The Kyoto Protocol, that had been in force from February 16, 2005, requires significant reduction in $CO_2$ emissions for all anthropogenic sources containing transportation, industrial, commercial, and residential fields, etc, and automotive emission standards for air pollutants such as particulate matter (PM) and nitrogen oxides $(NO_x)$ become more and more tight for improving ambient air quality. This paper has briefly reviewed homogeneous charge compression ignition (HCCI) combustion technology offering dramatic reduction in $CO_2,\;NO_x$ and PM emissions, compared to conventional gasoline and diesel engine vehicles, in an effort of automotive industries and their related academic activities to comply with future fuel economy legislation, e.g., $CO_2$ emission standards and corporate average fuel economy (CAFE) in the respective European Union (EU) and United States of America (USA), and to meet very stringent future automotive emission standards, e.g., Tier 2 program in USA and EURO V in EU. In addition, major challenges to the widespread use of HCCI engines in road applications are discussed in aspects of new catalytic emissions controls to remove high CO and unburned hydrocarbons from such engine-equipped vehicles.
This study involved a total budget analysis on the greenhouse gas (GHGs) emissions of landfills, focusing on surface emissions and the effect on emissions reductions of generating landfill gas (LFG) electricity from March 7, 2007 to December 31, 2018. The GHGs reduction effect from the electricity generation using 536.6 × 103 tCO2 of CH4 was only 5.8% of the GHGs from surface emissions of 9,191 × 103 tCO2. In the total budget, the collection ratio should be over 95% if the reduction effect is greater than the surface emissions. The correlation coefficient for the relationship between the LFG collection ratio and GHGs reduction was -0.89. An additional effect of lowering CH4 content may occur if the surface emitting flux of LFG decreased with an increase in the collection ratio. The unit reduction effect of GHGs by suppressing surface emissions was 4174 tCO2/TJ. This was far greater than that of LFG power generated (54.3 tCO2/TJ), demonstrating that surface emission control is the most important measure by which to mitigate GHGs emission.
Hydrogen-dimethy ether(DME) partially premixed compression ignition(PCCI) engine combustion was investigated in a single cylinder compression ignition engine. Hydrogen and DME were used as low carbon alternative fuels to reduce green house gases and pollutant. Hydrogen was injected at the intake manifold with an injection pressure of 0.5 MPa at fixed injection timing, $-210^{\circ}CA$ aTDC. DME was injected directly into the cylinder through the common-rail injection system at injection pressure of 30 MPa. DME inejction timing was varied to find the optimum PCCI combustion to reduce CO, HC and NOx emissions. When DME was injected early, CO and HC emissions were high while NOx emission was low. As the DME injection was retarded, the CO and HC emissions were decreased due to high combustion efficiency. NOx emissions were increased due to the high in-cylinder temperature. When DME were injected at $-30^{\circ}CA$ aTDC, reduction of HC, CO and NOx emissions was possible with high value of IMEP.
Seok-Soon Jeong;Byung-Jun Park;Jung-Hwan Yoon;Sang-Phil Lee;Jae-E. Yang;Hyuck-Soo Kim
Korean Journal of Environmental Agriculture
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v.42
no.4
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pp.358-370
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2023
Composting has been proposed for the management of organic waste, and the resulting products can be used as soil amendments and fertilizer. However, the emissions of greenhouse gases (GHGs) such as CO2, CH4, and N2O produced in composting are of considerable concern. Hence, various additives have been developed and adopted to control the emissions of GHGs. This review presents the different additives used during composting and summarizes the effects of additives on GHGs during composting. Thirty-four studies were reviewed, and their results showed that the additives can reduce cumulative CO2, CH4, and N2O emission by 10.5%, 39.0%, and 28.6%, respectively, during composting. Especially, physical additives (e.g., biochar and zeolite) have a greater effect on mitigating N2O emissions during composting than do chemical additives (e.g., phosphogypsum and dicyandiamide). In addition, superphosphate had a high CO2 reduction effect, whereas biochar and dicyandiamide had a high N2O reduction effect. This implies that the addition of superphosphate, biochar, and dicyandiamide during composting can contribute to mitigating GHG emissions. Further research is needed to find novel additives that can effectively reduce GHG emissions during composting.
International Journal of Industrial Entomology and Biomaterials
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v.48
no.2
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pp.67-77
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2024
This study aims to assess the efficacies of exogenous enzymes, derived from invertebrate gut-associated microbes, as feed additives, in reducing volatile organic compound (VOC) emissions using an in vitro pig intestine continuous fermentation system. An in vitro continuous fermentation model was used to simulate a comparable bionic digestion system by co-reacting feed, enzymatic additives (arazyme, mannanase, and xylanase, derived from the gut bacteria of Nephila clavata, Eisenia fetida, and Moechotypa diphysis, respectively), and gastrointestinal microbes, followed by an analysis of their correlations. A significant correlation was observed between exogenous enzyme supplementation and reduced VOC emissions in the fecal phase of continuous fermentation (p < 0.05). The concentration of VOCs decreased by 3.75 and 2.75 ppm in the treatment group following arazyme and multi-enzyme supplementation, respectively, compared to that in the control group (7.83 ppm). In addition, supplementation with arazyme and multiple enzymes significantly affected the microbial composition of each fermentation phase (p < 0.05). In particular, Lactiplantibacillus pentosus and Pediococcus pentosaceus, which changed in abundance according to arazyme or multi-enzyme supplementation, exhibited a positive relationship with VOC emissions. These results suggest that exogenous enzymes derived from invertebrate gut-associated bacteria can be efficiently applied as feed additives, leading to a reduction in VOC emissions.
