Kalmar Energis kraftvärmeverk har sedan det togs i drift 2009 blandat bottenaskan med askan ifrån konvektionsstråken. Eftersom Kalmar Energi söker nya användningsområden för askorna var för sig har en separering av dessa blivit aktuell att undersöka. Syftet med rapporten var att ta fram en teknisk lösning åt Kalmar Energi för att transportera aska från konvektionsstråk 2 och 3 till flygasksilon på Moskogen kraftvärmeverk. Rapporten har skrivits i nära samarbete med Moskogens driftpersonal samt med tillgång till deras arkiv och DCS. Rapporten har gjorts som en kvalitativ undersökning med intervjuer och en litteraturstudie. Den tekniska lösningen resulterade i att aska från konvektionsstråk 2 och 3 transporteras via cellmatare, skruvar och fallrör till en ny gemensam stoftsändare. Stoftsändaren kommer sedan pneumatiskt transportera askan via en ny transportledning direkt till flygasksilon.

Denna litteraturstudie har syftat till att synliggöra användningspotentialen av aska kopplat till ett miljö- och hållbarhetsperspektiv. Aska, som klassas som en avfallsprodukt, används idag i stor omfattning i olika applikationer. I examensarbetet har en kartläggning gjorts över skillnader i sammansättning mellan olika typer av aska samt vilka regelverk som gäller vid användning av aska. Vidare har sex användningsområden för aska studerats och i arbetet klargörs vilka vinster, såväl ekonomiska som miljömässiga, och miljörisker som finns förenade med att använda aska. Användningsområdena har ställts mot miljöbalkens definition av hållbar utveckling och mot några av Sveriges miljömål för att på så sätt kunna bedöma om askanvändningen bidrar till en hållbar utveckling. Undersökningen visar att totalhalterna av ämnen kan skilja sig mycket åt mellan olika typer av aska. Det finns därför ett behov av en noggrann klassificering och karaktärisering av såväl askor som bränslen. Det finns även ett behov av förtydligade regelverk för askanvändningen samt av vägledningar som miljömyndigheterna kan använda sig av vid tillståndsprövningen. För miljömyndigheterna finns också ett behov av ett livscykelperspektiv där de, förutom lokal miljöaspekter, även bör se över regionala och globala miljöaspekter av askanvändningen. Resultatet visar på att val applikation av aska idag styrs mycket av ekonomiska skäl snarare än av miljömässiga och tekniska skäl. Resultatet visar också att det finns utrymme för lagstiftare och miljömyndigheter att kunna styra användningen, exempelvis med ekonomiska styrmedel, av aska mot en mer hållbar användning. Undersökningen av om askanvändningen bidrar till en hållbar utveckling är en komplicerad fråga men en slutsats som dras av arbetet är att det bidrar till en hållbar utveckling om det tas hänsyn till tre aspekter, nämligen: att alla rekommenderade säkerhetsåtgärder följs, att askan har ett lågt innehåll av miljöstörande ämnen och att val av plats där askan ska användas väljs i enlighet med platsspecifika miljömål. / The aim of this study has been to reveal the potential for using ash from an environmental and sustainability point of view. Ash, often classified as a waste product, is today used to a great extent in many different applications. In this thesis a literature survey has been done in order to map different types of ash and its chemical composition as well as regulation regarding the use of ash. Furthermore, six specific applications for ash have been examined, in terms of advantages and disadvantages, from both an environmental and economic perspective. The six applications have been assessed as to whether or not they are sustainable according to Swedish laws and national aims for sustainable development. The study shows the content differs considerable between different types of ash. Therefore, there is a need for a meticulous classification and characterisation of ash similar to that done for fuels. Furthermore the results show that environmental authorities lack clear guidelines for licensing and approvals, and there is therefore a need for such guidelines. For the environmental authorities there is also a need for a life cycle perspective where they, besides local environmental issues, also should review regional and global environmental aspects of the use of ash. The results also reveal that the choice of what the ash is used for is largely determined by economic factors rather than environmental and technical concerns. However, it is possible for legislators and environmental authorities to guide the use of ash towards more sustainable development, for example with the help of fiscal incentives. How the use of ash can contribute to sustainable development is an issue of some complexity. However, the clear message given is that this could be achieved if the following three aspects are taken into account: if all recommended safety measures are complied with, if the ash contains a low amount of pollutants, and if the decision as to where the ash is to be located is selected according to site-specific environmental goals.

