<p>   </p> <p>Biochar and charcoal cannot properly be discussed without understanding the diverse technologies available for their production. This is because approximately 70% of wood harvested worldwide is burned for energy and this, in addition to unstainable agricultural activities, has caused a massive increase in deforestation and contributed to climate change. Due to this, current global interventions are focused on promoting sustainable approaches through the expansion of agricultural technologies in countries where the deforestation rate keeps increasing due to overdependency on unsustainable and inefficient conversion technologies. It is therefore obvious that African regions cannot be left out when talking about the impact of global agriculture and charcoal production. Not only is 95% of all household energy used in Africa derived from burning wood in the form of charcoal and firewood, but sub-Saharan Africa regions also contribute 62% to global charcoal production. Since sustainability approaches are of global concern and must be understood from different perspectives and regions, this work analyzed sustainable agriculture and climate mitigation strategies using charcoal and biochar production as indicators. From a sustainability point of view, the study categorized this assessment into three chapters to help understand the preferences of local producers in relation to technologies used and the necessary actions or interventions needed for future improvements.</p> <p><br></p> <p>In the first chapter, 492 charcoal producers from Ghana were interviewed with semi-structured questionnaires to understand the demographics of charcoal producers, species used for charcoal, and how these producers intend to sustain the charcoal industry in terms of acquisition of wood resources/raw materials. This helped to analyze how the demographics of charcoal producers influence the charcoal production industry, characterize some wood species suitable and acceptable for sustainable charcoal production, and to recommend some necessary interventions toward sustainability.</p> <p><br></p> <p>In the second chapter, the heating characteristics of the most common indigenous species and exotic species identified in the first chapter were examined for their charcoal production properties (yield and calorific values) using the most common conversion technology available in the study area (earth mound). The heating/calorific values of these species were also determined using a ballistic bomb calorimeter. This also helped in examining the impact of the common charcoal production technologies on the qualities of charcoal produced and their corresponding impacts on the environment. Additionally, this chapter identified that most charcoal production species have longer rotation times with added values other than being used for charcoal. Furthermore, inappropriate conversion technologies minimize charcoal yield and quality; therefore, developing more efficient and affordable conversion kilns would increase charcoal production efficiency and improve the sustainable production of charcoal.</p> <p><br></p> <p>Based on the recommendation from chapter two, chapter three focused on building transferable skills and knowledge to help smallholder farmers and charcoal producers to fabricate cost-effective retorts/kilns for biochar and charcoal production. Through the process, we reviewed, selected, redesigned, and manufactured three common global conversion technologies and tested their potential for sustainable biochar and charcoal production using wood and crop stubbles (corn husk, corn cob, and sorghum residues). This helped in proposing best techniques and technologies suitable for biochar and charcoal production based on their production and use variables. It was therefore concluded that when farmers gain more knowledge and skills in manufacturing relevant and cheap technologies at their convenience, they could make the right subsequent choices towards sustainable agricultural practices.</p> <p>  </p>

Biokol framställs genom pyrolys av organiskt material. Dess porösa struktur och stora ytarea ger biokolet egenskaper som kan verka jordförbättrande. Användning av biokol som jordförbättring i grönytor i stadsmiljöer har i vissa studier visat sig ha en positiv effekt på tillväxt och vitalitet. Med ökad vitalitet och tillväxt kan grönytor i städer i större utsträckning bidra med ekosystemtjänster. Det finns dock begränsat med studier inom ämnet, det övervägande fokuset har varit vid nyplantering av grönytor. Biokol tillsätts ofta i samband med andra markförbättrande åtgärder vilket kan göra att det är svårt att urskilja vad som gett effekt. Denna studie syftade till att undersöka om dekompaktering av jorden och tillsats av biokol kan påverka tillväxt och vitalitet hos redan befintliga stadsträd i hårdgjord miljö i Malmö. Resultatet visade ingen signifikant skillnad i tillväxt eller vitalitet fyra år efter behandlingarna. Fortsatta studier och uppföljning av försöket rekommenderas för att ytterligare undersöka effekterna.

