Biokol har potential att höja markens pH samt kan stabilisera tungmetaller. Dessutom kan biokol som grävs ner bidra till minskad koldioxidhalt i atmosfären. Andra användningsområden för biokol är bland annat i jordbruket för ökade skördar och som filtermaterial. Moderna pyrolysutrustningar kan tillverka biokol och omvandla överskottsenergin för tillverkning av fjärrvärme eller el. Detta medför att rökgaser tas omhand och utsläppen från processen renas. Certifiering enligt European Biochar Certificate medför att hållbar produktion av biokol säkras. Certifieringen innebär regleringar gällande hela processen från råvara till slutlig produkt. De restflöden som Falu Energi och Vatten skulle kunna producera biokol av idag är av trädgårdsavfallet. Fraktionen är ca 1500 ton och kan förväntas möjliggöra produktion av 365–420 ton biokol/år. Biokolet som framställs av dessa fraktioner förväntas kunna certifieras. Dock kommer förbehandling av fraktionerna krävas och det är viktigt att den görs på ett hållbart sätt. Fraktionen Bark har i denna undersökning inte klarat kraven för att tillverka biokol av, då barken bildar pålagring i reaktorn som den studerade utrustningen inte klarar. Avloppsslammet klarar kraven från pyrolystekniken, men fraktionen innehåller höga halter av tungmetaller samt är inte godkänd för certifiering. Att arbeta med biokolsproduktion i Falu Energi och Vattens verksamhet har potential att bidra till uppfyllandet av Agenda 2030 och de svenska miljömålen. De delar som rapporten berör är råvaror, pyrolysteknik och användningsområden. Utöver detta berörs även vilka potentiella vinster samt utmaningar som finns med integrering av biokolstillverkning i Falu Energi och Vattens verksamhet. / Biochar has the potential to raise soil pH and stabilize heavy metals. In addition, biochars that are dug down can contribute to reduced carbon dioxide content in the atmosphere. Other uses of biochar include agriculture for increased yields and as filter materials. Modern pyrolysis equipment can produce biochar and convert the excess energy for the production of district heating or electricity. This causes waste gases to be taken care of and emissions from the process purified. Certification according to the European Biochar certificate means that sustainable production of biochar is secured. The certification involves regulations regarding the entire process from raw material to final product.   The material that Falu Energi och Vatten could produce biochar of today are the garden waste. The fraction is about 1500 tons and can be expected to enable production of 365 – 420 tonnes of biochar/year. Biochar produced by these fractions is expected to manage certification specifications. However, the pre-treatment of the factions will be required, and it is important that it is done in a sustainable manner. The fraction Bark has in this study not passed the requirements to produce biochar of, when the Bark forms the retention in the reactor that the studied equipment is not capable of. The sewage sludge meets the requirements of the pyrolysis teknik but the fraction contains high levels of heavy metals and is not approved for certification. Working with biofuel production in Falu Energi  och Vattens activities has the potential to contribute to the fulfilment of Agenda 2030 and the Swedish environmental objectives. The parts covered by the report are raw materials, pyrolysis Teknik and applications. In addition to this, the potential benefits and challenges of integrating biochar production into Falu Energi och Vattens activities are also included. / <p>2019-06-07</p>

Biokol, dvs pyrolyserat organiskt material som tillförs marken, är erkänt för sina jordförbättrande egenskaper. Ny forskning uppmärksammar nu andra användningsområden för biokol såsom adsorption av oönskade föreningar samt som effektiv kolsänka inom klimatarbetet. Näringsläckande åkrar bidrar årligen med stora kvantiteter växttillgänglig näring och relaterad eutrofiering av sjöar, vattendrag och i förlängningen till Östersjön. Eutrofieringen ska enligt EUs ramdirektiv för vatten liksom Sveriges 16 miljömål minskas. Det här examensarbetet syftade till att utreda om ett biokolsfilter kan utformas och installeras i anslutning till åkermarkers dräneringsdiken för att minska läckaget av näringsämnen från jordbruket. Genom att sedan sprida det näringsmättade filtermaterialet på närliggande åkermark önskades filterlösningen lokalt bidra till ett mer slutet kretslopp med avseende på kväve och fosfor samtidigt som biokolets jordförbättrande egenskaper utnyttjas. För att erhålla önskad reningseffekt i ett filter bör tre fysikaliska egenskaper kombineras, dess hydrauliska konduktivitet K (m/s), sammanlagd materialyta tillgänglig för kemisk reaktion (specifik yta (m2/g TS)) samt ytans reaktivitet. Alla dessa egenskaper är till viss del beroende av filtermaterialets partikelstorlek. Biokolets hydrauliska konduktivitet bestämdes experimentellt med hjälp av Darcys lag vilket gav en konduktivitet på 10-2 – 10-1 m/s. Partikelstorleksfördelningen bestämdes genom mekanisk siktning till ett intervall på mellan 0-8 mm, varav 80 viktprocent återfanns i intervallet 1,7 – 5 mm. Utifrån resultaten beräknades att biokol (2 – 6 mm) kunde ge en flödeskapacitet på ca 1 – 7 l/s.  