The Swedish production of biogas was 1,5 TWh 2011. About half of the production was used as vehicle fuels. The cost for upgrading biogas depends on the size of the biogas plant and its gas production. If the gas flow is low the cost will be high. However, further development of existing upgrading technologies or development of new ones, have good potential to decrease the upgrading cost for small scale biogas plants. The aim of this master thesis is to investigate a new technology for upgrading biogas to vehicle fuel standards. The investigated technology is based on the carbonation principle, which means that carbon dioxide is fixed by calcium oxide under the formation of calcite. Wood ash, which is rich of calcium oxide, has been used for capturing carbon dioxide in biogas during the lab-scale tests. During the tests the composition of the ingoing biogas was 35 % carbon dioxide and 65 % methane. When the gas passes through the ash bed the carbon dioxide was fixed by the ash and that is the reason why the methane yields is about 95-100 % in the outgoing gas. Three different types of wood ashes have been investigated. They originate from combustion of wood pellets respectively different assortment of wood chips. Ash from combustion of wood pellets shows the best ability to capture carbon dioxide, 0,24 g CO 2/g dry ash. A Proposal on a system design has been developed based on the results from the lab-scale tests. Simplified calculations showed that the upgrading cost for the proposed system was 0,24 kr/kWh. That is about half of the cost compared to the available small-scale upgrading technologies on the market. The calculations were based on a biogas plant with the annual gas production of 1 GWh, which is a typical size for a Swedish farm-scale biogas plant

Effective use of resources is essential in the development towards a sustainable industry. Waste products, such as sludge from industrial waste water treatment, often contain valuable reserves of plant nutrients but this resource is nonetheless commonly disposed of as contaminated waste.  Approximately 1 500 ton phosphorus per year is added in biological waste water treatment at the Swedish pulp and paper industries and this non-renewable resource thereby ends up in their so called biosludge. The most common way to discard the sludge is by incineration. Besides the high levels of phosphorus, the biosludge usually contains high levels of moisture and ash forming elements, sulfur and chlorine, which makes it a rather problematic fuel. The aim with this study was to investigate different aspects on ash transformation chemistry during co-combustion of biosludge, from the pulp and paper mill SCA Packaging Obbola AB, with wood fuels and wheat straw. The phosphorus recovery potential, and the effects on deposit formation and emissions,  were examined by SEM-EDS- and XRD-analysis of ash from co-combustion experiments. The experimental results were complemented with theoretical analysis based on thermochemical equilibrium calculations. The biosludge from SCA Obbola contained high levels of Ca which had a large impact on the ash transformation reactions. Most of the phosphorus from the fuels stayed in the solid ash during combustion, and in all ash assortments, except for the pure wood fuel, it was primarily found in the crystalline structure whitlockite, Ca9(K,Mg,Fe)(PO4)7. Hydroxyapatite, Ca5(PO4)3OH, was identified in ash from combustion of the pure wood fuel and wheat straw, and in the mixture of biosludge and wood fuels with the lowest proportion of sludge. Of the two phosphorus compounds, hydroxyapatite is more difficult to break down. It is therefore promising from a phosphorus recovery perspective that whitlockite was the main phosphorus compound in most of the ash assortments. Some of the sulfur in the sludge reacted with Ca and formed solid CaSO4, which stayed in solid ash during combustion, while chlorine generally left the bottom ash by volatilization. K- and Si-rich agricultural residues, such as wheat straw, are associated with a number of ash-related problems, including deposit formation due to low ash-melting points. During co-combustion of biosludge and wheat straw, the melting tendencies of the wheat straw ash elements were examined. According to the thermochemical equilibrium calculations, the composition of the mixed fuels would result in a significantly higher initial slag formation temperature compared to the pure wheat straw. This trend was also observed in the experimental results. It is likely that the relatively high levels of Ca, Al and P in the sludge all contributed to reduced slag formation in the wheat straw ash, by formation of ash compounds with higher melting temperatures. The high calcium levels may however have reduced some of the positive effects of increased P and Al contents by these elements preferably reacting with Ca instead of capturing alkali in crystalline structures.