In the first chapter, we discuss various techniques and strategies used to synthesize lignin-derived functional materials. The transformation of lignin during pyrolysis and hydrothermal carbonization is also reported. Furthermore, current applications and surface properties of lignin-based carbonaceous materials in the fields of catalysis, bio-absorption removal of pollutants, and supercapacitors are summarized. The second chapter focuses on using electromembrane extraction with high performance liquid chromatography (HPLC) for preconcentration and determination of ampicillin residues in cow milk. In the third chapter, step growth polymerization or polycondensation has been used as an efficient pathway to synthesize polymers with high thermal stability. The resulting materials have different industrial applications. For instance, they can be used as coatings or films in industries, where the materials should be stable in very high temperature (above 500 °C).

No description available.

No description available.

No description available.

Skogen är en viktig resurs, både ekonomiskt och miljömässigt, därför är det viktigt att den brukas på ett ansvarsfullt sätt på både kort och lång sikt. Ett sätt att bidra till ett hållbart skogsbruk är att använda dess restprodukter till gödning av skogsmarken och på så sätt sluta kretsloppet och bidra till en cirkulär ekonomi. När skogen avverkas och brukas tas viktiga makronäringsämnen bort från skogsmarken, ett sätt att återföra dessa viktiga ämnen är genom skogsindustriell aska. Forskning pågår där det undersöks om aska kan återföras i kombination med hydrokol, båda från skogsindustrin. Förhoppningen är att hydrokolen ska binda en del av tungmetallerna som finns i askan för att förhindra att dessa sprider sig i mark och vattendrag. Tanken är att askan och hydrokolen kan användas som gödsel som samtidigt binder tungmetaller och fungerar som koldioxidsänka.  Målet med studien är att ta reda på hur spår- och makronäringsämnena sprids i marken beroende på jordart och om återföringen sker med pelleterad eller pulverformig aska och hydrokol. Detta undersöks genom att under 8 veckor bevattna jordprover med regnvatten. Jordproverna består av endera sand eller torv samt olika kombinationer av aska och hydrokol, totalt 10st olika jordprover. Tester tas på vattnet som lakas ur jordproverna under hela studiens gång. Halten ämnen på olika djup i jordproverna analyseras med hjälp av en XRF varje vecka för att ta reda på hur ämnena transporteras vertikalt i jorden över tid.  Resultatet påvisade att transporten av spår- och makronäringsämnena var högre i sand än i torv. Joner som spår- och makronäringsämnen men även salter och andra ämnen lakades snabbare och i större utsträckning ur sand än torv där högre halt spår- och makronäringsämnen adsorberades till organiska ämnen. I lakvattnet från sandmarken gav pulverformig aska ett höjt pH-värde och högre alkaliniteten. Den pelleterade askan och hydrokolen gav ingen signifikant effekt på lakvattnet i någon av jordarterna. I torv sågs förhöjda halter spår- och makronäringsämnen i slutet jämfört med i början av studien där pelletsen spridits. Vid askåterföring visar studien att det är fördelaktigt att sprida askan pelleterad med hydrokol då detta resulterat i lägre halt tungmetaller i översta marklagret direkt vid spridning. En XRF visade sig ge en god indikation om halter spår- och makronäringsämnen i jordproverna med hög noggrannhet. Däremot fanns svårigheter med att uppnå helt homogena jordprover från vecka till vecka. / The forest is an important resource, both financially and environmentally, therefor it is important that it is used responsibly both short -and long term. One way to contribute to sustainable forestry is to use its residual products to fertilize the forest and thus close the cycle and contribute to circular economy. When the deforestation takes place, important macronutrients are removed from the forest land, one way of returning these important substances is through forest industrial ash. Research is ongoing where it is investigated whether ash can be recycled in combination with hydrochar, also from the forest industry. The hypothesis is that the hydrochar will adsorb some of the heavy metals present in the ash to prevent them from spreading in soil and groundwater. The idea is that the ash and biochar can be used as fertilizer that simultaneously binds heavy metals and acts as a carbon dioxide sink. The aim of the study is to find out how trace- and macronutrient substances are spread in the soil, depending on the soil type and whether the recycling takes place with pelleted or powdered ash and hydrochar. This is investigated by irrigating soil samples with rainwater for 8 weeks. The soil samples consist of either sand or peat as well as different combinations of ash and hydrocarbon, a total of ten different soil samples is studied. Tests are taken on the water that is leached from the soil samples throughout the study. The content of substances at different depths in the soil samples is analyzed using an XRF every week to find out how the substances are vertically transported in the soil over time. The results showed that the transport of trace and macronutrients was higher in sand than in peat. Ions such as trace and macronutrients but also salts and other substances were leached faster and to a greater extent from sand than peat where higher levels of trace and macronutrients were adsorbed to organic substances. In the leachate from the sandy soil, powdered ash gave a higher pH value and higher alkalinity. The pelleted ash and hydrocarbon did not have a significant effect on the leachate in any of the soils. In peat, elevated levels of trace and macronutrient substances were seen at the end compared with the beginning of the study where the pellets were spread. In the case of ash recycling, the study shows that it is advantageous to spread the ash pelleted with hydrocarbon as this has resulted in a lower content of heavy metals in the top soil layer after spreading. An XRF was found to give a good indication of trace and macronutrient levels in the soil samples with high accuracy. However, there were difficulties in obtaining completely homogeneous soil samples from week to week.

