91
1 The RSB GHG accounting scheme Feasibility of a metamethodology and way forward A report prepared by E4tech For the Roundtable on Sustainable Biofuels Version 4.1 8 October 2009

The RSB GHG accounting scheme - globalbioenergy.org€¦ · The RSB GHG accounting scheme ... 12 2.2.5 Land‐use ... a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then

  • Upload
    others

  • View
    7

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: The RSB GHG accounting scheme - globalbioenergy.org€¦ · The RSB GHG accounting scheme ... 12 2.2.5 Land‐use ... a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then

 

 

 

 

 

The RSB GHG accounting scheme Feasibility of a meta­methodology and way forward 

 

  

 

 

 

 

 

 

 

A report prepared by 

E4tech 

For the Roundtable on Sustainable Biofuels 

 

 

 

 

 

Version  4.1  

8  October  2009    

Page 2: The RSB GHG accounting scheme - globalbioenergy.org€¦ · The RSB GHG accounting scheme ... 12 2.2.5 Land‐use ... a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 E4tech authors:  Ausilio Bauen François Vuille Philip Watson Kathrine Vad 

 Contact:  François Vuille Avenue Juste‐Olivier 2 1006 Lausanne Switzerland  franç[email protected]  +41 21 331 15 79  

Page 3: The RSB GHG accounting scheme - globalbioenergy.org€¦ · The RSB GHG accounting scheme ... 12 2.2.5 Land‐use ... a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then

 

 

Contents 

Executive Summary ................................................................................................................................... 6 

1  CONTEXT AND OBJECTIVES ................................................................................................... 8 

1.1  Context of the project ............................................................................................................................ 8 

1.2  Objectives of the project ........................................................................................................................ 8 

2  LIFECYCLE ASSESSMENT APPROACH TO GHG ACCOUNTING FOR BIOFUELS ....... 9 

2.1  Introduction to LCA as a methodology to calculate GHG emissions of biofuels ........................................ 9 

2.2  Key methodological choices in LCA studies ............................................................................................ 10 2.2.1  Consequential vs. attributional LCA ....................................................................................................... 10 2.2.2  System boundaries ................................................................................................................................ 11 2.2.3  Understanding the impacts of co‐products ........................................................................................... 11 2.2.4  Greenhouse gas and their global warming potential ............................................................................ 12 2.2.5  Land‐use change .................................................................................................................................... 13 

2.3  Importance of input data ...................................................................................................................... 15 

3  GHG ACCOUNTING METHODOLOGIES IN REGULATORY SCHEMES ........................ 17 

3.1  The European Renewable Energy Directive (RED) .................................................................................. 17 3.1.1  Context and objectives of the scheme .................................................................................................. 17 3.1.2  GHG saving thresholds ........................................................................................................................... 17 3.1.3  Reporting under the RED scheme .......................................................................................................... 18 3.1.4  GHG saving calculation methodology .................................................................................................... 18 3.1.5  Input data .............................................................................................................................................. 21 3.1.6  Chain default values .............................................................................................................................. 22 

3.2  The Californian Low Carbon Fuel Standard (LCFS) .................................................................................. 25 3.2.1  Context and objectives of the scheme .................................................................................................. 25 3.2.2  Carbon intensity thresholds ................................................................................................................... 25 3.2.3  Reporting under the LCFS scheme ......................................................................................................... 26 3.2.4  Carbon intensity calculation methodology ............................................................................................ 27 3.2.5  Input data .............................................................................................................................................. 30 3.2.6  Chain default values .............................................................................................................................. 31 

3.3  The United Kingdom Renewable Transport Fuel Obligation (RTFO) ........................................................ 32 3.3.1  Context and objective of the scheme .................................................................................................... 32 

Page 4: The RSB GHG accounting scheme - globalbioenergy.org€¦ · The RSB GHG accounting scheme ... 12 2.2.5 Land‐use ... a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then

 

 

3.3.2  GHG saving thresholds ........................................................................................................................... 32 3.3.3  Reporting under the RTFO scheme ........................................................................................................ 32 3.3.4  GHG saving calculation methodology .................................................................................................... 34 3.3.5  Input data .............................................................................................................................................. 37 3.3.6  Chain default values .............................................................................................................................. 37 

3.4  The U.S. 2009 Renewable Fuel Standard (RFS2) programme .................................................................. 40 3.4.1  Context and objective of the scheme .................................................................................................... 40 3.4.2  GHG saving thresholds ........................................................................................................................... 40 3.4.3  Reporting under the RFS2 scheme ........................................................................................................ 41 3.4.4  GHG saving calculation methodology .................................................................................................... 41 3.4.5  Input data .............................................................................................................................................. 45 3.4.6  Chain default values .............................................................................................................................. 46 

4  RELEVANT ASPECTS OF NON­REGULATORY INITIATIVES ........................................ 48 

4.1  GBEP .................................................................................................................................................... 48 

4.2  Roundtable on Sustainable Palm Oil (RSPO) .......................................................................................... 49 

4.3  Comparison of methodological choices in other reviewed studies ......................................................... 49 

5  COMPARISON OF EXISTING REGULATORY SCHEMES ................................................. 52 

5.1  Introduction ......................................................................................................................................... 52 

5.2  Attributional vs. consequential LCA ....................................................................................................... 52 

5.3  System boundaries ............................................................................................................................... 53 5.3.1  Type of fuels and end use ...................................................................................................................... 53 5.3.2  Breadth of biofuel chain analysis ........................................................................................................... 54 5.3.3  Depth of biofuel chain analysis .............................................................................................................. 54 5.3.4  Land‐use change .................................................................................................................................... 55 

5.4  Metric .................................................................................................................................................. 56 

5.5  Fossil fuel references ............................................................................................................................ 57 

5.6  Treatment of co‐products ..................................................................................................................... 58 

5.7  Direct land‐use change .......................................................................................................................... 59 

5.8  Tank‐to‐wheel emissions ...................................................................................................................... 61 

5.9  Input data ............................................................................................................................................. 63 5.9.1  N fertiliser production emissions ........................................................................................................... 63 

Page 5: The RSB GHG accounting scheme - globalbioenergy.org€¦ · The RSB GHG accounting scheme ... 12 2.2.5 Land‐use ... a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then

 

 

5.9.2  N2O emissions from agricultural soils .................................................................................................... 65 5.9.3  Transportation ....................................................................................................................................... 65 5.9.4  Conversion process ................................................................................................................................ 67 

5.10  Chain default values ............................................................................................................................. 69 

5.11  Reporting scheme ................................................................................................................................. 70 

5.12  Summary of convergences and discrepancies ........................................................................................ 71 

6  CONCLUSIONS AND RECOMMENDATIONS FOR A WAY FORWARD ........................ 73 

6.1  Options for developing a GHG accounting methodology and for its use ................................................. 73 

6.2  Option A – Develop an regulation‐compliant RSB GHG accounting meta‐methodology .......................... 73 

6.3  Option B – Develop RSB's own GHG accounting methodology ............................................................... 74 6.3.1  Option B1 – RSB‐developed GHG accounting methodology ................................................................. 75 6.3.2  Option B2 – RSB certification scheme ................................................................................................... 75 6.3.3  Option B3 – Multi‐scheme reporting tool .............................................................................................. 75 

6.4  Option C – Adopt an existing GHG accounting methodology .................................................................. 76 

6.5  Recommendations ................................................................................................................................ 76 

7  REFERENCES .............................................................................................................................. 79 

Annex 1.  Discounting of future emissions................................................................................ 82 

Annex 2.  Additional information on the RED methodology ............................................... 84 

Annex 3.  Additional information on the Californian LCFS ................................................. 89 

Annex 4.  Additional information on the UK RTFO ................................................................ 91 

 

    

Page 6: The RSB GHG accounting scheme - globalbioenergy.org€¦ · The RSB GHG accounting scheme ... 12 2.2.5 Land‐use ... a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then

 

 

Executive Summary 

The principal objective of this report  is to discuss the feasibility of a meta‐methodology that would be compatible with existing regulatory approaches to account for lifecycle GHG emissions of biofuels.  

A systematic study of the methodologies and input data used by existing regulatory schemes (Chapter 3) and non‐regulatory  initiatives (Chapter 4) has been performed. This enabled the  identification of areas of  consensus  and divergences between  schemes  (Chapter 5),  and  led  to  the  conclusion  that  existing regulatory  schemes  do  not  present  sufficient  level  of  compatibility  to  enable  the  development  of  a meta‐methodology.  

Three  alternative  strategies  were  then  identified  where  the  RSB  has  the  potential  to  add  value  to existing GHG accounting practices more broadly. These options have been assessed against criteria such as  scientific  rigour,  potential  for  adoption  by  stakeholders  and  regulatory  schemes,  and  ease  of development and implementation (Chapter 6). This information is meant to enable the RSB stakeholders to take an informed decision as to the strategy to pursue in relation to the GHG accounting of biofuels. 

One of  the proposed options  forward  is  for the RSB to develop  its own GHG accounting methodology and certification scheme, possibly coupled to the development of a computational reporting tool. Given the RSB’s recognised position as a leader in the biofuel sustainability area, the RSB methodology should be  based  on  the  scientific  state‐of‐the‐art  and  be  as  rigorous  and  accurate  as  possible.  The methodological  ingredients given  in Table 1 below have been  identified as those offering the required scientific rigour, without jeopardising implementability of an RSB certification scheme. 

 Table 1 – Overview of the recommendations for the development of an RSB GHG accounting methodology and reporting scheme 

Methodological ingredient

Recommendations for development of a best-practice methodology and reporting scheme

Type of LCA approach

We recommend the RSB adopt a mixed approach of attributional and consequential LCA. The general framework should be attributional (based on the assessment of direct impacts), while taking into consideration the consequences of causing indirect land-use change, using co-products for biofuel production and substituting other fuels and products by biofuels and their co-products.

Type of fuels and end use

The scope of the GHG accounting methodology will depend on what the objectives of the RSB scheme are. However, it should at least cover all biofuels used for road transport.

Breadth of biofuel chain analysis

We recommend the RSB calculate the carbon intensities of biofuels on a well-to-wheel basis, as this is necessary to accurately determine the carbon saving potential of biofuels.

Depth of chain analysis

We recommend the RSB exclude from the LCA calculations emissions from the construction of plants, infrastructures and transportation systems and seeding material production.

Metric We recommend to use g CO2-eq / MJ of fuel as the metric, but to include tank-to-wheel emissions and the effect of vehicle efficiency in the calculations.

Fossil fuel references We recommend the RSB differentiate between diesel and gasoline type fuels, and calculate the carbon intensity of these reference fossil fuels using the actual RSB accounting methodology.

Page 7: The RSB GHG accounting scheme - globalbioenergy.org€¦ · The RSB GHG accounting scheme ... 12 2.2.5 Land‐use ... a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then

 

 

Table 1 – Continued 

Methodological ingredients

Recommendations for development of an RSB accounting methodology and reporting scheme

Treatment of co-products

We recommend using system expansion as a co-product treatment method. Allocation based on economic value should be used as a fall back approach when necessary data or information is lacking, as this is the closest allocation approach to system expansion.

Direct land-use change (LUC)

We recommend using annualisation as a method to calculate carbon emissions from direct land-use change. The choice of time horizon to use for the annualisation is somewhat subjective. In order to ensure all biofuel feedstocks are treated equally, the same time period should be used for LUC caused by any feedstock. A good metric would be to choose a time horizon that reflects the average planning cycle of feedstock cultivation. In this regard, a 15 to 20 years period seems a reasonable choice, which would also correspond to the RSB principles on GHG emissions. We recommend not using annualisation period longer than 20 years as this does not correspond to a foreseeable future and appears to optimistic. Ultimately, the choice of time horizon will depend on stakeholders’ opinion and on what is considered as international best-practice (e.g. IPCC approach).

Indirect land-use change

Consideration of indirect land-use change (iLUC) is beyond the scope of the present project.

Tank-to-wheel emissions

We recommend that the RSB recognise the carbon neutrality of biofuels, and thus not assign any combustion-related CO2 emissions to biofuels. However, we advise taking into account non-CO2 emissions (CH4 and N2O) from biofuel combustion, as these are not carbon neutral and may become significant in the carbon balance of advanced biofuels. The RSB should consider evidence on what the best scientific practice would be to account for these emissions. So far as fossil fuels are concerned, we recommend the RSB take into account all GHG emissions due to their combustion. Finally, we recommend including vehicle energy efficiency in the methodology, but differentiate between fuels only once sufficient scientific evidence becomes available. The RSB should monitor evidence in this area.

Input data The selection of data sources will depend on the actual scope of the RSB scheme. Overall, RSB experts should probably classify possible data sources based on their level of accuracy and authoritativeness. For data that might be considered less certain, a conservative approach could possibly be used.

Chain default values

Chain values result from the LCA calculation and are therefore entirely defined by the methodological choices and input data used in the GHG accounting methodology. As such, there is no choice to be made at the level of the chain values. However, there are schemes in which the chain default values used for reporting are not equal to the calculated chain values, but are chosen in a more arbitrary way in order to better meet specific policy objectives. We recommend RSB use the calculated chain values as default values as this adds to the scheme simplicity and transparency.

Reporting scheme

The reporting approach depends on the actual objectives of the scheme, hence no universal best-practice can be derived as to how reporting should be performed. However, should the RSB objective be either to incentivise the improvement of biofuel production or to create a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then the reporting party should be offered the possibility to report its actual input data, with default input data set at a conservative level. Threshold levels should be set as to encourage low carbon biofuels. Should the RSB envisage implement a biofuel certification scheme, then we recommend RSB develop guidance and tools to enable the industry to efficiently report the carbon intensity and savings of biofuels.

Page 8: The RSB GHG accounting scheme - globalbioenergy.org€¦ · The RSB GHG accounting scheme ... 12 2.2.5 Land‐use ... a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then

 

 

1 Context and objectives 

1.1 Context of the project 

The Roundtable on Sustainable Biofuels  (RSB)  is developing a standard  for sustainable biofuels, and  is currently defining  its approach to and criteria for greenhouse gas (GHG) saving for Version One of this standard.  There are three key elements to consider when defining this approach: 

• the level of GHG saving biofuels will be required to achieve;  

• the methodology used to calculate the level of GHG saving; 

• compatibility with existing GHG accounting methodologies and regulatory schemes.  

Several regulatory schemes have recently been, or are about to be  implemented (e.g. UK's Renewable Transport Fuel Obligation, EU’s Renewable Energy Directive, U.S. EPA’s Renewable Fuel Standard,  the Californian Low Carbon Fuel Standard). These schemes have already defined GHG saving requirements for policy reasons and lifecycle assessment methodologies to estimate these savings.   

In this context, the RSB has to decide between different strategic options regarding the development of its  GHG  saving  approach.  The  favoured  option  is  to  design  a  meta‐methodology  and  certification standard  that  would  be  compliant  with  all  the  different  accounting  approaches  used  in  existing regulatory  schemes.  This  option might  however  prove  not  feasible  due  to  the  possibly  incompatible nature  of  existing  accounting methodologies.  An  alternative  way  forward,  although  somewhat  less ambitious, could be for the RSB to establish a set of best‐practice characteristics which GHG accounting methodologies and reporting schemes should possess  in order to be compliant with the RSB standard. Then, there are all the intermediate options, ranging from the development of an additional accounting methodology  and  reporting  scheme  based  on  what  the  RSB  considers  as  the  best  methodological ingredients, through to the development of a GHG accounting methodology or reporting tool that would be compliant with some, but not all, of the existing regulatory schemes.  

In  order  for  the  RSB  Steering Group  to  take  informed  decisions  on  its  strategy  forward  and  on  the ingredients  for  its  GHG  accounting methodology,  the  RSB  seeks  to  understand  the methodological differences amongst existing accounting approaches and reporting schemes. This will enable the RSB to identify opportunities to add value to existing GHG accounting practices, while offering implementation options to its sustainability standards. 

1.2 Objectives of the project 

There are two key objectives of this project: 

• to provide RSB with an overview of the characteristics of existing accounting methodologies and regulatory schemes and to discuss their relative merits and inter‐compatibilities;  

• to discuss  the  feasibility of a  ‘meta‐methodology’ approach, and outline possible options and their key elements.  If  the meta‐approach  is deemed  to be unfeasible, alternative  strategies – both at the level of GHG accounting methodology and at that of biofuel certification schemes – will be identified and their advantages and disadvantages discussed.   

Page 9: The RSB GHG accounting scheme - globalbioenergy.org€¦ · The RSB GHG accounting scheme ... 12 2.2.5 Land‐use ... a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then

 

 

2 Lifecycle assessment approach to GHG accounting for biofuels 

Lifecycle Assessment (LCA) of a product (e.g. a biofuel) is the evaluation of the inputs, outputs and the potential  environmental  impacts  of  this  product  throughout  its  lifecycle  (ISO,  2006),  i.e.  from  raw material extraction and acquisition, through energy conversion, material production and manufacturing, to use, end‐of‐life treatment and final disposal.  

Although  LCA  is  widely  recognised  as  providing  the  best  framework  for  assessing  the  potential environmental  impacts  of  products  and  despite  harmonisation  efforts made  by  ISO  (the  ISO  14040 series),  no  internationally  standardised methodology  for  LCA  currently  exists.  The  lack  of  a  common methodology means there is scope for a range of subjective methodological choices which fuels debate about best practice use and interpretation. 

Section 2.1 gives an overview of  the main  steps of an  LCA, while Section 2.2 provides  insight on  the methodological choices that have to be made, and the impact they can have on LCA results.  

2.1 Introduction to LCA as a methodology to calculate GHG emissions of biofuels 

LCA studies are usually performed in four steps, stage 2 and 3 being the actual ‘calculation’ steps:  

Step  1  – Goal  and  Scope Definition.  In  this  initial  step,  the  goal  of  the  study  is  defined  in  terms  of intended application and audience, and reasons for carrying out the study. The definition of the scope of the  study  includes  determining  the  product  system  to  be  studied,  the  functional  unit1,  the  system boundaries  and  co‐product  treatment  procedures  and  the  limitations  and  assumptions.  The  scope definition  should ensure  the breadth, depth  and detail of  the  study  are  compatible  and  sufficient  to address the stated goal (ISO, 2006).  

Step  2  –  Lifecycle  Inventory  Analysis  (LCI).  This  step  involves  collection  of  data  on  the  processes considered  within  the  system  boundaries,  including  inputs  and  outputs  of  the  processes  and  their related  environmental  emissions.  The  output  of  this  stage  is  an  inventory  table  containing  all environmental emissions.  In LCA studies  that  focus on  the  impact of a biofuel on climate change,  the inventory table will contain all the different GHGs emitted during the entire lifecycle of this biofuel.  

The  amount  of  data  required  to  perform  an  LCA  is  typically  very  large.  For  a  typical  biofuel  chain composed of 4 or 5 process steps  (raw material cultivation and harvesting,  feedstock transport to the conversion plant, biomass conversion into a biofuel, transport to the distribution point), data on around one hundred inputs would be required just to assess the lifecycle GHG emissions. The quantity of data is much  larger  if the scope  is extended beyond GHG emissions to all environmental burdens. These data requirements often raise  issues regarding both the practicality of carrying out LCA studies (due to, for example, the availability and ease of collection of the data) and the accuracy of their results (due to, for example  the  transparency,  reliability,  accuracy,  and  currency  of  the  data  used).  Depending  on  the objective of the LCA, the complexity of carrying out the inventory analysis often requires some form of trade of between scientific rigour and practicality.  

                                                            1 The functional unit is the quantified performance of a product for use as a reference unit (ISO, 2006).  

Page 10: The RSB GHG accounting scheme - globalbioenergy.org€¦ · The RSB GHG accounting scheme ... 12 2.2.5 Land‐use ... a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then

 

10 

 

Step 3 – Lifecycle Impact Assessment (LCIA). The impact assessment phase of LCA is aimed at evaluating the  significance  of  potential  environmental  impacts  using  the  emission  inventory.  In  general,  this process  involves  calculating  the  impact  of  each  input,  output  and/or  emission  in  the  specific environmental categories being considered (ISO, 2006).  

In  the  case  of GHG  accounting  of  a  biofuel,  the  different GHGs  considered  (e.g.  CO2,  CH4, N2O)  are aggregated, using global warming potentials2, to calculate the carbon  intensity3 of the biofuel,  i.e. the amount of ‘carbon dioxide equivalent’ (CO2‐eq) per unit of biofuel.  

Step  4  –  Interpretation.  In  this  final  step,  the  findings  from  the  inventory  analysis  and  the  impact assessment are  interpreted and conclusions are drawn with  reference  to  the defined goal and scope, and recommendations may be provided (ISO, 2006).  

To put the LCA results into perspective, a comparison of the calculated impact can be made with that of a reference model. For biofuels, GHG emissions are usually compared to those of reference fossil fuels that  the  biofuels  are  replacing.  This  comparison  can  yield  GHG  emission  savings  achieved  by  given biofuels – which is of particular interest in schemes imposing minimum GHG saving thresholds.  

2.2 Key methodological choices in LCA studies 

2.2.1 Consequential vs. attributional LCA 

Two  fundamentally different approaches  to LCA exist,  the attributional and  the consequential LCA.  In theory, these two approaches are designed for different purposes. 

An attributional LCA estimates the environmental burdens of a product system that can be ‘blamed’ on or  ‘attributed  to’  the delivery of a given amount of a product. Attributional  LCAs do not explore any impacts  that  a  product  may  have  outside  the  product  system.  For  example,  the  results  of  an attributional lifecycle accounting of GHG emissions from a biofuel would describe the GHG emissions of the average biofuel production in a geographic area.  

In  contrast,  a  consequential  LCA  is  an  estimate  of  the  global  change  in  environmental  burdens  and resource  flows  that  result  from  the  production  of  an  additional  unit  of  a  product.  A  consequential approach  to  LCA  considers  all  factors  that  could  influence  or  be  influenced  by  an  increase  in  the production  of  a  biofuel,  including  economic  and  environmental  feedback  loops.  Crucially,  this may involve assessing impacts beyond just the product system of immediate concern (e.g. indirect changes in land use caused by biofuel production).   A very broad consequential LCA could,  for example, describe and quantify the effects of oil or fertiliser price changes or the effects that investments in technology or climatic feedback loops might have (Winrock International, 2009).  

                                                            2 The global warming potential (GWP) of a GHG is a measure of its contribution to the greenhouse effect, relative to that of CO2 – see Section 2.2.4 for further explanation.  3 The carbon intensity of a fuel is a measure of the quantity of GHG being emitted during the production and/or use of a certain amount of this fuel (which can be measured per unit of energy or mass).  

Page 11: The RSB GHG accounting scheme - globalbioenergy.org€¦ · The RSB GHG accounting scheme ... 12 2.2.5 Land‐use ... a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then

 

11 

 

In  practice,  consequential  LCAs  are  typically more  resource  intensive  to  carry  out  than  attributional, however  they  are  considered  to  be  of  greater  scientific  rigor.  In  addition,  views  expressed  about potential indirect impacts of biofuels (e.g. indirect land‐use change) suggest that the general public tend to take a consequential view when deciding whether or not they believe biofuels to be a  ‘good thing’. Most LCAs carried out today are based on an attributional framework, although some aspects are dealt with using a consequential approach (e.g. indirect land‐use change and system expansion for co‐product treatment). These mixed approaches are a strategy for balancing scientific rigour with practicality.  

2.2.2 System boundaries 

Setting  system  boundaries  precisely  is  an  important  part  of  an  LCA  study,  since  they  can  have  a significant effect on the LCA results. For a biofuel the following aspects should be defined in particular: 

• Supply chain: does the LCA include the entire supply chain from seed production through biofuel use  in an engine  to useful work delivered at  the wheel  (i.e. well‐to‐wheel analysis), or only a portion of it (e.g. well‐to‐tank)?  