Sammanfattning Medlemsländerna i FN enades om ett klimatavtal i Paris 2015. För att möta utmaningarna som klimatavtalet kräver behöver samhället en omställning från ett beroende av fossil energi. Förbränning av biobränslen har god potential att konkurrera ut fossila bränslen. Pellets av stamved har ett högt energivärde och har goda framtidsutsikter till att bli en stark konkurrent till fossilbaserad energi, främst för små- och mellanskalig värme- och kraftproduktion. För att göra pellets mer attraktivt på marknaden gäller det att den levereras med hög kvalitet, med fokus på energivärde, hållbarhet och avsaknaden av driftproblem vid förbränning. Härjeåns Energi i Sveg vill veta mer om driftproblemet slaggbildning och hur det kan undvikas genom åtgärder i hela kedjan från råvaruhantering till pelletsproduktion och förbränning. Det övergripande syftet med projektet var att kartlägga askrelaterade problem vid förbränning av träpellets i rosterpannor med fokus på sintring och slaggning samt att ge rekommendationer på åtgärder hur producenten och privatpersoner kan undvika sådana problem. Arbetet med detta examensarbete delades upp i två delar, dels en genomgång av forskningen på området, och dels en utredning av hanteringen hos Härjeåns Energi samt dess underleverantörer. Forskningsgenomgången genomfördes genom att läsa och sammanfatta den forskning som har bedrivits på området under de senaste 25 åren. Utredningen av hanteringen hos företaget och dess underleverantörer genomfördes med hjälp av tidigare gjorda analyser av pellets, råmaterial och slaggningsprov, samt intervjuer med personal på företagen. Resultatet av studien visade att den viktigaste faktorn som påverkar slaggbildning är halten av vissa askbildande element i bränslet, så som kisel, kalium, kalcium, natrium, magnesium, aluminium och järn i aska. Även askhalt, förbränningsteknik och förbränningstemperatur är betydande faktorer. Slaggningsbenägna ämnen härstammar ofta från olika typer av kontamineringar av råmaterial, i form av sand, jord och lera, vilket troligtvis är fallet för Härjeåns Energi. Resultatet visade även att asksmältstemperaturer hos råmaterial var konstant höga under sommarveckorna 2016, för att variera med flera lägre temperaturer under det resterande året. Den tillverkade pelletsen höll höga asksmältstemperaturer hela 2016, utom i oktober. Vad de lägre asksmältstemperaturerna hos Härjeåns Energi exakt beror på är svåra att svara på. Fler utredningar är i behov för att säkert fastställa orsaken. Det är upp till pelletsproducenten, underleverantörer av råmaterial och utrustningstillverkaren att minimera riskerna för slaggbildning och dess effekt på driften. Privatpersoner har små möjligheter att själva påverka förbränningsresultatet gällande slagg och sintring i sin förbränningsutrustning. / Abstract The member states of the UN have united behind a convention on climate change 2015, the “Paris agreement”. To face the challenges of a required conversion to renewable energy, the dependence of fossil fuels need to be drastically reduced. Combustion of biomass has a god potential to replace fossil fuels in many applications. Pellets made from stemwood has a high energy value and is a good candidate to replace fossil fuels in small and medium scale heat and power production. To make pellets more attractive on the market, the delivered pellets need to have high quality and enable low maintenance and operational problems during combustion. Härjeåns Energi in Sveg would like to know more about the ash related issues like slagging and sintering, and how it can be avoided be measures related to handling, pellet production and end use (combustion). The overall objectives of the present work was to identify ash related problems during combustion of wood pellets in heating boilers, focusing on sintering and slagging, and to provide recommendations on measures how to avoid such problems for producers and individuals. This work with the report was divided into two parts. The first part included a research review on the subject. The second part included an investigation of the handling by Härjeåns Energi and their subcontractors. The research review was carried out by reading the research, mainly in scientific peer- review papers from the last 25 years. The investigation of the handling was carried out by evaluating analysis data of pellets, raw material and slagg samples. The results showed that the most important factor that influence slag formation is the concentrations