The theme of the Kornelijus Cebyla Master degree final project is „Research of the diesel engine performance parameters when operating on rape oil and petrol blends“. The research work consists of 71 pages, 6 tables, 46 pictures and 14 appendixes. There were used 24 references. The research was started in year 2003 and finisched in 2005 at Lithuanian University of Agriculture. The purpose of this project – to quality a develop of usage rape oil and petrol blends as a fuel in diesel engines, and the a connected with the problem is direct – injection diesel engine D – 243, to make conclusions and suggestions. Analysis of the to reduce viscosity rape oil and petrol blends shows that negligible quantity of petrol is use ful researchimprone atomisation of rape oil. 36 0C temperature B2,5 blends on the decrease viscosity 5,76 %, B10 blends the viscosity is 26,84 %, ≈ 36,10 % to reduction than rape oil. When engine is operating on B2,5 blends its power increases on 1,31 – 10,41 %. Mass metric fuel consumption, is functioning B2,5 blends, reduces 1,5 – 3,8 %, and on other the blendss its increases on 1 – 17 %. When engine operates on rape oil and petrol blendss CH emission increases on 10 – 25 ppm depending on to load. Load the increscent CO emission increases. The addition of petrol in to rape oil nitirc oxides NO and nitric dioxides NO2 concentration increases. When engine is operating B2,5 blends increases of smoke 5,97 – 27,31 %, and on other the blends reduction of smoke 3,9... [to full text]

