In order to combat climate change there is a need to achieve negative emissions. Bio-energy with carbon capture and storage (BECCS) is a promising technology that offers the possibility to remove carbon dioxide (CO2) emissions from the atmosphere. However, this also implies that the BECCS process needs to store more CO2 than it emits. The purpose of this study is to examine the liquefaction, intermediate storage, transportation and long term storage of CO2 and evaluate the climate impact of the energy use and the leakage of CO2. This thesis is based on data collected through an extensive literature study and several interviews that were performed with relevant actors and informants. A key finding in this thesis is that the energy use through the examined steps of BECCS is responsible for the bulk of the CO2 emissions. Liquefaction and the transportation plays an essential role as it has the highest energy usage. Unfortunately the energy use of injecting CO2 into the geological formation remains unknown because of lack of data. The leakages found throughout the process were often negligible or even zero. However the leakages from injecting CO2 through pipeline and the CO2 leakage from long term storage was found to be of some significance. The total BECCS related carbon dioxide equivalent (CO2e) emissions, are summarised in three scenarios ranging from approximately 49-58 kg CO2e per stored tonne of CO2. In these scenario calculations, some assumptions have had to be made. In order to evaluate the true and total environmental impact of BECCS, further research will be needed. / Dagens samhälle står inför avsevärda miljömässiga utmaningar, inte minst då mängden växthusgaser (GHG) i atmosfären kommer behöva reduceras drastiskt för att undvika två graders uppvärmning. Bio-energy with carbon capture and storage (BECCS) är en teknologi med potential att avlägsna koldioxid (CO2) inte bara från nya utsläpp, utan även i bästa fall från atmosfären. I det specifika fall som denna rapport tittar närmare på, förbränns biomassa för att skapa fjärrvärme, men istället för att CO2 släpps ut i luften så fångas den upp och komprimeras till flytande form. Därefter kan CO2 transporteras till en injektionsanläggning för att slutligen pumpas ner i en geologiskt lämplig berggrund. Denna process kan resultera i negativa utsläpp om mer CO2 lagras än vad processen skapar och släpper ut. Målet med detta kandidatexamensarbete är att undersöka energianvändningen och läckaget av CO2 under förvätskningen, den kortsiktiga lagringen, transporten samt den långsiktiga lagringen av CO2. Kandidatexamensarbetet är framförallt baserat på data insamlad i form av en litteraturstudie. Denna data har även kompletterats med data från flertalet intervjuer med forskare och anställda på företag som arbetar med BECCS. Flera antaganden har varit nödvändiga då det i dagsläget finns en brist på information angående energianvändningen och läckaget av CO2 i processens delsteg. Energianvändningen för injektionen av CO2 förblir okänd då det inte fanns någon relevant information att tillgå. Då läckaget visade sig vara försumbart eller noll i flera delsteg, utgör energianvändningen en signifikant andel av de totala utsläppen. De största utsläppen av CO2 inom ramen för BECCS processen orsakas därför av förvätskningsprocessen och transporten av CO2 då dessa delar är mest energikrävande. Resultatet av kandidatexamensarbetet kan sammanfattas i tre scenarion, ett lågt scenario, ett median scenario och ett högt scenario. Slutsatsen var att samtliga inkluderade steg av BECCS resulterar i ett utsläpp mellan 49-58 kg koldioxidekvivalenter (CO2e) per ton CO2 som lagras. För att kunna kvantifiera den totala klimatpåverkan av BECCS finns ett behov av ytterligare studier som tar hänsyn till alla delsteg under processen.

