Ett av världens största miljöproblem är plastnedskräpning. På många platser kan spår av mänsklig närvaro ses i form av skräp av plast. År 2011 tillverkades det 280 miljoner ton plast, det motsvarar ungefär 28 000 Eiffeltorn. I Sverige förbrukades år 2010 ungefär 880 000 ton plast. I Asien produceras ungefär 50 % av all världens plast och Kina står för cirka hälften av detta. Nordamerika och Europa står för cirka 40 % av världens plastproduktion. Resterande produktion av plast är fördelat på Afrika och Sydamerika. Kommersiell plast är uppbyggd av små enheter kallade polymerer. Polymerer är i sin tur uppbyggda av ännu mindre enheter som kallas monomerer. Dessa monomerer är i dagsläget framställda av petroleum (råolja/mineralolja). Ungefär 4 % av världens oljekonsumtion går åt som råvara till att producera plast och lika mycket olja används som bränsle i tillverkningsprocessen. Begreppet bioplast är en hel familj av material som är biologiskt nedbrytbar, biobaserade eller bådadera. Det är dock inte en självklarhet att bioplaster besitter båda egenskaperna. PHA-plast är biobaserad och biologisk nedbrytbar, vilket är anledningen till att den står i fokus under detta examensarbete. För produktion av PHA-plast används en trestegsprocess, vilket innefattar ett fermenteringssteg, ett selektionssteg och ett ackumuleringssteg. Sist sker en extraktion för att frigöra PHA- plasten från det övriga organiska materialet. Syftet med det här examensarbetet är att med hjälp av framställning av bioplast främja miljön, vilket en anläggning som producerar bioplast skulle göra eftersom en del av den fossiloljebaserade plasten skulle kunna bytas ut mot bioplasten PHA. Större framställningsmöjligheter av bioplast i Värmland skulle medföra ett ökat intresse av en produktionsanläggning. Målet är att inventera olika industrier runt om i Värmland, i första hand matindustrier och skogsindustrier, och utreda deras processavloppsvattens potential att producera VFA. I detta examensarbete har fermenteringsförsök genomförts satsvis på processavloppsvatten från OLW, Barilla (Wasa), Skoghall, Gruvön och Rottneros. Försöken visar deras potential att producera VFA. Experimenten utfördes med ett konstant pH på 6 och varierande uppehållstid. Resultaten visade att OLW och Barilla har bäst potential till VFA-produktion med 4500 mg/l respektive 1610 mg/l. Spädning av OLWs och Barillas processavloppsvatten visade sig vara en gynnsam åtgärd, då VFA-produktionen ökade snabbare i jämförelse med de tester som utfördes vid icke-spädning. Dock erhölls inte lika stor totalmängd av VFA. Det är dock bättre att producera en större mängd VFA och på så vis låta processen ta längre tid. Vid fortsatta experiment rekommenderas att göra ytterligare försök på OLW och Barillas processavloppsvatten då de visade bäst potential till VFA-produktion. / One of the biggest environmental problems is the plastic littering. In many places traces of human presence is seen in the form of plastic littering. In the year 2011, 280 million tons of plastic was produced, which represents about 28 000 Eiffel Towers. In Sweden, about 880 000 tons of plastic a year is consumed, according to figures from 2010. Approximately 50 % of all the world's plastics are produced In Asia and China accounts for about half of it. North America and Europe account for about 40% of the world's plastic production. The remaining production is distributed between Africa and South America. Commercial plastic is made from small units called polymers. A polymer consists of smaller units called monomers. In present, these monomers are produced out of petroleum (crude oil/ mineral oil). Approximately 4% of the world’s oil consumption is spent as raw material to produce plastic and the same amount of oil is used as fuel in the plastic production process. The term bio-plastic is used for a family of materials which are biodegradable, bio- based or both. However, it is not given that bioplastics do possess both properties. PHA plastics are both bio based and biodegradable, which is why it is the focus for this thesis. Production of PHA plastic is a three-step process comprising a fermentation step, a selection step, and an accumulation stage. Finally, there is an extraction to release the PHA plastic from the organic material. The aim of this thesis is to aid the production of bioplastics in order to lessen the environmental load of plastics. The more bioplastic that can be produced, the greater the interest of a bioplastic-producing plant in Värmland. The goal is to make an inventory of industries around Värmland, primarily food industries and forest industries, and to quantify the potential of their process wastewaters to produce VFA. In this thesis, fermentation experiments conducted batch-wise was performed with process wastewater from OLW, Barilla (Wasa), Skoghall, Gruvön and Rottneros. The experiments showed the wastewaters potential to produce VFA. The experiments were performed with a constant pH of 6 and with varying residence time. The results showed that OLW and Barilla has the highest potential for VFA production with 4500 mg/l and 1610 mg/l, respectively. Dilution of OLWs and Barillas process water turned out to be favorable, as the VFA production increased rapidly in comparison with those tests that were conducted under non-dilution. The total production of VFA, however, was not as high. In further experiments, it is recommended to make another attempt at the OLWs and Barillas process wastewater since they showed the best potential for VFA production.