Dagens transportsektor är beroende utav fossila drivmedel. Detta är problematiskt eftersom fossila bränslen är en ändlig resurs samtidigt som användningen utav dessa bidrar till den förstärkta växthuseffekten. Enligt EU:s klimatmål ska utsläppen av växthusgaser reduceras med 20 procent till år 2020. Handeln med utsläppsrätter, som flygsektorn inkluderas i från och med år 2012, har införts som ett styrmedel som skall verka för att företag ska minska sina utsläpp. Flygföretag kommer härigenom att ha ökade incitament att blanda in en viss procenthalt biojetbränsle i det fossila jetbränslet. Mycket forskning och utveckling pågår kring framtagandet av andra generationens biodrivmedel, till vilka algbaserat biodrivmedel räknas. Algbaserat biodrivmedel tros ha god framtidspotential då alger kan odlas på mark som ej är lämplig för matodling, har en hög tillväxttakt, högt oljeinnehåll samt förmågan att ta upp koldioxid från sin omgivning. Syftet med denna rapport var därmed att skapa en bred bild kring möjligheterna att med ekonomisk vinning producera algbaserat biodrivmedel för flyg i Sverige, vilken kan ligga till grund för vidare forskning på området. Målet var att utföra en lönsamhetsanalys för en produktionsprocess med lämpligt vald odlingsanläggning, algart, skördeteknik, vattenavskiljningsteknik samt teknik för vidare förädlingsprocesser. Detta efter att marknaden först, med hjälp av Porters femkraftsmodell, hade bedömts som lämplig att gå in på. Valen fattades med utgångspunkt i en litteraturstudie baserad på intervjuer, faktasökning i rapportdatabaser och i sökmotorer på Internet samt ett studiebesök på Käppala reningsverk. Valen kring produktionsanläggningen samt projektets uppskattade kostnader och intäkter motiverades i en fallstudie som sedan låg till grund för modellen.   I modellen beräknades ett konkurrenskraftigt pris på biojetbränsle utifrån kostnaden för fossilt jetbränsle plus detta fossilbränsles relaterade utsläppsrättskostnad vid år 2020. Utifrån modellens huvudscenario uppskattades på så vis det konkurrenskraftiga priset år 2020 till 7,2 kronor per liter. För odling valdes öppna raceway-dammar i anslutning till ett reningsverk där det finns fri tillgång på näringsämnen och koldioxid. Algarten Chlorella Vulgaris valdes då den lämpar sig väl för denna odlingsanläggning. Produktionen beräknades uppnå en volym av 60 400 liter färdigt biojetbränsle per odlingssäsong (juni till september). Den årliga intäkten för huvudscenariot blev 455 100 kronor per år, medräknat det reningsverket antas betala för den koldioxidminskning algodlingen medför. Genom att alternera råoljepriset och utsläppsrättspriset togs fyra grundscenarion fram. Det utgicks ifrån att anläggningen tas i bruk år 2017 och en resultaträkning för en sjuårsperiod utfördes utifrån den årliga intäkten, framräknad grundinvestering och framräknade driftskostnader.  Det årliga resultatet visade sig vara negativt eller strax över noll för samtliga fyra scenarion samt för huvudscenariot. Först vid ett försäljningspris på 10,8 kronor per liter blev projektet lönsamt med ett positivt nuvärde beräknat på sju år och en internränta på 15 procent. Återbetalningstiden beräknades till max fyra år.     Huruvida ett premiumpris på 10,8 kronor per liter, flera kronor högre än det som ansågs vara konkurrenskraftigt, är möjligt att ta betalt för det algbaserade biojetbränslet är osäkert. Utifrån uppskattad kostnads- och intäktsbild är dock detta ett måste för att produktionen skall vara lönsam. I annat fall krävs externa förändringar såsom exempelvis kraftigt höjda råoljepriser, forskningsframsteg och effektiviseringar för framställningen av algbiodrivmedel eller att ytterligare politiska styrmedel gynnar biodrivmedel. Miljökostnader och miljövinster med en algbaserad biodrivmedelsproduktion samt förslag på ytterligare effektivisering av produktionen är vidare forskningsområden som denna rapport ämnar ligga till grund för. / Today’s transportation sector is in a path dependency of the using of fossil fuel. This is problematic since there are limited oil sources in the world and since the use of fossil fuels increases the green house effects. According to EU’s climate goals the emissions of green house gases should be reduced by 20 percent by year 2020. The European emission trading system, which the airline industry will be a part of from 2012, raises the incentives for companies to lower their emissions. Airline companies will therefore be more likely to add a certain percentage of biofuels into their aircraft engines. A lot of research and development is currently being made about the second generation of biofuel. One raw material for a second generation biofuel is algae, which is believed to have great potential due to the fact that it can be cultured on marginal land, fast growth rate, high oil content and consumes carbon dioxide while growing.  The aim with this report was to create a picture of the opportunities in Sweden to economically feasible produce algae biofuel for aircraft, from which continuous research can be made. The goal was to create an evaluation of whether it is profitable or not to have a production with carefully chosen growth facility, algae specie, harvest method, drying method and other refining steps. The market was first evaluated and found to be attractive, using the model of Porter’s five forces. Different decisions regarding the production was made based on interviews, information found in report databases and search engines online and based on the study visit at Käppala wastewater treatment plant. These decisions and the costs they are associated with were later used in the model.   A competitive bio jet fuel price year 2020 is regarded to be the price on fossil jet fuel plus the cost for the related certificate of emission cost. In the model’s main scenario the competitive liter price year 2020 was calculated to be 7.2 Swedish kronor. The growth facility was designed as an open raceway pond integrated in a wastewater treatment plant, since the wastewater contains nutrition and carbon dioxide used in the algae photosynthesis. The algae specie chosen was Chlorella Vulgaris. The production will run every year from June to September and the produced volume is estimated 60 400 liters of bio jet fuel each production season. The yearly sales in the main scenario, including the money the wastewater treatment is paying for lowered carbon dioxide emissions, are estimated at 455 100 Swedish kronor. By altering the price of fossil fuel and of emission trading certificates four different scenarios were created. The production will begin in 2017 and the result was calculated for the first seven years based on the yearly income and the estimated start-up costs and running costs. The result turned out to be negative or just above zero for all four scenarios. The project was profitable at the price 10.8 Swedish kronor per liter with a positive net current value over seven years and internal rate of return at 15 percent. The payback time was calculated to be four years at the most.   Whether or not it is possible to charge 10.8 Swedish kronor per liter is not certain. However, this is the price needed in order for the project to be profitable. Otherwise external changes are needed such as increased raw oil prices, successful research and development in the field of algae bio fuel production or increased political incentives in favor of bio fuels. Environmental costs and environmental gains with an algae fuel production as well as proposals for further efficiency are suggestions on further work that need to be done on this field.