of certain ash forming elements in fuel, such as silicon, potassium, calcium, sodium, magnesium aluminum and iron. Also ash content, combustion technology and combustion temperature are of importance. Substances in the fuels that are associated with slagging tendencies originate mainly from different kinds of contaminations, e.g. sand, soil and clay. This is most likely the case for Härjeåns Energi. The results also showed that the ash fusion temperatures of the raw material ash where constantly high during the weeks of the summer 2016. The remaining weeks of the year showed more varying ash melting temperatures. The produced pellets from Härjeåns Energi 2016 had a high ash molting temperature during the year of 2016, except in October. The exact reason behind the relative low ash melting temperatures is difficult to point out specifically in this work, and need more careful investigations. Overall, it is the pellets producer, the subcontractors and the manufacturer of the heating devices that have the possibilities to develop product and measures which avoid or reduces slagging related problems. The end users (customers) have very small opportunities to influence the outcome of the combustion of pellets.

I takt med ökande intresse för uttag av grot så ökar också intresset för återföring av aska tillbaka till skogen. I rapporten utreds hur mycket återföringsbar aska som produceras av förbränningsanläggningar. Arbetet begränsas genom att endast förbränningsanläggningar med större kapacitet än 10 GWh träbränsle per år tas med . Dessutom sker en avgränsning geografiskt till att endast ta med anläggningar placerade söder om en tänkt linje mellan Karlstad och Stockholm. Datainsamlingen för förbränningsanläggningarnas askmängder har gjorts både med telefonintervju och enkätundersökning. Totalt har 107 förbränningsanläggningar tillfrågat. Askan från anläggningarna används till askåterföring, sluttäckning av deponi, deponi och bärlager till vägar. Kostnaderna mellan de olika användningsområdena varierar stort, kostnaderna att sluttäcka en deponi är hälften mot att spridas i skog. En stor del av förbränningsanläggningarna är överens att kostnaderna för askåterföring till skogen är för dyr. Fler anläggningar kan tänka sig att återföra askan till skogen men anger kostnaderna som orsak till val av andra alternativa användningsområden. / In line with increased interest for using of branches and tops, increases also the interest for retransfer of ash back to the forest. In the report investigated how much ash from the incineration plants that can retransfers back to the forest. The work is limited through that only incineration plants with bigger capacity than 10 GWh wood fuel a year is taken with. Moreover, a demarcation happens geographic to only to take with plants placed south about an intended line between Karlstad and Stockholm. The data collection for the incineration plants ash quantities have been done both with telephone interview and questionnaire survey. Total has 107 incineration plants consulted. The ash from the plants is used to ash retransfer, end coverage off landfill, landfill and berry stocks to roads. The costs between the different use areas vary bigly, the costs to end to cover landfill is the half against being disseminated in forest. A big part of the incineration plants is agreed that the costs for ash retransfer to the forest is for costly. More plants can intend itself to bring back the ash to the forest but because of the price the plants choice other alternative use areas.

Two eruptions from Icelandic volcanoes have in the last years caused widespread dispersalof volcanic ash in the atmosphere. The transportation of tephra from Iceland to mainlandEurope is not an uncommon event and it can cause large disruptions to society. In thisthesis I present the ndings of a tephrochronological study of recent sediment from a bogcalled Trolls mosse in southern Sweden. The results show the presence of recent tephrafrom what is most likely the Grímsvötn eruption in May 2011, but geochemical analysisof the tephra could not conrm the exact origin of it, and a possibility that the Eyafjal-lajökull eruption also has contributed exists. By correlating atmospheric data about thelocation of the ash clouds produced during the eruptions and tephrochronological studiesof where tephra fallout has occurred could improve our understanding of tephra falloutdynamics and could help understand complex fallout patterns for past eruptions.

