Medan världen undergår en klimatkris, nya sätt för att mildra den har undersökts till det korta och långa loppet. Koldioxid är ett ämne som uppmärksammats då stora mängder av den släpps ut till atmosfären på grund av förbränningsprocesser. Då detta sker, ett sätt för att mildra klimatomställningen är genom ”Carbon Capture and Storage”, CCS. Det finns redan metoder för att fånga och separera CO2, genom exempelvis roterande packade säng eller vattnade vägg kolumner. Dock har staplade disk centrifug inte undersökts. Denna rapport har undersökt och använt en staplad disk centrifug för just koldioxid separering, genom användning av vatten och NaOH-lösning som absorbenter. Några parametrar har varierats såsom koncentrationen på NaOH-lösningen, luftflödeshastighet och koldioxid koncentration. Resultaten visade att användning av en staplad disk centrifug separerade inte märkvärdiga mängder av CO2. Det hittades däremot förklaringar till detta och det var att den låga halten CO2, de begränsade mätinstrumenten och det experimentella uppställningen som ej gav tid för absorption att ske. / As the world is going through a climate crisis, ways to mitigate it in the short and long term have been investigated. Carbon dioxide is a molecule of importance due to the amounts that are freely emitted into the atmosphere because of combustion processes. Due to this, one way of many, to mitigate climate change is Carbon capture and storage, CCS. There are also consequently several ways to capture and separate CO2 in post combustion processes, such as the use of rotating packed beds or wetted wall columns, however the use of disc stack centrifuges has not been investigated for this application. This paper has investigated and used a disc stack centrifuge for this purpose, by using water and NaOH solution as aerosol absorbents. Some parameters have been varied such as NaOH concentration, air flow speed and carbon dioxide concentration.  Results had shown that the use of a disc stack centrifuge did not yield considerable CO2 separation, however, an explanation for this was found to be due to low CO2 concentration and limited measuring instruments as well as a setup that did not make it possible for absorbent and CO2 to fully react and be efficiently separated.

Kommunalförbundet Norrvatten är en av Sveriges största producenter av dricksvatten och förser över 50 miljoner vatten till över 700 000 invånare i norra Stockholm. Vattnet är renat i Görvälnverket som har sedan år 2016 planlagt en expansion av verkets kapacitet och kvalité. Ett fokusområde för att förbättra reningsprocessen är implementering av membranteknik. I det här projektet har experiment utförts som ett fortsatt arbete av att integrera ultrafiltration med koagulering på en mikropilot. Syftet med projektet är att optimera driftparameterar (koaguleringsdos, pH och alkalitet, uppehållstid och omblandning) för processen och jämföra pilotens effektivitet för två typer av matarvatten (kol- och sandfiltrat). En lägre koaguleringsdos på 2.5 mg Al/L resulterade i en 18.9 % avskiljning av TOC och 21.3% minskning i UV254. I jämförelse med en högre dos på 3.8 mg Al/L, var effektiviteten 2 % bättre för TOC och 3 % bättre för UV254. Till följd av en låg ökning i effektivitet för en högre koagulantdos påvisar en lägre dosering ett bättre alternativ. Dessutom är det rekommenderat att vid uppskalandet av piloten mer försök genomförs för att få mer pålitliga data och att automatisk dosering implementeras eftersom dosering av koagulant var en svårkontrollerad parameter.pH inom intervallet 6.8 till 7.2 visade vara mest optimal för att minimera mängden aluminiumrester i permeatet. Experimenten på pH konstaterar att flockning är pH beroende och optimalt vid pH 7. Effektiviteten var också beroende av alkaliteten. Där bäst alkalinitet anpassades till mellan 40 och 50 mg HCO3/L, med högre än 50 mg HCO3/L minskade effektiviteten av avskiljningen, vilket tyder på sämre flockning vid basiska förhållanden. Karbonatdosering av 5 mL 0.01 M Na2CO3 /L obehandlat vatten uppnådde önskad alkalinitet och minimerade aluminiumrester i permeatet.  Uppehållstiden och konfigurationen av blandning indikerade ingen optimal justering. Emellertid, en jämförelse av försök med uppehållstiden och försök utan koaguleringdos visade dramatisk minskning i effektivitet till endast 2 % TOC avskiljning och 6 % UV254 minskning. Placering av ultrafiltrationsenheten efter kolfiltret jämfört med efter sandfiltret visade inga tecken på nedsatt effektivitet. Transmembrantrycket över membranet ökade över den experimenterade perioden från 0.02 till 0.06 bar och fluktuerade under drift mellan det första och sista försöket. Det var däremot ingen skillnad i trycket mellan kolfilter och sandfilter, vilket styrker beslutet att placera ultrafiltrationsenheten efter kolfiltret. / The municipal association Norrvatten is one of Sweden's largest drinking water producers and distributes over 50 million m3 of drinking water to around 700 000 inhabitants in northern Stockholm. The water is treated in the Görväln plant, which has since 2016 planned to expand its capacity and improve its water quality. One researched area for improving the treatment process is implementing membrane technology. In this project, experiments are performed as a continued work of integrating ultrafiltration with coagulation on a bench-scale plant. The purpose is to optimise the operating parameters (coagulant dosage, pH & alkalinity, retention time, and mixing) and compare the ultrafiltration removal efficiency for two types of feed water (carbon and sand filtrate).  A lower coagulant dosage of 2.5 mg Al/L resulted in removal efficiencies on average of 18.9 % TOC removal and 21.3 % UV254 reduction. Compared to the higher dosage of 3.8 mg Al/L, the removal efficiency was only decreased with 2 % TOC and 3 % UV254. Therefore, a lower dosage is a more suitable option. Although, more data needs to be collected for a more reliable optimal dosage. In addition, for the up-scaling of the pilot, automatic dosage control needs to be implemented as the coagulant dosage is difficult to control as a parameter. pH showed the best removal efficiency in the range of 6.8 to 7.2 and minimised aluminium residue in the permeate. It verifies that flock formation is pH-dependent and optimal close to 7. The efficiency also depended on the alkalinity, with the optimal alkalinity between 40 to 50 mg HCO3/L. Higher alkalinity decreased the efficiency, which supports the theory that too basic water hinders flock formation. With minimum dosage of 5 mL 0.01 M Na2CO3/L untreated water, the required alkalinity could be achieved without affecting the amount of aluminium in the permeate residue.  The retention time and mixing configuration did not result in an optimum adjustment. However, with no retention time at a coagulant dosage of 0 mg Al/mL, the efficiency was reduced drastically to 2 % TOC removal and 6 % UV254 reduction. The placement after the carbon filter showed no adverse signs on the removal efficiency compared with placing it after the sand filter. The TMP of the membrane increased over time from 0.02 to 0.06 bar, and higher fluctuations in TMP were noted in the last experiment compared to the first. The differences were identical for both carbon and sand filtrate, strengthening the decision to place the ultrafiltration unit after the carbon filter.