A unit emission reduction of nitrous oxide ($N_2O$) from anthropogenic sources is equivalent to a 310-unit $CO_2$ emission reduction because the $N_2O$ has the global warming potential (GWP) of 310. This greatly promoted very active development and commercialization of catalysts to control $N_2O$ emissions from large-scale stationary sources, representatively nitric acid production plants, and numerous catalytic systems have been proposed for the $N_2O$ reduction to date and here designated to Options A to C with respect to in-duct-application scenarios. Whether or not these Options are suitable for $N_2O$ emissions control in nitric acid industries is primarily determined by positions of them being operated in nitric acid plants, which is mainly due to the difference in gas temperatures, compositions and pressures. The Option A being installed in the $NH_3$ oxidation reactor requires catalysts that have very strong thermal stability and high selectivity, while the Option B technologies are operated between the $NO_2$ absorption column and the gas expander and catalysts with medium thermal stability, good water tolerance and strong hydrothermal stability are applicable for this option. Catalysts for the Option C, that is positioned after the gas expander thereby having the lowest gas temperatures and pressure, should possess high de$N_2O$ performance and excellent water tolerance under such conditions. Consequently, each de$N_2O$ technology has different opportunities in nitric acid production plants and the best solution needs to be chosen considering the process requirements.
BACKGROUND: Among the biomass conversion techniques of livestock manure, composting process is a method of decomposing organic matter through microorganisms, and converting it into fertilizer in soil. The aerobic composting process is capable of treating cow manure in large quantities, and produces greenhouse gas as CO2 and N2O, although it has economical benefit. By using the activated rice hull biochar, which is a porous material, it was intended to mitigate the greenhouse gas emissions, and to produce the compost of which quality was high. Objective of this experiment was to estimate CO2 and N2O emissions through composting process of cow manure with different cooperated biochar contents. METHODS AND RESULTS: The treatments of activated rice hull biochar were set at 0%, 5%, 10% and 15%, respectively, during composting cow manure. The CO2 emission in the control was 534.7 L kg-1, but was 385.5 L kg-1 at 15% activated rice hull biochar. Reduction efficiency of CO2 emission was estimated to be 28%. N2O emission was 0.28 L kg-1 in the control, but was 0.03 L min-1 at 15% of activated rice hull biochar, estimating about 89% reduction efficiency. CONCLUSION: Greenhouse gas emissions during the composting process of cow manure can be reduced by mixing with 15% of activated rice hull biochar for eco-friendly compost production.
Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association
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v.31
no.3
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pp.43-53
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2023
This batch experiment evaluated the impacts of major plant nutrient releases by applying the modified Hyperbola model on the leachates and N2O emissions from incorporated rice hull biochar with organic fertilizer materials. The treatments consisted of the control as incorporated with organic fertilizer materials, the incorporated rice hull biochar with organic fertilizer materials, and the incorporated plasma-activated rice hull biochar with organic fertilizer materials under redox conditions. The results indicated that the maximum release amount of NH4-N was 3486.3 mg L-1 in the control, and their reduction rates of NH4-N, NO3-N, PO4-P, and K were 8.0%, 17.5% 44.3.0% and 8.7%, respectively, relative to the control. In the control, the highest soluble amount of PO4-P was 681.0 mg L-1. The estimations for accumulated NH4-N, NO3-N, PO4-P, and K-releases in all the treatments were significantly (p<0.01) fitted with a modified Hyperbola model. For greenhouse gas emissions, the lowest cumulative N2O was 340.4 mg kg-1 in the soil incorporated with plasma-activated rice hull biochar, and the reduction rates were 27.8% and 86.4% in the rice hull biochar and plasma-activated rice hull biochar treatments, respectively, compared to the control. Therefore, it concluded that the incorporated rice hull biochar can be especially useful for controlling PO4-P release and N2O emissions for bio-fertilizer applications.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.14
no.5
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pp.2069-2074
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2013
The use of the electromagnetic clutch water pump for internal combustion engine vehicles saves fuel and leads to a reduction in emissions. The clutch water pump allows the engine cooling system to select the optimum operation condition by using coolant flow rate on/off control. This study investigated the characteristics of fuel consumption and emissions of the diesel engine cooling system using the clutch water pump. The electromagnetic clutch operation reduced by about 49% of engine warm up period at idle condition and controlled the optimum high coolant temperature at driving condition. Therefore, fuel consumption was enhanced by about 5%, and emissions such as HC, CO and $CO_2$ were also reduced to a certain degree even though NOx increased a little bit, compared to those of the conventional water pump under NEDC mode which represents the real driving pattern.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.33
no.3
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pp.373-377
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2009
It is well known that SOx and NOx concentration has a considerable influence on the $N_2O$ emission of the greenhouse gas properties. The quantity of SOx generated during combustion, on fuel specific basis, is directly related to the sulfur content of the fuel oil. However, restricting the fuel oil sulfur content is only a partial response to limiting the overall quantity of SOx emissions, as there remains no over control on the fuel oil consumption other than the commercial pressure which have always directed the attention. This study was carried out as a new basic experiment method of emission control, manly targeted to the vessel. In the experiment, where the scrubbing was achieved through spray tower with high alkaline water made from the electrolysis of seawater, the combined action was to neutralize the exhaust gases (SOx, PM, CO etc.), dilute it, and wash it out. The results showed that SOx reduction of around 95 percent or over could be achieved when using in the high alkaline water, and also leaded to a reduction in the stability of the each pollutant components including the PM (Particulate Matter). The results suggest that the seawater electrolysis method has a very effective reduction of emissions without heavy cost, or catalysts particularly on board.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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