• Does  the  scope  include  any  biofuel,  i.e.  any  bioenergy  product made  from  biomass,  or  is  it restricted to, for example, liquid biofuels or biofuels for transport?  

• Are ‘embodied’ emissions, such as the construction and maintenance of farming machinery, the construction of fertiliser plants and the construction and maintenance of roads  included  in the analysis? Or can they be neglected on the basis that they make an  insignificant contribution to the final result?  

2.2.3 Understanding the impacts of co‐products 

In all biofuel production chains, processes are encountered that produce several products, for example the  biofuel  product,  and  one  or more  co‐products  or  by‐products4  sold  into  other markets  (all  are referred  to as  co‐products  in  this document).  Interpreting  the  impact  co‐products have on a product lifecycle is one of the major challenges that LCA practitioners face.  

There  are  two  main  co‐product  treatment  methods  that  are  based  on  fundamentally  different principles: system expansion and allocation (the  latter approach further breaks down  into a number of different sub‐categories). They all have their advantages and disadvantages, and are often best suited for certain chains, but not for all. This is one of the reasons why no consensus has yet been reached on a preferred method  for  treating  co‐products.  The main  co‐product  treatment methods  are  described below.  

System expansion (also called substitution). System expansion  is the method of co‐product treatment used  in consequential LCA.  It  is based on two key principles (1) that the emissions which occur during and upstream of the processing step that produces the co‐product (e.g. biofuel plant) are almost always the consequence of demand for one of the products produced by the process and therefore should all 

                                                            4 A co‐product  is a product produced along with the main product and that has similar financial revenues as the main product. A by‐product  is  a product produced  along with  the main product  and  that has  smaller  financial revenues than the main product (RSB, 2008).  

Page 12: The RSB GHG accounting scheme - globalbioenergy.org€¦ · The RSB GHG accounting scheme ... 12 2.2.5 Land‐use ... a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then

 

12 

 

be  attributed  to  that product;  and  (2)  any  change  in GHG  emissions  that occur  as  a  results of  a  co‐product  (e.g.  waste  management,  additional  processing  requirements,  displacement  of  another product) should also be included in the biofuel’s carbon intensity. 

Thus, in a system expansion method, all the environmental emissions of the biofuel system are allocated to  the  main  product,  and  the  avoided  emissions  are  then  withdrawn  from  these  environmental emissions.  

The  substitution  approach  is  considered  to  be  scientifically  the  most  rigorous  approach,  but  has limitation  in  terms of practicability as  it often proves  to be a very  complex and potentially uncertain approach:  

• First  it  should be determined which product  (energy,  feed,  fertiliser, etc.) a  given  co‐product substitutes  for.  The more  pathways  and  geographical  origins  of  biofuels  are  considered,  the more difficult it is to ensure that the default substitutions considered truly reflect the industry’s situation. 

• Second  it  should  be  determined  how much  GHG  emissions  can  actually  be  saved  with  the avoided  production  of  the  substituted  product  (usually  done  by  performing  a  lifecycle assessment of the substituted product). This calculation step falls outside the system boundaries and can prove extremely difficult to evaluate on an average basis. 

Allocation (or partitioning). The principle behind partitioning is to allocate the environmental emissions between  the main product and different co‐products  through multiplying  ratios calculated with  some physical or economic property of these products (e.g. mass, energy content, market value). 

2.2.4 Greenhouse gas and their global warming potential 

Global warming potential  (GWP)  is a measure of how much 1 kg of a greenhouse gas  is estimated  to contribute  to  global warming  relative  to 1  kg of CO2. This  contribution  is measured by  assessing  the global mean  ‘radiative  forcing5’  of  a  gas  over  a  specified  time  period.  The  choice  of  time  period  is subjective, however, there is reasonable consensus within biofuel LCAs that GWPs should be evaluated over a 100  year  timeframe. The  IPCC has  calculated and updated  in each of  its different assessment reports the GWP of the main GHGs  (see Table 2). These GWPs are used  in LCA studies to convert CH4 and N2O emissions into CO2‐equivalents.  

 

 

 

 

                                                            5  Put  simply  ‘radiative  forcing’  is  a measure  of  the  amount  heat  trapped  (more  accurately,  the  net  change  in irradiance at the tropopause) in the earth’s atmosphere by a gas. See IPCC (2007) for further explanation. 

Page 13: The RSB GHG accounting scheme - globalbioenergy.org€¦ · The RSB GHG accounting scheme ... 12 2.2.5 Land‐use ... a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then

 

13 

 

Table 2 – The  three main GHGs and  their  ‘100  year’  global warming potentials as assessed  in different  IPCC Assessment reports (source: IPCC, 2007, 2001 and 1995) 

CH4 N2O CO2

2nd IPCC Assessment report 21 310 1

3rd IPCC Assessment report 23 296 1

4th IPCC Assessment report 25 298 1

 

2.2.5 Land‐use change 

Land which is currently not used for agricultural production (e.g. forests, native grasslands) is typically a large store of carbon. This carbon is stored in above and below ground biomass of the plants, as well as in  the soil and  in  leaf matter and other residue on  top of  the soil. Converting  this  land  to agricultural production  results  in  the  loss of  this  significant  carbon  sink. When  considering  land‐use  change  as  a contributor  to  a  biofuel’s  lifecycle GHG  emissions,  two  different  types  are  usually  considered:  direct land‐use change (LUC) and indirect land‐use change (iLUC). 

Direct land‐use change refers to land being cleared specifically for the purpose of growing biofuels. This land‐use change from one type of ‘use’ (e.g. forest land) to another (biofuel feedstock production) tends to generate large changes in its carbon stock. This effect has been extensively studied over the last few years and default values of GHG emission factors are available. Furthermore, direct  land‐use change  is relatively easy to trace back. 

Indirect  land‐use change may occur  if new biofuel  feedstock crops are grown on existing agricultural land. This is because displacing other crops (e.g. that were being grown for another use such as food or feed)  from  the  land may cause supplies of  those crops  to decrease,  leading  to a rise  in price of  those crops  and  their  substitutes.  This would  also  happen  if  a  portion  of  existing  crops was  diverted  into biofuel production. In both cases, this may stimulate production elsewhere, for which new land may be brought  into production. There  is considerable uncertainty over the magnitude of the  indirect  impact. This will depend on the area and type of land brought into agricultural production globally as an indirect result of the use of land for energy crops. This in turn depends on the potential for improved crop yields on existing and new land. If the new areas brought into production have high carbon stocks (e.g. forests) carbon may be released. These potential CO2 emissions are indirectly caused by the biomass cultivation which  displaced  the  former  use,  and  hence,  could  be  allocated  to  it.  The  amount  of  potential  CO2 emissions may be considerable, depending where and how the displacement might occur. 

Since  indirect  land‐use  changes  occur  well  outside  normal  geographic  and  temporal  boundaries  of analysis, consequences of iLUC are particularly difficult to assess. Most initiatives that assess the carbon intensity of biofuels have not yet integrated iLUC in their calculations, although the large global warming potential of iLUC has now been recognised.  

Detailed discussion of iLUC is outside the scope of this report. 

Page 14: The RSB GHG accounting scheme - globalbioenergy.org€¦ · The RSB GHG accounting scheme ... 12 2.2.5 Land‐use ... a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then

 

14 

 

Discounting of future emissions. Land‐use change does not result in one large instantaneous release of GHG emissions. Many of the emissions (or the foregone sequestration6) occur over a significant period of  time  that  can  last  for  several  decades.  Figure  1  represents  a  typical  emission  profile  for  land‐use change.  

 

 Figure 1 – Land conversion emissions profile (Source: Courtis, 2009). This figure assumes that all above‐ground carbon is released in year 1 due to burning of native vegetation to clear the land for cultivation; the majority of below‐ground release occurs over the first 5 years followed by a much slower release over the next 15 years; 

finally, forgone sequestration6 occurs over the entire project period. 

 

Given the scale of the emissions resulting from land‐use change (that can completely off‐set the positive impact of  the biofuel produced),  it  is  crucial  to determine how  land‐use  change emissions  should be accounted for over time. In particular, the following aspects should be considered:  

• Reference land use: in order to assess the differences in carbon stocks between two land uses, a reference land use has to be defined. This could be, for example, the land use immediately prior to conversion of land to biofuel feedstock production, or the land use in a given reference year.  The latter approach is typically preferred within biofuel LCAs because it is perceived as plausible to claim that any land‐use change prior to a certain data was not caused by biofuels (since there were not in widespread production).  

• Project  time  horizon:  the  timeframe  of  the  project  (i.e.  the  number  of  years  during  which feedstock for biofuel will be grown on the cleared land) influences the allocation of the land‐use change emissions. Allocating total emissions over a shorter period produces higher values than if they are distributed over a longer time frame. 

• Impact time horizon: the period of time or the point in the future at which it  is appropriate to compare the relative global warming effects of different fuels. Choosing a short impact horizon (e.g. 20 to 30 years) places an emphasis on achieving early emissions reductions which may be 

                                                            6  Foregone  sequestration  is  a  kind  of  emissions  penalty  corresponding  to  the  loss  of  maturing  forests  and grasslands and their carbon sequestration capacity as plants grow each year (Butler, 2008). 

Page 15: The RSB GHG accounting scheme - globalbioenergy.org€¦ · The RSB GHG accounting scheme ... 12 2.2.5 Land‐use ... a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then

 

15 

 

appropriate  if one assumes that  irreversible effects of global climate change may occur  if GHG emissions are not reduced quickly.  

• Discounting of future emissions: to discount future emissions means to weight the importance of future emissions against emissions happening today. Just as for the allocation problem, many different discounting methods have been proposed to date (California Environmental Protection Agency, 2009). Several calculation approaches are discussed in Annex 1.  

2.3 Importance of input data 

The data used  to  carry out an  LCA  is extremely  important because  the accuracy of  the  study  is  very dependent on the quality of the input data. There are several ways in which data uncertainty can affect the output of an LCA: 

• Aggregation  level. Data found  in LCA databases or default values  in biofuel schemes all have a certain  degree  of  aggregation,  that  is,  they  represent  an  average  of more  detailed  data.  For example,  crop  yield  or  fertiliser  input  data  is  rarely  used  on  a  field‐by‐field  or  farm‐by‐farm basis. Instead it is averaged over regions, countries, continents or globally. Inevitably, the use of aggregated data leads to greater uncertainty in the final result.  

• Data availability.  Some data might not be  available  at  all  and need either  to be  constructed from similar data used  in existing database. This can  lead  to  large uncertainties depending on how influential of the data. 

• Scientific uncertainty. Some processes that emit GHGs are  less well understood than others. A particularly  important  example  for  biofuel  chains  is  nitrous  oxide  (N2O)  emissions  from agricultural  soil.  This  source  of  emissions  is  very  complex  and  hence  extremely  difficult  to capture  accurately  with  models,  which  makes  any  calculations  uncertain.  N2O  emissions depends  on  a  range  of  factors  including  soil  type,  daily  climate  and  tillage  practices  (E4tech 2008) and can vary by more than two orders of magnitude (Joint Research Centre, 2007a).  

The following data categories can be distinguished: 

• Material  input data. This  includes all materials (machinery, building materials, chemicals, etc.) that are consumed during the lifecycle of the fuel. Examples include fertilisers and pesticides for agricultural  production  of  biomass  and  chemicals  used  in  the  conversion  processes.  The information  needed  is  the  type  of material  and  the  amount  consumed  during  each  lifecycle process.  

• Energy  input  data.  This  category  includes  any  type  of  energy  (fuel,  electricity  and  heat) consumed  during  the  lifecycle  of  the  studied  fuel.  Examples  include  diesel  input  to  farming machinery, steam and electricity input to biofuel conversion. The information needed is the type of energy, the amount consumed during each lifecycle process and its origin (e.g. for electricity, is  it  electricity  from  the  grid  or  from  a  natural  gas  fired  CHP).  Energy  input  to  transport  is excluded from this category.  

• Yield. For each process, the yield (or efficiency) of the process is needed (e.g. agricultural yield, conversion efficiency, but also losses during transport and/or storage, etc.).  

• Transportation  input  data.  For  each  transportation  step,  information  on  transport  distance, transport mode, type of fuel consumed and fuel intensity (fuel used to move one tonne one km) is needed.  

Page 16: The RSB GHG accounting scheme - globalbioenergy.org€¦ · The RSB GHG accounting scheme ... 12 2.2.5 Land‐use ... a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then

 

16 

 

• Emission factors. Emission factors are a special type of input data. Each factor is associated with a material or energy inputs and represents the carbon intensity of that product. Emission factors are thus used to convert the material and energy input into GHG emissions.  

• GHG  emissions  from  agricultural  soils.  GHG  emissions  (particularly  N2O)  due  to  the  use  of fertilisers on agricultural soils are important sources of GHG emissions for biofuels.  

• Tank‐to‐wheel  input  data.  In  the  tank‐to‐wheel  analysis,  two  specific  pieces  of  data  are required: the tailpipe emissions of the fuel (if any) and the efficiency of the vehicle in which the fuel is used.  

 

   

Page 17: The RSB GHG accounting scheme - globalbioenergy.org€¦ · The RSB GHG accounting scheme ... 12 2.2.5 Land‐use ... a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then

 

17 

 

3 GHG accounting methodologies in regulatory schemes 

3.1 The European Renewable Energy Directive (RED) 

3.1.1 Context and objectives of the scheme 

Recognising the need to further promote the use of renewable energy, the European Commission (EC) has  recently  introduced,  through  the  Renewable  Energy  Directive  (RED)  a  mandatory  target  for renewable energy of a 20 % share of total energy supply and a 10 % minimum target  for the share of biofuels  in transport  fuel consumption by 2020. The RED, published  in  June 2009, defines the support mechanisms to the use of renewable energies.  

For  biofuels7  and  bioliquids8  (hereafter  referred  to  simply  as  biofuels),  the  RED  sets  out mandatory sustainability criteria that must be met in order for biofuels to be eligible for government support and to be  counted  towards  the  10%  target. Among  these  criteria,  the RED  defines minimum GHG  emission saving thresholds to be achieved by any biofuel if it is to be eligible for support in the European Union.  

Furthermore,  the  RED  describes  the methodology  to  be  used  for  the  calculation  of  these  emission savings.  The  methodology  is  based  on  the  lifecycle  accounting  of  emissions  occurring  during  the production and use of a fuel. The methodology applies to all biofuels, irrespective of their origin (region, type of feedstock, etc.) or final use (heat, electricity or road transport).  

3.1.2 GHG saving thresholds 

The  RED will  require  all  biofuels  supplied  in  the  EU  to  achieve,  initially,  a minimum  saving  of  35 % compared with  emissions  from  fossil  fuels. While  the  RED must  be  transposed  into Member  State legislation by December 5th, 2010, in practice the actual implementation date is likely to vary by country.  

There is a ‘grandfathering’ clause in the Directive which means that biofuel plants in operation prior to January 23, 2008 will not have to meet the threshold until April 2013. From January 2017, the threshold will  increase  to 50%  for all plants, except  those  that enter operation after  this date, which will  face a 60% threshold from the beginning of 2018. 

To define  these  thresholds,  the  EC  took  into  account both  the  availability of different biofuel  chains likely to contribute to reaching the 10 % biofuel target and the GHG savings that would be achieved by these biofuels. The European Commission found that, with very high saving thresholds (50 % or more in 2010), too few biofuel chains would be eligible and the 10 % biofuel target would not be reachable. With a low saving threshold (10‐15 % in 2010), the impact of GHG emissions would be limited. Thus the 35 % threshold was  a  trade  off  between  these  two  scenarios  (Commission  of  the  European  Communities, 2008).  

 

                                                            7 The RED defines biofuels as “liquid or gaseous fuel for transport produced from biomass” (EC, 2009).  8 The RED defines bioliquids as “liquid fuel for energy purposes other than for transport,  including electricity and heating and cooling, produced from biomass” (EC, 2009).  

Page 18: The RSB GHG accounting scheme - globalbioenergy.org€¦ · The RSB GHG accounting scheme ... 12 2.2.5 Land‐use ... a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then

 

18 

 

3.1.3 Reporting under the RED scheme 

The  RED will  require  economic  operators9  to  report  on  their  compliance with  sustainability  criteria, including GHG savings. To enable this report, the EC has published default carbon  intensities and GHG emission savings for a list of common biofuel production pathways. Where the default GHG saving from a production pathway  lies below  the GHG  saving  threshold  set  for  compliance, producers wishing  to demonstrate  that  their  product  is  nevertheless  compliant  can  do  so  by  carrying  out  their  own GHG saving calculations using actual data from a part or all of their supply chain.  

Economic  operators  will  report  to  their  Member  State,  who  will  then  report  to  the  European Commission. The actual reporting mechanisms are not yet known, as they will be defined by Member States.  

3.1.4 GHG saving calculation methodology  

Table 3 summarises methodological aspects of the RED carbon intensity calculations, the main points of which are discussed further below.   Table 3 –  Summary of  key aspects of  the RED GHG emission  calculation methodology  for  fossil and biofuels (source: EC, 2009)

Methodological aspects Selected approach Additional information / remark

Goal and Scope Definition

Type of LCA Attributional

Fuel chains considered Liquid and gaseous biofuels used for transport and liquid biofuels used for energy purposes other than transport (including electricity and heating and cooling)

Default values have been calculated for common 1st and 2nd generation biofuel chains.

System boundaries Well-to-Wheel Direct emissions from the construction of infrastructure, plants and transportation machinery (truck, ship, planes) are not included.

Fossil fuel reference Latest available average from the fossil part of petrol and diesel consumed in the Community (reported under Directive 98/70/EC).

If not available, the values to be used are:

• For any type of biofuels (no distinction is made between gasoline and diesel substituting fuels): 83.8 g CO2-eq / MJ.

• For bioliquids used for electricity production: 91 g CO2-eq / MJ.

• For bioliquids used for heat production: 77 g CO2-eq / MJ.

• For bioliquids used for cogeneration: 85 g CO2-eq / MJ.

                                                            9  The  Renewable  Energy  Directive  does  not  define  which  industries  are  included  under  the  term  ‘economic operators’ – it is therefore likely that the question of precisely who will be required to report on compliance with sustainability criteria will be left to individual Member State policies.  

Page 19: The RSB GHG accounting scheme - globalbioenergy.org€¦ · The RSB GHG accounting scheme ... 12 2.2.5 Land‐use ... a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then

 

19 

 

Table 3 – Continued  

Methodological aspects Selected approach Additional information / remark

GHGs included CO2, CH4 and N2O Conversion to CO2-eq using 100 year global warming potential from the 3rd IPCC report

Unit of carbon intensity g CO2-eq / MJ of fuel

Lifecycle Inventory Analysis – Well to Tank

Allocation method Allocation based on energy content (defined as LHV of co-products) for most co-products.

Wastes (produced by the biofuel chain) and biogenic CO2-eq from fermentation are treated by system expansion. Export electricity is treated by an adapted system expansion procedure.

Direct land-use change Not yet implementable, as a calculation method for carbon stocks of different land use types is still missing.

Discounting of future emissions by annualised emissions over 20 years. Bonus of 29 g CO2-eq / MJ if biomass is produced on degraded land (more information in Annex 2).

Baseline for LUC The reference land use shall be the land use in January 2008 or 20 years before the raw material was obtained, whichever was the later.

ILUC The European Commission is currently establishing their approach to iLUC.

Discussion of iLUC is out of the scope of this report

Lifecycle Inventory Analysis – Tank to Wheel

Emissions from the use of biofuel

The RED does not take into account any GHG emissions from the combustion of biofuels or bioliquids.

Emissions from the use of fossil fuel

Not applicable as the methodology only concerns biofuels. A separate methodology for fossil fuels will be defined under the Fuel Quality Directive.

The carbon intensity of fossil fuels is defined as indicated in a previous row called ‘Fossil fuel reference’.

Energy efficiency of vehicles

The carbon intensity of transport fuels can be adjusted to take into account differences in vehicle energy efficiency for different fuels.

But such adjustments will only be allowed where evidence of the differences is provided. The default assumption is that biofuels have no impact on the energy efficiency of vehicles.

Lifecycle Impact Assessment

Emission savings calculation EF: total emissions from the reference fossil fuel

EB: total emissions from the biofuel or bioliquid

Data

Data aggregation level There is no specific requirement for the level of data aggregation defined within the methodology.

Existing default values are effectively global; however, Member States are required to review consistency with these default values (for agricultural production only) at a NUTS 213 level. In addition, the Commission is considering the feasibility of a similar approach for non-EU feedstocks.

Key input data sources Mainly JEC WTW study (JEC, 2007).

Page 20: The RSB GHG accounting scheme - globalbioenergy.org€¦ · The RSB GHG accounting scheme ... 12 2.2.5 Land‐use ... a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then

 

20 

 

Type of Lifecycle Assessment. The approach  taken by  the RED methodology  is  fairly  typical of biofuel LCA.  It  is  based  on  an  attributional  framework  complemented  by  some  consequential  aspects.  The treatment  of  excess  electricity  from  cogeneration  (taken  into  account  through  a  modified  system expansion  method)  and  the  approach  taken  when  using  the  agricultural  co‐product  for  biofuel production (agricultural co‐products, if used, are assigned the emissions due to the use of extra fertiliser to replace the missing nitrogen in the soil) are example of these consequential aspects.  

The  choice  of  some  consequential  elements  of  the methodology  appears  to  be  the  result  of  policy makers  trying  to  avoid  the  creation  of  perverse  incentives,  and  changes  in  GHG  emissions  that  fall outside the boundary of the biofuel system, but which can very clearly be ‘blamed’ on the biofuel. For example,  the  GHG  emissions  saved  by  exporting  excess  electricity  from  a  biofuel  plant  are  clearly attributable to the biofuel (since the biofuel plant would otherwise not exist, and the electricity would not otherwise be generated). However,  the European Commission decided  to adapt  the usual system expansion procedures to avoid creating situations  in which biofuel producers could receive a credit for exporting electricity from a cogeneration (‘combined heat and power’) plant that was oversized to meet the needs of the biofuel plant. It should be noted that, if strictly followed, the normal system expansion approach would have avoided creating incentive anyway (see the discussion of determining versus non‐determining co‐products in, for example, E4tech (2008) and Weidema (2003)).  

System boundaries. The system boundaries defined by the RED are fairly standard: well‐to‐wheel (WtW) excluding  the  processes  that  have  negligible  contributions  to  the  results  (e.g.  construction  of infrastructure, plants and  transportation machinery). For a  few  specific  feedstocks,  the  fuel chain has been adapted as follows:   

• For  biofuels  produced  from  wastes  (waste  wood,  used  cooking  oil)  the  feedstock  production process is not taken into account.  

• For agricultural co‐products used as feedstocks, the feedstock production process  is also excluded but the consequences of using the co‐product, instead of leaving it on the field, is considered. The only example of  this  case  in  the RED  is wheat  straw, where  the extra  fertiliser  is  considered, as using wheat straw for biofuels instead of ploughing it back into the agricultural field required extra N fertiliser input for wheat production.   

Treatment of co‐products. The basic co‐product allocation method defined in the RED is that of emission allocation on  the basis of energy content  (determined by  the  lower heating value). Exceptions  to  this allocation method include: excess electricity produced by cogeneration of an agricultural co‐product or of a fossil fuel, wastes and biogenic CO2 produced during fermentation routes to bioethanol and used for industrial applications.  

The  choice of  the  European Commission  to  implement  an  energy  content‐based  allocation has been justified on the grounds of practicality: 

• The method  is geographically and temporally stable,  i.e. the energy content of a product does not vary with location or time.  

• It is easy and inexpensive to implement: a list of product lower heating values can be published, and the accurate use of these values can be easily verified.  