För att minska den globala uppvärmningen har en rad olika aktörer satt mål för minskade utsläpp fram till 2050, däribland Haninge kommun. För att kommunen skall minska sina utsläpp bör de först kartlägga sina utsläppskällor för att få en tydlig bild över vart potentiella minskningar kan ske. Som komplement till att minska sina utsläpp och följa Sveriges satta mål med kompletterande åtgärder har kommunen en stor potential inom Bio-CCS då kommunen huserar Jordbro kraftvärmeverk, ett kraftvärmeverk som ägs av Vattenfall och drivs helt på biobränslen. Bio-CCS ligger under kategorin negativa emissions teknologier och har en stor potential till att minska koldioxidhalten i atmosfären. Studiens syfte är att föreslå en åtgärdssammansättning för att hjälpa Haninge kommun bli klimatpositivt. För att uppfylla syftet ska utsläppens magnitud och fördelning i kommunen undersökas, för att sedan utforska möjliga åtgärder för att minska och kompensera för utsläppen. Ett fokus för studien är att analysera vilken potential Vattenfalls anläggning i Jordbro har för att bidra till negativa utsläpp i Haninge, med en utblick för andra möjliga tekniker för negativa utsläpp inom kommunen. För att uppnå syftet gjordes en djupgående litteraturstudie där metoder för klimatberäkningar undersöktes för att komma fram till vilken metod som är lämpligast ur ett kommunperspektiv där Greenhouse Gas Protocols redovisningsstandard för städer valdes och verktyget som valdes för klimatredovisningen var Greenhouse Gas Protocols egna verktyg CIRIS. För scenarioanalysen av kommunens väg mot klimatpositivitet fram till 2050 valdes programmet LEAP och till sist gjordes en enkel ekonomisk analys och dimensionering av en Bio-CCS anläggning i Jordbro kraftvärmeverk baserat på kraftvärmeverkets värmeproduktion. Resultatet blev att för basåret 2018 släppte Haninge kommun ut 2,3 ton koldioxidekvivalenter per capita baserat på geografiska utsläpp, motsvarande 209 000 ton koldioxid ekvivalenter. Som resultat av privat konsumtion i Haninge släppte kommunens invånare ut 4,9 ton koldioxidekvivalenter per capita. För att kunna nå de mål som är uppsatta skulle Haninge kommun behöva minska utsläppen genom åtgärder inom främst transportsektorn samt öka andelen av biobaserade byggmaterial. För att nå målet om klimatpositivitet anses Bio-CCS vara den enda passande och realistiska negativa emissionsteknologin i dagsläget. Vid genomförande av alla åtgärder nås år 2050 vid slutet av modelleringsperioden -35 tusen ton koldioxidekvivalenter, en minskning med 60% jämfört med förväntad utveckling. I den initiala analysen uppskattas att Bio-CCS i Jordbroanläggningen skulle kunna bidra till en minskning på cirka 150 000 ton koldioxidekvivalenter per år. För att på ett kostnadseffektivt sätt installera koldioxidinfångning i Jordbro bör infångningskapaciteten ligga på 21 ton koldioxid per timme till en uppskattad kostnad på 770 SEK per ton koldioxid. Vid finansiering av en Bio-CCS anläggning krävs det i dagsläget statliga stöd då det inte finns någon marknad än för infångad koldioxid som skulle göra det till en lönsam investering / To reduce global warming a number of different stakeholders have set targets for reduced emissions by 2050, including Haninge municipality. In order for the municipality to reduce its emissions the first step is to map their emission sources to get a clear picture of where potential reductions can take place. As a complement to reducing its emissions and following Sweden's set goals with complementary measures the municipality has great potential regarding Bio-CCS as the municipality houses a combined heat and power plant in Jordbro, a plant owned by Vattenfall which runs entirely on biofuels. Bio-CCS falls under the category of negative emission technologies and has great potential for reducing the amount of carbon dioxide in the atmosphere. The purpose of the study is to propose a composition of measures to help Haninge municipality become climate positive. To fulfill the purpose, the magnitude and distribution of emissions in the municipality have been examined, and an investigation of possible measures to reduce and compensate for the emissions has been done. A focus of the study is to analyze what potential Vattenfall's facility in Jordbro has to contribute to negative emissions in Haninge, together with other possible technologies for negative emissions within the municipality. To achieve this purpose, an in-depth literature study was conducted where methods for greenhouse gas inventory were examined to determine which method is most suitable from a municipal perspective. The conclusion was that Greenhouse Gas Protocol's accounting standard for cities was the best fit. Furthermore, various tools for compiling climate data were examined, which laid the