The objective of this work is the development of a method for the catalytic conversion of biomass into liquid products, which could be further treated for the production of bio-fuels. Rapeseed cake was used as a source of biomass, while H-ZSM-5 and H-Beta zeolites were used as catalysts. The process was carried out at 400 °C, in a batch reactor with two configurations. In the first configuration, produced vapors were condensed and collected. In the second configuration, a fixed bed catalytic vapor upgrading section was added into the reactor. The conversion of the rapeseed cake resulted in the formation of two liquid phases (an organic and an aqueous phase), gases and a solid residue. The highest organic liquid phase yield was attained on H-ZSM-5 zeolite at the use of the vapor upgrading section. The aqueous phases contained a mixture of water-soluble substances, mainly N-heterocyclic compounds. The catalyst regeneration studies showed that H-ZSM-5 zeolite in both the reactor and the vapor upgrading section was more stable than H-Beta.

Dans un monde où la fin du pétrole est prévisible, l’utilisation de ressources renouvelables, issues de la biomasse, pour la production de bio-carburants et de matières premières pour l’industrie chimique est un domaine de recherche intense. La transformation de dérivés d’acides gras a pu être réalisée par des réactions de métathèse croisée, catalysées au ruthénium. La synthèse de nitriles dits «courts» comme additifs pour le kérosène ainsi que de monomères pour l’industrie des polymères a été développée. La purification des ressources renouvelables a été étudiée. Un traitement thermique, simple à mettre en œuvre, a montré son efficacité pour la réalisation de réactions de métathèse toujours plus efficientes. Enfin, pour des réactions de catalyse toujours plus efficaces, la synthèse de nouveaux complexes de ruthénium à ligand indénylidène chélatant de seconde génération a été entreprise. / In the context of depletion of crude oil, the production of bio-fuels and raw materials from renewable resources for the chemical industry is a topic of tremendous research. The transformation of fatty acid derivatives was developed by using olefin metathesis, using ruthenium catalysts. Short nitriles as kerosene additives and monomers for the polymer industry were synthesized. Purification of the renewable feedstock was studied. A simple thermal treatment was found to promote an increased efficiency for cross-metathesis reactions with fatty acid derivatives. Finally, the synthesis of new second generation ruthenium complexes with a chelating indenylidene ligand was investigated for the development of active and robust catalysts for olefin metathesis reactions.

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.

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

This study focuses on assessing the greenhouse gas emissions and energy efficiency of 40-tonne haulage trucks in fuel production and manufacturing in a Swedish context. The aim was to provide accurate greenhouse gas accounting and evaluate the contribution to mitigating climate change. Four scenarios were analysed: hydrogen from steam reforming, hydrogen from electrolysis, biomethane from biogas, and electricity in battery-electric vehicles. A comprehensive methodology involving literature review, data collection, and CO2 emissions calculations was employed. The manufacturing stage had higher CO2 emissions than fuel production for all scenarios. Hydrogen from steam reforming had the lowest emissions during manufacturing, while LBM from organic waste had the lowest emissions during fuel production. Sensitivity analysis highlighted the importance of lifespan, fuel consumption, and electricity generation in emissions. This research provides insights into renewable technologies and underscores the need for optimization to achieve climate goals. The study supports EU and Swedish climate laws and emphasizes the significance of considering the full life cycle of fuels to accurately assess their environmental impact.