Page 21: The RSB GHG accounting scheme - globalbioenergy.org€¦ · The RSB GHG accounting scheme ... 12 2.2.5 Land‐use ... a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then

 

21 

 

However,  this method has a  serious drawback  insofar as  it does not  capture accurately  the  full GHG impact of a co‐product  that  is not used  in  the energy sector. One example out of many  is  that of  the nitrogen fertiliser which is co‐produced during biogas production from manure. N fertiliser will never be used  for  its  energy  content,  but  will  substitute  for  fertilisers.  During  the  biogas  generation  via fermentation of dry manure, 0.34 g of N fertiliser is produced for each MJ of biogas (values published by the RED10). If the energy content‐based partitioning method is applied, 3 % of the upstream emission is allocated  to  the N  fertiliser11.  If a  system expansion method  is applied, 2 g CO2‐eq  can be withdrawn from the upstream emissions, corresponding to 19 % of the upstream emissions.  

Direct land‐use change. Annualised emissions from carbon stock changes caused by land‐use change are calculated  by  dividing  total  emissions  equally  over  20  years.  The  specific  guidelines  of  the  RED  on calculating the change in carbon stocks due to land‐use change can be found in Annex 2.  

The RED  includes  a CO2  credit of  29 g CO2‐eq / MJ  (also  called bonus)  for  the  conversion  of  severely degraded or contaminated land into biomass production. This is an incentive to avoid indirect land use change as well as direct  land use change  that causes significant carbon stock  loss. The bonus may be large  enough  to  encourage  conversion  of  degraded  land  (RED  default  values  are  between  4  and 70 g CO2‐eq / MJ) particularly when the GHG saving threshold increases to 50 % in 2017.  

Emissions from the use of biofuels. The RED assumes that the emissions due to burning of biofuels are equivalent  to  the CO2 which  the biofuel  took up during  growth.  Therefore,  the CO2  taken up during growth and  the emissions  from  combustion are not  considered  in  this  scheme. This  is a  fairly  typical approach in other lifecycle assessments of biofuels.  

3.1.5 Input data 

Most  of  the  RED  default  input  data  is  based  on  the  well‐to‐wheel  studies  conducted  by  the  Joint Research Centre, EUCAR and CONCAWE (referred to as the JEC WTW studies) (Joint Research Centre et al., 2007a).  The JEC study, which was first published in 2003, is an extensive analysis of many different (fossil  and  bio‐)  fuel  pathways.  It  has  been widely  reviewed  and  is  now  considered  an  authoritative source of well‐to‐wheel data.  

N2O emissions from agricultural soils.  In the JEC WTW studies, N2O emissions from soils are based on the  result  of  detailed  analysis  using  the  DeNitrification‐DeComposition  (DNDC) model12.  The  DNDC model  is  a  biogeochemical model  which  is  capable  of  taking  into  account  the main  factors  which influence the rate of N2O emission from soils. This approach differs significantly from most biofuel LCAs which  typically  rely  on  the  so‐called  IPCC  ‘Tier  1’  approach which  simply  assumes  the  rate  of  N2O emissions is proportional to the rate of nitrogen fertiliser applied.  

                                                            10  The  Institute  for  Energy  at  the  European  Joint  Research  Centre  has  published  a  spreadsheet  detailing  the relevant  input data to calculating default GHG emissions from biofuels according to the RED. This spreadsheet  is available at: http://re.jrc.ec.europa.eu/biof/html/input_data_ghg.htm.  11 Using an energy content for N fertiliser of 49 MJ / kg (Fehrenbach, 2008).  12 For more information, please see http://www.dndc.sr.unh.edu/.  

Page 22: The RSB GHG accounting scheme - globalbioenergy.org€¦ · The RSB GHG accounting scheme ... 12 2.2.5 Land‐use ... a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then

 

22 

 

This  complex emissions estimate  reduces  the error margin on  this very  sensitive parameter  to about 30%, mostly from the component of emissions from  leached nitrogen, for which the IPCC procedure  is used.  JEC’s  values  are  probably  somewhat  higher  than  those  calculated  using  default  IPCC  values (depending on fertilizer assumptions). The  IPCC procedure assumes that emissions are proportional to the nitrogen fertilizer rate. JEC’s results, on the other hand, indicate that soil type, climate, and ground cover are more important than the fertilizer rate.  

For crops grown outside of Europe (i.e. sugar cane and soya bean), soil emissions were calculated from the nitrogen fertiliser additions using IPCC default coefficients (Joint Research Centre et al., 2007b). As the soils model used  in  the detailed calculations did not  include short‐rotation  forestry  in  its crop‐list IPCC default  factors were used.  This  is not  likely  to be  very  influential,  as  soil  emissions  from  short‐rotation  forestry  are  low  anyway  so  that  their  additional uncertainty  stays moderate  (Joint Research Centre, 2007a).  

3.1.6 Chain default values 

Chain default values were published in the RED for a selection of chains (see Annex 2 of this report). This list will  be  updated  as  other  chains  become  an  important  part  of  the  biofuels  and  bioliquids mix  in Europe.  

For each chain, the RED calculated two values: a ‘typical value’ and a ‘default value’:  

• The  typical  value  is  an  estimate  of  the  representative GHG  emission  for  a  particular  biofuel production pathway.  

• The default value is calculated by multiplying the typical value for processing emissions by 1.40 to make the default values conservative.  

The RED  requires Member States  to  specify which of  their  regions  (based on NUTS 2  regions13) have agricultural practices  at  least  as  good as  the published default  values. Biofuels  sourced  from outside these regions must prove their compliance with the GHG saving criteria using actual data. The European Commission is exploring the feasibility of a similar approach from non‐EU produced feedstock.  

 

                                                            13 NUTS stands for nomenclature of units for territorial statistics. It is a hierarchical classification of administrative boundaries developed by Eurostat. The idea behind NUTS is to provide a common designation for different levels of  administrative  geographic  boundaries  across  the  European Union,  regardless  of  local  language  and  naming conventions.  The  NUTS  levels  are  defined  in  terms  of  minimum  and  maximum  population  sizes;  NUTS  2 corresponds to populations between 800,000 and 3,000,000 inhabitants.  

Page 23: The RSB GHG accounting scheme - globalbioenergy.org€¦ · The RSB GHG accounting scheme ... 12 2.2.5 Land‐use ... a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then

 

23 

 

 Figure 2 – Typical and default carbon intensity of bioethanol for different feedstocks and different production 

pathways as calculated by the RED (source: E4tech, based on EC, 2009) 

 

 Figure 3 – Typical and default carbon intensity of biodiesel for different feedstocks and different production 

pathways as calculated by the RED (source: E4tech, based on EC, 2009) 

 

Figure 2 and Figure 3 compare the typical and default carbon  intensities  for bioethanol and biodiesel. These  figures  show  that  the  default  values  are  systematically  conservative. However,  the  lower  the contribution  of  processing  emissions  to  the  fuel  chain’s  carbon  intensity,  the  smaller  the  difference between  typical and default values:  the default values are  less conservative  for  the  ‘best’ chains. This means  that  the  incentive  to  improve  the  GHG  performance  of  biofuels  increases  with  the  carbon intensity.  

0 20 40 60 80

Sugar beet

Wheat (process fuel not specified)

Wheat (lignite in CHP)

Wheat (natural gas in boiler)

Wheat (natural gas in CHP)

Wheat (straw in CHP)

EU Corn (natural gas in CHP)

Sugar cane

Wheat straw

Waste wood

Farmed wood

Carbon intensity [g CO2eq / MJ bioethanol]

Typical GHG emissions

Default GHG emissions

0 20 40 60 80

Rape seed

Sunflower

Soybean

Palm oil (process not specified)

Palm oil (methane capture at oil mill)

Waste oil

Waste wood (Fischer‐Tropsch)

Farmed wood (Fischer‐Tropsch)

Carbon intensity [g CO2eq / MJ biodiesel]

Typical GHG emissions

Default GHG emissions

Page 24: The RSB GHG accounting scheme - globalbioenergy.org€¦ · The RSB GHG accounting scheme ... 12 2.2.5 Land‐use ... a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then

 

24 

 

Aggregation  level and accuracy. The geographical scope of the RED  is quite wide as  it  includes the 27 Member  States of  the  European Union,  and  the data  aggregation  level  is  very  large, which  carries  a naturally large risk of inaccuracy: 

• The default values create an implicit global level of data aggregation. However, the data itself is not usually based on ‘average’ EU data, but on specific supply chains which have been considered to be representative  (e.g.  the  default  value  for  maize  bioethanol  is  based  on  Romanian  maize production).  This means,  for  example,  that  Brazilian  and  Pakistani  sugar  cane  ethanol  have  the same  "sugar  cane ethanol" default  value of 24 g CO2‐eq / MJ. By  comparison,  these  two  specific products  are  considered  in  the  RTFO  scheme  where  they  are  attributed  default  value  of respectively  24.8  and  115 g CO2‐eq / MJ.  This  potential  for  significant  uncertainty  in  carbon intensities  is  somewhat  reduced  for  EU  produced  biofuels  by  the  requirement  to  assess which NUTS  213  regions  achieve  the  same  or  better  performance  than  the  default  biofuel  chain  (see Section  3.1.5  above  on  input  data).  A  similar  approach  is  under  scrutiny  by  the  European Commission for non‐EU countries.  

• The scheme does not differentiate between the different EU countries  in terms of distribution of the biofuels, i.e. transport distances are the same for all European countries. Since it is not known which biofuels will be  consumed  in which  region,  this  averaging  approach might  generate  large inaccuracies regarding the impact of transporting the biofuels to the country of consumption.

Page 25: The RSB GHG accounting scheme - globalbioenergy.org€¦ · The RSB GHG accounting scheme ... 12 2.2.5 Land‐use ... a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then

 

25 

 

3.2 The Californian Low Carbon Fuel Standard (LCFS) 

3.2.1 Context and objectives of the scheme 

The Californian Low Carbon Fuel Standard (LCFS)  is a regulatory scheme with the objective of reducing lifecycle GHG emissions of  the  transport sector  in California by 10 % by 2020. The LCFS  is only one of several actions  to  reduce GHG emissions  from  the  transportation  sector  towards achieving Governor Schwarzenegger’s  long term goal of reducing GHG emissions by 80% by 2050. The LCFS  is designed to provide a durable  framework  that uses market mechanisms  to  spur  the  steady  introduction of  lower carbon fuels.  

The LCFS  framework establishes performance standards that  fuel producers and  importers must meet each year beginning  in 2011. They must  report all  fuels supplied and  track  the  fuels’ carbon  intensity through  a  system  of  “credits”  and  “deficits”.  Credits  are  generated  from  fuels  with  lower  carbon intensity  than  the  standard, while deficits  result  from  the use of  fuels with a  carbon  intensity  that  is higher than the standard. Carbon intensities are calculated on a lifecycle basis using the LCFS reporting methodology.  

A  regulated party meets  its compliance obligation by ensuring  that  the amount of credits  it earns  (or otherwise acquires from another party) is equal to, or greater than, the deficits it has incurred. Credits may be banked and  traded within  the LCFS market  to meet obligations. This credit based approach  is designed to provide flexibility for the regulated parties, as  it offers them several mechanisms by which they can to meet the regulatory requirements.  

The  LCFS methodology  is  still  under  development.  In March  2009,  the  Air  Resources  Board14  (ARB) published its Proposed Regulation to Implement the Low Carbon Fuel Standard. As of September 2009, this document is still in public review.  

3.2.2 Carbon intensity thresholds 

The LCFS achieves GHG emission reductions by incrementally reducing the allowable carbon intensity of transportation  fuel  supplied  in  California.  The  scheme  does  not  limit  the  actual  carbon  intensity  of individual batches or types of fuels, but requires regulated parties to comply with an annual standard for the total amount of fuel they provide.  

One standard  is established  for gasoline and the alternative  fuels that can replace  it. A second similar standard  is  set  for diesel  fuel  and  its  replacements.  Each  standard  is  set  to  achieve  an  average 10% reduction in the carbon intensity of the state‐wide mix transportation fuels by 2020. It is interesting to note that the reference gasoline  fuel  is a blend of Gasoline with 10% by volume corn‐derived ethanol (95.85 g CO2‐eq / MJ). However, due  to  the poor overall carbon performance of corn‐derived ethanol, the  carbon  intensity of  this E10 blend  is  virtually  identical  to  that of  the pure gasoline based on  the average crude oil supplied in California (95.86 g CO2‐eq / MJ). 

                                                            14 The Air Resource Board is California’s public institution responsible for attaining and maintaining air quality and for dealing with air pollution problems.  

Page 26: The RSB GHG accounting scheme - globalbioenergy.org€¦ · The RSB GHG accounting scheme ... 12 2.2.5 Land‐use ... a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then

 

26 

 

An  interesting feature of the LCFS scheme  is that the compliance schedules are “back‐loaded”; that  is, there are more reductions required in the last five years, than in the first five years (see Figure 4). This schedule allows for the development of advanced fuels that are lower in carbon than today’s fuels and the penetration of more efficient advanced vehicle technologies such as plug‐in hybrid electric vehicles, battery electric vehicles, fuel cell vehicles, and flexible fuel vehicles. 

 Figure 4 – LCFS compliance schedules for gasoline and diesel fuel. Source: California Environmental Protection 

Agency (2009a) 

 

Furthermore,  the LCFS does not  limit  the carbon  intensity of  individual  fuels  that are  supplied  to  the Californian market. Thus, they rely on market mechanisms to balance out the very worst fuels supplied through the supply of very low carbon fuels.  

3.2.3 Reporting under the LCFS scheme 

The proposed  regulation has several different methods  for establishing carbon  intensities. With  these different methods, no  fuel  is excluded  from  the  LCFS unless  specifically exempted. The  first method, referred to as Method 1, establishes default values for a number of specified fuel pathways. Regulated parties may choose to use the default pathways to calculate credits and deficits. 

Under specified conditions, regulated parties may also obtain approval from ARB’s Executive Officer to either modify the CA‐GREET model inputs to reflect their specific processes (Method 2A) or to generate a completely new  fuel pathway using CA‐GREET  (Method 2B). For both Method 2A and 2B,  there  is a scientific  defensibility  requirement  for  the  regulated  party  to meet  before  the  Executive Officer  can approve new values. Additionally, for Method 2A, the LCFS requires the modified input values to result in a decrease in the well‐to‐tank carbon intensity of at least 5 g CO2‐eq / MJ.  

Although the LCFS reporting approach theoretically offers complete freedom to the regulated parties to calculate  the  actual  carbon  intensity  of  their  own  biofuels,  the  lack  of modularity  of  the  proposed reporting system might reduce reporting accuracy. Regulated parties have the relatively easy option of using  a  predefined  chain  default  value  (i.e. Method  1, which might  not  necessarily  be  an  accurate reflection of their production system in all the process steps) or defining their chain using either Method 

Page 27: The RSB GHG accounting scheme - globalbioenergy.org€¦ · The RSB GHG accounting scheme ... 12 2.2.5 Land‐use ... a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then

 

27 

 

2A  and  2B, which might  be  an  intensive undertaking  given  the  requirement  to  get  Executive Officer approval. This means that:  

• If a regulated parties’ production process  is more carbon  intensive than that of the default chain, they can simply use the default value. The scheme therefore provides no incentive to improve the production process. 

• If a production process is less carbon intensive than that of the default chain, regulated parties may not  necessarily  wish  to  go  through  a  potentially  significant  administrative  effort  to  have  their specific chain accepted, unless they are certain to make a significant saving on the default chain.   

• As  method  2A  requires  a  substantial  change  in  carbon  intensities,  it  removes  incentives  for incremental improvements in the GHG emissions of the production chain.  

3.2.4 Carbon intensity calculation methodology 

To  assess  the  direct  emissions  of  transport  fuels,  the  LCFS  uses  the  Greenhouse  Gases,  Regulated Emissions, and Energy Use  in Transportation (GREET) model, modified for use  in California (CA‐GREET). To assess the emissions  from  land‐use changes, a global trade model has been specifically developed. The principal characteristics of the LCFS accounting methodology are summarised in Table 4 and further discussed in the following sections.   Table 4 – Summary of key aspects of the LCFS GHG emission calculation methodology for fossil fuels and biofuels (Source:  California  Environmental  Protection  Agency,  2009a;  California  Environmental  Protection  Agency, 2009b)  

 

Methodological aspects Selected approach Additional information / remark

Goal and Scope Definition

Type of LCA Attributional A consequential approach is taken for the treatment of co-products and by considering the impact of iLUC

Fuel chain considered All transportation fuels used in California, except liquefied petroleum gas (LPG), racing fuel and fuel used in interstate locomotives, ocean-going vessels, aircraft and military tactical vehicles.

This includes fossil fuels, 1st and 2nd generation liquid biofuels, gaseous fuels (hydrogen, natural gas, SNG, etc.), as well as electricity (for use in electric vehicles).

System boundaries Well-to-wheel Direct emissions from the construction of infrastructure, plants and transportation systems (truck, ship, planes, etc.) are not included. Emissions from seed production for crops grown to produce biofuels are also excluded.

Fossil fuel reference For the diesel standard: ultra low sulphur diesel (94.71 g CO2-eq / MJ )

For the gasoline standard: gasoline with 10% by volume corn-derived ethanol (95.85 g CO2-eq / MJ)

As the LCFS is a program to reduce the overall GHG intensity of the fuel system, the fuel system in place is considered as the reference system. This is why E10 was considered as the gasoline baseline, instead of pure gasoline.

Page 28: The RSB GHG accounting scheme - globalbioenergy.org€¦ · The RSB GHG accounting scheme ... 12 2.2.5 Land‐use ... a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then

 

28 

 

Table 4 – Continued  

 

System boundaries. The system boundaries of the LCFS are typical for a well‐to‐wheel study, excluding processes which  have  a minor  impact  on  carbon  intensities,  for  example  the  construction  of  plant, infrastructure (e.g. roads), and transportation systems (tractor, truck, ship, etc.) and the production of 

Methodological aspects Selected approach Additional information / remark

GHGs included CO2, CH4 and N2O

VOC and CO

Conversion to CO2-eq using global warming potential from the 4th IPCC report

Conversion to CO2-eq using molecular weight ratios

Unit of carbon intensity g CO2-eq / MJ of fuel

Lifecycle Inventory Analysis – Well to Tank

Allocation method Mostly system expansion. Where system expansion was not feasible, allocation based on energy content is used.

Direct LUC Included. The LCFS methodology treats direct and indirect land-use change jointly.

Indirect LUC Included LCFS was the first regulatory scheme to consider iLUC in its calculation.

Discussion of iLUC is out of the scope of this report

Lifecycle Inventory Analysis – Tank to Wheel

Emissions from the use of the biofuel

For biofuels, the net CO2 released from the combustion is considered ‘carbon neutral’ and assigned a value of zero.

When biofuel is blended with fossil fuel, tailpipe emissions are assigned to both the bio- and the fossil fuel based on the energy contributions of each fuel.

Emissions from the use of the fossil fuel

Combustion-related CO2 emissions are calculated based on the carbon content of the fuel. Other tailpipe emissions (CH4 and N2O) are calculated based on the EMFAC and the MOBILE6 models.

Energy efficiency of vehicles

The vehicle efficiency is considered to be the same for biofuel and the fossil fuel they substitute.

Lifecycle Impact Assessment

Emission savings calculation

Scheme based on carbon intensity calculation and not emission savings.

Input data

Data aggregation level Aggregation performed at regional level for US produced biofuel and at country level for biofuels produced outside the US

Input data sources Mainly data from the GREET model, adapted to Californian conditions.

Page 29: The RSB GHG accounting scheme - globalbioenergy.org€¦ · The RSB GHG accounting scheme ... 12 2.2.5 Land‐use ... a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then

 

29 

 

seeding materials.  Figure  5  shows  the  standard  fuel  lifecycle,  this  chain  is  then  adapted  for  specific chains. In the case of biofuels produced from wastes (used cooking oils, tallow), the feedstock recovery process is excluded.  

 

 Figure 5 – Processes included in the system boundaries as defined by the LCFS (source: California Air Resources 

Board, 2009a) 

 

Treatment  of  co‐products.  System  expansion  is  the  main  approach  used  for  the  treatment  of  co‐products, with the aim to achieve a scientifically accurate approach.  

At the time of writing, 4 out of the 8 biofuel chains published by the Air Resources Board have used a system expansion method  (corn ethanol, sugarcane ethanol,  farmed  trees  to ethanol,  forest waste  to ethanol).  In the soybean to biodiesel, soybean to renewable diesel, waste cooking oil to biodiesel and tallow to renewable diesel chains, an allocation method based on energy content is used.  

Emission from the fuel combustion. The  last emission component  in the well‐to‐wheel pathway  is the tank‐to‐wheel  emissions  resulting  from  the  use  of  the  fuel  in  an  internal  combustion  engine. Combustion  CO2  from  biofuels  are  treated  in  the  typical manner:  since  the  biomass  feedstock was produced by  ‘capturing’ CO2 from the atmosphere, the net CO2 released from the use of the biofuel  is considered ‘carbon neutral’ and assigned a value of zero.  

However,  if the biofuel  is blended with fossil fuel, a proportion of the non CO2‐tailpipe GHG emissions are attributed  to  the biofuel  to account  for  the  fact  that CO2‐uptake during biomass growth does not compensate for CH4 or N2O emissions during biofuel combustion. For instance, since ethanol is blended with gasoline for use as California Reformulated Gasoline (CaRFG), tailpipe emissions data from the use of this fuel  is used to calculate the GHG  impact from the relevant species  in tailpipe exhaust. For corn ethanol,  a  proportional  amount  is  thus  attributed  based  on  the  energy  contributions  of  ethanol  in CaRFG.  

Page 30: The RSB GHG accounting scheme - globalbioenergy.org€¦ · The RSB GHG accounting scheme ... 12 2.2.5 Land‐use ... a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then

 

30 

 

These emissions are unlikely  to cause a significant difference  in  the overall  lifecycle GHG emissions of biofuels, as they represent less than 1 % of the total GHG emissions (which is negligible compared to the level of uncertainty of the results). However, as tailpipe emissions (CO2 and non‐CO2) of fossil fuels are taken  into  account,  the  non‐CO2  combustion‐related  emissions  of  biofuels  should  also  be  taken  into account.  

Adjustment  for  vehicle  efficiencies.  The  carbon  intensities  of  certain  fuels  need  to  be  adjusted  to account  for  lower  (or higher) end use efficiencies  for  these  fuels  relative  to  the baseline  fuels. This  is captured  by  using  an  Energy  Economy  Ratio  (EER).  The  EER  is  defined  as  the  ratio  of  the  distance traveled  per  unit  energy  input  for  a  fuel  of  interest  to  the  distance  traveled  per  unit  energy  for  a reference  fuel.  Each  EER  is  specific  to  one  fuel‐vehicle  combination.  The  EER  for  biofuel  is  however always 1, meaning that the carbon intensity of the biofuel is no impacted by the vehicle efficiency. 

Land‐use change. The LCFS will be the first regulatory scheme to consider both direct and indirect land‐use change. To assess the emissions from LUC, the LCFS uses a global trade model to estimate the GHG emissions  impact.  In general,  the model evaluates  the worldwide  land use conversion associated with the production of crops for fuel production. Different types of  land use have different rates of storing carbon. Multiplying  the  changes  in  land use by an emission  factor  for each  type of  land  results  in an estimate of the GHG emissions impacts of land use change. 

However, direct and indirect land‐use change impacts are not differentiated, but treated within a global approach  and  they  cannot be disaggregated. Discussion of  indirect  land use  change  falls outside  the scope of this report.   

3.2.5 Input data 

The  input data  for  calculating  the direct  impact of  the  fuel  chains are  taken directly  from  the GREET model and adapted to match Californian practice (CA‐GREET). GREET uses  input data regarding energy use, material  inputs and  their  resulting GHG emissions  that are  typical data  (i.e. average data)  taken from published authoritative sources (e.g. US Department for Agriculture), or specifically generated by conducting surveys of typical practices (e.g. farming practices for US corn production) wherever relevant published data is not available. 