foundation for Haninge municipality's overall climate report. The tool chosen for the climate report was Greenhouse Gas Protocol's own tool CIRIS. For the scenario analysis of the municipality's road towards climate positivity before 2050, the program LEAP was chosen and finally a simple economic analysis was made for the dimensioning of a Bio-CCS plant in Jordbro’s combined heat and power plant based on the plant’s heat production. It was concluded that for the base year 2018, Haninge municipality emitted 2.3 tonnes of carbon dioxide equivalents per capita when considering the territorial emissions, corresponding to 209 000 tonnes of carbon dioxide equivalents. As a result of household consumption within the municipality inhabitants emitted 4.9 tonnes carbon dioxide equivalents per capita. In order to be able to achieve the goals that have been set, Haninge municipality would need to reduce emissions through measures primarily in the transport sector and increase the share of bio-based building materials. To achieve the goal of climate positivity, Bio-CCS is considered to be the only suitable and realistic negative emission technology at present. By implementing a range of solutions, the emissions in 2050 at the end of the modeling period reach -35 thousand tonnes of carbon dioxide equivalents, a reduction of 60% compared to expected development. In the initial analysis, it is estimated that Bio-CCS in the Jordbro plant could contribute to a reduction of approximately 150 000 tonnes of carbon dioxide equivalents per year. In order to install carbon capture in a cost-effective way in Jordbro, the capture capacity should be 21 tonnes of carbon dioxide per hour at an estimated cost of SEK 770 per tonne of carbon dioxide. Financially, a Bio-CCS facility currently needs state aid as there is no market for captured CO2 that would make it a profitable investment.

Au cours de la dernière décennie, nous avons pu assister à l’expérimentation de plusieurs nouvelles filières pour contribuer aux objectifs nationaux de décarbonation du système énergétique français : biométhane, méthane de synthèse produit par du Power-to-Gas, hydrogène, Capture et Séquestration du Carbone (CSC)… Dans quels contextes ces filières pourraient-elles se développer ? Quelles seraient le cas échéant leurs perspectives de compétition/coopération ?Ce travail de thèse évalue le positionnement de ces nouvelles filières technologiques au sein des systèmes gaz et électrique. Il propose une estimation technico-économique des choix de long terme à l’horizon 2050 dans le cadre d’un paradigme d’optimalité. L’analyse de l’équilibre offre-demande pluriannuel est complétée par celle des dynamiques de production à une échelle intra-journalière et des enjeux de flexibilité associés.Pour ce faire, le modèle TIMES-FR-GAZEL développé dans cette thèse décrit le couplage des systèmes gaz et électrique à travers une représentation explicite des chaînes technologiques. Il permet une optimisation conjointe des deux systèmes sous contraintes environnementales.A l’aide de ce modèle, le positionnement des nouvelles filières gazières et électriques en France est étudié en prenant en compte les trajectoires pour parvenir à l’horizon 2050. Les analyses sont réalisées sur la base de scénarios de demande finale qui intègrent des jeux d’hypothèses contrastés concernant la disponibilité des technologies, les stratégies de décarbonation et la demande. / Over the past decade, several new technological pathways have been experimented with a view to reaching national decarbonization targets in France. These include biomethane, synthetic methane from Power-to-Gas, hydrogen, and Carbon Capture and Sequestration (CCS). The potential contributions of these technologies could make it more difficult for stakeholders and public authorities to choose the appropriate solution. In what contexts could these technologies be developed and what are their potential competition/cooperation perspectives?This research analyzes the role of these new technological pathways within the French gas and electricity systems. We propose a long-term, techno-economic assessment of the options at a 2050 horizon applying an optimal paradigm. We analyze the systems balance over several years while addressing the issue of intraday flexibility constraints.To this end, the bottom-up TIMES-FR-GAZEL model has been developed in order to study joint gas and electricity systems optimization with explicit representation of technologies (biomethane production, Power-to-Gas, CCS, etc.).This model allows us to embed trajectory constraints to reach the 2050 horizon. Assessments are conducted based on final energy demand scenarios with contrasted hypotheses on technology availability, decarbonization strategies and energy demand.