<p>Energimyndigheten har från Regeringen blivit tilldelad 100 miljoner kronor att fördela som investeringsstöd för att främja en effektiv och utökad produktion, distribution samt användning av förnybara gaser såsom biogas. Myndigheten har samtidigt fått i uppdrag att utveckla en sektorsövergripande biogasstrategi och föreslå åtgärder som på kort och lång sikt kan bidra till ökad användning av biogas. Denna strategi ska också tjäna som ett underlag för fördelning av olika former av stöd inom sektorn.</p><p>Syftet med detta examensarbete är att sammanställa information som kan bidra som underlag vid upprättandet av den sektorsövergripande biogasstrategin. Ett annat syfte är att bidra med underlag för Energimyndighetens bedömning av var ett investeringsstöd kan ge störst effekt för den fortsatta utvecklingen inom biogasområdet. Detta stöd avser den senaste, ovan nämnda, utlysning som Energimyndigheten gjort inom området. Examensrapporten innehåller bland annat en sammanställning av gjorda insatser inom forskningsområdet biogas de senaste åren, finansierat av framför allt Energimyndigheten, men även en inblick i vilka biogassatsningar som är gjorda av andra nationella aktörer. Ett antal personer från bland annat branschorganisationer har intervjuats för att ta del av deras syn på den framtida biogasmarknaden, vilka satsningar som bör göras och vilka hinder som har störst inverkan. Organisationerna är valda utifrån kriteriet att de ska representera olika delar av biogasbranschen och att olika synvinklar därigenom ska framkomma. Rapporten innehåller slutsatser som dragits av tidigare biogassatsningar hos Energimyndigheten och identifiering av biogasområden där det föreligger stort behov av framtida satsningar för utökad produktion, distribution och användning. </p><p>Ett område som i detta examensarbete har identifierats ha stort behov av framtida biogassatsningar är bland annat framtagande av alternativa rötningssubstrat, eftersom mängden tillgängligt substrat nuläget inte är tillräcklig. Detta utgör idag en begränsning för biogasproduktionen. Det bör även satsas mer på förbehandling av substrat innan rötning, vilket ökar gasproduktionen och förbättrar substratutnyttjandet i större utsträckning. Mer satsningar behövs också kring hur biogasprocessens slutprodukt, rötresten, kan bli en mer attraktiv produkt så att återcirkulering av växtnäring kan ske i större grad genom rötrestspridning på åkermark. Detta är av stor vikt eftersom en ökad volym rötningssubstrat ger upphov till större mängd rötrester som ska hanteras. Andra områden som är i behov av framtida stöd är utveckling av befintliga anläggningar för att öka och effektivisera produktionen. För att optimera processerna bör framför allt mer medel satsas på kunskapsuppbyggnad och spridning av den vetenskap som finns tillgänglig. Att länka samman universitet, högskolor och naturbruksgymnasium med anläggningar i drift kan vara det mest effektiva sättet att nå ut med relevant information och kunskap. Ur ett samhällsekonomiskt perspektiv bör mer medel läggas på att öka gödselrötning då detta minskar metanläckage.</p> / <p>Swedish Energy Agency has been allocated SEK 100 million from the government to distribute as investment grant to promote efficient and expanded production, distribution and use of renewable gases such as biogas. The Agency has also been given the task to develop a multidisciplinary strategy for biogas and propose measures which can contribute to increased use of biogas in the short and long term. This strategy will also serve as a basis for the allocation of various forms of support in the biogas sector. </p><p>The purpose of this study is to compile information which can be used as input for the establishment of the multidisciplinary strategy for biogas. Another purpose is to provide information to support the Swedish Energy Agency in the assessment of which areas an investment grant will have the greatest impact for the future development of biogas. This grant refers to the latest call of Swedish Energy Agency in the sector. This report includes a summary of what areas grants have been given for research of biogas in recent years, mainly financed by the Swedish Energy Agency, but also an insight into efforts made by other national operators. A number of people from professional biogas organizations have been interviewed to share their views on the future biogas market. Which efforts should be made and the main obstacles to be overcome are other questions discussed. The report contains conclusions from the experience of previous support from the Swedish Energy Agency as well as identification of areas in which there is great need for future efforts in order to expand the production, distribution and use of biogas.</p><p>Some areas which have been identified in this thesis for need of future efforts in the biogas sector is for example the development of alternative substrates for anaerobic digestion, because the amount of available substrate is at present not sufficient. This is currently a limitation for the biogas production. There is also a need to further develop the pre-treatment of the substrate before digestion, in order to increase the gas production and improve substrate utilization to a greater extent. More focus are also needed on how the end product from the biogas process, the digestion residues, can become a more attractive product to the recycling of plant nutrients by use as a bio fertilizer on farmland. This is of great importance because larger volume of digestion will result in greater volume of digestion residues to be managed. Other areas in need of future investments are the development of existing facilities to increase and optimize the production. In order to optimize the production processes, more resources should be devoted to capacity building and dissemination of the available knowledge. Linking universities and colleges together with operating biogas plants could be the most effective way to reach out with relevant information and knowledge. From a socioeconomic perspective more resources should be spent on increasing the volume of manure digestion then it is today, which also will result in reduced methane leaks.</p>