Norska pappersmassaindustrin Norske Skog Saugbrugs AS använder flera olika biobränslen i en bränslemix vid produktion av ånga för internt bruk. Biobränslen visar stora variationer i asksammansättning och producerad askmängd, varför syftet var att studera dessa i förhållande till bränslemixen, via en statistisk analys av Saugbrugs befintliga data. Rökgaserna från förbränningen renas med ett elektrofilter med tre avskiljningsfält för askstoftet, och en teori om fraktionering av aska från de olika fälten vad gäller innehåll av ekotoxiska metaller fanns. Provtagning, analys av partikelstorlek och laboratorieanalys av askstoft i rökgasen samt aska avskilt av de olika fälten i elektrofiltret var därför motiverat. Förbränningen som helhet alstrar stora mängder aska som sedan deponeras. En undersökning av alternativa användningsområden i enlighet med myndighetskrav för aska gjordes baserat på resultaten från den statistiska analysen och de fyra provuttagningarna. Att statistiskt sammanföra bränslena i en varierande bränslemix med asksammansättning gav litet resultat, men bekräftade att stora variationer finns. Askmängden varierade till följd av vilka bränslen som eldades, snarare än mängden bränsle. Det ackrediterade laboratoriet hade använt sig av två olika analysmetoder vars resultat visade olika koncentrationer för vissa ämnen. Multivariat dataanalys tyder på att koncentrationerna var likvärdiga mellan den gamla och den nya metoden, därmed berodde koncentrationsförändringen inte på Saugbrugs förbränning eller bränslemix. Den befintliga askan innehåller höga koncentrationer av arsenik, bly och krom, och är inte direkt lämplig för alternativ användning. Innehållet av ekotoxiska metaller beror troligtvis främst på förbränning av RT-flis, men till viss del även slam och eget avfall. Mikroskopisk analys av askproven visar att partikelstorleken minskar ju längre in i rökgasreningen askstoftet kommer, och kemisk analys visar en tydlig fraktionering mellan de olika fälten där halten ekotoxiska metaller ökar med minskande partikelstorlek. Askan i de två sista fälten innehåller kritiska koncentrationer av ekotoxiska metaller. Askan uppfyller därmed inte myndighetskrav för skogsspridning eller liknande, och särskilt arsenikkoncentrationen är mycket hög. Saugbrugs aska måste fraktioneras eller behandlas om den skall användas. Fraktionering av aska för olika ändamål kan vara möjligt, men variationer kan förekomma och bör beaktas. Lämpligast vid alternativ användning är att späda askan eller en askfraktion med en annan aska, eller kalk. / The Norwegian paper pulp industry Norske Skog Saugbrugs AS combusts a variety of biofuels in a fuel mix, producing steam for internal use. Biomass is often associated with large variations in ash composition and produced ash quantity, thus the aim was to study these in relation to the used fuel mix through a statistical analysis of Saugbrugs existing data. Flue gases from the combustion are purified with an electrostatic precipitator (ESP), which consists of three fields for ash trapping. Other studies have shown that fractionation of ash from the different fields regarding the content of ecotoxical metals is possible; therefore the study also included sampling, particle size analysis and chemical analysis of samples from ash in the flue gas and ash from the three fields in the ESP respectively. The combustion produces large amounts of ash which is landfilled. An investigation of alternative uses in accordance with regulations for ash was made based on results from the statistical analysis and the four ash samples. The statistical analysis of the fuel mix in relation to the ash composition yielded little results, but showed that large variations exist. The produced ash quantity also varied due to the type of fuel used, rather than how much fuel is combusted. The existing data was based on different analytical methods at the accredited laboratory resulting in different substance concentrations. With multivariate analysis it was concluded that the different concentrations are equivalent between the old and the new method, thus the change is not due to Saugbrugs combustion or fuel mix. The ash contains high concentrations of arsenic, lead and chrome, and is not directly suitable for alternative use. The content of ecotoxic metals in the ash is mainly due to combustion of demolition wood, but also to sludge and waste in some extent. Analysis of the samples show that particle size decreases as the ash moves further in the flue gas purification process, and a distinct fractionation between the different fields where the content of ecotoxic metals increase with decreasing particle size. The ash collected in the two last fields therefore contains critical concentrations of ecotoxic metals. The ash does not meet the requirements regarding forest spreading or similar, and the concentration of arsenic is particularly high. Saugbrugs ash must be fractionated or treated if it is to be used alternatively. Fractionation of ash for various purposes might be possible, although variations may occur and must be considered. The most suitable approach is to dilute the ash or ash fraction with another ash, or lime.