Agricultural soil emissions. Of particular significance are the emissions from agricultural soils which are considered in the following way:  

• The LCFS uses the IPCC average N2O emissions estimates based on nitrogen fertiliser application.  

• The  LCFS  also  considers  CO2  emissions  from  agricultural  soils  due  to  the  use  of  lime.  These emissions  are  calculated  based  on  the  amount  of  carbonate  in  the  applied  lime  (California Environmental Protection Agency, 2009a). 

Averaging  for emissions  from soils  is mostly performed at a country  level, except  for specific US corn production data that are aggregated at regional level.  

 

 

Page 31: The RSB GHG accounting scheme - globalbioenergy.org€¦ · The RSB GHG accounting scheme ... 12 2.2.5 Land‐use ... a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then

 

31 

 

3.2.6 Chain default values 

Specific  default  carbon  intensities  have  been  calculated  for  a  number  of  different  biofuel  chains. Multiple  pathways  are  being  developed  that  represent  differences  in  how  and  where  the  fuel  is produced. The data aggregation is performed at country level, except for US corn which is differentiated on a regional basis. 

Although  the  number  of  default  values  for  biofuel  chains  that  have  been  calculated  to  date  is  very limited (see Figure 6), the LCFS is continuing to develop carbon intensity values for additional pathways and the proposed regulation  itself provides for a public process to modify or add other pathways (see Section 3.2.3). 

 

 Figure 6 – Proposed default carbon intensities for the different fossil and biofuels calculated by the LCFS, 

including land‐use change (see Table 23 and Table 24 in Annex 3 for the precise carbon intensity values) (source: E4tech, based on California Air Resources Board, 2009a) 

0 50 100 150

Gasoline

Ethanol from corn

Ethanol from sugarcane

Diesel

Biodiesel from soy

Biodiesel from used cooking oil

Carbon intensity [g CO2eq / MJ fuel]

Min

Variation

Page 32: The RSB GHG accounting scheme - globalbioenergy.org€¦ · The RSB GHG accounting scheme ... 12 2.2.5 Land‐use ... a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then

 

32 

 

3.3  The United Kingdom Renewable Transport Fuel Obligation (RTFO) 

3.3.1 Context and objective of the scheme 

In the context of the UK’s Kyoto Protocol commitment to reduce CO2 emissions by 12.5 % as compared to  1990  levels,  and  the UK  government’s  own  targets  from  the  2003  Energy White  Paper  of  a  20 % reduction in CO2 emissions by 2010 and 60% carbon saving by 2050, the UK government has introduced the  Renewable  Transport  Fuels  Obligation  (RTFO)  in  2008.  The  RTFO  is  a  regulation  that  requires suppliers of fossil fuels to ensure that a certain percentage (2.5 %  in 2008/2009) of the road transport fuels they supply in the UK market is renewable fuels.  

Under the RTFO, the fuel suppliers are required to report the volume of biofuels supplied together with their carbon intensities (as well as information about the fuel’s compliance with the sustainability meta‐standard). This  is done using  the calculation methodology and a Carbon Calculator reporting  tool  that have been developed by the RTFO. 

3.3.2 GHG saving thresholds 

The RTFO scheme has been  in force since  in April 2008. No compliance threshold has been set for the GHG saving that different biofuels must meet, however, the Government did set (non‐binding) indicative targets for obligated parties (40 % annual GHG saving of fuel supplied in 2008/09).  

3.3.3 Reporting under the RTFO scheme 

Carbon intensities are calculated on a lifecycle basis. Default values for some 150 biofuel chains (based on different fuels, feedstocks and countries of origin) have been calculated to be used by the regulated parties for reporting on the carbon intensity of the biofuels they supply on the UK market. In the case of new biofuels or new feedstocks or production pathways for existing biofuels being  introduced  into the UK market on a significant scale, the RFA develops new fuel chain and default values for these fuels.  

The default  values  calculated  in  the RTFO  are  conservative, but  fuel  suppliers  can provide  additional qualitative or quantitative data  to  improve  the accuracy of  the calculation and  thus make  the default values  less conservative. This  is  illustrated  in Figure 7. High  level default values  (where  little  is known about the origin of the biofuel) represent conservative GHG savings; but typical default factors (where the  calculation  includes more  detailed  information)  are  less  conservative  in  order  to  encourage  the supply of information. Table 5 provides an example of this approach.   Table 5 – RTFO conservative default value for various bioethanol chains  

Country Feedstock Type of default value Example

Unknown Unknown Fuel default value Default value of bioethanol: 115 g CO2-eq / MJ

Unknown Known Feedstock default value Default value of bioethanol produced from corn: 108 g CO2-eq / MJ

Known Known Feedstock & origin default value

Default value of bioethanol produced from French corn: 49 g CO2-eq / MJ

Page 33: The RSB GHG accounting scheme - globalbioenergy.org€¦ · The RSB GHG accounting scheme ... 12 2.2.5 Land‐use ... a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then

 

33 

 

 

This  flexible  calculation  method  provides  a  practical,  cost‐effective  and  credible  reporting  system. Suppliers  are  also  required  to  report  on  the  type  of  information  used  in  their  calculations  through reporting the accuracy levels 0 to 5 as illustrated in Figure 7.  

 

 Figure 7 – Hierarchy of default values under the RTFO scheme (source: RFA, 2009b) 

 

The  RFA  has  noted  the  usefulness  of  the  hierarchical  approach  to  default  values:  information  is sometimes unavailable on the feedstock and/or origin of the fuel supplied. However, the RFA has seen an  increase  in the  feedstock and origin  (i.e.  level 2 on Figure 7) default values used, showing that the industry is adapting to the legislation and has set up the procedures to collect simple information about its  products.  Finally,  there  has  been  a  limited  amount  of  actual  data  (level  5  on  Figure  7)  reported, probably due to a lack of incentive under the RTFO to carry out more detailed data collection.  

Reporting tool. The actual reporting  is carried out using a software tool called the Carbon Calculator15 which can help fuel supplier prepare monthly reports to the RFA. The RTFO Carbon Calculator is a stand‐alone software programme which is pre‐loaded with all of the default values set in the RTFO (for all of the  levels shown  in the diagram above). The user chooses the type of fuel supplied, the feedstock and the country of origin  in a user‐friendly  interface. The default values for the chain can then be replaced with any known actual values (e.g. natural gas consumption at a biodiesel plant) and information about land use  change  and broader  sustainability  criteria  can be  reported. He  can  also easily  change  some input data values into actual values (if known) and report on land‐use change (if known).  

It should be noted  that  the RTFO Carbon Calculator  is currently being updated  (changing  input values and modifying methodological choices)  to meet  the  requirements of  the  recently published European 

                                                            15 The Carbon Calculator tool can be downloaded at http://www.renewablefuelsagency.org/carboncalculator.cfm.  

Page 34: The RSB GHG accounting scheme - globalbioenergy.org€¦ · The RSB GHG accounting scheme ... 12 2.2.5 Land‐use ... a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then

 

34 

 

Renewable Energy Directive. The  revised version of  the  software will be available  for  the  start of  the 2010/11 RTFO year in April 2010. 

3.3.4 GHG saving calculation methodology 

The GHG accounting methodology of the RTFO only applies to biofuels. The carbon  intensities of fossil fuels  were  slightly  adapted  from  the  JEC  well‐to‐wheel  study  (JEC,  2007).  Table  6  presents  the methodological aspects of the RTFO biofuels carbon  intensity calculations, the main points are further detailed below.  

 Table  6  –  Summary  of  key  aspects  of  the  RTFO  GHG  emission  calculation methodology  for  fossil  fuels  and biofuels (source: E4tech, 2008; RFA, 2009b) 

Methodological aspects Selected approach Additional information / remark

Goal and Scope Definition

Type of LCA Mainly attributional Consequential approach taken for the treatment of co-product by system expansion

Fuel chain considered All biofuel for transport This includes: bioethanol and ETBE, FAME biodiesel, hydrotreated vegetable oil, biogas and pure plant oil.

System boundaries Well-to-wheel Direct emissions from the construction of infrastructure, plants and transportation machinery (truck, ship, planes) are not included. Emissions from seed production for crops grown to produce biofuels are also excluded.

Emissions occurring after the refinery are also excluded.

Fossil fuel reference Gasoline: 84.8 g CO2-eq / MJ

Diesel: 86.4 g CO2-eq / MJ

GHGs included CO2, CH4 and N2O Conversion into CO2-eq using global warming potentials from the 3rd IPCC report

Unit of carbon intensity g CO2-eq / MJ of fuel

Lifecycle Inventory Analysis – Well to Tank

Allocation method System expansion is the preferred method

When system expansion, not feasible, allocation based on market value is applied

Direct LUC Included within boundaries of methodology, but not included in default values

If information is available, fuel suppliers are legally required to integrate land-use change into the carbon intensity calculations.

Baseline for LUC Use of the land on 30 November 2005

Indirect LUC Not included

Lifecycle Inventory Analysis – Tank to Wheel

Emissions from the use of the biofuel

Biofuels are assumed to be carbon neutral.

The GHG emissions release during the combustion of biofuels are off-set by the CO2 uptake during the biomass growth

Page 35: The RSB GHG accounting scheme - globalbioenergy.org€¦ · The RSB GHG accounting scheme ... 12 2.2.5 Land‐use ... a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then

 

35 

 

Table 6 – Continued 

 

System boundaries. The RTFO methodology description  (E4tech, 2008) sets out a procedure  to define biofuel chains,  including where  to start, what processes should be  included, and  the end point of  the chains. Figure 8 presents a typical chain.  

A characteristic peculiar to the RTFO is that the end point of the chains is the ‘duty‐point,’ i.e. the point at which the fuel will be required to pay UK excise duty as a road fuel (typically the refinery  ‘gate’).  In practice, this means that the final step in the chain is a fuel transport and storage step. The duty‐point was chosen as the end point of the system boundary because that is when the fuel supplier reports the required information to the RFA.  

However,  it  was  estimated  that  the  processes  undergone  by  a  biofuel  after  the  duty  point  (e.g. transport, filling station) would be roughly the same as for the fossil fuel that it displaces. For fossil fuels, the exclusion of  the process after  the duty‐point means  that  the  JEC  fossil  fuel  reference values have been lowered the carbon intensities by approximately 1 g CO2‐eq / MJ.  

 

Methodological aspects Selected approach Additional information / remark

Emissions from the use of the fossil fuel

The combustion-related CO2, CH4 and N2O emissions for fossil fuels were taken from the JEC well-to-wheel study

JEC used the vehicle simulation tool ADVISOR, developed by NREL

Energy efficiency of vehicle

Considered to be the same whether the vehicle runs on neat fossil fuel or on a fossil fuel / biofuel blend

Lifecycle Impact Assessment

Emission savings calculation 100 CIbf: carbon intensity of the biofuel

CIff: carbon intensity of the fossil fuel displace by the biofuel

Data

Data aggregation level Country-specific default carbon intensities Possibility of calculating more accurate (less aggregated) carbon intensities

Input data sources Various sources including FAO, JEC, etc.

Page 36: The RSB GHG accounting scheme - globalbioenergy.org€¦ · The RSB GHG accounting scheme ... 12 2.2.5 Land‐use ... a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then

 

36 

 

 Figure 8 – Biofuel lifecycle steps (in blue) and example of the oil seed rape to biodiesel chain (in white) (source: 

RFA, 2009b) 

 

Treatment  of  co‐products.  In  order  to  represent  as  accurately  as  possible  the  GHG  impacts  of  co‐products, the preferred co‐product treatment method in the RTFO methodology is system expansion.   

However, as  the RTFO addresses many different chains,  in some cases,  it was not possible  to  identify what product  is substituted by a particular co‐product, while  in other situations  it was very difficult to assess the carbon intensity of the substituted product. In these cases, allocation based on market values was used as a  fall back option. This allocation method was chosen because  it was deemed  to be  the closest to system expansion in principle (as it incorporates some market mechanisms through the price of the co‐products).  

The market values used for the allocation procedure are based on three year rolling averages (updated annually). Furthermore, within one conversion plant, if allocation based on market value is required for one of the co‐product, it must be used for all co‐products, including energy co‐products (E4tech, 2007).  

Direct land‐use change. Fuel chain default values do not include direct land use change. This is because the systems providing assurance on the provenance of fuels are in the very early stages of development, and  it  is  felt as an overly conservative approach  to apply an assumed  land‐use change carbon  impact ‘penalty’. However, when information on previous land use can be supplied, there are default values for assessing the input of land use change..  

There is no incentive for fuel suppliers to report or source information on the previous use of the land. However, a fuel supplier would commit a criminal offence by not reporting known information.  

Fuels suppliers who report on land‐use changes are asked to report on how the land used to produce a biofuel  was  being  used  in  30  November  2005  –  based  on  four  categories:  cropland,  forest  land, grassland with agricultural use and grassland without agricultural use (definitions of the categories can be  found  in  Annex  4)  (E4tech,  2008).    The  IPCC  “Tier  1” methodology  (IPCC,  2006)  is  then  used  to calculate  the  changes  in  carbon  stocks  in  biomass,  dead  organic matter  and  soils.  This  carbon  stock 

Page 37: The RSB GHG accounting scheme - globalbioenergy.org€¦ · The RSB GHG accounting scheme ... 12 2.2.5 Land‐use ... a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then

 

37 

 

change is then annualised over a 20‐year period to provide a land‐use carbon intensity estimate added to the fuel chain carbon intensity.  

Emission from the fuel combustion. Biofuels are not assigned any emissions during the combustion step in  the RTFO, as  the CO2  released during  combustion  is  considered  to be off‐set by  the CO2  taken‐up during  the  feedstock’s growth.  In  contrast, emissions of CO2, CH4 and N2O due  to  the  combustion of fossil fuels are taken into account in the carbon intensity calculations.  

Adjustment for the vehicle efficiency. The model is built so that it can, in theory, account for the vehicle efficiency. However,  in the absence of evidence to the contrary, the efficiency of a vehicle running on neat fossil fuels and the efficiency of a vehicle running on a blend of fossil and biofuel are assumed to be the same in the RTFO calculations.  

3.3.5 Input data 

 A detailed list of input data sources are provided in (RFA, 2009b). Unlike the schemes, that started from a comprehensive set of data (GREET or JEC), input data for the RTFO was collected through a bottom up approach.  Thus,  many  different  data  sources  were  used,  including  statistical  information  from international organisations  (e.g. FAO on yield and  fertiliser  input), other  LCA  studies on biofuels  (e.g. JEC), etc.  

Agricultural soil emissions. The “tier 1” approach developed by the IPCC (2006) that links N2O emissions to the amount of nitrogen fertiliser used was adopted by the RTFO. This method was chosen because it is  simple  to  use,  does  not  require  large  amounts  of  data  collection  and  it  makes  N2O  emissions proportional to the driving factor which can most practically be  influenced by the biofuel  industry (i.e. amount of synthetic nitrogen fertiliser application) (E4tech, 2008).  

3.3.6 Chain default values 

As detailed  in Section 3.3.3, conservative default values are calculated  for each biofuel  type based on the knowledge the fuel supplier has of its supply chain (especially about the feedstock and its country of origin). The process for setting these higher‐level default values is as follows (E4tech, 2008):  

• Feedstock and origin default values were set using single default values and default fuel chains.  

• Feedstock  default  values were  set  equal  to  the  feedstock  and  origin  default  value  from  the country which has the highest carbon intensity (provided the fuel from this feedstock and origin is likely to make up 5% or more of the UK biofuels market).   

• Fuel default values were set equal to the feedstock default value from the feedstock which has the highest carbon  intensity (again provided the fuel from this feedstock and origin  is  likely to make up 5% or more of the UK biofuels market).  

Figure  9  and  Figure  10  show  the  feedstock  and  origin  default  values  of  bioethanol  and  biodiesel respectively as calculated under the RTFO. These figures show wide differences between default carbon intensities  of  chain  using  the  same  feedstock  but  from  different  country  of  origin.    Several  reasons explain  these differences:  the  transport distances  from  the  country of origin  to  the UK are different; 

Page 38: The RSB GHG accounting scheme - globalbioenergy.org€¦ · The RSB GHG accounting scheme ... 12 2.2.5 Land‐use ... a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then

 

38 

 

production processes between different countries can also be different; and finally emission factors of the energy used for biofuels production (electricity, natural gas, coal, etc.) vary between countries.  

 

 Figure 9 – Feedstock and origin default carbon intensities of bioethanol as calculated under the RTFO (source: 

E4tech, based on RFA, 2009b) 

 

0 20 40 60 80 100 120 140

CanadaFrance

GermanyHungary

SpainUkraine

United KingdomSpain

UKBrazil

MozambiquePakistan

South AfricaPakistan

South AfricaUK

FranceUSA

Sweden

Carbon intensities of bioethanol [g CO2eq / MJ bioethanol]

Wheat

Barley

Sugar beet

Sugar cane

Molasses

Corn

Sulphite liquor

Page 39: The RSB GHG accounting scheme - globalbioenergy.org€¦ · The RSB GHG accounting scheme ... 12 2.2.5 Land‐use ... a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then

 

39 

 

 Figure 10 – Feedstock and origin default carbon intensities of Fatty‐Acid Methyl Ester (FAME) biodiesel as 

calculated under the RTFO (source: E4tech, based on RFA, 2009b) 

   

0 20 40 60 80 100

AustraliaCanadaFinlandFrance

GermanyPolandUkraine

United KingdomUnited States

ArgentinaBrazil

CanadaSpainUSA

IndonesiaMalaysia

United KingdomDenmark

United KingdomUnited States

ArgentinaChinaFranceRussian …Ukraine

United StatesIndia

PhilippinesIndonesia

IndiaUSA

Carbon intensity of biodiesel [g CO2eq / MJ biodiesel]

Oilseed rape

Soy

Palm

Used cooking oil

Tallow

Sunflower Oil

Coconut (ME)

Jatropha (ME)

Corn oil (ME)

Page 40: The RSB GHG accounting scheme - globalbioenergy.org€¦ · The RSB GHG accounting scheme ... 12 2.2.5 Land‐use ... a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then

 

40 

 

3.4 The U.S. 2009 Renewable Fuel Standard (RFS2) programme 

3.4.1 Context and objective of the scheme 

In  2007,  the  United  States’  Energy  Independence  and  Security  Act  (EISA)  was  passed.  The  EISA establishes new volume obligations  for  four categories of renewable  fuels  (cellulosic biofuel, biomass‐based diesel, advanced biofuel, and total renewable fuel16) that must be used in transportation fuel each year  in the United States. The EISA also  includes new definitions and criteria  for both renewable fuels and the feedstocks used to produce them, including new GHG emission thresholds for renewable fuels, as compared to those of average petroleum fuels used in 2005.  

Under the EISA, the U.S. Environmental Protection Agency (EPA)  is required to promulgate regulations implementing changes to the National Renewable Fuel Standard program (commonly known as the RFS2 program) which will go  into effect on  January 1, 2010. As part of this, the EPA analysed  lifecycle GHG emissions  savings  from  increased  renewable  fuels  use.  The  regulatory  purpose  of  the  lifecycle GHG emissions analysis  is to determine whether renewable fuels meet the GHG thresholds for the different categories of renewable fuel as defined under the EISA (EPA, 2009b).  

The EPA has  carried out  the  lifecycle analysis of a  range of biofuels  currently expected  to  contribute significantly  to meeting  the volume mandates of EISA  through  to 2022. The EPA  is now  seeking peer reviews of the methodology and input data used, so as to assure the most robust assessment of lifecycle GHG  performance  for  the  final  rule.  The  methodology,  input  data  and  chain  carbon  intensities considered  in this report are thus only preliminary propositions  from the EPA, and may change  in the final rule (EPA, 2009b).  

3.4.2 GHG saving thresholds 

The  RFS2  has  defined  specific  GHG  emission  thresholds  for  each  of  four  types  of  renewable  fuels (cellulosic  biofuel,  biomass‐based  diesel,  advanced  biofuel  and  total  renewable  fuel),  requiring  a percentage  improvement  compared  to a baseline  set by  fossil gasoline and diesel. The EISA  required (EPA, 2009b): 

• 20 %  reduction  in  lifecycle GHG  emissions  for  any  renewable  fuel  produced  at  new  facilities (those constructed after enactment)17;  

• 50 % reduction in order to be classified as biomass‐based diesel or advanced biofuel;  

• 60 % reduction in order to be classified as cellulosic biofuel.  

                                                            16 EISA defines as follows these four categories: (1) cellulosic biofuel = domestically produced cellulosic ethanol; (2) Biomass‐based diesel = a majority of  fatty‐acid methyl ester  (FAME) biodiesel and a  smaller portion of non‐co‐processed  renewable diesel;  (3) advanced biofuel =  imported  (sugarcane) ethanol + a  smaller amount  from  co‐processed renewable diesel; (4) total renewable fuel volume = corn ethanol. 17 Biofuels produced at  facilities  that were constructed before enactment of  the RFS2 programme automatically qualifies for the ‘renewable fuel’ category following the grandfathering provision of the programme.  

 

Page 41: The RSB GHG accounting scheme - globalbioenergy.org€¦ · The RSB GHG accounting scheme ... 12 2.2.5 Land‐use ... a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then

 

41 

 

The  RFS  thresholds  do  not,  as  such,  constitute  compliance  levels  for  transportation  biofuels.  In  this sense, the scheme does not exclude certain biofuels from being supplied in the US if they do not meet the GHG performance set by the thresholds.  

However, there is a global requirement that the volume mandates be met through the use of renewable fuels  that meet  the given  thresholds  (EPA, 2009b).  In order  for  renewable  fuels  to qualify,  they must meet or exceed these minimum GHG reduction thresholds (EPA, 2009a).  

3.4.3 Reporting under the RFS2 scheme 

Under  the RFS2 program, each U.S.  transport  fuel producers  and  importers  (referred  to  as obligated parties) will be required each year to provide a certain volume of each biofuel category. The biofuels are identified through their associated Renewable Identification Number (RIN).  

RINs are generated by biofuel producers and  importers and are transferred along with renewable fuel through  the distribution  system. RINs have a valid  life of 2 years and can be  traded among obligated parties. Obligated parties have  the  responsibility of  acquiring  sufficient RINs each  year  to meet  their renewable fuel obligations.   

3.4.4 GHG saving calculation methodology 

The GHG calculation methodology has been developed by the U.S. EPA. Table 7 provides an overview of this methodology, while key aspects are further discussed in the next paragraphs. 

 Table 7 – Summary of key aspects of the EPA GHG emission calculation methodology for fossil fuels and biofuels (source: EPA, 2009c) 

 

Methodological aspects Selected approach Additional information / remark

Goal and Scope Definition

Type of LCA Partly consequential, partly attributional Attribution approach for:

• GHG emissions from fossil fuels;

• GHG emissions from the conversion of agricultural products into biofuel.

Consequential approach for:

• GHG emissions from agricultural production of biomass;

• Treatment of co-products.

Fuel chain considered All liquid transportation fuels produced from biomass

This includes fuel intended for use in road vehicles and non-road vehicles such as locomotives and marine engines and vessels.

System boundaries Well-to-wheel Direct emissions from the construction of infrastructure, plants and transportation machinery (truck, ship, planes) are not included.

Page 42: The RSB GHG accounting scheme - globalbioenergy.org€¦ · The RSB GHG accounting scheme ... 12 2.2.5 Land‐use ... a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then

 

42 

 

Table 7 – Continued  

Methodological aspects Selected approach Additional information / remark

Fossil fuel reference Gasoline in 2005: 98 395 g CO2-eq / mmBtu

Low sulphur diesel in 2005: 96 843 g CO2-eq / mmBtu

Gasoline in 2005 (unit conversion): 93.26 g CO2-eq / MJ

Diesel in 2005 (unit conversion): 91.79 g CO2-eq / MJ

GHGs included CO2, CH4 and N2O Conversion into CO2-eq using global warming potentials from the 2nd IPCC assessment report

Unit of carbon intensity g CO2-eq / mmBtu

Lifecycle Inventory Analysis – Well to Tank

Allocation method System expansion

Direct LUC Included The EPA methodology does not differentiate between direct and indirect land-use change.