Magister Legum - LLM

Dans la nature, la réduction de l'oxygène et l'oxydation de l'hydrogène sont catalysées par des enzymes oxydoréductases. Ces catalyseurs spécifiques, efficaces, renouvelables et biodégradables constituent une alternative séduisante au platine dans les piles à combustible. L'immobilisation à des interfaces nanostructurées de l'hydrogénase membranaire tolérante à l'oxygène de la bactérie hyperthermophile Aquifex aeolicus, et de la bilirubine oxydase thermostable de la bactérie Bacillus pumilus, a été étudiée dans ce sens.L'électrochimie et la dynamique moléculaire ont permis d'affiner le modèle d'orientation de l'hydrogénase sur les surfaces planes. L'efficacité de l'immobilisation de l'hydrogénase sur différents nanomatériaux carbonés (nano-particules, tubes et fibres de carbone) structurant la surface de l'électrode a été évaluée. Les nanofibres de carbone (CNFs) ont permis de former une bioanode efficace pour l'oxydation de l'H2 en l'absence de médiateurs redox. L'étude a souligné l'importance d'un transport efficace du substrat dans le film carboné mésoporeux. Les CNFs ont également été utilisées comme matériau d'électrode pour réaliser la 1ère connexion directe de la bilirubine oxydase. L'existence d'une forme resting alternative de l'enzyme, influencée par les ions chlorures, le pH et la température, a été mise en évidence. Une biocathode efficace pour la réduction de l'oxygène a été développée.Les deux électrodes thermostables ont permis le développement de la 1ère biopile H2/O2 qui délivre des densités de puissance supérieures au mW.cm-2 sur une large gamme de température. Ce résultat ouvre la voie à l'alimentation électrique de dispositifs de faibles puissances. / The oxygen reduction and the hydrogen oxidation reactions are realized in nature by oxidoreductase enzymes. These highly efficient, specific, renewable and biodegradable catalysts appear as a seducing alternative to platinum in fuel cell devices. The immobilization at nanostructured interfaces of the membrane-bound oxygen-tolerant hydrogenase from the hyperthermophilic bacterium Aquifex aeolicus, and of the thermostable bilirubin oxidase from Bacillus pumilus, has been studied within this objective.Electrochemistry and molecular dynamics have been used to validate the orientation model of the hydrogenase at planar electrodes. Hydrogenase immobilisation in 3D-networks based on various carbon materials (nanoparticles, nanotubes and nanofibers) has been especially studied. Fishbone carbon nanofibers were demonstrated to provide an efficient platform for mediatorless H2 oxidation. Mass transport inside the carbon mesoporous film has been especially studied and demonstrated to be one of the limitations of the catalytic efficiency. Direct electrical connection of bilirubin oxidase has also been realized for the first time thanks to its immobilization on carbon nanofiber films. An alternative resting form of the enzyme, influenced by chlorides, pH and temperature, has been evidenced. An efficient biocathode for the oxygen reduction reaction has been developed. Thanks to the two thermostable electrodes, the first H2-O2 bio fuel cell able to deliver power densities over 1 mW.cm-2 over a large temperature range has been developed. This result paves the way for the electrical alimentation of low-power devices.