This thesis is focused on biodegradable or compostable plastics. Focuses on their pro-perties and uses. The work also clarifies the concept of biodegradable and compostable plastic. The work also describes the process of composting and concepts associated with it. Finally, there are several chapters devoted to the normative environment that relates to biodegradable plastics in the thesis. There are connected researches concerning the verification of the degree of degra-dation of plastics known as compostable, biodegradable and 100% compostable, in the last few chapters. There were conducted simultaneously two experiments of disintegration selected samples of biodegradable plastics. The tests of disintegration in the laboratory and in real conditions of composting were founded in March 2014 for a period of three months. There was founded a phytotoxicity test after the expiry of the time allotted in the laboratory. In a real conditions the study time was increased to 12 months. After evaluating and comparing the results of both tests disintegration may be allowed the use of biodegradable plastics in composting under controlled condi-tions. Conversely, in real conditions of home composting these plastics can not be re-commended, does not decompose.

This diploma thesis deals with the evaluation of decomposition of biodegradable plastics in the conditions of domestic composting. It describes the waste management general characteristics and basic legislation. It deals with the general characteristics of plastics, focusing on biodegradable plastics and their standards. The characteristics of the composting process and phytotoxicity issues are also presented. The practical part of the diploma thesis contains the description of realization composting experiment at domestic conditions with selected samples and monitoring the experimental process. The following parameters were measured: temperature, humidity, pH of compost and meteorological data. Further, the calculation of the decay degree of the test samples and the determination of phytotoxicity by the Phytotoxkit in the composts produced during the experiment.

This diploma thesis is focused on the issues relating to bioplastics and the possibilities of its processing. The first part of the diploma thesis deals with the issue of plastic packaging. Description of the history of plastic formation, plastics production and characteristics of bioplastics. It answers questions – what plastic is and why we need to degrade it. Classification of the most widespread in the use of bioplastics. Statistics on the production of bioplastics. Possibilities of processing of bioplastics. Factors that affect the decomposition of bioplastics. The second part of the diploma thesis is dedicated to laboratory tests, methodology of execution and analysis of laboratory results. It also describes the realization of self-attempted composting of bioplastics in domestic conditions.