Indirect LUC Included Discussion of iLUC is out of the scope of this report

Lifecycle Inventory Analysis – Tank to Wheel

Emissions from the use of the biofuel

CO2 emissions from biomass-based fuels combustion are not included in their lifecycle emissions results.

Combustion related CH4 and N2O emissions for biofuels are based on EPA MOVES model results.

Emissions from the use of the fossil fuel

CO2 emissions from combustion of fossil fuels are estimated based on their carbon content.

Combustion related CH4 and N2O emissions for fossil fuels are based on EPA MOVES model results.

Energy efficiency of vehicles

Considered to be the same whether the vehicle runs on neat fossil fuel or on a fossil fuel / biofuel blend

Lifecycle Impact Assessment

Emission savings calculation 100 Change: percent change from 2005 petroleum

baseline

Embiof: net present value of lifecycle GHG emissions per million British thermal unit of biofuel

Emff: net present value of lifecycle GHG emissions per million British thermal unit of fossil fuel

Data

Data aggregation level Country-level aggregation for most data used in the direct emissions analysis

The agricultural models distinguish crop production by region in the US

Input data sources GREET GREET was also used to perform some of the calculations (see Figure 11).

Page 43: The RSB GHG accounting scheme - globalbioenergy.org€¦ · The RSB GHG accounting scheme ... 12 2.2.5 Land‐use ... a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then

 

43 

 

 Type of  LCA. To quantify  the  lifecycle GHG emissions associated with  the  increase  in  renewable  fuel mandated by EISA,  the US EPA compared  the differences  in  total GHG emissions between  two  future scenarios: 

• The  ‘business  as usual  scenario’  estimates  volume of different  renewable  fuels based on  the likely  fuel pool  in 2022 without EISA, as predicted by  the Energy  Information Agency’s Annual Energy Outlook for 2007.  

• The  ‘EISA volumes  scenario’ which considers  the volumes of  renewable  fuels as mandated by EISA for 2022.  

The  EPA  approach  does  not  calculate  the  carbon  intensity  for  each  gallon  of  biofuel  based  upon  its unique production characteristics. Rather, it determines the overall aggregate impacts across sections of the economy  in response to a given volume change  in the amount of biofuel produced.  In the case of agricultural impacts, the impact on the entire U.S. agricultural system that would result from expanded demand  for  biofuel  feedstock was  assessed.  Those  impacts were  then  normalized  by  dividing  total impacts  over  the  renewable  fuel  volume  change  between  the  business  as  usual  case  and  the  EISA volumes.  

Similarly, the typical emissions impact of a type of biofuel production facility (e.g., a plant that uses the dry mill process  to  turn  corn  starch  into  ethanol) were  estimated.  The  emissions  assessment  from  a typical  facility  was  then  ascribed  to  all  biofuel  produced  across  facilities  using  that  same  basic technology. 

The  EPA  methodology  does  not  take  a  purely  attributional  or  consequential  approach.  The  GHG emissions  of  fossil  fuels  were  estimated  using  an  attributional  methodology.  But  for  biofuels,  the methodology  is more complex. The agricultural production stage and  the  impact of co‐products were assessed using global market models that take into account far reaching consequences of an increase in biofuel production. This  is a typical consequential approach. For other  lifecycle stage however, such as the conversion process, a more classical attributional approach was followed.  

There are several important implications associated with this methodology: 

• First, this methodology does not distinguish the emission performance between biofuel production plants using the same basic production technology and type of feedstock.  

• Second,  the GHG  impacts per gallon of biofuel are calculated  for the specific production volumes defined by EISA. These impacts could prove widely different if the real volumes happen to be very different  from  those  considered  in  the  study.  To mitigate  this  risk,  the  EPA  plans  to  revisit  its targeted  volume on a  regular basis  in  case mandated  volumes  cannot be  reached or get  largely exceeded. 

• Third, by focusing on 2022, this analysis does not track how biofuel GHG emission performance may change over time between now and 2022.  

• Finally, several of the lifecycle emission impacts for one fuel are interrelated with those of another fuel, in particular the land‐use changes. This makes it not possible to differentiate the contribution of the land‐use change to one fuel vs. another.  

 

Page 44: The RSB GHG accounting scheme - globalbioenergy.org€¦ · The RSB GHG accounting scheme ... 12 2.2.5 Land‐use ... a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then

 

44 

 

System Boundaries. The EPA has used many different models to assess different parts of the fuel chains and their direct and indirect impacts on GHG emissions. Figure 11 summarises the different models and how they are linked to each other.  

Nevertheless,  some  parts  of  the  lifecycle  of  the  fuels  have  specifically  excluded  from  the  system boundaries. These are the infrastructure related GHG emissions (e.g. the energy needed to manufacture the  tractor  used  on  the  farm)  and  the  facility  construction‐related  emissions  (e.g.  steel  or  concrete needed to construct a refinery) (EPA, 2009c).   

 

 Figure 11 – System boundaries, models and data sources used by the EPA calculation methodology (source: EPA, 

2009d) 

 

Emissions  from  fuel  combustion.  CO2  emissions  from  biofuels  combustion  are  not  included  in  their lifecycle  emissions  results  as  these  are  considered  carbon  neutral  (EPA,  2009d).  However,  the combustion of biofuels is considered to result in net additions of CH4 and N2O to the atmosphere (EPA, 2009d). On the other hand, CO2, CH4 and N2O emissions are all taken into account when calculating the tailpipe emissions of fossil fuels.  

Page 45: The RSB GHG accounting scheme - globalbioenergy.org€¦ · The RSB GHG accounting scheme ... 12 2.2.5 Land‐use ... a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then

 

45 

 

Combustion‐related  CO2  emissions  are  based  on  the  carbon  content  of  the  fossil  fuel.  Combustion related CH4 and N2O emissions for both biofuels and fossil fuels are based on the EPA‐developed Motor Vehicle Emission Simulator (MOVES) (EPA, 2009d). 

The EPA  is the only scheme that systematically  includes CH4 and N2O emissions of biofuel combustion. However,  these  emissions  are  unlikely  to  cause  a  significant  difference  in  the  overall  lifecycle  GHG emissions of biofuels, as they represent less than 1 % of the total GHG emissions.  

Adjustment for the vehicle efficiency. The EPA methodology assumes that vehicle energy efficiency will not be affected by the presence of renewable fuels (i.e. efficiency of combusting one MJ of bioethanol is equal  to  the  efficiency  of  combusting  one MJ  of  gasoline).  Therefore,  every MJ  of  renewable  fuel produced is directly compared to one MJ of the fossil fuel that it displaces.  

Some studies have shown that, because of the increased octane content of bioethanol (and particularly E85), vehicle efficiency may be slightly improved with use of E85 vs. gasoline. This would imply that one MJ of ethanol would actually displace slightly more than one MJ of gasoline because of improved engine efficiency. However, these studies have not been considered conclusive enough for the EPA to include in their  analysis  at  this  point.  This  is  a  point  that will  be  considered  for  the  final  rule  and may  add  a sensitive issue.  

Treatment of co‐products. Co‐product treatment is mainly carried out through system expansion (EPA, 2009d). Especially for co‐products  influencing the animal feed market and the energy market, the EPA was modelling these global markets, and took into account the possibility of a market saturation by the co‐products.  The  EPA  is  the  first  scheme  to  consider  a market  saturation when  applying  the  system expansion method.  

However, some co‐products (e.g. from refineries) were taken  into account through an energy content‐based allocation method. 

Direct  land‐use  change.  Land‐use  change  impacts  are  included  in  the  carbon  intensity  calculations performed by the EPA. However, direct and  indirect  land‐use change  impacts were not differentiated, but treated within a global approach and cannot be disaggregated. The methodology is described under the indirect land‐use change report and thus falls outside the scope of this report.  

Two discounting methods are proposed by the EPA to account for GHG emissions due to biofuel‐induced land‐use change. One option assumes a 30‐year time period for assessing future GHG emissions impacts and values equally all emission  impacts,  regardless of  time of emission  (30‐year annualised method). The  second  option  assesses  emissions  impacts  over  a  100‐year  time  period  and  discounts  future emissions at 2 % annually (EPA, 2009b).  

3.4.5 Input data 

To quantify  the emission  factors associated with different  steps of  the production and use of various fuels  (e.g.  extraction  of  petroleum  products,  transport  of  feedstocks,  production  and  transport  of agricultural sector),  the analysis  tool GREET model was used. GREET has been under development  for several years and has undergone extensive peer review and multiple updates. Of the available sources 

Page 46: The RSB GHG accounting scheme - globalbioenergy.org€¦ · The RSB GHG accounting scheme ... 12 2.2.5 Land‐use ... a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then

 

46 

 

of information on lifecycle GHG emissions of fossil energy consumed, the EPA believes that GREET offers the most comprehensive treatment of emissions from the covered sources (EPA, 2009c). 

To  estimate  the GHG  emissions  associated with  renewable  fuel  production,  a  detailed  ASPEN‐based process models developed by USDA and DOE’s National Renewable Energy Laboratory (NREL) was used. 

N2O emissions from agricultural soils. For N2O emissions from U.S. soils, the EPA used the CENTURY and DAYCENT models,  developed  by  Colorado  State University.  The  DAYCENT model  simulates  plant‐soil systems and  is capable of simulating detailed daily soil water and temperature dynamics and trace gas fluxes  (CH4, N2O, NOX and N2O). The CENTURY model  is a generalized plant‐soil ecosystem model that simulates  plant  production,  soil  carbon  dynamics,  soil  nutrient  dynamics,  and  soil  water  and temperature (EPA, 2009c). For N2O emissions outside the U.S., however, the IPCC approach was used.  

The EPA  concluded  that  the CENTURY and DAYCENT models are  compatible with  the  IPCC, but more accurate,  especially  on  a  regional  scale.  At  a  national  scale,  the  use  of  the  CENTURY  and DAYCENT models is not expected to have big influence on the results of EPA’s GHG calculations.  

3.4.6 Chain default values 

Figure 12 and Figure 13  show how EPA’s  lifecycle GHG emission estimates vary by  lifecycle  stage  for each biofuel analysed for two different discounting methods.  

The EPA results indicate that emissions produced during the fuel production stage can vary significantly for corn ethanol depending on the type of facility used to convert corn into ethanol. Clearly the choice of fuel production technology can be used as a measure to reduce the climate  impact of corn ethanol production.  

Conversion  of  cellulosic  feedstock  (e.g.  corn  stover  or  switchgrass)  to  ethanol  creates  a  net sequestration  of  carbon  during  the  fuel  production  stage.  Ethanol  is  fermented  with  the  cellulosic portion of the biomass, while process energy  is generated through the unfermentable portion (mainly lignin)  of  incoming  biomass.  Based  on  NREL  estimates,  the  process  is  assumed  to  generate  excess electricity.  Biomass  fired  electricity  generation  reduces  GHG  emissions  by  offsetting  other  forms  of electricity production.  

 

Page 47: The RSB GHG accounting scheme - globalbioenergy.org€¦ · The RSB GHG accounting scheme ... 12 2.2.5 Land‐use ... a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then

 

47 

 

 Figure 12 – Lifecycle GHG results (including indirect emissions) using a 100‐year net present value discounting 

method with a 2 % discount rate (source: EPA, 2009d) 

 

 

Figure 13 – Lifecycle GHG results (including indirect emissions) using a 30‐year annualisation method (source: EPA, 2009d)   

Page 48: The RSB GHG accounting scheme - globalbioenergy.org€¦ · The RSB GHG accounting scheme ... 12 2.2.5 Land‐use ... a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then

 

48 

 

4  Relevant aspects of non‐regulatory initiatives  

Some relevant  learning may also be gained from studying non‐regulatory  initiatives, regarding the way GHG  emissions  are  considered. Of  particular  interest  are  those  approaches  by  the Global  Bioenergy Partnership (GBEP) and by the Roundtable on Sustainable Palm Oil (RSPO), as well as various academic studies.  

4.1 GBEP 

Context.  The  GBEP  has  recognized  that  the  biofuels  community  utilizes  a  wide  range  of  LCA methodologies and data analysis techniques that all have their own merits and limitations. While there is  considerable  overlap  in  guiding  principles  and  in  some methodologies,  the GBEP  has  come  to  the conclusion  that  the  diversity  of  bioenergy  production  systems  and  implemented  methodological approaches preclude  the possibility of applying a single methodology  to all bioenergy systems, world‐wide. 

Recognizing  this  fact, GEBP determined  that  its most useful contribution  to biofuels LCA would be  to provide a common framework for LCA reporting, rather than developing a common methodology.  

GBEP approach. The GBEP has therefore developed a framework that allows for comparison of existing LCA  employed  by  independent  scientists,  industrial  groups,  and  technical  agencies,  and  provides  a reference for the development of future analyses. The framework is intended to provide a template for LCA that  is transparent and that can be applied to a wide range of bioenergy systems.  It does not set data standards and does not specify particular emissions models.  

The goal of  the  framework  is  to ensure  that countries and organizations can evaluate GHG emissions associated with bioenergy  in a consistent manner, using methods appropriate  to  their circumstances, conditions and systems of production.  

GBEP  tool. The version  zero of  the  framework consists of 10  step questionnaire  that guides  the user through the  ideal characteristics of a  full LCA appropriate  for bioenergy production and use,  including emissions due to  land‐use change, biomass  feedstock production, co‐products treatment,  transport of biomass, processing into fuel, transport of fuel, fuel use and replacement. 

The methodological framework is intended to be a practical product for the end user. For this reason it strikes a balance between inclusive detail and ease of application. The downside to this flexibility is that the framework is not, in itself, an LCA model. It rather is a sort of flexible “checklist” intended to provide a list of pertinent questions for countries and institutions to compare the various existing methodologies dedicated to assessing GHG emissions of bioenergy systems in a transparent way.  

Possible applications of the GBEP tool. GBEP expects its framework to have many potential applications. It is claimed that the framework could be used by governments that have implemented GHG emissions standards for biofuels, in order to present their methods in a manner that is transparent and intelligible to  all  stakeholders.  The  framework  can  also  be  applied  by  biofuels  producers  and manufacturers  of products  that use biofuels  in order  to  support  claims of GHG  reductions  relative  to  fossil  fuels. Non‐

Page 49: The RSB GHG accounting scheme - globalbioenergy.org€¦ · The RSB GHG accounting scheme ... 12 2.2.5 Land‐use ... a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then

 

49 

 

government organizations can also make use of the framework to evaluate GHG reductions included in their voluntary sustainability analyses of biofuels. 

However,  in  its  current  status  of  development,  the GBEP  framework  is  only  a  questionnaire.  In  this sense,  it  seems  to  be  lacking  a  final  step  that  draws  conclusions  about  the  most  appropriate methodological characteristics that would turn it into a more useful resource.  

There are no specific lessons that the RSB could learn from the GBEP appraoch, nor any conclusions to be drawn regarding the development of its accounting methodology.  

4.2 Roundtable on Sustainable Palm Oil (RSPO) 

The  Roundtable  on  Sustainable  Palm  Oil  (RSPO)  has  defined  a  set  of  principles  and  criteria  that,  if applied, should guarantee sustainable production of palm oil.  

When the RSPO Principles & Criteria were first agreed in 2005, GHG emissions from palm oil production were  not  a  subject  of  particular  attention  within  RSPO  and  as  a  result,  there  is  no  GHG  saving requirement  in  the  current  version  of  their  standards.  The  RSPO  has  nevertheless  recognized  that sustainability of palm oil production can only be claimed when explicit consideration has been given to GHG emissions. In this regard, the RSPO is currently working on amending its standards. 

Therefore, there are no useful lessons to be learnt or information to be exploited from the RSPO in the context of this present project. 

4.3 Comparison of methodological choices in other reviewed studies 

Many reviewed LCA studies have been carried out to assess the GHG emissions of biofuels. It is outside the  scope of  this project  to consider each of  them  in detail. However,  it  is of  interest  to  identify any trend in methodological choices and try to explain the differences in the results obtained.  

When comparing reviewed LCA studies that focus on GHG accounting of biofuels, there  is a degree of consensus regarding preferred methodological choices (see Table 8). Most studies:  

• Consider a well‐to‐wheel approach, thus including the utilisation phase of the fuel.  

• Have  adopted  g CO2‐eq / km  travelled  as  a  functional  unit  (in  agreement  with  the  WtW approach).  

• Use system expansion as the prime approach to treat the co‐products.  

• Those that consider land‐use change have all adopted the IPCC guidelines.  

 

Page 50: The RSB GHG accounting scheme - globalbioenergy.org€¦ · The RSB GHG accounting scheme ... 12 2.2.5 Land‐use ... a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then

 

50 

 

Table 8 – Comparison of methodological choices in reviewed studies (source: Gnansounou et al., 2009) 

 

 

Despite  the degree of  consensus on  the methodological  choices,  the magnitude of  the discrepancies among  the  results  from  the  different  studies  is  tremendously  high  (see  Figure  14).  Quantitative investigations of the differences in the results from one study to the other are not straightforward due to:  the  lack  of  transparency  concerning  inventory  data,  the  assumptions  made  to  complement unavailable data, modeling choices about system definition and boundaries, functional units, reference systems  and  specific  choices  regarding  the  treatment  of  co‐products  within  a  given  approach (Gnansounou 2009). 

 

Page 51: The RSB GHG accounting scheme - globalbioenergy.org€¦ · The RSB GHG accounting scheme ... 12 2.2.5 Land‐use ... a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then

 

51 

 

 Figure 14 – Well‐to‐wheel GHG emission savings for a range of 1st and 2nd generation biofuels (excluding land‐use change) compared with gasoline or fossil diesel (source:  OECD, 2008 based on IEA and UNEP analysis of 60 published lifecycle analysis studies giving either ranges (shown by the bars) or specific data (shown by the 

dots)).  

 

Page 52: The RSB GHG accounting scheme - globalbioenergy.org€¦ · The RSB GHG accounting scheme ... 12 2.2.5 Land‐use ... a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then

 

52 

 

5 Comparison of existing regulatory schemes 

5.1 Introduction 

The  objective  of  this  chapter  is  to  identify  the  commonalities  and  differences  between  the  existing methodologies and regulatory schemes and discuss the implications of the different methodological and data choices on the calculated GHG performance. 

This  enables  the  identification  of  areas where  consensus  has  been  or  is  likely  to  be  achieved,  and discussion  about  the  opportunities  for  a  meta‐methodology  to  be  built,  given  the  compatibilities between existing methodologies and regulatory schemes.  

Each section of this chapter discusses one key methodological aspect of existing regulatory schemes. At the end of each section, two summary boxes conclude on: 

• the  degree  of  compatibility  between  the  schemes  regarding  the  methodological  aspect examined.  

• what  approach  could  be  considered  as  a  best‐practice  regarding  the methodological  aspect considered.  

A clear distinction is again made between the LCA methodologies and the reporting schemes. 

5.2 Attributional vs. consequential LCA 

The methodologies  developed  and  applied  to measuring  biofuel  GHG  emissions  to  date  are  largely based on attributional approaches to LCA. However, all schemes (and in particular the EPA approach) do treat specific aspects using a consequential approach which better reflects the reality, in particular:  

• treating co‐products by system expansion;  

• taking into account the consequences of using co‐products as feedstock for biofuel production; 

• considering indirect land‐use change (iLUC); 

• calculating a GHG emission reduction by substituting fossil fuels with biofuels.  

Since policy‐makers  and  consumers need  to be  informed  about  the  consequences of  their decisions, using a consequential approach  is highly  relevant. However,  to date  there  is no agreed and accepted methodology applied to biofuels for a fully consequential LCA analysis.  

In  addition,  there will  not  be  a  fixed  consequence  or  single  conclusion  from  a  consequential  LCA  as global economic circumstances change over time. Basing a regulatory scheme on a fully consequential framework  is  probably  an  unrealistic  ambition,  both  in  terms  of methodological  development  and scheme implementation.  

 

 

 

Page 53: The RSB GHG accounting scheme - globalbioenergy.org€¦ · The RSB GHG accounting scheme ... 12 2.2.5 Land‐use ... a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then

 

53 

 

Degree of compatibility between regulatory schemes 

All existing  schemes base  their methodology on  an  attributional  LCA  framework, with  some  aspects treated  through  a  consequential  approach. However,  the  consequential  components differ between the schemes. They will be discussed in dedicated sections below. 

 

Recommendations for development of a best‐practice methodology and reporting scheme 

We recommend the RSB adopt a mixed approach of attributional and consequential LCA. The general framework  should  be  attributional  (based  on  the  assessment  of  direct  impacts),  while  taking  into consideration  the  consequences  of  causing  indirect  land‐use  change,  using  co‐products  for  biofuel production, substituting other fuels and products by biofuels and their co‐products.  

 

5.3 System boundaries 

5.3.1 Type of fuels and end use 

Each  regulatory  scheme  has  defined  the  fuels  to which  they  apply.  These  fuels  differ  by  their  type (liquid,  gaseous, electricity),  their origin  (biomass or  fossil)  and  their end uses  (road  transport, other transportation systems, electricity, heat, cooling).  

Table 9 shows that the scope  is different for each scheme. The LCFS has the widest scope  in terms of fuel type as it considers all fuels used in transport, which include liquid and gaseous biofuels, electricity, hydrogen  etc.  The RED, on  the other  hand, has  the widest  scope  in  terms  of  end  use  as  it  includes transport  and  electricity,  heating  and  cooling.  However,  all  schemes  apply  to  liquid  biofuels  for transport.  

 Table 9 – Comparison of the fuels included in each scheme 

RED LCFS RTFO RFS2

Liquid or gaseous biofuels for transport & liquid biofuel for heat, cooling and/or power.

Fuels for transport, except LPG, propane, racing fuel and fuel used in interstate locomotives, ocean-going vessels, aircraft and military tactical vehicles

Liquid or gaseous biofuels for transport

Liquid biofuels for transport

 

Degree of compatibility between regulatory schemes 

Each  scheme  applies  to  a  different  set  of  fuels.  Liquid  biofuels  for  transport  are  the  common denominator.  

 

Page 54: The RSB GHG accounting scheme - globalbioenergy.org€¦ · The RSB GHG accounting scheme ... 12 2.2.5 Land‐use ... a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then

 

54 

 

Recommendations for development of a best‐practice methodology and reporting scheme 

The scope of the GHG accounting methodology will depend on what the objectives of the RSB scheme are. However, it should at least cover all biofuels used for road transport. 

 

5.3.2 Breadth of biofuel chain analysis 

All  the  regulatory  schemes  considered  perform  their  calculations  on  a well‐to‐wheel  basis, which  in effect encompasses the lifecycle analysis from the production of the feedstock18 to the consumption of the fuel in vehicles.  

It  is necessary  to  consider  the  actual use phase of  the biofuel  (i.e.  the  tank‐to‐wheel  analysis)  if  the objective  is to determine  the carbon saving potential of biofuels, or biofuel blends, compared to neat fossil  fuels.  A  well‐to‐tank  study  is  appropriate  only  if  the  objective  of  the  scheme  is  to  compare different production pathways of the same biofuel, as the pathway does not influence the composition of  the  fuel and  thus  the  tank‐to‐wheel part of  the  study. This  is not  the objective of most  regulatory schemes that focus on GHG saving potentials.  

 

Degree of compatibility between regulatory schemes  

There  is  consensus among  regulatory  schemes  to base GHG accounting methodologies on a well‐to‐wheel analysis. 