Overactivity of platelet-derived growth factor receptor (PDGFR) is a frequent event in many types of solid tumors. Therefore, it is of great importance to uncover the mechanisms that regulate PDGF/PDGFR signalling, to develop efficient inhibitors targeting this pathway. The first step of downregulation of PDGFR activity upon ligand binding is internalization; thus we investigated how endocytosis pathways affect PDGFR signaling. We showed that in Ras-transformed fibroblasts, the internalization of PDGFR is shifted from the routine clathrin-dependent endocytosis to macropinocytosis, which results in enhanced PDGFR activity and subsequent downstream signalling, promoting anchorage-independent growth. We were also interested in how intracellular trafficking regulates signalling attenuation of PDGFR. We found that His-domain containing protein tyrosine phosphatase (HD-PTP) positively regulates phosphorylation level of the ubiquitin-ligases c-Cbl and Cbl-b; consistently, silencing of HD-PTP led to a decreased level of PDGFR ubiquitination (paper II). Consequently, internalized PDGFR could not be sorted properly and escaped degradation. This resulted in enhanced activation of phospholipase C γ (PLCγ) and changed kinetics of signal transducer and activator of transcription (STAT) 3 signalling, which further increased colony formation of HD-PTP silenced cells in soft agar, indicating a tumor suppressor role of HD-PTP. Activation of PDGFR leads to stimulation of downstream pathways. We identified Fer kinase as a critical signal transducer downstream of PDGFR in a proteomic screen. We showed that Fer kinase is essential for PDGF-induced STAT3 activation; as a result (paper III), Fer depletion severely blunted the ability of PDGFR signalling to promote anchorage-independent growth in soft agar and delayed tumor initiation in a mouse model. The crosstalk between host and tumor plays a critical role in tumor progression. At present most anti-cancer drugs are targeting tumor cells; we were interested in how targeting tumor host cells affects the efficacy of anti-tumor therapy. We found that selective PDGFRβ inhibition in host cells exerted tumor inhibitory effects on growth and vascularization of tumors with autocrine PDGF signaling, whereas tumors lacking such stimulation show only minor response on tumor growth (paper IV). Meanwhile, we demonstrated that PDGF/PDGFRβ signalling promotes expression of NG2, a marker for pericytes.

The thesis describes a completely new biofuel system to generate particle-free heat from combustion of ash-containing biofuel particles at high temperatures. The suggested system gives opportunities to introduce biofuels in new areas. Main components in the suggested system is a heat radiating combustion chamber intended for pulverized wood, combined with regenerators to extract heat from flue gases and simultaneously preheating the combustion air. The thesis contains a description of the suggested system, theoretical considerations, calculations regarding the combustion, and includes results from tests performed. The results from calculations and tests performed concludes that the system is workable and possible to apply. / Uppsatsen beskriver ett helt nytt system för att åstadkomma partikelfri värme och höga temperaturer från biobränslen. Det föreslagna systemet ger goda möjligheter att använda biobränslen inom helt nya områden. Systemet består huvudsakligen av en brännkammare för träpulver, utförd som en hålrumsstrålare, samt regenerativa värmeväxlare mellan avgående rökgas och inkommande förbränningsluft. Uppsatsen innehåller en beskrivning av det föreslagna systemet, teoretiska överväganden, beräkningar rörande förbränningen, samt redovisar resultat från gjorda försök. Resultat från beräkningar och genomförda försök visar att det föreslagna systemet fungerar och är praktiskt möjligt att tillämpa.