No description available.

Oförmåga att minska utsläppen av växthusgaser i tillräckligt takt för att undvika en alltför kraftig global uppvärmning har motiverat framtagandet av tekniker med potential att minska mängden koldioxid i atmosfären. En av dessa tekniker är bioenergi med koldioxidlagring (Bio-energy with carbon capture and storage, BECCS), där koldioxid avskiljs från punktkällor med biogena utsläpp och lagras i geologiska strukturer. Även biokol tillsatt till jordbruksmark har potential att bidra till negativa utsläpp. Både svenska och internationella strategier inkluderar negativa utsläpp för att uppfylla förpliktelserna i Parisavtalet. För att säkerhetsställa att teknikerna lever upp till potentialen krävs ett livscykelperspektiv där klimatpåverkan beräknas på systemnivå. En livscykelanalys utfördes, där klimatpåverkan vid utnyttjande av grenar och toppar (GROT) från den svenska skogsindustrin beräknades för teknikerna BECCS och biokol tillsatt till jordbruksmark. Teknikerna jämfördes med ett referensscenario där GROT förbränns i ett kraftvärmeverk för att producera el och fjärrvärme utan omhändertagande av koldioxid som bildas vid förbränning. Resultaten visar att BECCS har potentialen att bidra med negativa utsläpp på mellan -168 och -666 kg CO2-ekvivalenter/ ton GROT torrsubstans (TS). Då GROT-skörden ökar till 80% av den årliga avverkade arealen skog i Sverige och kombineras med gallring, resulterar 666 kg CO2-ekvivalenter/ ton GROT TS, i 4,4 miljoner ton CO2-ekvivalenter per år. Detta motsvarar 25,8 % av klimatpåverkan från inrikestransporter i Sverige år 2016. Nettoutsläppen från biokol tillsatt till jordbruksmarker, varierar mellan 934 och -344 kg CO2-ekvivalenter/ ton GROT TS. Då GROT-skörden ökar till 80% av den avverkade arealen skog i Sverige och kombineras med gallring, resulterar 344 kg CO2-ekvivalenter/ton GROT TS i 2,2 miljoner ton CO2-ekvivalenter. Detta motsvarar 13,3 % av klimatpåverkan från inrikes transporter i Sverige år 2016. Båda teknikerna har potential att åstadkomma nettonegativa växthusgasutsläpp, men resultaten är beroende av klimatpåverkan från ersättande el- och fjärrvärmeproduktion. / The inability to achieve sufficient reduction of greenhouse gas emissions has led to the development of techniques with potential to achieve negative greenhouse gas emissions. One of these techniques is called Bio-energy with carbon capture and storage (BECCS), where carbon dioxide is captured from biogenic point sources with biogenic emissions and stored underground. Biochar applied to farmland is another technique with potential to achieve negative greenhouse gas emissions. Both Swedish and international strategies, to meet the obligations in the Paris Agreement, include negative greenhouse gas emissions. A life cycle approach is required to ensure that the techniques deliver on the promise of negative emissions. A Life cycle assessment was conducted where the global warming potential was calculated for BECCS and biochar added to farmland in two different scenarios where tops and branches (GROT) from the Swedish forest industry were used as feedstock. The techniques were compared to a reference scenario where GROT were used in a combined heat and power plant (CHP-plant). The results show that BECCS has the potential to achieve net negative emissions of between -168 and -666 kg CO2-equivalents/ tonne GROT dry matter (DM). When GROT is harvested from 80% of the yearly final felling areas in Sweden and combined with thinning, 666 kg CO2-equivalents/ Mg GROT DM is equivalent to in 4,4 million ton CO2-equivalents per year. This corresponds to 25,8 % of Sweden's greenhouse gas emissions from domestic transportation in 2016. The results of greenhouse gas emissions from biochar applied to farmland varied between 934 to -344 CO2-equivalents/ Mg GROT DM. When GROT is harvested from 80% of final felling areas in Sweden and combined with thinning, -344 CO2-equivalents/ Mg GROT DM is equivalent to 2,2 million ton CO2- equivalents per year. This corresponds to 13,3 % of Sweden's greenhouse gas emissions from domestic transportation in 2016. Both techniques have the potential to achieve net negative greenhouse gas emissions. However, the results are greatly influenced by the climate impact from generating the electricity to replace the losses in electricity production when GROT is used for BECCS and biochar instead of in a CHP-plant.