 

Recommendations for development of a best‐practice methodology and reporting scheme 

We recommend the RSB calculate the carbon intensities of biofuels on a well‐to‐wheel basis, as this is necessary to accurately determine the carbon saving potential of biofuels.  

 

5.3.3 Depth of biofuel chain analysis 

All schemes have a cut‐off value for processes that are considered as small contributors to overall GHG emissions.  This  cut‐off  is  usually  taken  at  1%  of  the  total  GHG  emissions,  which  means  that  the construction of plants,  infrastructures (e.g. roads, pipelines) and transportation systems (tractor, truck, ship, etc.) are excluded from the calculations. In most schemes, the production of seeding materials for biomass production is also excluded, although the RED includes it for some chains.  

Several  studies have analysed  the effect of  this cut‐off. Winrock  International  (2009) used a  study by Macedo et al. (2008) to compare embodied energy in equipment manufacture and buildings and found that it is usually low in comparison to energy flows associated with energy production. The EPA (2009d) 

                                                            18 For the waste materials, the production of the feedstock is usually not included. 

Page 55: The RSB GHG accounting scheme - globalbioenergy.org€¦ · The RSB GHG accounting scheme ... 12 2.2.5 Land‐use ... a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then

 

55 

 

also analysed the effect of including farm equipment production emissions. The EPA concluded that this would  decrease  the  GHG  saving  of  corn  ethanol  by  approximately  1 %  in  comparison  to  gasoline. However,  for  a  fair  comparison  of  fossil  and  biofuel,  including  emissions  from  production  of  farm equipment  leads to the  inclusion of emissions from the production of fossil fuel extraction/production machinery.  The  net  effect  of  this would  be  a  slight  increase  in  both  the  biofuel  and  petroleum  fuel lifecycle results and a smaller or negligible effect on the comparison of the two.  

 

Degree of compatibility between regulatory schemes 

These is a consensus among regulatory schemes on excluding processes that contribute less than 1 % to the total GHG emissions. But, the exact processes excluded are not always the same: e.g. only the RED includes the production of seeding material.  

 

Recommendations for development of a best‐practice methodology and reporting scheme 

We recommend the RSB exclude from the LCA calculations emissions from the construction of plants, infrastructures, transportation systems and seeding material production. 

 

5.3.4 Land‐use change 

All schemes except the RTFO and the RED  include both direct  land‐use change (LUC) and  indirect  land‐ use change  (iLUC)  in  their calculation. A  final decision  regarding  iLUC has not been made  for  the RED (see Table 10).  It should be noted  that  the RTFO  includes LUC  in  the system boundaries, however the GHG impact of this effect is not included in the calculation of the chain default values. 

 Table 10 – Summary of land‐use change aspects taken into account by the regulatory schemes  

Scheme Direct land-use change Indirect land-use change

RED   Under discussion

LCFS    

RTFO ( )  X 

EPA    

Legend:           Included in the default values 

      ( )    Included in the scheme, although not in the default values 

       X      Not included in the scheme 

 

 

Page 56: The RSB GHG accounting scheme - globalbioenergy.org€¦ · The RSB GHG accounting scheme ... 12 2.2.5 Land‐use ... a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then

 

56 

 

Degree of compatibility between regulatory schemes 

Provided  the  RED  decides  to  include  indirect  land‐use  change  in  its  calculations,  then  a  system boundary  that would  include both LUC and  iLUC  is compatible with all  regulatory  schemes  (with  the exception of the RTFO but this scheme will be replaced by the RED in the short term). 

 

Recommendations for development of a best‐practice methodology and reporting scheme 

There  is a scientific consensus that both direct and  indirect LUC can yield significant,  if not dominant, GHG  emissions. We  therefore  recommend  the  RSB  consider  GHG  emissions  from  both  direct  and indirect land‐use change in its accounting methodology. See Section 5.7 for more details. 

  

5.4 Metric 

When comparing emissions of biofuels with those of fossil fuels, it is of utmost importance to consider the same relevant service from both systems. In the case of transport fuels, since mobility is concerned, this  service  must  be  related  to  mechanical  energy,  in  other  words,  to  the  distance  travelled (Gnansounou, 2009). A relevant unit is therefore g CO2‐eq / km travelled, which is the unit considered by most academic studies (EMPA, etc.).  

In spite of this, all the regulatory schemes considered g CO2‐eq / unit energy (MJ or Btu) as a metric. This unit has the clear advantage of enabling the GHG performance of biofuels to be directly compared per unit of energy supplied. This approach is well suited to regulatory schemes that have the fuel suppliers or producers as regulated parties. However, this metric does not explicitly acknowledge the potential for changes in vehicle efficiency from using different fuels, even though this can still be taken into account.  

Any change  in vehicle efficiency  from using biofuel blends should be  taken  into account  in calculating the  overall  GHG  impact.  JEC  (2008)  assumes  that  the  energy  efficiency  of  vehicles when  using  low biofuel blends fuels would be the same as when using fossil fuel. This assumption is contradicted by the results  of  a  2007  study  co‐sponsored  by  the  U.S.  Department  of  Energy  and  American  Council  for Ethanol  (Shockey & Aulich, 2007) which  suggests  that using gasoline blended with ethanol  in  specific cars  models  can  increase  mileage  per  gallon  compared  to  using  unblended  gasoline.  There  is  no widespread  agreement  on  these  issues.  Adoption  of  a  different  assumption  to  using  a  comparable energy basis has not been seen to‐date within methodologies (Winrock International, 2009). 

 

Degree of compatibility between regulatory schemes 

The use of g CO2‐eq / MJ as a metric is compatible with all regulatory schemes.  

 

 

Page 57: The RSB GHG accounting scheme - globalbioenergy.org€¦ · The RSB GHG accounting scheme ... 12 2.2.5 Land‐use ... a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then

 

57 

 

Recommendations for development of a best‐practice methodology and reporting scheme 

We recommend to use g CO2‐eq / MJ of fuel as the metric, but to include tank‐to‐wheel emissions and the effect of vehicle efficiency in the calculations (see section 5.8 below). 

 

5.5 Fossil fuel references 

The  choice of  reference  fossil  fuels  and  their  respective  carbon  intensity differ  significantly between schemes (see Table 11). Differences of up to 15 % are observed between the carbon intensities of these reference  fuels.  This  can  be  explained  by  differences  in  the  supply  chain  and  by  the  fact  that  these carbon intensities are themselves the result of LCA studies that are based on different assumptions and methodological approaches.  

This, however, not only makes the development of a meta‐approach difficult, but  it also precludes any direct benchmarking between the compliance thresholds of different schemes.  

 Table 11 – Summary of the reference fossil fuels in the regulatory schemes (all carbon intensities are expressed in g CO2‐eq / MJ) 

Schemes Diesel-type Gasoline-type

Definition Carbon intensity Definition Carbon intensity

RED Not specified A 83.8 Not specified A 83.8

LCFS Ultra low-sulphur diesel 94.7 Reformulated gasoline mixed with corn-derived ethanol at 10 % by volume

95.9

RTFO Diesel 86.4 Gasoline 84.8

RFS2 Low-sulphur diesel 91.8 Gasoline 93.3 A The RED differentiates the fossil fuels based on their use, not if their type.  

 

Degree of compatibility between regulatory schemes 

The  large  discrepancies  regarding  the  reference  fossil  fuels  and  their  carbon  intensities  among  the schemes preclude the selection of a reference fuel that would be compatible with all approaches.  

 

Recommendations for development of a best‐practice methodology and reporting scheme 

We recommend the RSB differentiate between diesel and gasoline type fuels, and calculate the carbon intensity of these reference fossil fuels using the actual RSB accounting methodology. 

Page 58: The RSB GHG accounting scheme - globalbioenergy.org€¦ · The RSB GHG accounting scheme ... 12 2.2.5 Land‐use ... a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then

 

58 

 

5.6 Treatment of co‐products 

There  is no  ‘correct’ way of solving the multi‐functionality problem, even not  in theory  (Guinée et al., 2004). For  this  reason,  there  is no  internationally agreed approach  to co‐product  treatment, although system expansion is usually considered the most scientifically sound approach and has been adopted by the majority of regulatory scheme (RTFO, LCFS, EPA) and academic studies (ADEME, JEC, etc.). ISO, in its 14040‐14049  series  on  LCA,  does  not  specify  a  single method  to  follow,  but  specifies  that,  where possible, treatment by allocation should be avoided and system expansion used instead (ISO, 1998).  

In spite of that, the RED has opted for an allocation approach based on energy content, which  in  itself precludes  the  development  of  a  meta‐methodology.  LCA  results  have  been  reported  to  be  highly sensitive  to  the  allocation  method  when  evaluating  the  carbon  intensity  of  biofuels.  For  instance, allocation by energy content  (as  in  the RED)  results  in a  substantially more  favourable net calculated carbon intensity for chains that yield co‐products with a high energy value (e.g. bagasse from sugar cane ethanol), than a system expansion approach or allocation by market value (Winrock International, 2009). For instance, this is one of the key reasons why sugar cane ethanol has a lower carbon intensity in the RED (24 g CO2‐eq / MJ) than in the LCFS (27.4 g CO2‐eq / MJ). 

The  following section reviews  the respective merits and drawbacks of  the different approaches  to co‐product treatment.  

System  expansion.  Although  system  expansion  can  be  considered  the  most  scientifically  sound approach to the treatment of co‐products, this approach nevertheless carries drawbacks.  

First, system expansion is the least practical approach to implement in a regulatory scheme, as it is often difficult  to  determine what  the  co‐products  are  substituting  (i.e.  during  definition  of  default  biofuel chains) and to verify claims that are made. With the advent of future biorefineries that are expected to produce  a much  larger number of  co‐products,  substitution may become  an even more difficult  and time consuming approach. 

Second,  estimating  the  impact  of  the  substituted  product  also  proves  complex  as  this  can  vary significantly  from  case  to  case, which  introduces  uncertainty  into  default  values.  It  is  important  to emphasise that while the uncertainty can be significant, it is also manageable, i.e. it can be reduced over time as more information about methods is gathered.  

Third, using system expansion assumes that the volume of co‐product is less than the volume of product it substitutes for.  If the quantity of bioethanol from corn produced  is small, the quantity of DDGS (co‐product of corn ethanol) produced will also be small, and it will substitute a small part of the pig fodder on the market. But as the bioethanol production grows, so will the DDGS production. Substitution will be possible up to up to a point when the DDGS has substituted all the pig fodder and the  left‐over DDGS will have to find another use or become a waste. Thus the amount of co‐product that can be taken into account by  system expansion  is  limited,  and  should be  considered  as  such  (as done  in e.g.  the RFS2 scheme).  

Page 59: The RSB GHG accounting scheme - globalbioenergy.org€¦ · The RSB GHG accounting scheme ... 12 2.2.5 Land‐use ... a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then

 

59 

 

Allocation. The key advantage of allocation is simplicity: as it is based on a fixed characteristic of the co‐products  (such  as  mass,  energy  content  or  price),  it  is  easier  to  implement  and  to  verify  than substitution. 

The main issue with allocation is that it cannot accurately represent the GHG impact of co‐products. For example, allocation based on energy content might hardly be justified for treating co‐products that are used for non‐energy purposes such as fertiliser or animal feed.  

Risk  in using multi‐treatment approach.  Several  schemes  are  combining different  approaches  to  co‐product  treatment,  so  that  the most  appropriate method  can  be  selected  in  each  specific  case.  For instance,  the RTFO  and  the  LCFS  complement  a mainly  substitution‐based  approach by  allocation by market value and by energy content respectively. Such an approach carries the risk of treating different biofuels on an unfair basis, but no  real alternative exist when  information  is  lacking. This  risk  can be mitigated over  time by  improving understanding of co‐product markets and  their GHG emissions, and thus replacing the allocation methods by system expansion.  

 

Degree of compatibility between regulatory schemes 

All  schemes  but  the  RED  use  system  expansion.  This  alone  precludes  the  development  of  an overarching  methodology  as  no  approach  to  co‐product  treatment  can  be  chosen  that  can  be simultaneously compatible with system expansion and allocation. 

 

Recommendations for development of a best‐practice methodology and reporting scheme 

We  recommend using  system expansion as a  co‐product  treatment method. Allocation by economic value should be used as a fall back approach when necessary data or  information  is  lacking, as this  is the closest allocation approach to system expansion.  

 

5.7 Direct land‐use change 

Direct  land‐use  change  is  included  in all  four  regulatory  schemes  considered. However,  the approach used  is  fundamentally  different  between  the  European  schemes  (RTFO,  RED)  that  use  a  bottom‐up approach and the U.S. schemes (LCFS, EPA) that are based on a global top‐down analysis: 

• The RTFO  and RED determine  the  land‐use  change of  a particular plot of  land based on  the previous  use  of  this  land  at  a  given  reference  date.  Table  12  provides  a  comparison  of  the accounting methodologies for LUC of the RED and the RTFO. 

• The EPA and LCFS rather use a scenario‐type approach to determine the surface of  lands that might be converted (directly or  indirectly) based on the volumes of biofuels that are expected to be produced in the future. In this global approach, the impacts of direct and indirect LUC are treated jointly and cannot be disaggregated. 

Page 60: The RSB GHG accounting scheme - globalbioenergy.org€¦ · The RSB GHG accounting scheme ... 12 2.2.5 Land‐use ... a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then

 

60 

 

Table 12 – Comparison of the direct land‐use change accounting methodologies of the RED and the RTFO 

RED RTFO

Reference land use Land use in January 2008 or 20 years before the raw material was obtained, whichever the later.

Land use on 30 November 2005.

Carbon stocks included Not yet defined

Biomass Dead organic matter Soils

Methodology used to calculate changes in carbon stocks

Not precisely defined but will be based on IPCC guidelines (2006). Tier 1 methodology of the IPCC (2006).

Discounting method 20-year annualised 20-year annualised

Additional aspect Bonus of 29 g CO2-eq / MJ applied if land is converted from severely degraded or heavily contaminated land to agricultural land.

 

As emissions due  to  land‐use change  (direct and  indirect) occur over several years and with changing intensity, schemes have to decide whether or not to discount future emissions and the time horizons to calculate annual GHG emissions  in g CO2‐eq / MJ. While the RED, LCFS and RTFO have all opted for the same annualisation method (see Table 13), the EPA has analysed both the annualisation and net present value,  but  has  not  yet  published  its  final  decision  (see  Annex  1  for  a  description  of  the  different discounting methods). The Net Present Value (NPV) method received as a critique that discounting rates should only be applied to economic parameters, not to GHG emissions (ICF International, 2009).  

The opening of grasslands and forests for crop production creates a large initial release of carbon from the  soil. The  carbon balance  is  regained over  increasing years of  subsequent biofuel production  from those  lands  to  replace petroleum  transportation  fuels. The shorter  the  timeline  for analyzing  lifecycle GHG emissions, the shorter the time for biofuels to overcome the initial carbon debt. European schemes (RED and RTFO) consider a horizon of 20 years, whereas American schemes (LCFS and EPA) consider 30 years, which means that the carbon impact will be considerably higher in the European schemes. 

 

 

 

 

 

Page 61: The RSB GHG accounting scheme - globalbioenergy.org€¦ · The RSB GHG accounting scheme ... 12 2.2.5 Land‐use ... a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then

 

61 

 

Table  13  –  Comparison  of  discounting methods  and  time  horizons  between  the  RED,  LCFS,  RTFO  and  EPA methodologies  (NPV  refers  to Net Present Value). For a  full explanation of each of  the discounting methods, please refer to Annex 1.  

RED LCFS RTFO EPA A

Discounting method

Annualisation Annualisation Annualisation Annualisation NPV (2%)

Project time horizon [year]

20 30 20 30 n/a C

Impact time horizon [year]

n/a B n/a B n/a B n/a B 100

A  EPA  has  not  yet made  a  final  choice  as  to  the  discounting methodology,  but  nevertheless  published  carbon intensities using both an annualisation and a net present value methods.  B The annualisation method does not require the definition of any impact time horizon.  C The NPV method does not require the definition of any project time horizon.  

 

Degree of compatibility between regulatory schemes 

The approaches used  to  calculate  the GHG emissions  from direct  land‐use  change  (LUC) vary widely between  schemes.  Not  only  the  calculation  models  and  data  used  are  different,  but  the  actual accounting methods differ fundamentally.   

 

Recommendations for development of a best‐practice methodology and reporting scheme  

We  recommend using annualisation as a method  to  calculate  carbon emissions  from direct  land‐use change. The  choice of  time horizon  to use  for  the annualisation  is  somewhat  subjective.  In order  to ensure all biofuel feedstocks are treated equally, the same time period should be used for LUC caused by any feedstock.  

A good metric would be to choose a time horizon that reflects the average planning cycle of feedstock cultivation.  In  this  regard,  a  15  to  20  years  period  seems  a  reasonable  choice,  which  would  also correspond  to  the RSB principles on GHG emissions. We  recommend not using annualisation period longer than 20 years as this does not correspond to a foreseeable future and appears to optimistic. 

Ultimately, the choice of time horizon will depend on stakeholders’ opinion and on what is considered as international best‐practice (e.g. IPCC approach).  

 

5.8 Tank‐to‐wheel emissions 

The  treatment  of  the  use  phase  can  be  split  into  three  independent  aspects  when  comparing  the approach taken by different schemes: 

Page 62: The RSB GHG accounting scheme - globalbioenergy.org€¦ · The RSB GHG accounting scheme ... 12 2.2.5 Land‐use ... a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then

 

62 

 

• Combustion‐related CO2 emissions;  

• Non‐CO2 combustion‐related GHGs; 

• Vehicle efficiency.  

Combustion‐related  CO2  emissions.  All  regulatory  schemes  consider  that  the  CO2  released  on combustion of the biofuel is negated by the CO2 taken up while growing the crop. Thus only fossil fuels are assigned combustion‐related CO2 emissions, often calculated based on their carbon content.  

Non‐CO2 combustion‐related GHGs. Both biofuel and  fossil  fuel emit  tailpipe GHGs  (CH4, N2O) due  to imperfect  combustion.  Only  the  LCFS  and  EPA  methodologies  assign  tailpipe  emissions  to  biofuels whereas the RTFO, EPA and most other studies assign tailpipe emissions to fossil fuels only. In the draft version of the California Air Resources Board model for example a TtW emission of 0.78 and 0.82 g CO2‐

eq / MJ  combustion  for  respectively  diesel  and  gasoline  vehicles  related  to  CH4  and  N2O  emissions. These tailpipe emissions are small in comparison to current levels of lifecycle GHG emissions of biofuels. However, with  the advent of 2nd generation biofuels,  tailpipe emissions could become  significant and should not be neglected. 

Vehicle  energy  efficiency.  All  the  regulatory  schemes  consider  that  there  is  not  enough  scientific evidence  to  date  on  the  possible  influence  of  biofuel  on  vehicle  engine  efficiency.  Thus,  no  scheme currently differentiates between vehicles running on fossil fuels, or a blend of fossil‐ and bio‐fuels.  

 

Degree of compatibility between regulatory schemes  

There  is  a  reasonable  consensus  between  the  schemes  regarding  tank‐to‐wheel  emissions.  Small divergences nevertheless exist on the way schemes account for non‐CO2 tailpipe emissions (CH4, N2O), but these currently only generate small differences in the overall GHG balance of biofuels. 

 

Recommendations for development of a best‐practice methodology and reporting scheme 

We  recommend  the  RSB  recognise  the  carbon  neutrality  of  biofuels,  and  thus  not  assign  any combustion‐related  CO2  emissions  to  biofuels.  However,  we  advise  taking  into  account  non‐CO2 emissions  (CH4 and N2O)  from biofuel combustion, as  these are not carbon neutral and may become significant in the carbon balance of advanced biofuels. The RSB should consider evidence on what the best scientific practice would be to account for these emissions.  

So far as fossil fuels are concerned, we recommend the RSB to take into account all GHG emissions due to their combustion.  

Finally, we  recommend  RSB  include  vehicle  energy  efficiency  in  the methodology,  but  differentiate between  fuels  only  once  sufficient  scientific  evidence  becomes  available.  The  RSB  should monitor evidence in this area.  

 

Page 63: The RSB GHG accounting scheme - globalbioenergy.org€¦ · The RSB GHG accounting scheme ... 12 2.2.5 Land‐use ... a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then

 

63 

 

5.9 Input data 

Some  input data have greater  influences on  the  final  results  than others, and  their accuracy are  thus more important. However, some of the most influential input data also happen to be the most uncertain ones,  thus  generating  large  uncertainties  in  the  final  results.  In  the  following  sections,  the  most important input data and their impact on the GHG emissions in the different accounting methodologies are discussed.  

5.9.1 N fertiliser production emissions 

Two pieces of data are necessary to assess the  influence of the use of nitrogen fertiliser  in agricultural practice: the amount of fertiliser used and the emission factor associated with the fertiliser production.  

The amount of  fertiliser used depends heavily on  the crop grown,  the soil  type,  the  local climate and agricultural practices.  Since  the data aggregation  level and  geographical  scope differ widely between schemes and given the large number of underlying choices and their local nature, it is not surprising to see wide ranging default values between schemes (see Table 14).  

The  emission  factors  for  N  fertiliser  production  also  vary  heavily  between  different  LCA  schemes, ranging  from 1.3 kg to 6.8 CO2‐eq / kg N  (see Table 14). These differences are mainly due  to  the  fact that: 

• Schemes  consider  different  types  of  fertiliser.  If  one  considers  e.g.  sugarcane  ethanol  from Brazil, the RTFO uses urea as N fertiliser, whereas the RED considers ammonium nitrate.  

• Even  if  the  same  fertiliser  type  is  used,  fertiliser  emission  factors  are  themselves  calculated through an LCA approach based on different methodological approaches (Winrock International, 2009). 

The  large  differences  in  default  values  for  fertiliser  use  and  associated  emission  factor  lead  to differences in GHG emission accounting ranging from 50% to 300% depending on the biofuel considered (see  Table  14).  These  differences  do  not  show  any  systematic  features  between  the  schemes.  This example  illustrates  the  challenge  in  selecting  input  default  value  when  trying  to  develop  a  meta‐methodology that would be compliant with all existing schemes. 

Even for well‐studied chains such as the Brazilian ethanol, there is no consensus on the emission factor of N  fertiliser,  as  each  scheme  considers  a  different  type  of  fertiliser  to  be  used:  the  RED  does  not specify the type (and thus uses the highest emission factor), the LCFS uses an emission factor calculated as the weighted average of 3 types of N fertiliser, and the RTFO considers urea to be used as N fertiliser, thus using the lowest emission factor.  

 

 

 

 

 

Page 64: The RSB GHG accounting scheme - globalbioenergy.org€¦ · The RSB GHG accounting scheme ... 12 2.2.5 Land‐use ... a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then

 

64 

 

 

 Table 14  – Comparison of N  fertiliser use,  emission  factors  and GHG  emissions  associated with  the  fertiliser production for different type of crop grown at the same location. 