Med målet att undersöka huruvida Sveriges planer för biodrivmedeltillverkning är tillräckligt väl underbyggd har denna uppsats fokuserat på att undersöka vad biokol är, hur det produceras och vilka egenskaper det besitter. Biokol och biodrivmedel har därefter jämförts och analyserats ur hållbara dimensioner, så som ekologiska, sociala och ekonomiska, med tillägget att fungera som bistånd.Trots goda karaktärsdrag hos biodrivmedel och en hög självförsörjningsgrad i Sverige så pekar resultaten av denna uppsats mot att Sverige snarast bör tillsätta en offentlig utredning med fokus på biokol och att denna utredning undersöker om produktion kan ske i samverkan med biodrivmedel.Biokol har visat sig inneha en oerhörd potential som jordförbättrare och avfallshanterare, vilket gynnar biståndsidén. Det är dessutom synnerligen potent som en motkraft mot global uppvärmning till följd av ökande atmosfäriskt koldioxid och dess tillverkning bidrar dessutom med goda egenskaper vad gäller energieffektivitet och synergisamverkan med aktörer som kräver uppvärmning. / With the aim to investigate whether Swedens plans for biofuel production is sufficiently substantiated, this paper has focused on researching what biochar is, how it is produced and what characteristics it possesses. Biochar and biofuel has then been compared and analysed from sustainable dimensions, such as ecological, social and economic, with the addition of the potential as aid.Despite the beneficial traits of biofuel, and a high level of self-sufficiency in Sweden, the results of this article points towards the recommendation that Sweden as soon as possible appoints an official investigation focusing on biochar, and that this investigation also concentrates on researching whether biochar can be produced in conjunction with biofuels.Biochar has proven to possess enormous potential as soil improvement and waste disposer, which benefits the idea of it working as foreign aid. It is also particularly potent as a counter to the rising levels of atmospheric carbon dioxide with it’s consequence of global warming. Its production contributes to great opportunities concerning energy efficiency and synergistic interaction with actors who requires a lot of heating.

Biokol är en återstod från pyrolys av hållbar biomassa som exempelvis trädgårdsavfall och har många användningsområden. Produktion av biokol räknas ofta som en Negative Emission Technology som kan användas för att mildra klimatförändringarna och bidra till en hållbar utveckling. Detta projekt undersöker genom en förenklad komparativ livscykelanalys hur bostadsbolaget Stockholmshem AB på ett klimatvänligt och effektivt sätt kan producera biokol från sitt egetproducerade trädgårdsavfall. Tre potentiella tillvägagångssätt formulerades för hur företaget på olika skalor och med olika tekniker skulle kunna utföra en sådan produktion och sedan använda producerat biokol för plantering i sina bostadsområden. Även ett referensscenario baserat på nuvarande verksamhet formulerades och jämfördes med de tre potentiella scenarierna. För att underlätta utvärdering av effektivitet utfördes även en översiktlig kostnadsanalys av Stockholmshems utgifter kopplade till omhändertagande av trädgårdsavfall. Utvärderingen indikerade att Stockholmshem genom implementering av biokol i verksamheten kan minska sina utsläppsnivåer jämfört med befintligt system. Utsläppsminskningens storleksordning kan främst antas bero på vilken typ av produktionsteknik som används, där en högteknologisk pyrolysenhet leder till mest producerat biokol och maximal klimatprestanda. Kostnaderna för hantering av trädgårdsavfall kan potentiellt både minska och öka vid implementering av biokol i företagets verksamhet. / Biochar is a product that is created through the pyrolysis of sustainably sourced biomass. The production of biochar is considered a negative emission technology and can be used to mitigate climate change and contribute to sustainable development. The aim of this project was to determine how Stockholmshem AB in an efficient and climate friendly way can produce biochar from the garden waste generated by their own activities. To determine this, an assessment was carried out using a simplified comparative life cycle assessment of three scenarios, which were differentiated by scale, for how Stockholmshem could produce biochar. The scenarios were also compared in relation to a reference scenario designed to mirror the company’s current management of garden waste, which relied on incineration for district heating. To furthermore assess the effectiveness of the scenarios, a simple costing analysis was executed as well as an uncertainty and sensitivity analysis.  The assessment indicates that implementation of biochar in Stockholmshem’s operation in all scenarios results in reduced emissions compared to the reference scenario. An important factor for environmental performance was shown to be the scale of biochar production. A high-tech and large-scale pyrolysis unit both contributed to decreased emissions from pyrolysis and a larger amount of produced biochar which in turn led to more sequestrated carbon with further improvements in climate performance. In terms of economics, the most efficient way of producing biochar for the company can be assumed to involve internalized production due to reduced costs for waste disposal. Implementation of biochar production can potentially both lead to reduced and increased costs regarding disposal of garden waste for Stockholmshem.