Made available in DSpace on 2014-07-29T15:07:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Juliana Dias Martins.pdf: 1294689 bytes, checksum: c255ebaebb32633087fe7f7d358cd8e8 (MD5) Previous issue date: 2012-03-02 / The bovine mastitis consists of an inflammation of the mammary gland, with acute to chronic evolution, which occurs when an infectious agent attacks the mammary gland. It is characterized by physical, chemical and sensory alterations of the milk, caused by microorganisms that invade the mammary gland and cause pathological changes in the glandular tissue. Mastitis can be classified according to the form of presentation as clinical or subclinical. Several symptoms are observed in the clinical form of the disease such as the secretion of milk with lumps, pus or watery aspect, and edemaciated stiff and febrile teats and udder. On the other hand, no symptoms can be observed in the mammary gland and milk in subclinical cases. Mastitis is a major cause of economic losses in dairy cattle farms, mainly due to reduced milk production, changes in the composition and increased somatic cell count (CCS). The objective of this study was to evaluate the prevalence of the main bacteria that cause (clinical and subclinical) bovine mastitis, and to check the sensitivity to various antimicrobial agents of clinical mastitis. The agents most frequently isolated from clinical mastitis were Streptococcus uberis and Staphylococcus aureus and the antibiogram demonstrated greater sensitivity and efficacy of the active principles linezolid, amikacin, gentamicin and imipenen regarding the isolated agents. In subclinical mastitis Streptococcus agalactiae, Streptococcus uberis and Staphylococcus sp. Were the agents most frequently identified and that determined the highest mean values of CCS. The average CCS of cows with subclinical mastitis was approximately 743 x 103 cs/mL. The study was conducted in eight dairy farms in the State of Goiás. The results were obtained by frequency analysis. In conclusion, that the results emphasize the importance of assessing the sensitivity profile of microorganisms that cause clinical mastitis in each herd studied allowing greater precision in medication prescription for future cases of clinical mastitis and for dry cow therapy. The use of other techniques such as real time PCR is also important for the detection of the main microorganisms causin subclinical mastitis, which can be indicated as a routine method, due to its specificity, providing a precise bacteriological diagnosis. / A mastite bovina constitui-se num processo inflamatório da glândula mamária, com evolução aguda a crônica; ocorre quando um agente infeccioso agride a glândula mamária. Caracteriza-se por alterações físicas, químicas e sensoriais do leite, provocadas por microrganismo que invadem a glândula mamária e provocam modificações patológicas no tecido glandular. A mastite pode ser classificada quanto à forma de apresentação, em clínica ou subclínica. A forma clínica observa-se vários sintomas como secreção de leite com grumos, pus ou de aspecto aquoso, tetos e úbere apresentando edemaciados, rígidos e febris. Na forma subclínica os sinais na glândula mamária e no leite são inaparentes. A mastite constitui uma das principais causas de perdas econômicas nas explorações de bovinos leiteiros, devido principalmente à redução na produção de leite, alterações na composição e aumento da contagem de células somáticas (CCS). Objetivou-se neste trabalho, avaliar a prevalência das principais bactérias causadoras da mastite bovina (clínica e subclínica), e verificar o perfil de sensibilidade dos agentes a diversos antimicrobianos da mastite clínica. Os agentes mais isolados da mastite clínica foram Streptococcus uberis e Staphylococcus aureus e o antibiograma demonstrou uma maior eficácia dos principios ativos linezolid, amikacina, gentamicina e imipenene, frente aos agentes isolados. Na mastite subclínica Streptococcus agalactiae, Streptococcus uberis e Staphylococcus sp foram os agentes mais frequentemente identificados e que determinaram maiores valores médios de CCS. A CCS média dos rebanhos com mastite subclínica foi de aproximadamente 743 x 103cel/mL. O estudo foi realizado em oito propriedades leiteiras, localizadas no Estado de Goiás. Os resultados encontrados foram analizados pela análise de frequência. Conclui-se que os resultados obtidos ressaltam a importância da avaliação do perfil de sensibilidade de microrganismos causadores de mastite clínica em cada rebanho estudado, possibilitando maior precisão na prescrição medicamentosa para os futuros casos de mastite clínica e a terapia da vaca seca. É importante também a utilização de outras técnicas como a de PCR em tempo real para a detecção dos principais microrganismos causadores de mastite subclínica, a qual pode ser indicada como método a ser utilizado na rotina, devido a sua especificidade, fornecendo um diagnóstico bacteriológico preciso.