Detta examensarbete har, i samarbete med snustillverkaren Skruf, gått ut på att hitta en alternativ och mer hållbar lösning till dagens snusdosor av plast. För att uppfylla syftet har en designprocess genomförts som beskrivs senare  i rapporten  där en en stor del av arbetet handlat om informationsinsamling genom litteraturstudier för att konkretisera problematiken med engångsförpackningar av plast. Detta eftersom att hanteringen av plast i dagsläget inte är hållbar. För att hitta en lösning till en ny snusdosa har användarstudier utgjort en stor del av resultatet för att fånga behov och problematik med dagens befintliga snusdosa och även hitta bättre och alternativa funktioner som underlättar hanteringen av snusdosan. Rapporten behandlar även historia kring snus och snusdosor som bidragit med en förståelse kring den historiska användningen och utvecklingen framåt.  Beteendemönster och hälsorisker med snusning är även en del av rapporten men arbetet handlar inte om att uppmana till snusning. Fokus är att belysa problemen med dagens plasthantering för att utforska alternativa lösningar. Utifrån informationsinsamlingen och användartester så skapades skissmodeller och prototyper på nya förbättrade snusdosor.  I det praktiska arbetet har även ny funktionalitet och alternativa material utforskats och testats.  Examensarbetet resulterade i en snusdosa av ett cellulosamaterial kombinerat med en bioplast som skapat ett starkt och mer hållbart material som är fullt återvinningsbart och biologiskt nedbrytbart. Materialet är kompatibelt med dagens återvinningssystem och är även komposterbart. Resultatet är en funktionell snusdosa som förenklar tömningen av snus innan den slängs samt har en funktion som ökar utrymmet för använda snus utan att snusdosans storlek behöver ökas. Slutresultatet är en snusdosa, av ett nytt material och med ny funktionalitet men som samtidigt möter snusdosans historia och traditioner.

Pappersbaserade förpackningar är ett område som växer snabbt. För att hålla ihop en förpackning och skydda dess innehåll är det nödvändigt mednågon form av förslutningsystem. I projektet har förslutningar i form av varmförseglingar studerats för olika sorters förpackningsmaterial. Vidvarmförsegling pressar två varma metallbackar ihop materialen vilket gör att en försegling bildas mellan dem. Hur stark en försegling blir beror påmaterialegenskaper och på de parameterinställningar som används vid försegling. Vilken analysmetod och vilka inställningar proverna analyseratsmed påverkar de resultat som erhålls. Studien inkluderade flexibla material för applikationer inom medicin och livsmedel samt styva material vilkavar svåra att analysera med de analysmetoder som fanns tillgängliga. Förseglingar gjordes i laboratoriemiljö och i kommersiellatillverkningsmaskiner för att undersöka om dessa kan jämföras. Experimenten visar bland annat att förseglingsegenskaperna varierar beroende påtyp av plast och papper, materialets tjocklek och ytvikt. Förseglingsstyrkan är också olika beroende på om den testas längs eller tvärs materialetstillverkningsriktning. Genom en stor mängd analyser har en strategi för hur olika material bör utvärderas arbetats fram. / Paperboard and paper based solutions are of rapidly increasing interest to the packaging industry. Packaging needs a sealing system to keep theproduct inside safe. One common type of sealing is heat sealing, i.e. the materials are placed between two hot sealing bars which are closedtogether to form a seal. The strength of such seals depend on the properties of the material and the settings during sealing. The test method and thesettings used when analysing samples do also influence the results. This study of sealing properties includes flexible material for medicalapplications and materials used in food applications, as well as stiff and thick materials used in food applications which are harder to analyse usingcurrent methods. Sealing properties are for some materials compared between seals made in commercial packaging machines and seals made in thelaboratory. The results from this study show that sealability is dependent on 1) what kind of paper and what kind of plastic are used; 2) thicknessand weight of the material; and 3) whether the test is performed in or cross machine direction. Finally, a method is proposed on how to evaluatedifferent kinds of materials based on data generated by this study.