Biokolets ytreaktivitet har inte kunnat bestämmas i denna studie. Det i studien utformade filtret placerades i ett dräneringsdike i Eskilstunaregionen inuti en befintlig vägtrumma med diameter 80 cm. Vattenföringen i diket uppmättes initialt till att variera mellan 1,5 – 7 l/s. Filterdesignen utgjordes av en halvcylinder i geotextil innehållandes 0,11 m3 biokol. Längden var 1,2 m med en tvärsnittsarea på 0,09 m2 och beräknad flödeskapacitet genom filtret vid mättad strömning var 1,2 l/s. Filterfunktionen utvärderades genom totalt tio vattenprovtagningar av vattnet vid in- och utlopp under perioden 15 maj - 1 juli 2014. Vattenproverna analyserades med avseende på näringsämnen kopplade till övergödning (PO4-P, NH4-N och NO3-N). Filtermaterialet, biokol, utvärderades med skakextraktion samt utifrån dess innehåll av metaller relaterade till fosforbindningar (Al, Fe, Mg, Mn och Ca). Resultaten visade generellt på högre halter av fosfor och kväve i utloppet än i inloppet. Även resultatet från skakextraktionen pekade på högre halter av PO4-P och NO3-N i extraktionsvattnet efter skakning. Utifrån denna studie ger biokolsfiltret ingen reduktion av näringsämnestransporten i dräneringsvatten från åkermark. Snarare indikeras en utlakning av PO4-P, NH4-N och NO3-N med det använda biokolet vilket troligen delvis berodde på att biokolet hade en negativ nettoytladdning. Den framtagna filterlösningen i den här studien antogs därför inte kunna bidra till ett mer slutet kretslopp av näringsämnen vid åkermark. / Biochar, i. e. pyrolyzed organic material applied to soil, is traditionally recognized for its soil-improving properties. New research has revealed other areas for biochar such as adsorption of unwanted compounds as well as in climate change initiatives as an effective carbon sink. Cropland leaks nitrogen and phosphorus and annually contributes with large quantities of plant-available nutrients increasing eutrophication of lakes, rivers, and finally the Baltic Sea. Both the EU WFD and the SGFTE state that active measures must be taken to reduce the eutrophication. The purpose of this master thesis was to investigate whether a biochar filter could be designed and installed in drainage ditches from farmland to reduce nutrient losses from agriculture. When nutrient-saturated, the content of the filter could then be spread on nearby farmland. The filter solution could in that case locally contribute to a more closed-loop with respect to nitrogen and phosphorus while the soil-enhancing properties of biochar were utilized. In order for a filter solution to obtain desired purification rate, three physical and chemical properties of the filter content were to be considered, its hydraulic conductivity K (m/s), total mineral surface available for chemical reaction (specific surface area (m2/g DS)) and the surface reactivity. All these properties are to some extent dependent on the filter material distribution of particle sizes. Hydraulic conductivity within the biochar was experimentally determined using Darcy's law which gave a hydraulic conductivity in the order of 10-2 – 10-1 m/s. The particle size distribution was determined by mechanical sieving to a range between 0 – 8 mm, of which 80 percent by weight was recovered in the range from 1.7 to 5 mm. It was calculated that the biochar (2 – 6 mm) filter could provide a flow capacity of about 1 – 7 l/s. The filter, designed in this thesis, was placed in a drainage ditch in Eskilstuna inside an existing culvert with a diameter of 80 cm. The water discharge in the ditch was initially measured to vary between 1.5 to 7 l/s. The filter design consisted of 0.11 m3 of biochar wrapped in a half cylinder made of geotextile. The length was 1.2 m with a cross-sectional area of 0.09 m2. The calculated flow rate through the filter, at saturated flow, was 1.2 l/s. The filter function was evaluated by a total of ten sets of water samples from both inlet and outlet taken during the period May 15 to July 1, 2014. The water samples were analyzed for nutrients linked to eutrophication (PO4-P, NH4-N and NO3-N). The biochar used as filter material was evaluated by extraction through shaking and also by its content of metals related to phosphorus bindings (Al, Fe, Mg, Mn, and Ca). A majority of the results indicated higher levels of phosphorus and nitrogen in the outlet than the inlet. Also the results from extraction showed higher levels of PO4-P and NO3-N in the extraction solution after shaking. Based on this study, this filter of biochar gave no reduction of nutrient transport in drainage water from the agricultural land. Instead, leaching of PO4-P, NH4-N and NO3-N were indicated with the used biochar. This may in part be caused by the fact that most biochar has a negative net surface charge. The designed filter solution in this study is therefore assumed not to contribute to a better closed nutrient cycle in agricultural land.

