Figure 1
Overview of the “system expansion” approach based on utilization equality. Based on Grahl and Klöpffer (2009)
Abbildung 1. Überblick über den „Systemerweiterungsansatz“ basierend auf „Nutzengleichheit“; basierend auf Grahl and Klöpffer (2009)
Figure 2
Overview of the “system expansion” approach based on the “avoided burden principle.” Based on Grahl and Klöpffer (2009)
Abbildung 2. Überblick über den „Systemerweiterungsansatz“ mit dem „avoided burden Prinzip“, basierend auf Grahl and Klöpffer (2009)
Figure 3
Overview of the new NFC production route with the valuable outputs biogas and NFC; the highlighted process 2) biogas production is the multi-output process within the production process
NFC, nanofibrillated cellulose
Abbildung 3. Überblick über den innovativen NFC Produktionsweg mit den vermarktbaren Outputs Biogas und NFC; der hervorgehobene Prozess 2) Biogas production ist der Multi-output Prozess des Produktionsprozesses
Figure 4
System diagram with the “system expansion” approach with “utilization equality.” Both the outputs, the product NFC and the co-product biogas, are handled as outputs from the same system, making it a multi-output system. The dashed line illustrates the system boundary; orange processes contribute to biogas and NFC production and blue processes solely to NFC production
NFC, nanofibrillated cellulose
Abbildung 4. Systemdiagramm mit dem „Systemerweiterungsansatz“ mit „Nutzengleichheit“: Das System wird gesamtheitlich betrachtet und beinhaltet beide Outputs, NFC und das Koppelprodukt Biogas, was es zu einem Multi-output System macht; die gestrichelte Linie markiert die Systemgrenzen; orange Prozesse tragen zur Produktion von Biogas und NFC bei, blaue Prozesse nur zur NFC Produktion
Figure 5
System diagram with the allocation approach. The system is handled like a single-output system due to the allocation approach with the product NFC. The dashed line illustrates the system boundaries; orange processes contribute to biogas and NFC production and blue processes solely to NFC production
NFC, nanofibrillated cellulose
Abbildung 5. Systemdiagramm mit dem Allokationsansatz: nur das Hauptprodukt NFC wird als Output betrachtet, die Umweltwirkungen des Biogases werden alloziert; orange Prozesse tragen zur Produktion von Biogas und NFC bei, blaue Prozesse nur zur NFC Produktion
Table 1
Calculation of mass allocation factors based on the produced mass of biogas and NFC in 1 year
Tabelle 1. Berechnung der Massen-Allokationsfaktoren basierend auf der produzierten Masse von Biogas und NFC in einem Jahr
| Output | Unit | Amount | Mass allocation factors |
|---|---|---|---|
| Biogas | Volume (m3/year) | 1,229,177* | |
| Density (t/m3) | 0.0012 | ||
| mass (t/year) | 1475 | 0.757 | |
| NFC | mass (t/year) | 472 | 0.243 |
| Total | mass (t/year) | 1947 |
Table 2
Calculation of economic allocation factors based on the feed-in tariff for electricity from biogas plants and the market value of NFC
Tabelle 2. Berechnung der ökonomischen Allokationsfaktoren basierend auf dem Einspeisetarif für Strom aus Biogas und dem Marktwert von NFC
| Output | Unit | Amount | Reference | Economic allocation factors |
|---|---|---|---|---|
| Biogas | Supply per year (kWhel/year) | 2,827,851 | Own calculation, see Table 3 | |
| Economic value (€/kWhel) | 0.19 | BMWFW (2018) | 0.00073 | |
| Total value (€) | 537,291 | Own calculation | ||
| NFC | Mass per year (t/year) | 472 | Own calculation | |
| Economic value (€/t) | 1,560,233 | Own calculation, see Table 4 | ||
| Total value (€) | 737,541,227 | Own calculation | 0.999 | |
| Total | Value of biogas and NFC (€) | 738,078,519 |
[i] NFC, nanofibrillated cellulose
Table 3
Calculation of kW hel per year based on the biogas and methane content
Tabelle 3. Berechnung der kWhel pro Jahr basierend auf dem produzierten Biogas und dessen Methangehalt
| Unit | Amount | Reference | |
|---|---|---|---|
| Biogas | Volume (m3/year) | 1,229,177 | Krexner (2020) |
| Methane | Volume (m3/year) | 746,410 | Krexner (2020) |
| Energy content (kWh/m3) | 9.97 | Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. (2016) | |
| CHP | Efficiency (%el) | 38 | Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. (2016) |
| (kWhel/year) | 2,827,851 | Own calculation |
[i] CHP, combined heat and power
Table 4
Calculation of average market price of NFC
Tabelle 4. Berechnung des durchschnittlichen Marktpreises von NFC
| Mass (kg) | Price (€) | Price (€/kg NFC) | Reference | |
|---|---|---|---|---|
| NFC | 1 | 794 | 794 | Nanografi Nano Technology (2021) |
| 0.5 | 466 | 932 | Nanografi Nano Technology (2021) | |
| 0.5 | 1477 | 2954 | Cellulose Lab (2019) | |
| Mean | 1560 |
[i] NFC, nanofibrillated cellulose
Figure 6
Relative GWP of the overall system with the different approaches of multi-output handling
GWP, global warming potential
Abbildung 6. Relatives Treibhausgaspotenzial (GWP) des Gesamtsystems für die verschiedenen Ansätze mit multi-outputs umzugehen
Table 5
Comparison of GWPs of the overall system, the biogas and NFC production with the system expansion, mass allocation, and economic allocation approaches
Tabelle 5. Vergleich des Treibhausgaspotenzials (GWP) des Gesamtsystems, der Biogas- und NFC-Produktion mit dem „Systemerweiterungs“-, Massenallokations- und ökonomischen Allokationsansatzes
| System expansion | Mass allocation | Economic allocation | |
|---|---|---|---|
| (kg CO2 eq./kg NFC) | |||
| Overall system | 4.30 | 3.62 | 4.30 |
| 5%–95% Interpercentile range | 3.92–5.09 | 3.25–4.29 | 3.96–5.08 |
| Biogas production | 0.90 | 0.22 | 0.90 |
| NFC production | 3.40 | 3.40 | 3.40 |
[i] NFC, nanofibrillated cellulose