Polyhydroxyalkanoater (PHA) är en grupp av polymerer som är biobaserade, biologiskt nedbrytbara och som kan uppvisa varierande fysiokemiska egenskaper. Således har PHA potential att ersätta konventionell och fossilbaserad plast så som polypropylen (PP) och polyetentereftalat (PET).  PHA framställas genom mikrobiologisk fermentering av organiskt material och innesluter sig i bakteriernas celler som sfäriska lagringsdepåer när bakterier matas med en kolkälla. PHAt kan sedan extraheras ut från bakterierna med hjälp av lösningsmedel, en metod som ger höga utvinningsnivåer men som kräver stora mängder lösningsmedel. Ska metoden vara hållbar och ha industriell relevans är det nödvändigt att lösningsmedelsåtervinning tillämpas.   Industriell framställning av PHA sker idag med rena bakteriekulturer som matas med odlade sockerrika grödor. Detta leder till att konkurrens om markanvändning samt vatten- och energiresurser för främst livsmedelsproduktion uppstår. Samtidigt skapas restströmmar från industri och samhälle innehållande organiskt material och blandade bakteriekulturer vilka kan utnyttjas för att producera PHA.   I detta arbete har PHA-processen modellerats i processimuleringsprogrammet CHEMCAD där data på restströmmar från skogsindustrin utnyttjas för PHA-produktion. I modellen har uppströmsprocesserna fermentering, anrikning, PHA-ackumulering och avvattning samt nedströmsprocesserna lösningsmedelsextraktion och separation inkluderats. Nedströmsprocesserna har modellerats för två fall. Ett fall där extraktion gjorts med 100 % torr biomassa (extraktionssystem 1) samt ett fall där extraktion gjorts med våt biomassa (extraktionssystem 2). Därtill implementerades intern värmeväxling vilket optimerades genom införandet av pinchanalys.   Målet med projektet var att upprätta en energianalys av PHA processen, identifiera energibehovet för de enskilda PHA-processerna, analysera om lösningsmedelsextraktion görs mest energieffektivt med våt eller torr biomassa samt att utvärdera hur intern värmeväxling kan bidra till att energieffektivisera PHA-processen.  Resultaten som erhölls visade att behovet av extern värme kunde minska från 49 till 13 MJ/ kg PHA och kylbehovet från 43 till 11 MJ/ kg PHA efter införandet av intern värmeväxling för extraktionssystem 1. När extraktion utfördes enligt extraktionssystem 2 minskade det externa kylbehovet från 98 till 48 MJ/kg PHA och det externa värmebehovet från 60,9 till 8,1 MJ/ kg PHA. I jämförelse med det totala specifika värme- och kylbehovet var det totala specifika elbehovet för PHA-processen lågt vilket kan ses som positivt då el är högvärdig och dyr energi. När extraktion utfördes enligt extraktionssystem 1 var det totala specifika elbehovet 3,55 MJ/ kg PHA och för extraktionssystem 2 var motsvarande siffra 4,1 MJ/ kg PHA. Störst elbehov uppstod i processen för luftning av PHA-ackumuleringstanken vilket krävde 2,8 MJ/kg PHA. / Polyhydroxyalkanoates (PHAs) is a group of biobased and biodegradable polymers which can exhibit flexible physicochemical properties. Thus, PHA has the potential to replace conventional and fossil-based plastic such as polypropylene (PP) and polyethylene terephthalate (PET).  PHA is produced through microbiological fermentation by organic matter and is stored in the cells of bacteria as spherical storage depots when the bacteria are feed by a carbon source. The PHA can then be extracted from the bacteria using solvent, a method resulting in high yields of PHA but on the other hand large quantities of solvent is required and if the method will be sustainable and have industrial relevance it is necessary to apply solvent recycling in the system.  Today industrial production of PHA takes place using pure bacterial cultures and cultivated sugar-rich crops. This contributes to a competition of land use and water and energy resources, mainly for food production. At the same time, waste streams are generated from industry and society containing organic material and mixed bacterial cultures which can be used to produced PHA.  In this work the process for PHA production has been modelled in the process simulation program CHEMCAD using data from waste streams produced from forest industry. In the model the following upstream processes has been included; acidogenic fermentation, enrichment, PHA-accumulation, dewatering and the downstream processes solvent extraction and separation. Moreover, the downstream processes have been modelled for two cases; one case where extraction takes place using 100 % dry biomass (extraction system 1) and one case where extraction takes place using wet biomass (extraction system 2). In addition, internal heat exchanging was implemented which was optimized through the introduction of pinch analysis.   The aim of the project was to establish an energy analysis of the PHA process, identify the energy needs of the individual PHA processes, analyse whether solvent extraction is made most energy efficient using wet or dry biomass and to evaluate how internal heat exchanging can contribute to make to the PHA process more energy efficient.   The results obtained showed that the need for external heating and cooling could decrease from 49 to 13 MJ/ kg PHA and 43 till 11 MJ/ kg PHA after the implementation of internal heat exchanging for extraction system 1. When extraction was performed according to extraction system 2 the external cooling demand was reduced from 98 to 48 MJ/kg PHA and the externa heating demand was reduced from 60,9 to 8,1 MJ/ kg PHA. In comparison with the total specific heating and cooling demand, the total specific electricity demand for the PHA process was low, which can be seen as positive as electricity is high-value and expensive energy. When extraction was performed according to extraction system 1, the total specific electricity requirement was 3,55 MJ/ kg PHA and for extraction system 2 the corresponding value was 4,1 MJ/ kg PHA. The greatest electricity demand arose in the process of aerating the PHA accumulation reactor with 2,8 MJ/kg PHA.