Denna rapport undersöker ett antal biomassors lämplighet att användas vid tillverkning av biokolgenom långsam pyrolys. Detta har genomförts med hjälp av en litteraturstudie inklusive fallstudierför alla undersökta biomassor och det resulterade i två modeller. En för karaktärisering av biokoletskemiska och fysiska egenskaper vid varierande pyrolystemperatur. Den andra modellen beskriver ivilken utsträckning systemets energibehov är självförsörjande. Detta genom att undersöka reaktornsenergibehov vid olika temperaturer och uppehållstider i förhållandet till den energimängd som finnstillgänglig i pyrolysgasen. De biomassor som i första hand undersökts är fiberslam, ligninpellets,olivavfall, solrosskal och kaffesump. Utöver dessa har även cashewnötsskal, kokosnötskal, risskal ochmandelskal inkluderats för att bedöma deras lämplighet att användas av Stockholm Exergi.Litteraturstudien visade att det finns många parametrar hos både processen och biomassan sompåverkar kvaliteten på biokolet, fördelning av produkter och systemnyttor. Att kvantifiera inverkanav alla parametrar visade sig svårt på grund av brist på data, varför endast effekten avpyrolystemperaturen kunde modelleras. Modell 1 visar att biokol från nötskal generellt sett är avhögre kvalitet än de från till exempel kärnor, olika typer av halm och biomassor med hög fukt ochaskhalt. De flesta nötskal är enligt fallstudierna mer lämpade för processer med fokus på bioolja somhuvudsaklig produkt. Modell 2 visade att mandelskal och olivkärnor bör ge en energimässigtsjälvförsörjande process vid temperaturer över 400 °C. / This report investigates the feasibility of several types of biomass to be used as feedstock forproduction of biochar by slow pyrolysis. A literature review and case studies for all investigatedfeedstocks resulted in two models: one for the characterization of physical and chemical propertiesof biochar at different high treatment temperatures, and the other for determining to what degreethe system will be thermally self-sustaining, if at all. This by determining the energy required by thereactor in comparison to the energy available in the pyrolysis gas. The primary investigatedfeedstocks were: fibre sludge, lignin pellets, olive wastes, sunflower seeds and exhausted coffeeresidue. Additionally, cashew nut shells, coconut shells, rice husks and almond shells were alsoinvestigated to determine their suitability for future use by Stockholm Exergi. The literature reviewshowed that there are various process parameters or parameters within the composition of thefeedstock that effects both the quality of the produced biochar, product distributions, and benefitswithin the system. To quantify the effect of all the parameters proved difficult due to the lack ofdata. However, enough data regarding the effects of the treatment temperature was collected andcould be used for modelling. Model 1 showed that biochar produced from nutshells generallyproduced biochar of higher quality than biochar made from kernels, different types of straw andfeedstocks with high content of water and ash. Most nutshells would, according to the conductedcase study, be more suited for processes where the primary objective is production of bio-oil. Model2 showed that almond shells and olive kernels should generate a thermally self-sustaining process attemperatures above 400 °C.

Pyrolys innebär att exempelvis biobränsle hettas upp i syrefattig miljö för att bilda pyrolysgas och kol. Pyrolysgasen kan brännas för att producera värme med låga utsläpp och kolet har en mängd användningsområden; jordförbättringsmedel, fodertillskott, filtermaterial, kolfastläggning, energibärare, ståltillverkning m.m. Om krav på bränsle och användningsområde för kolet uppfylls kan kolet certifieras som biokol. Syftet med den här rapporten är att utreda om pyrolystekniken är ett hållbart, tekniskt och ekonomiskt alternativ till pellets- och flisförbränning för värmeproduktion. Målet är att förmedla pyrolysens tekniska och ekonomiska förutsättningar, såväl positiva som negativa. Rapporten är baserad på en kombination av litteraturstudier, djupintervjuer, besök vid anläggningar och referensgruppsamtal.   Pyrolys har använts i tusentals år för att producera kol. I Amazonas upptäcktes landområden med en sammalagd yta större än Storbritannien i vilka jorden var kolsvart. Denna svarta jord, terra preta, är berikad med kol och har därmed blivit mycket bördigare än omgivande, ursprunglig jord. I Sverige framställdes kol för att tillgodose metallindustrin med bland annat produktionsmaterial och bränsle. Till skillnad från pellets- och flisförbränning kan pyrolystekniken använda en stor mängd olika bränslen så länge de uppfyller krav på energidensitet och fukthalt. Marknaden för biokol växer i bl.a. Tyskland men är ännu liten i Sverige. De leverantörer av pyrolysanläggningar som besökts i denna rapport, Pyreg och Carbon Terra, gör anläggningar med syfte att producera biokol. Pyreg har utvecklat en process med skruvreaktor och integrerad pyrolysgasbrännare för att t.o.m. kunna använda avloppsslam som bränsle. Carbon Terras process är enkel och robust med fokus att producera mycket kol.   Pyrolysteknikens styrkor är flexibiliteten att välja olika typer av bränslen, låga utsläpp, liten negativ miljöpåverkan och kolets olika användningsområden. Ser man till svagheterna är de marknadsrelaterade; outvecklad svensk marknad och okunskap om kolets användningsområden. Dessutom gör pyrolysanläggningarnas statiska effektuttag att de är mindre flexibla än pellets- och flispannor. I en tid då klimatförändringarna letar akuta lösningar medför kolfastläggning och biokol som jordförbättringsmedel stora möjligheter tillsammans med omvandling av pyrolysgas till fordonsbränsle. Dock är den befintliga pellets- och flisförbränningen väletablerad som uppvärmningsteknik, vilket kan utgöra ett hot mot pyrolysteknikens intåg på marknaden. Avsaknaden av regelverk pga. kompetensbrist kan också försvåra för etablering av pyrolysanläggningar.   