Industries have faced challenges trying to lower carbon emissions and reach climate goals solely with energy efficiency and renewable energy sources but there are still some emissions that will not be mitigated by this. The purpose of this work has been to evaluate bio-energy with carbon capture and storage with co-combustion in a current study as a way to breach the gap and achieve net zero emissions on AstraZenecas production site Snäckviken. A carbon audit based on GHG Protocol has been performed to evaluate the total emissions at the site. Energy calculations were performed based on the possibilities of co-combustion with waste solvent and biofuel to produce process steam. With the flue gas characteristics for the combustion, calculations for a post combustion carbon capture plant using MEA solvent was made. An economic evaluation has been performed based on a reference plant and carbon captured for the current study. The results showed that the carbon capture lowered the emissions for the production site from 1 020 tons CO2 per year to - 2 400 tons CO2 at a cost of 1 360 SEK/tons CO2. The CO2 avoidance cost was high compared to other studies due to lower capacity. However, great savings could be m ade from handling the waste solvent on site instead of paying for the destruction of the waste. Therefore, a carbon capture plant could still be feasible for the current study.

Global energy demand is predicted to rise in the coming decades, necessitating a shift to renewable energy sources to mitigate greenhouse gas emissions. However, due to the inability to supply renewable energy around the clock, it is estimated that only by adding an important technology, carbon capture and storage (CCS), it could be possible to reduce 80% of the 1990s greenhouse gas emissions. CCS aims to reduce anthropogenic carbon emissions by capturing CO2 from flue gases, transporting, and permanently storing or reutilizing industrially. The CCS approach includes three technologies: post-combustion capture, pre-combustion capture, and oxyfuel combustion, with the latter being the emphasis of this thesis. Based on the case study of Mälarenergi’s Refused-derived waste-fired CHP plant, this thesis investigates the viability of converting existing non-fossil fueled CHP plants to oxyfuel combustion. A thorough technical investigation based on analyzing the impact of oxyfuel combustion on system performance was conducted through system modeling using a process simulator, Aspen plus. The model in this thesis considers the development of an air separation unit (ASU), a CHP plant, and a cryogenic CO2 purification unit (CPU). All of which are validated through calibration and comparison with real-world data and similar work. To investigate the influence of employing oxyfuel combustion on the generation of both heat and electricity, two different scenarios were comprised, including recirculating flue gas before and after flue gas condensation. In addition, an analysis of the oxygen purity was conducted to assess the most optimal parameters with the least impact on system performance. Moreover, a detailed eco- nomic assessment comprising the costs of integrating oxyfuel combustion was also conducted. The findings of this thesis show that integrating waste incineration CHP plants with oxyfuel combustion for CO2 capture entails promising features under the condition of 97% oxygen purity and a flue gas recirculation system taking place after flue gas condensation. This is owing to (i) modest imposed energy penalty of approximately 8.7%, (ii) high CO2 recovery ratio, around 92.4%, (iii) total investment cost of approximately 554 M$ during a 20-year lifetime, and (iv) cost of captured CO2 of around 76 $/ton. Aside from system modeling, this thesis pre- sents an overview of the current state-of-the-art technology on the different separation and capture mechanisms. It is important to highlight that the goal of this thesis is not to provide a comprehensive review but rather to present an overall picture of the maturity of the different mechanisms. The findings point to the cryogenic separation mechanism as the most mature technology for both oxygen production and capturing of CO2 during oxyfuel combustion.