I framtiden kommer avfall att behöva hanteras cirkulärt och resurser tas om hand för att möta hårdare framtida miljökrav. Ett miljöproblem som lyfts de senaste åren är nedskräpning där plast ofta nämns som ett exempel. Plast är ett viktigt material och används i stora delar av samhället. Det är hållbart och har ett högt nedbrytningsmotstånd vilket har bidragit till materialets popularitet. Dock leder dess egenskaper till problem om materialet hamnar i naturen eller havet. Ett alternativ till konventionellt tillverkad plast som senare år har fått uppmärksamhet är bioplast. Ett sätt att tillverka bioplast är från polymerer som kallas polyhydroxyalkanoater (PHA). PHA är biologiskt lättnedbrytbara, biobaserade och förnyelsebara polymerer och benämns som framtidens polymerer av forskare. Polymererna kan tillverkas från mixade bakteriekulturer som bland annat hittas i skogsindustriella avloppsvatten. Fördelar med att använda en mixad istället för en monobakteriekultur är reducerade kostnader i produktionen. De höga kostnaderna för produktionen är en nackdel och lyfts fram som ett hinder för att en storskalig industriell produktion kan ske lönsamt enligt tidigare studier. Kostnaderna för extraktionen av polymererna utgör ungefär 70 % av de totala produktionskostnaderna. I det här arbetet har sex olika teoretiskt uppbyggda system som producerar färdiga PHA polymerer från skogsindustriellt avloppsvatten undersökts med Gruvöns bruks biologiska reningsanläggning, Multibio, som utgångspunkt. Systemen som undersöktes var kombinationer av olika sätt att fermentera avloppsvattnet och därefter extrahera polymererna. Målet var finna det system som var mest ekonomiskt försvarbart med ett syfte att analysera olika system som kan bidra till en ekonomisk hållbar tillväxt. För att beräkna flöden av massa och energi upprättades en beräkningsmodell i Matlab Simulink, där dagsdata från 2019 matades in. Resultaten från mass- och energianalysen importerades därefter till Microsoft Excel och en kalkyl byggdes. Resultaten visade att systemet med fermentering vid inloppstemperaturen på flödet och en kombination av högtryckshomogenisering och enzymextraktion producerade upp till 650 ton PHA per år och även generade en vinst på cirka 20 miljoner kronor om året. Med hjälp av nuvärdesmetoden itererades en högsta tillåten grundinvestering fram för att systemet ska vara avbetalat efter 15 år som slutade på cirka 150 miljoner kronor. I studien förekommer osäkerheter som efter analyser och diskussion är rekommenderade att utredas vidare som bland annat efterhanteringen av de nya kemikalier som uppstår med det nya systemet och indata på priser till kalkylen. Av studiens resultat dras slutsatsen att potential finns för att produktion av PHA från skogsindustriellt avloppsvatten kan ske med en ekonomisk hållbarhet men att fortsatta studier är nödvändiga på grund av osäkerheterna i arbetet. / In the future, waste will need to be handled in a circular manner and resources be taken care of to meet the tougher environmental requirements of the future. An environmental problem that has been highlighted in recent years is littering where plastics are often cited as an example. Plastic is an important material and is used in large parts of society. It is durable and has a high degradation resistance which has contributed to the material's popularity. However, its properties often lead to complications if the material ends up in nature or the ocean. An alternative to conventionally manufactured plastics that has received attention in recent years is bioplastics. One way to make bioplastics is from polymers called polyhydroxyalkanoates (PHA). PHAs are biodegradable, biobased and renewable polymers and are referred to as the “polymers of the future” by researchers. The polymers can be made from mixed bacterial cultures which can be found in forest industrial wastewater. Benefits of using a mixed rather than a monobacterial culture are the reduced costs in production. The high cost of production is a disadvantage and is highlighted as an obstacle to a large-scale industrial production being profitable according to previous studies. The cost of