Slutsatsen i denna rapport är att pyrolystekniken är ett bra alternativ till konventionell pellets- och flisförbränning om man kan hantera att värmeproduktinen är statisk och att man beaktar kolets värde. Värmeproduktion från pyrolysgas ger lägre utsläpp av bland annat CO, NOx och stoftpartiklar än pellets- och flisförbränning och om kolet används för kolfastläggning är möjligheten till globala klimateffekter betydande. Det som starkast påverkar den ekonomiska kalkylen är kostnaden för bränslet och intäkten på kolet. För att gardera sig mot den outvecklade biokolmarkanden i Sverige har kalkylerna i denna rapport baserats på försäljning av biokol som jordförbättringsmedel, vilket ger låga intäkter jämfört med andra användningsområden. Styrkan i att valet av bränsle är flexibelt gör det möjligt att ha en bränslekostnad på noll om materialet annars ses som avfall. Marknaden för kol i Sverige är outvecklad vilket kräver ett aktivt arbete från de som ger sig in branschen, men om utvecklingen följer den i Tyskland ser de ekonomiska förutsättningarna starka ut. / Pyrolysis is the process where biomass is heated in an environment with low oxygen level forming pyrolysis gas and char. Pyrolysis gas can be combusted to produce heat with low emissions and the char has a multitude of uses: soil improvement, animal feed supplements, filter material, carbon storage, energy source, steel production etc. If certain requirements for the fuel and how the char is used the char certified as biochar. The purpose of this report is to determine if the pyrolysis technology is a sustainable, technical and economical alternative to pellet and wood chip combustion for heat production. The goal is to convey pyrolysis technical and economic conditions, both positive and negative. The report is based on a combination of literature reviews, interviews, plant visits and reference group discussions.   Pyrolysis has been used for thousands of years to produce char. Areas, of a total area larger than the Great Britain, with pitch black soils were discovered in the Amazon. This black soil, terra preta, is enriched with carbon, and has thus become much more fertile than the surrounding native soil. In Sweden char was produced to meet the metal industries’ demand for char as material and fuel. Unlike pellet and wood chip combustion, pyrolysis can use a variety of fuels, as long as they meet the requirements of calorific value and moisture content. The market for biochar is growing particularly in Germany but is still small in Sweden. The suppliers of pyrolysis plants visited in this report, Pyreg and Carbon Terra, develop their plants in order to produce biochar. Pyreg has developed a process with a screw reactor and an integrated pyrolysis gas combustor to be able to use sewage sludge as fuel. Carbon Terra’s process is simple and robust, with a focus to produce large quantities of carbon.   The strengths of the pyrolysis technique are the flexibility to use different types of fuels, low emission, low environmental impact and the different uses of the char. Looking at weaknesses, they are market-related; undeveloped Swedish market and lack of knowledge of how to use biochar. In addition, the pyrolysis facilities have static power output that they are less flexible than pellets and wood chip combustors. At a time when finding solutions on climate change are urgent, carbon storage, using biochar as a soil improver and conversion of pyrolysis gas as a vehicle fuel are great opportunities. However, the existing pellet and wood chip combustion is well established as a heating technology, which could pose a threat to the pyrolysis technology entering the market. The lack of regulation due to shortages of knowledge of pyrolysis may also prevent the establishment of pyrolysis plants. The conclusion of this report is that pyrolysis is a good alternative to conventional pellet and wood chip combustion if you can manage the static power output and that you realize the value of the char. Heat production from pyrolysis produce lower emissions including CO, NOx and smog particles than pellets and wood chip combustion and biochar used for carbon storage has the possibility of significant global climate impact. The strongest influences on the economic calculation are the cost of fuel and the revenue of the char. The strength of being able to choose different types of fuel makes it possible to have a fuel at zero cost if the material is otherwise regarded as waste. The market for biochar in Sweden is undeveloped which increases the uncertainty of the calculations, but if the trend follows that of Germany, the economic prospects are strong.

Örebro kommun, sett till kommunkoncernen, har som mål att till 2030 bli en klimatneutral kommun. För att de ska kunna klara sitt mål krävs hållbara åtgärder. Ett förslag på det kan vara att implementera biokol vid plantering av träd i kommunen och därmed skapa en stabil och långvarig kolsänka. Övergödning är också ett allvarligt problem för miljön. Örebro kommun har i sin vattenplan presenterat att de, för att uppfylla de nationella kvalitetsmålen, ska titta på åtgärder kring övergödning. Eftersom biokol har en förmåga att reducera näringsläckage kan även biokol vara lösningen till detta problem. I denna studie har biokolets potential i Örebro kommun undersökts. Biokolets positiva egenskaper gör att det är en mångsidig produkt. Det beror på dess porositet och även dess stora specifika yta. Biokolet har även mycket goda fukthållande och näringshållande egenskaper. Kolinlagring är också en positiv egenskap som biokolet har på grund av sitt höga innehåll av stabilt kol. Målet med arbetet var att beräkna potentiell lagring av CO2 för Örebro kommun, undersöka biokolets potential att bespara näringsämnen samt undersöka effekten av att odla med biokol. Metoderna som användes var experimentella lakningsförsök, odlingsförsök samt en beräkningsmodell för att uppskatta potentiell lagring av CO2. Lakningsförsöken analyserade ammoniumjoner, fosfatjoner, pH och konduktivitet. Odlingsförsöken genomfördes på zucchiniplantor som drevs upp i ett växthus tillhörande Örebro kommun. Beräkningsmodellen för beräkning av kolsänkan gjordes i Excel med indata från litteraturen och Örebro kommun.  Lakningsförsöken visade att med 5 vol% biokol minskade läckaget med 23%. Med 20 respektive 50 vol% biokol minskade läckaget med 33 respektive 63%. Det går även att se att biokol bidrar till en pH ökning, vilket även det påverkar jordens förmåga positivt att absorbera näring. Konduktiviteten på samtliga torvblandningar visade sig minska allt eftersom ökat antal lakningsförsök. Utlakningen av fosfatjoner visade sig öka, i liten mängd i takt med en ökad volymvikt biokol.  En låg dos av hönsgödsel i kombination med biokol gav sämre tillväxt av zucchini jämfört med hönsgödsel utan biokol. Biogödseln gav däremot en positiv effekt för zucchiniplantan. De plantor som drevs upp med biogödsel och biokol blev lite större jämfört med de som drevs upp med biogödsel utan biokol.  Beräkningarna av kolsänkan visade att genom användning av biokol vid plantering av träd skulle Örebro kommun kunna lagra ca 5 ton CO2 eq/år. 2020 mättes kommunkoncernens CO2 utsläpp till 141 440 ton vilket innebär att en kolsänka 5 ton motsvarar en reducering på 0,004 %. Räknat till 2030 blir den sammanlagda kolsänkan 44 ton CO2 eq.