Skanska, Sweden’s leading project development and construction groups, is increasingly striving for innovative solutions to reduce the carbon footprint of its operations and close the loop on waste materials. The company has expressed interest in investing in a pyrolysis plant in the Stockholm region to produce biochar out of wood waste from construction sites. Biochar, a charcoal-like substance, is produced through thermochemical decomposition of biomass. Recently recognized as a negative emissions technology thanks to its ability to act as a carbon sink, and with its many properties and applications, biochar has in recent years become an increasingly valued product on the Nordic market. However, the magnitude with which biochar production mitigates climate change depends on a number of parameters. The present thesis seeks to assess the potential of biochar production at Skanska and use for urban soils to reduce the company’s GHG emissions, and puts results in perspective with Skanska’s sustainability targets. Using the GHG Protocol for Project Accounting, and through a life-cycle perspective, the thesis examines whether biochar production results in a higher climate gain compared to the continuation of current activities, i.e. the treatment of wood waste through incineration for energy recovery. The results show that reductions in emissions depend on a number of factors including biochar stability, biochar yield, the availability of excess heat from the pyrolysis process and its use for district heating, and most importantly, the type of fuel substituted by waste wood for energy production. Ultimately, the quality, quantity, and geographic distribution of wood waste produced by Skanska determines the viability of this project, and this information should be carefully compiled by the company. / Skanska AB, Sveriges ledande bygg- och projektutvecklingsföretag, strävar alltmer efter innovativa lösningar för att minska koldioxidavtrycket i sin verksamhet och sluta cirkeln för avfallsmaterial. Företaget har uttryckt ett intresse att investera i en pyrolysanläggning i Stockholmsregionen för att producera biokol av träavfall från byggarbetsplatser. Biokol produceras genom termokemisk sönderdelning av biomassa och blev nyligen erkänd som en negativ utsläppsteknologi tack vare sin förmåga att fungera som kolsänka. Med sina många användningsområden och varierande egenskaper har biokol under senare år blivit en allt högre värderad produkt på den nordiska marknaden. Dock spelar flera faktorer roll när möjligheterna för biokolsproduktion att reducera klimatförändringarna ska bedömas. Det här examensarbetet syftar till att utvärdera potentialen för biokolsproduktion inom Skanska och användandet av biokol i urbana jordar för att minska företagets växthusgasutsläpp, samt sätta resultaten i perspektiv med Skanskas hållbarhetsmål. Genom att använda GHG-protokollet för projektredovisning, samt ur ett livscykelperspektiv, undersöker examensarbetet huruvida biokolproduktionen resulterar i en högre klimatnytta jämfört med den nuvarande verksamheten, det vill säga genom förbränning av träavfall för energiåtervinning. Resultaten visar att utsläppsminskningar beror på ett antal faktorer, inklusive biokolets stabilitet, produktionsutbyte, tillgång till överskottsvärme från pyrolysprocessen för användning i fjärrvärmenätet, samt viktigast av allt, vilken typ av bränsle som ersätts av träavfall för energiproduktion. I slutändan är det kvaliteten, kvantiteten samt geografisk tillgång till producerat träavfall för biokolsproduktion som avgör hur väl detta projekt kan genomföras, och denna information bör noggrant sammanställas av Skanska.