extraction of the polymer represents about 70% of the total production cost. In this work, six different theoretically constructed systems that produce ready-made PHA polymers from forest industrial wastewater have been investigated using Gruvön mill's biological wastewater treatment plant, Multibio, as a starting point. The systems investigated were combinations of different ways of fermenting the wastewater and then extracting the polymers. The goal was to find the system that was most economically defensible with the aim of analysing different systems that could contribute to economically sustainable growth. To calculate mass and energy flows, a model was established in Matlab Simulink, where daily data from 2019 were used. The results of the mass and energy analysis were then imported into Microsoft Excel and a spreadsheet was built. The results showed that the system of fermentation at the inlet temperature of the flow and a combination of high-pressure homogenization and enzyme extraction produced up to 650 tonnes of PHA per year and generated a yearly profit for about 20 million SEK. Using the present value method, the maximum allowable basic investment was iterated until the system would be paid off after 15 years, which ended at about 150 million SEK. The study contains uncertainties, that after analysis and discussion are recommended to be further investigated, such as the handling of the new chemicals that arise with the new system and input on prices for the calculations. The study concludes that there is potential for production of PHA from forest industrial wastewater with economic sustainability, but that further studies are necessary due to the uncertainties in the thesis.

Syftet med denna studie är att förstå hur hållbarhet påverkar en ny hållbarhetsinriktad råvaruleverantörs förmåga att starta relationer med kunder. Teori om relationsinitiering för uppstartsföretag har tillämpats, samt en för undersökningen skapad analysmodell. Metoden som använts är kvalitativ och inkluderar semi-strukturerade intervjuer genomförda i person och via Zoom. Viktiga utmaningar som framkom i studien är dels att hitta en partner med matchande hållbarhetstänk som vill investera och engagera sig i materialtestning tillsammans, men framförallt att testningen behöver vara framgångsrik för att initieringen ska kunna resultera i en framtida affärsrelation. När hållbarhet står i fokus är slutsatsen att priset på råvaran spelar mindre roll för kunden. Dock kan kunder komma att bli mer priskänsliga framöver, särskilt om fler konkurrenter till råvaruleverantören gör sig hörda. Analysen förbättrar den nuvarande kunskapen om relationsinitiering av nystartade och särskilt hållbara råvaruföretag, och demonstrerar tillvägagångssätt som liknande aktörer skulle kunna anamma på grund av sin unikhet och flexibilitet.

Since the industrial revolution the rise of the global economy depends on using more amounts of fossil fuels. Currently oil is the leading feedstock for the production of various kinds of plastic products, from packaging materials to machine parts. However, even this advanced technology, such as plastic, awarded several Nobel prizes, has its drawbacks. The big disadvantage is their very slow degradation (tens to thousands of years), thereby the accumulation of waste is increasing. Another disadvantage is its production from non-renewable materials (oil). Therefore, the developed economies, including the European Union (EU), are trying to find new alternatives to conventional plastics using biotechnology manufacturers to called bioplastics, which are made from renewable materials. This thesis deals with the use of bioplastics in the market. Using the questionnaires is creating survey of market among producers of bioplastics and consumers, combined with a personal interview with the promoters of bioplastics. Results processed by this methodology showed that the biggest factor, which influence the promotion of bioplastics, is too high price. This is the main reason why the public is so little informed about them. If the price of production decreases, promotion and use of bioplastics will be probably to increase.