Crop / location Input data type RED LCFS RTFO

Corn / Europe Amount used [kg N / t corn] 14.8 -- 20.0 A

Emission factor [kg CO2-eq / kg N input] 6.1 -- 6.8 B

GHG emissions [kg CO2-eq / t corn] 89.7 -- 135.7

Corn / USA Amount used [kg N / t corn] -- 16.5 16.8

Emission factor [kg CO2-eq / kg N input] -- 2.9 F 6.8 B

GHG emissions [kg CO2-eq / t corn] -- 48.3 114.0

Sugar cane / Brazil Amount used [kg N / t sugar cane] 0.9 C 1.1 1.1

Emission factor [kg CO2-eq / kg N input] 6.1 2.9 F 1.3 D

GHG emissions [kg CO2-eq / t sugar cane] 5.5 3.2 1.5

Soya bean / Brazil Amount used [kg N / t soya bean] 2.9 E -- 3.9

Emission factor [kg CO2-eq / kg N input] 6.1 -- 1.3 D

GHG emissions [g CO2-eq / t soya bean] 17.4 -- 5.2

Sunflower / Europe Amount used [kg N / t sunflower seed] 16.0 -- 54.5-56.5 (country

dependent) Emission factor [kg CO2-eq / kg N input] 6.1 -- 6.8

GHG emissions [g CO2-eq / t sunflower seed] 97.0 -- 371-384 (country

dependent)

Oilseed rape / Europe Amount used [kg N / t rapeseed] 44.1 -- 42.9-61.1 (country

dependent) Emission factor [kg CO2-eq / kg N input] 6.1 -- 6.80

GHG emissions [g CO2-eq / t rapeseed] 268 -- 291-415 (country

dependent) A Amount of N  fertiliser used  in  France.  The RTFO  scheme provides  country‐specific  values;  France  is  the only European country that the RTFO considers as producing corn.  B Emission factor of ammonium nitrate fertiliser.  C The RED does not provide country specific data, but  region‐specific data. This value  is  the N  fertiliser amount used outside of Europe to grow sugar cane. No further  information  is provided on the geographical origin of the sugar cane.  D Emission factor of urea fertiliser.  E The RED does not provide country  specific data, but  region‐specific data. This value  is  the N  fertiliser amount used outside of Europe to grow soya beans.  

Page 65: The RSB GHG accounting scheme - globalbioenergy.org€¦ · The RSB GHG accounting scheme ... 12 2.2.5 Land‐use ... a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then

 

65 

 

F Emission  factor of N  fertiliser calculated as  the weighted average of 3  types of N  fertiliser as modelled  in CA‐GREET.  

 

5.9.2 N2O emissions from agricultural soils 

N2O emissions from soils have a very large, potentially dominant, impact on the overall GHG emissions of agricultural products. These account  for 10%  to 80% of  the GHG balance of biofuels  (Smeets et al, 2008). In spite of this, few detailed models are available to accurately calculate these emissions, which also makes N2O emissions one of the most uncertain data in the LCA of biofuels. 

Many studies currently rely on default  IPCC N2O emission factors. These  IPCC emission factors  link the amount of N fertiliser used with the N2O emissions from agricultural soils. Thus, even  if some schemes use the same model, the results can be different because of differences in assumption regarding the N fertiliser use. Some more complex biogeochemical models for N2O are available  in the EU and US, and these are used by some schemes (e.g. the RED).  

This situation yields large differences in N2O soil emission factors between schemes (up to almost 400%), as  illustrated  in Table 15.  It  is  interesting to note that these differences do not show a systematic bias between  biofuel  chains.  For  instance, while  the  RTFO  and  RED  tend  to  agree  on  the  N2O  emission related to the cultivation of soy bean in Brazil, the RED has a much lower default value than the RTFO for the  EU Corn,  and  a much higher  value  for Brazilian  sugar  cane.  This makes  the design of  any meta‐methodology particularly challenging. 

 Table 15 – Selection of default values  for  the N2O emission  from soil  in different schemes  (unit: kg CO2‐eq / t feedstock) 

Crop / location RED LCFS RTFO

Corn / Europe 70 -- 123

Corn / USA -- 137 103

Sugar cane / Brazil 39 6.8 8.0

Soy bean / Brazil 235 -- 243

Sunflower / Europe 193 -- 336-348 (country dependent)

Oilseed rape / Europe 328 -- 264-376 (country dependent)

 

5.9.3 Transportation 

The influence of feedstock and biofuel transportation on the overall GHG emissions of biofuels is usually small (see Figure 15).  

Several factors play a role in calculating the GHG emission from transportation:  

Page 66: The RSB GHG accounting scheme - globalbioenergy.org€¦ · The RSB GHG accounting scheme ... 12 2.2.5 Land‐use ... a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then

 

66 

 

• Transport modes. There is a general consensus between accounting methodologies that trucks running on diesel are used for short to medium transportation distances, while rail or ships are used  for medium  to  long  transportation distance. Divergence can be  found on  the capacity of the different  transport modes used  (15 or 40  t  for  trucks  for example) but  this  is unlikely  to cause major differences in the overall GHG emission of biofuels.  

• Transport  distances.  Given  the  low  impact  of  transport  on  the  overall  GHG  emissions  of biofuels,  it  is  usually  accurate  enough  to  average  transport  distances  at  country  level  by specifying the country of origin of the feedstock and the country of biofuel consumption. This is the  approach  taken  by  the RTFO,  LCFS  and  EPA  schemes.  The RED  has  chosen  to  divide  the world in two regions (namely "Europe" and "outside of Europe"), which may results in significant inaccuracies on the overall GHG balance. If one considers, for instance, coconut‐based biodiesel, the RTFO distinguishes between three countries of origin for the feedstock (India, Indonesia and the  Philippines).  The  difference  in  transport  distances  between  these  countries  to  the  UK generates  differences  of  8%  in  the  GHG  balance  of  this  biofuel  (3 g out  of  42 g CO2‐eq / MJ biodiesel).  

• Fuel  intensity. Fuel  intensity (i.e. amount of fuel consumed per ton‐kilometre) of the different transportation modes  vary  widely  between  schemes.  These  differences  can  stem  from,  for example,  the  use  of  transport modes  with  different  capacities,  or  from  whether  a  scheme considers the variation of fuel  intensities between countries (e.g. European or North American trucks are usually more efficient than trucks from developing countries).  

• Emission factors. Emissions from the different transportation modes have been widely studied and  are now well  known  and  generally  agreed  upon. Differences  in  this  input data between different schemes are thus generally low. 

• Return trip. All schemes account for the return trip of the empty vehicle. This is done either by increasing the distance travelled or by increasing the fuel intensity.  

Overall,  the  divergences  in  accounting methodologies  on  transport modes  and  distances  only  cause minor  differences  in  the  carbon  intensities  of  biofuels.  However, with  the  advent  of  2nd  generation biofuels and the improvement of agricultural practices, the relative GHG impact of transport will gain in significance. This might generate larger relative differences between schemes.   

   

 

Page 67: The RSB GHG accounting scheme - globalbioenergy.org€¦ · The RSB GHG accounting scheme ... 12 2.2.5 Land‐use ... a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then

 

67 

 

 Figure 15 – Carbon intensity of different biofuel chains (various feedstock origins), as calculated with the RED 

methodology. The importance of the different stages (cultivation, processing and transport and distribution) has been identified.  

 

5.9.4 Conversion process 

Although  the actual conversion processes are usually very similar amongst plants producing  the same biofuel,  there are nevertheless parameters  in  the production pathways  that may generate  significant differences in the GHG balance of the product. The key influencing factors is the amount of input energy and the source of this energy. This is illustrated in Figure 16 in which 4 pathways to produce bioethanol from wheat are compared that only differ by the type of fuel and heating system used to generate the steam and electricity consumed by the conversion process.  

This example shows that it is crucial that GHG accounting methodologies differentiate between biofuel chains  that use variations over  the production processes.  In spite of  that, schemes differ widely as  to how many pathways they consider for each biofuels. For instance, while the EPA considers 25 different pathways for the production of bioethanol from corn, the LCFS, RTFO and RED only consider respectively 11,  3  and  1  chains.  The  less  pathways  considered,  the  larger  the  inaccuracy  of  the  default  value  as compared to real values. 

0 20 40 60

Sugar beet ethanolWheat ethanol (fuel not specified)

Wheat ethanol (lignite in CHP)Wheat ethanol (nat gas in boiler)Wheat ethanol (nat gas in CHP)Wheat ethanol (straw in CHP)

Corn ethanol, Community produced Sugar cane ethanolRape seed biodieselSunflower biodieselSoybean biodiesel

Palm oil biodiesel (process not specified)Palm oil biodiesel (methane capture at mill)

Waste oil biodieselBiogas from organic part of MSW

Biogas from wet manureBiogas from dry manure

Wheat straw ethanolWaste wood ethanol

Farmed wood ethanolWaste wood Fischer‐Tropsch diesel

Farmed wood Fischer‐Tropsch diesel

Carbon intensity [g CO2eq / MJ biofuel]

Cultivation

Processing

Transport and distribution

Page 68: The RSB GHG accounting scheme - globalbioenergy.org€¦ · The RSB GHG accounting scheme ... 12 2.2.5 Land‐use ... a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then

 

68 

 

In order to improve the accuracy of the reporting process, the RTFO, RED, and LCFS allow the regulated parties to use their own data  instead of the predefined default. However,  it  is not clear today to what extend there will be sufficient incentives under the various schemes for the regulated parties to actually report their real values.  

 

 Figure 16 – Example of the influence of the type of energy used in the conversion process for the wheat to 

ethanol chain as calculated in the RED 

 

 

Degree of compatibility between regulatory schemes  

Overall, very little consensus can be observed between the schemes on input data. In particular, large differences  in emission factors and data regarding agricultural practices and conversion processes are observed  between  the  accounting methodologies,  due  to  the  difference  in  scope,  hypotheses  and calculation approaches, which results in large differences in the carbon intensities calculated.  

 

Recommendations for development of a best‐practice methodology and reporting scheme  

The selection of data sources  for  the  input data will depend on  the actual scope of  the RSB scheme. Overall, RSB experts should probably classify possible data sources based on their level of accuracy and authoritativeness.  For  data  that  might  be  considered  less  certain,  a  conservative  approach  could possibly be used.  

 

0 20 40 60

Wheat ethanol (lignite in CHP)

Wheat ethanol (nat gas in boiler)

Wheat ethanol (nat gas in CHP)

Wheat ethanol (straw in CHP)

Carbon intensity [g CO2eq / MJ bioethanol]

Cultivation

Processing

Transport and distribution

Page 69: The RSB GHG accounting scheme - globalbioenergy.org€¦ · The RSB GHG accounting scheme ... 12 2.2.5 Land‐use ... a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then

 

69 

 

5.10 Chain default values 

Table  16  shows  that  the  default  carbon  intensities  of  similar  biofuel  chains  differ  largely  between methodologies. This is somewhat expected given the wide differences in methodological approach and input data discussed  in the previous sections. This certainly confirms the difficulty  in trying to build an overarching methodology.  

Attempting  to  directly  compare  the  chain  default  values  between  different  schemes  amounts  to comparing  apples with pears  and may  thus  lead  to  the  drawing of misleading  conclusions.  It  should indeed be kept  in mind  that  these chain values are  the  result of complex LCA calculation approaches that  are  based  on  different  system  boundaries, methodological  choices,  aggregation  level  and  input data.  

All these differences in input parameters influence the final GHG balance to some degree. Given that the parameters can hardly be disaggregated,  it  is difficult to estimate how big an  influence each  individual parameter has on the LCA results.  

 Table  16  –  Comparison  of  chain  default  values  as  published  by  the  RED,  LCFS  and  RTFO  (land‐use  change excluded) 

Chain RED LCFS RTFO

Corn / Europe 37 49

Corn / USA 47-75 A 108

Sugar beet / Europe 33 50

Sugarcane / Brazil 24 12-27 B 25

Wheat / Europe 26-57 E 58-103 C

Oilseed rape / Europe 46 45-61 C

Palm oil / Outside of Europe

32-54 D 47

Soya bean / Europe 50 48-78 C

Soya bean / USA 27 58

Sunflower / Europe 35 55-62 C A Depending on chain characteristics such as U.S. region of origin of the feedstock, type of conversion energy, and dry or wet DGS production.  B Depending on type of conversion (e.g. use of bagasse to produce heat, credit for extra heat production, etc.).  C Depending on country of origin of the feedstock.  D Depending on conversion process characteristics (e.g. methane capture at oil mill).  E Depending on type of conversion energy used.  

 

Page 70: The RSB GHG accounting scheme - globalbioenergy.org€¦ · The RSB GHG accounting scheme ... 12 2.2.5 Land‐use ... a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then

 

70 

 

Degree of compatibility between regulatory schemes 

 A  wide  range  of  chain  default  values  is  observed  between  the  schemes.  This  reflects  the  largely different input parameters (methodological choices and input data) used in the GHG calculations.  

 

Recommendations for development of a best‐practice methodology and reporting scheme 

Chain values result from the LCA calculation and are therefore entirely defined by the methodological choices and  input data used  in  the GHG accounting methodology. As  such,  there  is no  choice  to be made at the level of the chain values.  

However, there are schemes in which the chain default values used for reporting are not equal to the calculated chain values, but are chosen in a more arbitrary way in order to better meet specific policy objectives. We recommend use the calculated chain values as default values as this adds to the scheme simplicity and transparency. This aspect will be discussed in the next section. 

 

5.11 Reporting scheme 

Reporting  approach.  The  approach  to  reporting  on  the GHG  performance  of  biofuels  differs widely between schemes and reflects the differences in their respective objectives:  

• Reporting based on typical default values. This approach consists of publishing typical default values  that  are obtained  from  input data  that  are  supposed  to  reflect  the most widely used production practices. This is the approach used by the Californian LCFS. The main issue with this approach  is  that  there  is  no  incentive  to  improve  all  those  biofuels  that  have  carbon performances below the typical default values (or to report actual data).  

• Reporting based on conservative default values.  In this approach, conservative default values are published that can be amended to real values by those fuel suppliers that possess sufficient information  about  their  supply  chain.  This  should  maximise  information  communicated  by regulated parties in exchange of a ‘reward’ consisting in higher GHG performance reported. This approach is typically of that taken by the RTFO and the RED. While the RTFO calculates its chain default  values  based  on  conservative  input  data,  the  RED multiplies  its  typical  chain  default values (obtained from typical input data) by a pre‐determine multiplication factor. 

• No GHG reporting. The RFS2 program is the only scheme where reporting parties do not actually report  on  the  GHG  performance  of  their  fuel.  In  such  an  approach,  the  level  of  reporting accuracy depends on the number of independent production chains considered for each biofuel.  

Compliance  thresholds. The RED, LCFS and RFS2 have set  thresholds  for  the GHG emission savings of bio‐  or  low  carbon  fuels  compared  to  the GHG  emissions  of  fossil  fuels.  Since  the  GHG  accounting methodologies and reference fossil fuel used differ widely between schemes, it is not possible to make any meaningful comparisons between the thresholds.  

A  common  feature  can  however  be  found  between  the  schemes.  The  thresholds  are  usually  back‐loaded, i.e. they get more and more severe with time (e.g. RED and LCFS). This gives a few years for the 

Page 71: The RSB GHG accounting scheme - globalbioenergy.org€¦ · The RSB GHG accounting scheme ... 12 2.2.5 Land‐use ... a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then

 

71 

 

novel  technologies  such as  second generation biofuels  to be developed, as  these are expected  to be much less carbon intensive than first generation biofuels.  

Reporting tool. RTFO is the only regulatory scheme that is implemented at the time of writing, and thus the only scheme to have a defined reporting tool.  

 

Degree of compatibility between regulatory schemes  

The approach to reporting is specific to each scheme, with little compatibility between them.  

 

Recommendations for development of a best‐practice methodology and reporting scheme  

The  reporting  approach  depends  on  the  actual  objectives  of  the  scheme,  hence  no  universal  best‐practice can be derived as to how reporting should be performed.  

However, should the RSB objective be either to incentivise the improvement of biofuel production or to create  a  “gold”  standard  that  only  the  best‐in‐class  biofuels  can  meet  (see  Section  0),  then  the reporting party should be offered the possibility to report its actual input data, with default input data set at a conservative level. Threshold levels should be set as to encourage low carbon biofuels.  

Should the RSB envisage  implement a biofuel certification scheme, then we recommend RSB develop guidance  and  tools  to  enable  the  industry  to  efficiently  report  the  carbon  intensity  and  savings  of biofuels.  

 

5.12 Summary of convergences and discrepancies 

Table 17 provides an overview of the methodological choices made by the different regulatory schemes and  other  authoritative  initiatives, while  Figure  17  gives  a  view  of  the  level  of  consensus  in  these choices.  It  can  be  concluded  that,  although  consistent  background  assumptions  and  approaches  are meet for certain aspects (e.g. type of LCA, metric, etc.), most methodological aspects (e.g. treatment of co‐products, land‐use change) and input data differ widely between regulatory schemes.  

On a broader level, various other stakeholders (including companies, NGOs, academics) have recognised the  importance of developing  sustainability  standards  including  criteria on GHG  emissions. However, mutual differences are also visible  in  the strictness, extent and  level of detail of  these criteria, due  to various interests and priorities (van Dam et al., 2008).  

All  in  all,  a  weak  level  of  compatibility  exists  between  the  regulatory  schemes,  which  makes  the development of an overarching methodology virtually impossible. This aspect is further discussed in the next chapter. 

 

Page 72: The RSB GHG accounting scheme - globalbioenergy.org€¦ · The RSB GHG accounting scheme ... 12 2.2.5 Land‐use ... a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then

 

72 

 

Table 17 – An overview of key parameters in existing models and methodologies (source: Winrock International, 2009)  

 

 Figure 17 – Level of consensus among the regulatory schemes on approaches to specific methodological aspects and input data 

Approach to specific methodological aspects Type of LCA

Type of fuel and end use

System bounda-ries

Metric Reference fossil fuel

Co-product allocation

Inclusion of iLUC

Approach to LUC

Tank-to-wheel phase

Reporting scheme

Input data

Agricultural production Transport

Conversion Tank-to-wheel phase

Chain default values

Fertiliser production

N2O soil emissions

LUC Level of details

Input data

Legend:   Green: quite consistent background assumptions 

Orange: some discrepancies observed, it affects results to some extent 

Red: high inconsistency area, it affects results significantly 

Page 73: The RSB GHG accounting scheme - globalbioenergy.org€¦ · The RSB GHG accounting scheme ... 12 2.2.5 Land‐use ... a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then

 

73 

 

6 Conclusions and recommendations for a way forward 

6.1 Options for developing a GHG accounting methodology and for its use 

The RSB has developed  a  set of  sustainability  standards  for biofuels  that have  received  considerable interest from stakeholders in different segments of the biofuel industry. The RSB now wishes to develop and implement a biofuel certification scheme that would build on the RSB sustainability standards. This would  encompass  the  development  of  an  RSB  accounting  methodology  to  calculate  the  GHG performance of biofuels.  

However, several regulatory schemes have already been (or are going to be)  introduced at global  level to assess the sustainability of biofuels and their potential to mitigate climate change. These regulatory schemes all encompass GHG accounting methodologies. This certainly constrains the market space for the RSB and raises issues regarding the positioning of an RSB approach and its compatibility with existing regulatory initiatives. 

In this context, the RSB can envisage the following strategic options, in relation to GHG accounting:  

• Option A – Develop an RSB meta‐methodology for accounting GHG emissions that is compliant with existing regulatory approaches.  

• Option B – Develop an RSB GHG accounting methodology, which would be built on what  the RSB considers to be the best available methodological practices and input data. 

• Option C – Adopt an existing GHG accounting methodology (e.g. RED, LCFS), i.e. that which most closely aligns with what RSB stakeholders believe to be the best approach (i.e. as  identified  in Option B), or that which the RSB believes is most likely to become the most widespread method. 

These options, which can all become part of a certification scheme and encompass additional activities the RSB  could build  around  it, need  to be  assessed  against  a  set of  criteria,  so  that  their  respective merits and drawbacks can be compared and the best option  identified. The most  important criteria to be met are: 

• Scientific  rigour  (i.e.  ensure  an  accurate  assessment  of  the  impact  of  biofuels  on  GHG emissions); 

• Fairness (i.e. ensure that all biofuels are treated equally); 

• Ease of development and implementation; 

• Compatibility with RSB sustainability standards; 

• Potential for recognition by existing regulatory schemes; 

• Scope for deployment. 

The  selected  GHG  accounting methodology,  or  set  of methodologies, would  be  the  basis  on which biofuels would be certified within the RSB certification scheme.  

Page 74: The RSB GHG accounting scheme - globalbioenergy.org€¦ · The RSB GHG accounting scheme ... 12 2.2.5 Land‐use ... a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then

 

74 

 

6.2 Option A – Develop a regulation‐compliant RSB GHG accounting meta‐methodology  

As a possible path forward, the RSB  is questioning whether a meta‐methodology for biofuels could be built  that would be compatible with the existing regulatory schemes. By compatibility  it  is meant  that any regulated party would be able to report the GHG performance of their biofuels using the RSB meta‐scheme rather than the regulatory approach under which they fall, and still be compliant with the latter. 

Prior to discussing this possibility, it should be realised that the UK‐RTFO is meant to be superseded by the EU‐RED scheme in 2011, and the EPA is not per se a GHG reporting scheme, as the regulated parties have  to  report  the volume of  the different  fuels  they supply, but not  their actual GHG performances. Therefore,  a  meta‐scheme  would,  in  effect,  only  need  to  comply  with  the  GHG  accounting methodologies of the RED and LCFS schemes (at least for the time being). 

Unfortunately,  even  though  the  number  of  schemes  to  comply with  is  currently  limited  to  two,  the development of a meta‐approach that  is methodologically compliant  in every aspect with the RED and LCFS is not feasible for two reasons: 

• First,  the  RED  and  LCFS  GHG  accounting  methodologies  differ  too  widely  as  to  their methodological choices (see Chapter 5), which makes the building of a meta‐approach virtually unfeasible. For  instance,  it  is  impossible  to  treat co‐products  in a way  that  is compatible both with system expansion and allocation.  

• Second,  the  input  data  and  aggregation  level  used  by  the  RED  and  LCFS  are  not  sufficiently consistent  for enabling a meta‐approach  to rely on a set of agreed upon values  to be used as input. Even  if  the RED and  LCFS accounting methodologies would be  fully  identical,  the  large discrepancies observed between  their  respective  input data  (see Section 5.9) would generate large differences in the LCA results. 

Although  the development of a meta‐approach  is not possible  from a purely methodological point of view, there are two alternative ways of building an overarching regulatory‐compliant meta‐approach. If methodological compliance  is not an objective per se, but only a matching of the actual LCA results  is required, the following two approaches can be considered:  

• choose  the  input  data  of  the meta‐methodology  in  a  sufficiently  conservative way  so  as  to render  all  the  output  chain  default  values  compliant with  (that  is  higher  than)  those  chain default values of the RED and LCFS (Option A1); 

• adapt  the  GHG  performance  thresholds  of  the  meta‐scheme  to  make  these  systematically tighter than that those limits set in the RED and LCFS (Option A2). 

These options are not considered further as they: 

• are not  scientifically  and methodologically  rigorous,  as data  is  arbitrarily  set  and  comparison between schemes and with thresholds is not valid nor possible; 

• do not provide a methodology  for accurately and  fairly comparing biofuel  chains, as  they are mainly  stratagems  to  comply with  the  results  and  thresholds  of  existing methodologies  and schemes; 

• do not provide any reason for the industry to adopt the RSB approach. 

Page 75: The RSB GHG accounting scheme - globalbioenergy.org€¦ · The RSB GHG accounting scheme ... 12 2.2.5 Land‐use ... a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then

 

75 

 

6.3 Option B – Develop RSB's own GHG accounting methodology  

6.3.1 Option B1 – RSB‐developed GHG accounting methodology 

An alternative to building a meta‐methodology  is to develop a new GHG accounting methodology that would be fully compliant with the RSB sustainability standards and with what are considered to be the best available methodological ingredients and input data (see Chapter 5). 

This option could build on the wealth of  information on methodological choices and data available, as well  as  the  principles  governing  the  RSB’s  sustainability  standards.  However,  this  approach  entails several drawbacks regarding the implementation of the methodology: 

• This  RSB  approach  would  not  be  methodologically  compliant  with  the  existing  regulatory schemes and could therefore a priori not gain formal recognition by the LCFS and RED. 