Runtom på den svenska marknaden finns olika strömmar av restmaterial som idag ofta uppfattas som avfall. För att uppnå ett mer cirkulärt samhälle finns förhoppningen om att dessa restmaterial skulle kunna nyttjas i en ny applikation och anses som en resurs istället för ett avfall. Biokol, ett kolrikt material skapat genom pyrolys av biomassa, har potential att innebära en högvärdig avsättning för vissa av dessa restmaterial. För att kunna säkerställa kvaliteten på det producerade biokolet för avsedd användning, har en metod nyttjats som kopplar samman materialets egenskaper, biokolets egenskaper och funktioner och lämpliga applikationer. Utvecklingen av en sådan metod kan innebära ett sätt för potentiella tillverkare av biokol att hitta en ny avsättning för sitt restmaterial och säkra att kunderna får rätt produkt för avsedd applikation. En utvärdering av de potentiella ekonomiska och miljömässiga fördelar som en produkt i form av biokol kan bidra med har även genomförts. Efter en genomförd intervjustudie valdes ett restmaterial ut för fördjupad analys; finfraktionen från utsiktat flis av returträ. Idag hanteras flis av returträ huvudsakligen genom förbränning, men potentiella förändringar i hanteringen av detta material kan uppstå inom en snar framtid. Finfraktionen i materialet medför problem under förbränning både genom slitage och korrosion på utrustning och genom brandrisker vid lagring. På grund av denna problematik förutspås att en utsiktning av denna finfraktion, som kan utgöra upp emot 20% av materialet, kan bli aktuellt. En förändring av kraven från mottagande förbränningsanläggningar kan medföra att ett restmaterial snabbt uppkommer i stora volymer, ett restmaterial som saknar avsättning. Genom att undersöka egenskaperna hos denna returträ-finfraktion kunde uppskattningar göras gällande de egenskaper som det tillverkade biokolet skulle komma att få, vilka funktioner kolet kan fylla och vilka applikationer som skulle kunna vara passande. En koppling kunde därmed göras mellan restmaterialets inneboende egenskaper och de kvalitetskrav som ställs på olika användningsområden. Den egenskap hos materialet som medförde störst problematik var innehållet av tungmetaller, med ursprung ifrån tryckimpregnerat returträ eller de färger som använts vid behandling av materialet. För att kringgå problematiken kopplat till innehåll av metaller föreslogs en tillverkning genom flash-pyrolys där en stor del av ingående restmaterial omvandlas till pyrolysolja. Studier har visat att genom denna tillverkning kan en olja med lågt innehåll av metaller produceras genom att metallerna istället koncentreras i kolet. Detta innebär dock att kolet inte uppfyller de krav som ställs för att kallas biokol, men ger en stor fördel genom att metallerna binds starkt in i kolstrukturen och på så sätt blir mindre biotillgängliga. Genom pyrolys minskar också volymen av materialet som behöver hanteras. Den applikation som ansågs mest lämplig, för kolet producerat ifrån finfraktionen av returträ, var kolfilter vid rening av avloppsvatten, som ersättning för aktivt kol. Då metallerna är starkare bundna i kolet, jämfört med ingående biomassa, anses kolet fortsatt lämpligt som filtermaterial. Vid jämförelse av miljöpåverkan och energiåtgång vid tillverkning av de olika alternativen framgick det att kol ifrån returträ har en mindre klimatpåverkan gentemot aktivt kol, samtidigt som adsorptionskapaciteten av olika metaller inte skiljde sig åt markant. För de kunder som skulle köpa in denna produkt finns även en fördel i en minskad inköpskostnad då pris för kol producerat från biomassa är ungefär hälften av priset för aktivt kol. Svårigheter som fortsatt måste hanteras är dock sluthanteringen av produkten efter användning, experimentella studier som bekräftar egenskaper och adsorptionskapacitet, samt en mer djupgående ekonomisk utvärdering för att säkerställa att potentiella tillverkare kan finna en lönsamhet i denna hantering av sitt restmaterial. / In different locations on the Swedish market, streams of residual products exist, which today usually are perceived as waste. To be able to reach a more circular society there is a hope of finding a way to use these residues in a new application, to see the material as a resource instead of waste. Biochar, a material with a high carbon content that is created through pyrolysis of biomass, has a potential to create a high-value outlet for some of these residues. In order to secure the quality of the produced biochar for the designated application, a method has been utilized that links the characteristics of the material, the characteristics and functions of the biochar and potential applications. The development of this kind of method can pose a way for potential manufacturers of biochar to find a new outlet for their residues and secure that the customers receive the right product for the attended application. An evaluation of the potential financial and environmental benefits that a biochar product can contribute with has also been conducted. After a series of interviews had been conducted, a residual product was chosen for further in-depth analysis; the fraction of wood waste that consists of finer particles. Today waste wood chips are generally being handled through incineration, however, possible changes regarding the handling of this material might soon emerge. The finer part of the material causes problems for the incineration through wearing and corrosion of equipment, as well as posing a fire hazard during storage. Due to these problems there are predictions that changed demands regarding the separation of this wood waste fraction, which can