Utsläpp av CO2 till atmosfären bidrar till ökningen av globala temperaturer. Industrisektorn står för 20 % av utsläppen och utav dessa kommer 6 % från pappers- och massaindustrin. För att lyckas minska den globala temperaturhöjningen till under 1,5 °C hjälper det inte bara att minska utsläppen. Även negativa utsläpp måste genereras. Syftet med denna studie är att undersöka implementeringen av CLG för att separera CO2 på ett energieffektivt sätt och samtidigt generera H2 och elektricitet. Processanalyser genomfördes för att undersöka möjligheten att implementera CLG-processen till ett typiskt massabruk. Processmodeller togs fram for att undersöka CLG, värmeåtervinning samt elektricitetsgenerering. Processmodellerna utvecklades med hjälp av Aspen Plus och Aspen HYSYS. De framtagna modellerna analyserades sedan med avseende på olika designparametrar inom CLG-processen. På ett typiskt massabruk som producerar 800 000 adt varje år kan 375 kg CO2/adt separeras och då uppnå negativa utsläpp, genom att byta ut multi-fuel forsrännaren med en CLG process. Den framtagna processmodellen skulle också kunna generera 360-504 kWh/adt av H2 beroende på de designparametrar som används för CLG-processen. Enligt modellen kan värme som återvinns från processen användas för att fånga upp ytterligare 13 % av CO2 från andra delar av bruket. Processanalys för olika designparametrar inom CLG systemet så som temperatur, luftflöde och flödet av syrgasbärare har presenterats. Nyckeltalen som undersöktes var den mängd CO2 som kunde fångas upp, mängd H2 genererad samt överskottet av elektricitet som produceras när multi-fuel förbränningen byts ut mot en CLG-process på ett typiskt massa bruk. / Emissions of CO2 to the atmosphere are contributing to the global temperature rise. The industrial sector contributed to 20 % of the emissions and out of that, 6 % are generated from the pulp and paper industry. To limit the temperature increase below 1,5 °C, the emissions not only need to be reduced but also negative emissions should be generated from different sectors. The purpose of this study is to realize the implementation of Chemical Looping Gasification (CLG) to separate CO2 (for permanent storage) in an energy-efficient way while co-generating H2 as well as electricity. Process analysis was carried out to investigate the possibility of substituting the multifuel boiler in a typical pulp mill with a CLG process. Process models for the CLG, heat recovery and electricity generation process were developed using AspenPlus and Aspen HYSYS. The process was analysed for different design conditions (temperature, autothermal condition, air flow, oxygen carrier flow) in the CLG process. It was found that in a typical pulp mill producing 800 000 adt per year, 375 kg- CO2/adt (14 % of total emissions from the process) can be inherently separated for storage to achieve negative emissions, if the multi-fuel boiler is replaced with a CLG unit. This process will also be able to generate 360-504 kWh/adt H2 depending on the design conditions in the CLG process. Heat recovered from the CLG unit can be utilized in capturing approximately 13 % additional CO2 from other sources in the pulp mill. Process analysis for different design conditions in CLG (temperature, airflow, oxygen carrier flow) have been presented. The key performance indicators were CO2 capture rates, H2 generated and net electrical output from the process.