• The  potential  for  uptake  of  the  RSB methodology  could  be  limited  due  to  the  existence  of methodologies that are part of regulatory schemes. Therefore,  its added value to the  industry and  to  policy‐makers  would  need  to  be  considered  carefully.  Countries  that  have  not  yet implemented  any  regulatory  schemes might  prefer  adopting GHG  accounting methodologies that  have  already  been  enforced  in  reporting  schemes  as  these  might  be  perceived  more practicable. Also, there may be no incentive for industry to use methodologies that are not part of a regulatory framework. 

Combining  this  RSB  methodology  with  a  certification  scheme  could  however  provide  an  attractive option, as described in the next section. 

6.3.2 Option B2 – RSB certification scheme 

The  RSB‐developed  GHG  accounting  methodology  could  be  coupled  with  appropriately  defined performance thresholds and RSB certification scheme. This might both respond to a demand from the RSB stakeholders and be of interest to countries that envisage implementing a regulatory scheme.  

If made  sufficiently  attractive  (in  particular  in  terms  of  reporting  efforts  and  accessibility),  the  RSB scheme could attract a critical mass of certified parties and might gain general public recognition as a standard. This could put the RSB in a strong position to ultimately influence and claim formal recognition by existing regulatory schemes.  

A  further  advantage of  this  approach  is  that  it  could potentially be  coupled  to  a  gold‐standard  type certification. To create such a RSB gold standard,  tighter  thresholds could simply be assigned  to each performance threshold already defined in the RSB certification scheme. While potentially a wide set of biofuels would obtain certification within the RSB scheme, only the best‐in‐class biofuels (i.e. those with lowest  carbon  intensity) might  be  compliant with  the  stricter  gold‐standard  thresholds.  Such  a  gold certification scheme could be viewed by the  industry and other stakeholders as providing a better and stricter performance standard for biofuels. It would offer opportunities for product differentiation that might  appeal  to  biofuel  producers  and  suppliers,  even  for  those  that  already  have  to  report  under existing regulatory schemes.   This approach can be  likened to that of the Gold Standard  for the Clean Development Mechanism (CDM).   

Page 76: The RSB GHG accounting scheme - globalbioenergy.org€¦ · The RSB GHG accounting scheme ... 12 2.2.5 Land‐use ... a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then

 

76 

 

The  development  and maintenance  of  a  certification  scheme  based  on  an own methodology, would require additional efforts compared to a certification scheme based on an existing approach, but could easily build on the wealth of information available through other schemes.   

6.3.3 Option B3 – Multi‐scheme reporting tool 

An  interesting option  for  the RSB could be  to develop a calculation tool  for the application of  its own calculation methodology, and possibly for other calculation methodologies, especially for those part of regulatory  schemes.  This  would  be  of  significant  added  value  to  those  intending  to  apply  the methodologies, would limit errors in their application, and would generate visibility for RSB’s activities.   

A  user‐friendly  computational  tool  could  be  developed  that  would  serve  as  a  universal  tool  for  all regulated parties to report on the performance of their biofuel under the relevant schemes (e.g. LCFS, RED) and under the RSB scheme.  It would contain the methodologies, default values and performance thresholds of each scheme. The reporting party could simply indicate with which scheme to comply, and the  tool would automatically  switch  to  the  requested one and guide  the user  through a  step‐by‐step user‐friendly  reporting  process.  Since  this  meta‐reporting  tool  would  build  upon  the  exact  GHG accounting methodologies defined by  the  regulatory  schemes,  it  is  thus  intrinsically  compatible with these, which would facilitate formal recognition. 

Furthermore, the tool could: 

• be updated to integrate new schemes included in new regulatory frameworks; 

• provide guidance on ways to qualify for the RSB certification scheme; 

• offer a platform to promote the RSB certification scheme.  

It is also worth noting that the development of such a common tool would foster the lack of, but equally demonstrate the need for harmonisation between schemes, which  is precisely one of the objectives of the RSB. 

6.4 Option C – Adopt an existing GHG accounting methodology 

Instead  of  developing  its  own  GHG  accounting  methodology,  the  RSB  could  decide  to  adopt  a methodology  part  of  an  existing  regulatory  scheme.  The  selection  criteria  could  be  to  choose  the methodology which: 

• most  closely  aligns  with  what  RSB  stakeholders  believe  to  be  the  best  methodology  to accurately assess the GHG footprint of biofuels; 

• is likely to become the most widespread methodology. 

If enough  consensus  could be generated around a particular methodology,  the RED methodology  for example, then the RSB could decide to adopt this methodology, use it as part of its certification scheme, and possibly develop a calculation tool based on it to assist with its widespread implementation.  

However, none of the methodologies currently proposed as part of the regulatory frameworks (RED and LCFS) provides an option that: 

Page 77: The RSB GHG accounting scheme - globalbioenergy.org€¦ · The RSB GHG accounting scheme ... 12 2.2.5 Land‐use ... a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then

 

77 

 

• is likely to become a globally accepted scheme; 

• closely matches  what  the  RSB  considers  the  best  available  methodological  ingredients  and reporting approach; 

• enables to draw value from the RSB sustainability standards or offers flexibility to integrate the view of the RSB stakeholders. 

6.5 Recommendations 

Table 18 provides a synthetic view of the merits and drawbacks of each of the proposed options:   

• Option A1 and A2 aim at building a meta‐methodology, but can be discarded because of their poor scientific rigour, lack of overall coherence, and unlikely recognition by regulatory schemes. 

• Option B offers the RSB the opportunity to develop its own GHG accounting methodology based on what it considers to be the best available methodological ingredients.   

o Option B1 does not allow for recognition by existing schemes and is therefore likely not to find synergies with the implementation of existing schemes in Europe and the USA.  

o Option B2 adds value to the RSB accounting methodology by developing an associated reporting  scheme.  It  offers  opportunities  in  terms  of  developing  a  more  accurate performance  standard  for  biofuels  that  the  industry  and  governments may  wish  to adopt.  It  also  carries  the opportunity  to  jointly develop,  and with minimal  additional effort,  a  “gold”  standard  that might  gain  global  recognition  and  offer  the  reporting parties with potential for product differentiation. This option would benefit from and to the broad stakeholder base and international nature of the RSB. 

o Option B3  could  add  value  to  the RSB  certification  scheme by  offering  a platform  to promote  it. This would bring the greatest potential for attracting global recognition by helping the industry with the implementation of reporting under regulatory schemes. 

• Option C  is clearly an option with minimal risk, but would constrain the RSB to the choice of a methodology  that at present would have  limited geographical  reach and possibly  stakeholder acceptability.  It  also  does  not  exploit  the  potential  for  the  RSB  to  provide  international leadership.  As  with  option  B,  a  calculation  tool  could  be  developed  around  the  adopted methodology that could provide outreach for the RSB.  

 

 

 

 

 

 

Page 78: The RSB GHG accounting scheme - globalbioenergy.org€¦ · The RSB GHG accounting scheme ... 12 2.2.5 Land‐use ... a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then

 

78 

 

Table 18 – Summary of proposed options 

Options Scientific rigour

Fairness Ease of development and imple-mentation

Compatibility with RSB sustainability standards

Recognition by existing regulatory scheme

Scope for deployment

Option A1 - Meta-GHG accounting methodology based on conservative input data.

-- - - -- -- --

Option A2 - Meta-reporting scheme based on tight GHG performance thresholds.

- + + - - --

Option B1 – RSB-developed GHG accounting methodology.

++ ++ + + -- -

Option B2 – RSB certification scheme based on RSB accounting methodology.

++ ++ - ++ + +

Option B3 – RSB certification scheme and multi-scheme reporting tool.

++ ++ -- ++ ++ ++

Option C – Adoption of an existing regulatory GHG-accounting methodology and development of a compliant reporting tool.

+ + ++ -- + +

Legend:   ++ Excellent performance of the proposed strategy with regard to the specific criterion       + Good performance of the proposed strategy with regard to the specific criterion       - Poor performance of the proposed strategy with regard to the specific criterion -- Very performance of the proposed strategy with regard to the specific criterion 

Page 79: The RSB GHG accounting scheme - globalbioenergy.org€¦ · The RSB GHG accounting scheme ... 12 2.2.5 Land‐use ... a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then

 

79 

 

7 References 

Butler,  R.  (2008)  Biofuels  are  worsening  global  warming  [online,  accessed  August  2009] http://news.mongabay.com/2008/0207‐biofuels.html  

California Environmental Protection Agency (2009a) Proposed Regulation to Implement the Low Carbon Fuel Standard – Volume I Staff Report: Initial Statement of Reasons 

California  Environmental  Production Agency  (2009b) Detailed  California‐Modified GREET  pathway  for Corn Ethanol 

Commission  of  the  European  Communities  (2008)  Annex  to  the  Impact  Assessment  –  Document accompanying the Package of Implementation measures for the EU’s objectives on climate change and renewable energy for 2020, Brussels, 27/2/2008, SEC(2008)85, Vol. II 

Council of  the European Union  (2007) Presidency conclusions of  the Brussels European Council of 8/9 March 2007, reference 7224/1/01 REV 1 CONCL 1 

Courtis, J.D. (2009) The California Low Carbon Fuel Standard, PowerPoint presentation 

E4tech (2007) Carbon Reporting within the Renewable Transport Fuel Obligation – Methodology  

E4tech (2008) Carbon Reporting within the Renewable Transport Fuel Obligation – Methodology  

Environmental Protection Agency  (2009a) EPA Proposes New Regulations  for  the National Renewable Fuel Standard Program  for 2010 and Beyond, Office of Transportation and Air Quality, EPA‐420‐F‐09‐023, http://www.epa.gov/otaq/renewablefuels/index.htm#prla  

Environmental  Protection  Agency  (2009b)  EPA  Lifecycle  Analysis  of  Greenhouse  Gas  Emissions  from Renewable  Fuels,  Office  of  Transportation  and  Air  Quality,  EPA‐420‐F‐09‐024, http://www.epa.gov/otaq/renewablefuels/index.htm#prla  

Environmental  Protection  Agency  (2009c)  Part  II  Environmental  Protection  Agency  40  CFR  Part  80 Regulation of Fuels and Fuel Additives: Changes to Renewable Fuel Standard Program; Proposed Rule, published in Federal Register vol. 74, No. 99 on May 26, 2009 

Environmental Protection Agency (2009d) Draft Regulatory Impact Analysis: Changes to Renewable Fuel Standard Program, Assessment and  Standards Division Office of Transportation and Air Quality, EPA‐420‐D‐09‐001, http://www.epa.gov/otaq/renewablefuels/index.htm#prla  

European Parliament and Council of the European Union (2009) Directive 2009/28/EC of the European Parliament and of the Council of 23 April 2009 on the promotion of the use of energy from renewable sources and amending and subsequently repealing Directives 2001/77/EC and 2003/30/EC, published in the Official Journal of the European Union of 5 June 2009 

Fehrenbach, H. (2008) Sustainability requirements for biofuels – German Perspectives: GHG Accounting Methodology and Default Data According to the Biomass Sustainability Ordinance (BSO), presentation of the ifeu at Brussels of January the 25th, 2008 

Page 80: The RSB GHG accounting scheme - globalbioenergy.org€¦ · The RSB GHG accounting scheme ... 12 2.2.5 Land‐use ... a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then

 

80 

 

Guinée, J.B., Heijungs, R., Huppes, G. (2004) Economic Allocation: Examples and Derived Decision Tree, International Journal of Lifecycle Assessment, 9 (1) 23‐33 

ICF  International  (2009)  Peer  Review  Report  –  Lifecycle  Greenhouse  Gas  Emissions  due  to  Increased Biofuel Production: Methods and Approaches  to Account  for Lifecycle Greenhouse Gas Emissions  from Biofuels Production Over Time 

Intergovernmental  Panel  on  Climate  Change  (1995)  Climate  Change  1995:  The  Science  of  Climate Change, contribution of Working Group I to the Second Assessment Report  

Intergovernmental  Panel  on  Climate  Change  (2001)  Climate  Change  2001:  The  Scientific  Basis, contribution of Working Group I to the Third Assessment Report, Houghton, J.T. et al. (eds.) 

Intergovernmental Panel on Climate Change (2006) 2006  IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories, prepared by the National Greenhouse Gas Inventories Programme, Eggleston H.S., Buendia L., Miwa K., Ngara T. and Tanabe K. (eds), published: IGES, Japan  

Intergovernmental Panel on Climate Change  (2007) Climate Change 2007: The Physical Science Basis, contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report, Solomon S. et al. (eds.)International Organisation  for  Standardisation  (ISO)  (1998)  International  Standard  ISO  14041,  Environmental management – Lifecycle Assessment – Goal and Scope definition and Inventory Analysis, Geneva 

International  Organisation  for  Standardisation  (ISO)  (2006)  International  Standard  ISO  14044, Environmental management – Lifecycle Assessment – Requirements and Guidelines 

Joint Research Centre, concawe and EUCAR (2007a) Well‐to‐Wheels Analysis of Future Automotive Fuels and Powertrains in the European Context – Well‐to‐Wheels Report, version 2c of March 2007, available at http://ies.jrc.ec.europa.eu/WTW 

Joint Research Centre, concawe and EUCAR (2007b) Well‐to‐Wheels Analysis of Future Automotive Fuels and  Powertrains  in  the  European  Context  –  Well‐to‐Tank  Appendix  1  –  Description  of  individual processes  and  detailed  input  data,  version  2c  of  March  2007,  available  at http://ies.jrc.ec.europa.eu/WTW 

Organisation for Economic Co‐operation and Development (2008) Biofuel Support Policies – An economic assessment  

Renewable  Fuels  Agency  (2009a)  About  the  RTFO  [online,  accessed  July  2009] http://www.renewablefuelsagency.org/aboutthertfo.cfm  

Renewable Fuels Agency (2009b) Carbon and Sustainability Reporting Within the Renewable Transport Fuel Obligation Technical Guidance Part 1, Version V2 

Roundtable  on  Sustainable  Biofuels  (2008)  Substitution  versus  allocation  –  definitions,  GHG‐WG Secretariat 

Van  Dam,  J.,  Junginger,  M.,  Faaij,  A.,  Jürgens,  I.,  Best,  G.,  Fritsche,  U.  (2008)  Overview  of  recent developments in sustainable biomass certification, in Biomass and Bioenergy 32: 749‐780 

Page 81: The RSB GHG accounting scheme - globalbioenergy.org€¦ · The RSB GHG accounting scheme ... 12 2.2.5 Land‐use ... a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then

 

81 

 

UNFCCC (2007) Synthesis and assessment report on the greenhouse gas  inventories submitted  in 2007 (FCCC/WEB/SAI/2007) 

Weidema, B. (2003) Market information in life cycle assessment, in Environmental Project, 863, available at http://www2.mst.dk/udgiv/publications/2003/87‐7972‐991‐6/pdf/87‐7972‐992‐4.pdf  

Winrock  International  (2009) The  Impact of Expanding Biofuel Production on GHG emissions – White paper #1: Accessing and interpreting existing data    

Page 82: The RSB GHG accounting scheme - globalbioenergy.org€¦ · The RSB GHG accounting scheme ... 12 2.2.5 Land‐use ... a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then

 

82 

 

Annex 1.  Discounting of future emissions 

Annualised emissions. The first, and simplest, discounting method is an averaging approach which adds all  CO2  emissions  attributable  to  land‐use  change  (which  may  include  emissions  credits  for  land reversion  if  deemed  appropriate)  and  then  divides  that  total  by  the  total  fuel  production  over  the assumed project horizon. The resulting land‐use change carbon intensity value can then be added to the fuel’s direct carbon intensity value.  

 

 

Net present value. The second method utilizes a net present value (NPV) calculation to discount future emission so  that a  ton of emissions occurring  today  is weighted more heavily  than a  ton of emissions occurring  in the future. This approach  is analogous to methods used for economic analysis of projects. The discount rate selected  for  the NPV calculation determines how earlier emissions will be weighted relative to emissions occurring later. A positive discount rate weights carbon emissions today as having larger impacts than future emissions and results in a larger burden on biofuels due to their initial “burst” of  emissions  from  land‐use  change.  To  calculate  the  contribution  of  land‐use  change  to  the  carbon intensity of a biofuel, the annual GHG emissions flows for that biofuel and of the reference fossil fuel are first discounted to an NPV. Then,  the ratio of the “NPV emissions” of the biofuel and the  fossil  fuel  is multiplied  by  the  carbon  intensity  of  the  fossil  fuel  thereby  providing  a  single  value  for  the  carbon intensity of the biofuel. Using this method, one must choose an appropriate discount rate to reflect the cost or damage caused by earlier, rather than later emissions of GHG.  

 

 

Fuel  Warming  Potential.  The  third  method  involves  the  calculation  of  a  “physical”  Fuel  Warming Potential  to  compare  fuels with different GHG  time emission profiles. This value  is  calculated  for  the studied fuel by comparing its cumulative radiative forcing against that of a reference fossil fuel. The ratio provides an estimate of the global warming impact of the fuel relative to the reference fuel. When this ratio is multiplied by the carbon intensity of the reference fuel,  it provides the carbon  intensity for the biofuel.  

 

where:  

ai    is the radiative forcing efficiency 

Ci(t)     is a time dependent abundance of CO2 in the atmosphere 

Page 83: The RSB GHG accounting scheme - globalbioenergy.org€¦ · The RSB GHG accounting scheme ... 12 2.2.5 Land‐use ... a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then

 

83 

 

CIi    is the carbon intensity of fuel i 

FWIbiofuel    is the Fuel Warming Intensity or carbon intensity of the biofuel 

 

Comparison of discounting methods. Figure 18 shows the carbon intensity due to land‐use change only, assuming the emission profile shown on Figure 1 and different impact horizons. For any impact horizon, the average or annualized method gives lower carbon intensity values than the other methods. The Fuel Warming Potential yields  the highest carbon  intensity values  for  low  impact horizon whereas  the net present value gives the highest carbon  intensity for  long  impact horizons. The breakeven point  is at an impact horizon of 50 years.  

 Figure 18 – Comparison of time accounting methods for the emission profile shown on Figure 1 

   

Page 84: The RSB GHG accounting scheme - globalbioenergy.org€¦ · The RSB GHG accounting scheme ... 12 2.2.5 Land‐use ... a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then

 

84 

 

Annex 2. Additional information on the RED methodology 

 

List of chains and their typical and default values, as published in the RED.  Table 19 – Typical and default carbon intensities of biofuels and bioliquids 

 

Page 85: The RSB GHG accounting scheme - globalbioenergy.org€¦ · The RSB GHG accounting scheme ... 12 2.2.5 Land‐use ... a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then

 

85 

 

Table 20 – Typical and default carbon intensities for future biofuels and bioliquids that were not on the market or were only on the market in negligible quantities in 2008 

 

Page 86: The RSB GHG accounting scheme - globalbioenergy.org€¦ · The RSB GHG accounting scheme ... 12 2.2.5 Land‐use ... a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then

 

86 

 

Table 21 – Typical and default  greenhouse  gas emission  savings  for biofuels  if produced with no net  carbon emissions from land‐use change 

 

Page 87: The RSB GHG accounting scheme - globalbioenergy.org€¦ · The RSB GHG accounting scheme ... 12 2.2.5 Land‐use ... a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then

 

87 

 

Table 22 – Typical and default greenhouse gas emission saving for future biofuels that were not on the market or were on the market only  in negligible quantities  in January 2008,  if produced with no net carbon emissions from land‐use change 

 

Land‐use change emission calculation guidelines. For the calculation of those emissions the  following rule should be applied: 

3.6641

201

 

where 

el   =   annualised  greenhouse  gas  emissions  from  carbon  stock  change  due  to  land‐use  change (measured as mass of CO2 equivalent per unit biofuel energy); 

CSR  =   the  carbon  stock per unit  area  associated with  the  reference  land use  (measured  as mass of carbon per unit area, including both soil and vegetation). The reference land use shall be the land use in January 2008 or 20 years before the raw material was obtained, whichever was the later; 

CSA   =   the  carbon  stock per unit  area  associated with  the  actual  land use  (measured  as mass of carbon per unit area, including both soil and vegetation). In cases where the carbon stock accumulates over more than one year, the value attributed to CSA shall be the estimated stock per unit area after 20 years or when the crop reaches maturity, whichever the earlier; 

P   =  the productivity of the crop (measured as biofuel or bioliquid energy per unit area per year); 

eB   =  bonus of 29 g CO2‐eq / MJ biofuel if biomass is obtained from restored degraded land under the conditions provided below. 

The bonus of 29 g CO2‐eq / MJ shall be attributed if evidence is provided that the land: 

• was not in use for agriculture or any other activity in January 2008; and  

Page 88: The RSB GHG accounting scheme - globalbioenergy.org€¦ · The RSB GHG accounting scheme ... 12 2.2.5 Land‐use ... a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then

 

88 

 

• falls into one of the following categories: 

• severely degraded land19, including such land that was formerly in agricultural use; 

• heavily contaminated land20. 

The bonus of 29 g CO2‐eq / MJ shall apply for a period of up to 10 years from the date of conversion of the  land  to  agricultural  use,  provided  that  a  steady  increase  in  carbon  stocks  as  well  as  a  sizable reduction  in erosion phenomena  for  land  falling under  (i) are ensured and  that soil contamination  for land falling under (ii) is reduced. 

There are no guidelines provided yet for the calculation of land carbon stocks. The RED specifies that the Commission shall adopt, by 31 December 2009, guidelines  for  these calculations drawing on  the 2006 IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories — volume 4.  

 

                                                            19 “Severely degraded land” means land that, for a significant period of time, has either been significantly salinated or presented significantly low organic matter content and has been severely eroded 20  “Heavily  contaminated  land”  means  land  that  is  unfit  for  the  cultivation  of  food  and  feed  due  to  soil contamination. 

Page 89: The RSB GHG accounting scheme - globalbioenergy.org€¦ · The RSB GHG accounting scheme ... 12 2.2.5 Land‐use ... a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then

 

89 

 

Annex 3. Additional information on the Californian LCFS  

Table  23  – Default  carbon  intensities  for  gasoline  and  the  fuel  that  replace  gasoline  for  different  pathways calculated by the LCFS up to today (source: California Environmental Protection Agency, 2009a) 

 

Page 90: The RSB GHG accounting scheme - globalbioenergy.org€¦ · The RSB GHG accounting scheme ... 12 2.2.5 Land‐use ... a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then

 

90 

 

Table 24 – Default carbon intensities for diesel and the fuel that replace diesel for different pathways calculated by the LCFS up to today (source: California Environmental Protection Agency, 2009a) 

    

Page 91: The RSB GHG accounting scheme - globalbioenergy.org€¦ · The RSB GHG accounting scheme ... 12 2.2.5 Land‐use ... a standard that only the best-in-class biofuels can meet, then

 

91 

 

Annex 4. Additional information on the UK RTFO 

 

Definition of land‐use categories  

Cropland: This category includes cropped land, including rice fields, and agro‐forestry systems where the vegetation structure falls below the thresholds used for the Forest Land category. 

Forest land: Land spanning more than 0.5 hectare with trees higher than 5 metres and a canopy cover of more  than 10 percent, or  trees able  to  reach  these  thresholds  in situ.  It does not  include  land  that  is predominantly under agricultural (or urban) land use. 

Grassland (and other wooded  land not classified as forest) with agricultural use: This category  includes rangelands and pasture land that are not considered Cropland but which have an agricultural use. It also includes systems with woody vegetation and other non‐grass vegetation such as herbs and brushes that fall below the threshold values used  in the Forest Land category and which have an agricultural use. It includes  extensively  managed  rangelands  as  well  as  intensively  managed  (e.g.,  with  fertilization, irrigation, species changes) continuous pasture and hay land. 

Grassland  (and  other  wooded  land  not  classified  as  forest)  without  agricultural  use:  This  category includes  grasslands without  an  agricultural  use.  It  also  includes  systems with woody  vegetation  and other non‐grass vegetation such as herbs and brushes that fall below the threshold values used  in the Forest Land category and which do not have an agricultural use.