make up 20% of the material, could emerge. Changed demands from the recipient of the material can cause this residual stream to quickly appear in large quantities and without suitable outlet. Through examination of the characteristics of the material, assessments could be made regarding the characteristics of the produced biochar, which functions the char could fill and which applications that might be suitable. A connection could be made between the characteristics of the original material and the quality demands that exists for different applications. The most problematic characteristic of the material to overcome was the content of metals, originating from treated wood. To overcome this problem, manufacturing through flash-pyrolysis was suggested, were a large part of the ingoing material is converted into pyrolysis oil. Previous studies have shown that an oil with a low content of metals could be produced through this method, as the metals are instead concentrated in the char. Unfortunately, this means that the produced char does not qualify as biochar, due to a too high content of metals, but gives an advantage since the metals are less bioavailable through their bonds with the char structure. Through pyrolysis the quantity of material that needs to be handled is reduced. The most suitable application, for the char produced from the finer fraction from wood waste, was chosen to be as a carbon filter for cleaning of wastewater, as a substitution for activated carbon. Since the metals are more strongly bonded to the char, compared to the biomass, the char can still be considered suitable for a filter application. By comparison of environmental and energy demands at production of the two materials it was shown that wood waste char had less environmental impacts than activated carbon, while the adsorption capacity for different metals was not remarkably different between the two materials. For the customers, buying this product, there is also an advantage in the financial aspect due to the price of wood waste char being about half the size of the price for activated carbon. Difficulties that still needs to be overcome are the final handling of the product, after it has been used in the application, experimental studies that can confirm the characteristics and adsorption capacity, as well as a more thoroughly conducted financial evaluation to ensure that potential manufacturers can achieve financial gain in this way of handling their residues.

Östersjön har flertalet regionala miljöproblem, exempelvis övergödning samt höga halter av tungmetaller vilka beror på mänsklig påverkan. På Gotland spolas det årligen upp stora mängder släke, alger och vattenlevande växter på stränderna, som idag inte nyttjas i större utsträckning. Denna rapport syftar att bedöma lämpligheten att använda det gotländska släket för produktion av biokol. Under denna studie har ett studiebesök till Gotland, flertalet intervjuer samt en litteraturstudie genomförts vilka lagt grund för beräkningar av energi- och materialbalanser kopplat till släkesbaserad biokolsproduktion. Släket har ett kadmiuminnehåll på cirka 0,9 mg/kg och består till 80 % av vatten, där vanligt förekommande arter är bland annat bandtång och kräkel. För beräkningar av energi- och materialbalanser nyttjades två olika förbehandlingsalternativ av släket, där alternativ A var en värmebehandling och alternativ B innefattar en kompostering samt avlsutande värmebehandling. Alternativ B är mer energieffektiv sett till energiförbrukning per kilo producerat biokol vilket var 14,5 MJ/kg jämfört med 29,8 MJ/kg. Det finns både för- och nackdelar med användning av släke för biokolsproduktion. Släke är en outnyttjad resurs som kan ingå i biokolsframställning, dock är processen energikrävande på grund av det höga vatteninnehållet i biomassan. Användningen av ett kadmiumrikt biokol är även problematiskt i och med risken för utlakning av denna tungmetall. Utifrån resultatet är det därmed svårt att bedöma lämpligheten av ett släkesbaserat biokol. / The Baltic sea has multiple environmental problems, such as over-fertilization and high concentration of certain heavy metals, caused by human activity. Yearly, beach-cast is washed up on the shores of Gotland and this biomass is today not utilised to a considerable extent. This report aims to assess the suitability of producing biochar from the left over beach-cast. During this study a visit to Gotland, interviews and a literature study has been completed, which has laid the groundwork for calculations of energy and material balances regarding algae-based biochar production. The beach-cast contains approximately 0.9 mg cadmium per kg and consists of 80 % water, in which common species found are eelgrass and furcellaria, among others. For the calculations of energy- and material balances, two different pretreatment alternatives were used before the pyrolysis. Alternative A simply uses preheating and alternative B consist of a composting step before a finishing preheating session. The most energy efficient was alternative B as the power consumption per kilo produced biochar was 14,5 MJ/kg compared to 29,8 MJ/kg. The use of beach-cast for manufacturing biochar has benefits as well as disadvantages. Beach-cast is an unexploited resource that could be used for biochar production, but on the other hand the process is demanding energy-wise due to the high amount of water in the biomass. The utilisation of cadmium rich biochar is also problematic due to the risk of the heavy metal leaching. Based on the results it is therefore complicated to estimate the suitability of a beach-cast based biochar.

