Spatial and temporal quantification of forest residue volumes and delivered costs

Growing demand for bioenergy, biofuels, and bioproducts has increased interests in the utilization of biomass residues from forest treatments as feedstock. In areas with limited history of industrial biomass utilization, uncertainties in the quantity, distribution, and cost of biomass production and logistics can hinder the development of new bio-based industries. This paper introduces a new methodology to quantify and spatially describe delivered feedstock volumes and costs across landscapes of arbitrary size in ways that characterize operational and annual management decision-making. Using National Agricultural Imagery Program (NAIP) imagery, the forest is segmented into operational-level treatment units. A remote sensing model based on NAIP imagery and Forest Inventory and Analysis plot data are used to attribute treatment units with stand-level estimates of basal area, tree density, aboveground biomass, and quadratic mean diameter. These methods are applied to a study site in southwestern Colorado to assess the quantity and distribution of treatment residue for use in bioenergy production. Results from the case study demonstrate how this generalized approach can be used in the analysis and decision-making process when establishing new bioenergy industries that use forest residue as feedstock. Key words: forest biomass, stand characteristics, treatment residue, bioenergy, stand delineation. La demande grandissante pour la bioenergie, les biocarburants et les bioproduits a augmente l'attrait pour l'utilisation comme matiere premiere de la biomasse residuelle generee par les traitements sylvicoles. Dans les regions qui ont une experience limitee de l'utilisation industrielle de la biomasse, les incertitudes concernant la quantite, la distribution ainsi que le cout de production et la logistique de la biomasse peuvent nuire au developpement de nouvelles bio-industries. Cet article presente une nouvelle methodologie pour quantifier et decrire spatialement les volumes et les couts de la matiere premiere livree dans un paysage aux dimensions arbitraires et d'une facon qui caracterise le processus de prise de decision operationnelle et annuelle d'amenagement. A l'aide des images du Programme national d'imagerie agricole (NAIP), la foret a ete segmentee en unites de traitement sur la base des contraintes spatiales definies par les utilisateurs. Un modele de teledetection fonde sur les images du NAIP et sur les donnees des places echantillons du Programme d'analyse et d'inventaire forestiers est utilise pour attribuer les unites de traitement avec des estimations a l'echelle du peuplement de la surface terriere, de la densite des arbres, de la biomasse aerienne et du diametre de la tige de surface terriere moyenne. Ces methodes sont appliquees a une station experimentale dans le sud-ouest du Colorado pour evaluer la quantite et la distribution des residus de traitement pour la production de bioenergie. Les resultats de cette etude de cas demontrent comment cette approche generalisee peut etre utilisee dans le processus d'analyse et de prise de decision lors de l'etablissement de nouvelles industries bioenergetiques qui utilisent les residus de la foret comme matiere premiere. [Traduit par la Redaction] Mots-cles: biomasse forestiere, caracteristiques des peuplements, residus de traitement, bioenergie, delimitation des peuplements.
1. Introduction The interior western United States (US) has experienced growing interest in using forest biomass as a renewable source of energy. Historically, the use of forest biomass has been [...]