Kemcyklisk förbränning (CLC) involverar en icke komplex separation av den bildade koldioxiden (CO2) efter förbränningen eftersom syret (O2) överförs till bränslet via en syrebärare som cirkulerar mellan luft- och bränslereaktorn. Eftersom O2 separeras effektivt från kvävgasen (N2) i luftreaktorn, erhålls en produkt gas som till majoriteten består av CO2 och vatten (H2O). Detta resulterar således i mindre komplexa och energi-krävande rökgasreningssystem. Vid förbränning av biomassa inom kemcyklisk förbränning kan negativa CO2 utsläpp erhållas om den producerade CO2 gasen infångas och slutförvaras exempelvis i geologiska formationer. Den infångade CO2 gasen måste för att uppfylla stringenta reningskrav för att undvika diverse konsekvenser relaterade till transportkedjan och slutförvaringen. Förutom CO2 och H2O, kommer den genererade rökgasen från CLC innehålla mindre mängder av biprodukter som kväveoxider (NOx), svaveloxider (SOx) och övriga kontaminanter som behöver att reduceras ned till ppm nivåer för att möta reningskravet på CO2 gasen. På grund av en ofullständig förbränning i CLC erfordras en efterförbränningskammare med en extern tillsats av O2 för att uppnå en fullständig förbränning. Det kan därför förväntas att överskotts-O2 kommer att finnas i den utgående gasen efter post oxidationskammaren, som också behöver att renas ned till ppm koncentrationer. De föreslagna rökgasreningssystemen efter CLC involverar de mest konventionella rökgasreningssystem använda inom industrin idag. Till dessa tillhör bland annat elektrofilter (ESP), våt rökgasavsvavling (WFGD), selektiv katalytisk reduktion (SCR) och selektiv icke-katalytisk reduktion (SNCR) för kväveoxireducering. Två kylnings och CO2 förvätskningstekniker diskuteras i detta arbete: den förkylda Linde Hampson systemet och det kryogena destillationssystemet. Ett rökgasreningssystem har föreslagits för varje förvätskningsteknik. Bland de två föreslagna reningssystemen, enbart scenario 2 uppfyllde Northern Lights kravspecifikationen på CO2, med en reningsgrad på 99.998%. Denna studie anses vara unik då ingen litteratur rörande rökgasrening inom kemcyklisk förbränning var publicerad under skrivtiden av denna masteravhandling. / Chemical looping combustion (CLC) involves an inherent separation of carbon dioxide (CO2), since oxygen (O2) is transferred to the fuel via an oxygen carrier, circulating between the air and fuel reactor. With O2 being removed from nitrogen (N2) in the air reactor, a separate stream containing mostly CO2 and water (H2O) is produced in the fuel reactor, eliminating the need of expensive and energy-demanding gas separation technologies. The use of biomass as fuel in CLC may result in negative CO2 emissions if CO2 is captured and stored. The CO2 product gas must comply to certain purity levels depending on ways of CO2 transportation and where it will be stored. Besides H2O and CO2, the generated flue gas stream in CLC will also contain trace amounts of nitrogen oxides (NOx), sulfur oxides (SOx) and other contaminants, thus requiring a deep removal to ppm levels to comply with the stringent CO2 purity criteria for storage in saline aquifers in this work. Due to an incomplete combustion of fuel gases in CLC, an oxy-polishing step is required for a full conversion to gas products CO2 and H2O. Therefore, pure O2 is required for the oxy-polishing step. Some residual O2 will also be expected in the flue gas stream and needs to be reduced to ppm levels. The downstream treatment in CLC involves the best available gas processing technologies practiced commercially today, such as electrostatic precipitators (ESPs), wet flue gas desulfurization (WFGD), selective catalytic reduction (SCR) and selective non-catalytic reduction (SNCR). Two CO2 processing systems are discussed in this work; the precooled Linde Hampson unit and the Distillation Separation unit. For each CO2 processing unit (CPU), a flue gas treatment is proposed. Amongst the two proposed scenarios, scenario 2, could with highest certainty, produce a liquid CO2 stream with a purity of 99.998%, complying to the CO2 criteria set by the Northern Lights Project in Norway. At the time of writing this thesis, no other literature has been published assessing flue gas treatment and CPU alternatives in in bio-CLC.