sử dụng bếp sạch giảm lý do là hiện nay nhiên liệu tiên tiến, như LPG,

đã đáp ứng 4 tiêu chuẩn Tier mà không đòi hỏi cải tiến trong thiết bị quá trình đốt Trong mọi trường hợp, PM được giảm nhiều hơn so với CO2 Nếu các giả định được

sử dụng trong những tình huống này là đúng, các can thiệp làm sạch bếp sẽ làm nhiều hơn để giảm lượng khí thải và tiêu thụ năng lượng trên toàn Mỹ Latinh hơn sẽ đẩy chuyển đổi

Châu Phi : Tại châu Phi, hầu hết tiêu thụ năng lượng và phát thải khí xảy ra trong khu vực nông thôn không có điện (NRMF, NRFA) Củi một nguồn năng lượng chính, chiếm 75% lượng tiêu thụ trong khu vực này chuyển đổi nhiên liệu làm giảm đáng kể CO2 và PM ở các khu vực không gần rừng Giảm gần 100% trong URB và ERNF, và 57e76% trong NRMF cho CO2 và PM Sử dụng củi vẫn tồn tại ở khu vực gần rừng, ERFA và NRFA kịch bản làm sạch lò sản xuất giảm PM (98% và 97%, tương ứng, cho Tier 4) và cũng làm giảm năng lượng tiêu thụ Mặc dù hầu hết các chất

ô nhiễm được giảm, lượng khí thải NOx đôi khi làm tăng hiệu quả quá trình đốt Tại châu Phi, một kết hợp của nhiên liệu chuyển đổi và bếp sạch sẽ được yêu cầu để giảm lượng khí thải, tùy thuộc vào loại vùng

Đông Á : Đông Á có mức độ tiêu thụ năng lượng cao vì dân số đông vẫn còn sử dụng các nguồn năng lượng sơ cấp là củi,chất thải nông nghiệp và than Hệ thống sưởi

ấm sử dụng cuối cùng có một phần tương đối cao so với các vùng khác Việc tiêu thụ nhiên liệu lớn nhất xảy ra tại các khu vực gần rừng, Nơi kịch bản Tier 4 có ảnh hưởng lớn nhất (86% và 91% trong ERFA và NRFA, tương ứng) Nhiên liệu sạch giảm khí