I dagens samhälle genereras en stor mängd avfall, där stora delar av avfallen förbränns vilket inte är gynnsamt för vare sig miljön eller klimatet. Därför finns det idag ett stort behov av klimatsmarta metoder där avfallen kan användas till att producera produkter som kan motverka klimatförändringar. Största delen av avfallen som genereras kommer från större företag som till exempel IKEA och de är i ständigt behov av nya metoder för att kunna använda sina avfall till klimatsmarta resurser. Att producera biokol av avfallen är en sådan klimatsmart metod, där biokolet är en hållbar produkt som både motverkar klimatförändringar och andra miljöproblem såsom övergödning. I denna rapport undersöktes två avfallsfraktioner från IKEA, vilka var Dust2k och Hogger. Det som undersöktes var hur lämpliga avfallsfraktionerna från IKEA är för produktion av biokol som skulle kunna appliceras i jordbruket samt hur denna lämplighet påverkas av avfallsfraktion och processförhållanden som används under pyrolysen. För att besvara frågeställningarna utfördes pyrolys på avfallsfraktionerna vid pyrolystemperaturerna 550℃ och 750℃, vilket gav fyra olika prover av biokol. Dessa prov analyserades med ett antal analysmetoder för att avgöra biokolets lämplighet som jordförbättrare och för att motverka klimatförändringar. De analyser som utfördes var elementaranalys, pH-mätning, termogravimetrisk analys (TGA), Brunauer-Emmet-Teller (BET) och svepelektronmikroskopi (SEM). Från pyrolysen och TGA kunde utbytet bestämmas, vilket uppgick till över 20% för samtliga prov. Elementaranalysen visade att biokol producerat av Hogger vid 900°C uppfyllde de EBC-krav som analyserades. Genom att mäta pH på avfallsfraktionerna samt biokolen gick det att se att pH höjdes under pyrolysen. Från BET och SEM erhölls information om porositet, ledningsförmåga och ytarea. Porositeten ökade med temperaturen och ledningsförmågan var högre för biokolet än biomassan. Ytarean låg mellan 347,2 m2/g och 422,8 m2/g och porvolymen mellan 0,173 cm3/g och 0,205 cm3/g. Det erhölls bäst egenskaper för avfallsfraktionen Hogger samt pyrolystemperaturen 750℃, vilket gjorde att slutsatsen att produktion av biokol från Hogger vid 750℃ lämpar sig bäst för användning som jordförbättrare kunde dras.

Globally the emissions of carbon dioxide from anthropogenic activities are an issue regarding the future of our planet. Today the building industry is a large contributor with approximately 10 percent of the total emissions coming from energy usage in the building industry, where about 7 percent of the global CO2 emissions are connected to the cement industry. Since cement is important and today, a non-replaceable material in concrete mixture considering the mechanical properties this is considered as a problem. Concrete is essential to the building and infrastructure industry and therefore it is of great value for society. To be able to lower the impact of concrete manufacturing, different materials are investigated to replace a part of the cement. Today, alternative materials are implemented in the cement compositions to improve the environmental impact. One material commonly used is fly ash, a waste material from coal combusting industries. However, a renewable and carbon emission sinking product could have a great impact on the total emissions from concrete manufacturing. A product that could be suitable for this is biochar, a product from pyrolysis of biomass. Previous studies show properties that could be desirable in concrete manufacturing such as high specific surface area, low bulk density, low thermal conductivity, and sound-absorbing function. Also, there are studies of biochar in cementitious material with promising results. To further investigate the biochar impact on concrete this thesis is conducted. A literature review of previous studies of biochar applications and biochar addition to concrete was conducted. This is to analyse the properties of biochar and the effect of the application on the concrete properties. Also, an experimental study was conducted to further analyse the concrete and compare the findings to previous studies. In this thesis concrete with biochar ratios of 5, 8, and 10 percentages according to the weight of the cement were compared to evaluate the performance properties. This was conducted by a laboratory test where 100 mm cubes were cast and tested for their compressive strength after 28 and 56 days. Other properties which were evaluated were the workability, density, microstructure, and chemical properties. The result showed that the workability was significantly lower for concrete mixtures with biochar addition. Also, the density decreased as the ratio of biochar increased. The same happened to the compressive strength where the comparison species had a compressive strength of 72 MPa after 28 days and the sample with 10 percent had a compressive strength of 52 MPa. However, the sample with 10 percent of biochar had the highest increase of compressive strength after additional 28 days of curing. The FTIR could not show any significant changes between samples with zero biochar addition and the samples with biochar addition / Utsläpp av koldioxid är ett globalt problem som hotar framtiden för vår planet. Idag är byggindustrin en stor bidragande faktor till dessa utsläpp där omkring 10 % av de globala utsläppen kan kopplas till energiförbrukningen i byggindustrin. 7% av de globala utsläppen kommer från cementindustrin. Då cement är ett så pass viktigt material och det saknas ersättande material med samma egenskaper anses detta vara ett problem. Betong är grundläggande för bygg- och infrastrukturmarknaden och är därför viktigt för samhället. För att kunna minska påverkan av betongtillverkningen så utreds olika material för att kunna minska cementandelen i betongen.  Idag finns alternativa material som ersätter en del av cementen för att minska klimatavtrycket. Ett sådant material är flygaska, vilket är ett restmaterial från industrier. Att i stället ersätta detta med ett förnybart bio-baserat material med koldioxidsänkande egenskaper skulle kunna innebära en förbättring av de miljöpåverkande egenskaper som finns hos betongtillverkningen. En produkt som skulle kunna vara lämplig för detta är biokol vilket är en produkt från anaerob förbränning av biomassa. Tidigare studier visar att egenskaper som skulle kunna vara fördelaktiga vid betongtillverkning finns hos biokol. Dessa egenskaper är hög specifik ytarea,låg skrymdensitet, låg värmekonduktivitet och ljudabsorberande egenskaper. Det finns även tidigare studier där biokol har applicerats till betong där resultatet har varit lovande.  Detta examensarbete har skrivits för att ytterligare analysera biokolets inverkan på betongen. För att göra detta har en litteraturstudie sammanställts med tidigare studier av biokol och biokolets inverkan på betong. Detta för att analysera biokolets karaktärsdrag och vilka effekter det har på betongens egenskaper. Till detta har även en experimentell studie gjorts för att ytterligare analysera betongens beteende vid applicering av biokol och för att kunna jämföra resultat från tidigare studier. I detta examensarbete har cementet i betongen ersatts med 5, 8 och 10% biokol av cementets vikt för att kunna jämföra egenskaperna mellan de olika proverna. Detta gjordes genom ett laboratorietest där 100 mm kuber gjöts och testades för tryckhållfastheten efter 28 och 56 dagar. Andra egenskaper som kontrollerades var konsistensen, densiteten och mikrostrukturen genom FTIR test. Resultatet visade att konsistensen påverkades kraftigt då biokol adderades till betongen. Densiteten minskade desto större andel av cementet som byttes ut. Liknande resultat uppmättes för tryckhållfastheten där den minskade från 71,9 MPa för proverna utan biokol till 51,6 MPa för betongen med 10% biokol, detta efter 28 dagar. Dock så kunde det ses att den största tillväxten av hållfasthet efter ytterligare 28 dagars härdning kunde uppmätas i provet med högst andel biokol (10%). Resultatet från FTIR testet kunde inte visa några tydliga skillnader mellan proverna med och utan biokol.

Marken är en viktig faktor att ta hänsyn till i dagens hårda klimat för våra stadsträd. Allra helst för de träd som skall stå i det mest utsatta delarna av staden, så som på torg, längs med tungt trafikerade vägar eller omringade av bara hårdgjorda ytor. En lösning är skelettjord som används i många städer i Sverige men även i andra länder. I ett projekt i Stockholm testas just nu en vidareutveckling av skelettjordar där AMA-jorden har bytts ut mot biokol. Fördjupningen i denna uppsats kommer därför att handla om hur biokol används rent praktiskt i trädens växtbäddar och vilka effekter detta har på trädens utveckling.   Syftet med denna uppsats är att få en inblick i hur biokol i stadsträdens växtbäddar används med exempel från Stockholm Biochar Project. Syftet är också att undersöka vilka parametrar som används för att mäta biokolets effekt på trädens tillväxt, samt att bedöma vilka effekter biokol har på träd.   Arbetet har genomförts som en intervjustudie som sedan kompletterats med faktasökning i vetenskapliga artiklar och böcker. Intervjupersonen är verksam inom området och arbetar som trädspecialist på trafikkontoret Stockholm stad och är delaktig i Stockholm Biochar Project. Fakta har sökts i olika databaser där sökorden biochar, biokol, terra preta, urbana stadsträd och trädinventering har använts.   Uppbyggnaden av växtbädden med biokol i Stockholm stad har visat sig vara snarlik den gamla modellen men skillnaden kan ses i att AMA-jorden har blivit utbytt mot biokol och även att dimensionerna på makadamen i skelettjorden är något ändrade.   De parametrar som används i Stockholm stad för att mäta trädets tillväxt är stamomkrets. Det finns andra parametrar som går att användas för att bedöma träds tillväxt och dessa skulle även kunna appliceras för att undersöka biokolets effekt på träd.   I en jämförelse av träds tillväxt, där träd av samma art hade växt i liknande förhållanden men i tre olika växtbäddar, visade resultatet att träden som planterats i biokol inte hade den största tillväxten. / The ground is an important factor to consider in today's tough climate for our urban trees. Especially for the trees that shall live in the most vulnerable parts of the city, such as the square, along heavily trafficked roads or surrounded by only paved surfaces. One solution is structured soils which is used in many cities in Sweden but also in other countries. An interesting new development of structured soils where AMA-soil has been replaced with biochar is now being tested in a project in Stockholm. The focus in this paper will therefore be on how biochar is used practically in the tree plant beds and the effects this has on the trees' development.   The purpose of this paper is to get an insight on how biochar in urban tree plant beds are used with examples from Stockholm Biochar Project. And also to examine the parameters used to measure the effect biochar have on tree growth, and to assess the impact of biochar has on the trees.   The work of this paper was carried out as an interview study and was then also combined with research in scientific books and articles. The interviewee is active in the area and works as a tree specialist at the traffic office,Stockholm city and complicit in Stockholm Biochar Project. Researched have been done in various databases where the keywords biokol, biochar, terra preta, urban city trees and tree inventory have been used.   The construction of the plant bed with biochar in Stockholm city has proved to be similar to the old model, but it differs in that the AMA-soil has been exchanged for biochar and also in that the dimensions of the macadam instructured soil is changed.   The parameters used in the Stockholm city to measure tree growth are stem circumference. But there are also other parameters that could be used to measure growth and these could also be applied to assess effect of the biochar on the tree.   In a comparison of tree growth, where tree of the same species had grown in similar conditions but in three different types of plant beds, the results showed that the trees planted in biochar did not have the best growth.