Microalgae are considered as a potential feedstock for many promising applications. Some active substances in microalgae have plant biostimulation effects potentially useful in agriculture. However, to produce such a microalgal biomass, specific microalgae cultivation and post-treatment processes must be designed to preserve active substances. A particular focus is provided on cultivation (tubular photobioreactor) and different plausible post-treatment scenarios for microalgae separation (flocculation and centrifugation) and preservation (sterilization and drying). For each step, yield and energy consumption are modeled using data taken from literature or lab and pilot scale experiments. Industrial equipment for scale-up process is also studied by comparing existing systems. These models enable to make an economic evaluation of the whole process and to study its profitability for each scenario. The breakeven price is calculated as a function of the production rate. Several parameters are suggested to improve system efficiency and profitability at the end of this study. However, a better microalgae characterization and more experiments on potential post-treatment systems are required to improve the accuracy of the model.

Vätgas kan framställas från förnybara energikällor genom vattenelektrolys med anjonbytande membran (AEMWE). AEMWE har vissa fördelar jämfört med traditionell alkalisk vattenelektrolys och elektrolysmed protonledande membran. Till exempel finns det möjlighet att använda alkalisk elektrolyt (även rent vatten) och billiga platinagruppsmetallfria katalysatorer tillsammans med ett anjonbytesmembran. Den största utmaningen med tekniken är att uppnå utmärkt och stabil prestanda för membran och elektroder. AemionTM anjonbytande membran (AEMs) av olika tjocklek, vattenupptag och kapacitet undersöktes i ett AEMWE system med 5 cm2 elektrodarea. Elektrokemisk prestanda hos dessa kommersiella AEM studerades med hjälp av porösa nickel elektroder. Bland de undersökta membranen visade AF2-HWP8-75-X stabil prestanda med en högfrekvent resistans (HFR) på 90 mΩ•cm2 och kunde nå en strömtäthet på 0,8 A/cm2 vid 2,38 V med 1 M KOH vid 60 ˚C.  AEMWE med AF2-HWP8-75-X och olika elektrodkombinationer undersöktes under samma driftsförhållanden. En elektrodkombination med Raney-Ni och NiFeO som katod respektive anod visade bäst prestanda under utvärderingen och gav en strömtäthet på 1,06 och 3,08 A/cm2 vid 2,00 respektive 2,32 V. KOH-lösningens temperatur och koncentration sänktes till 45 ˚C respektive 0,1 M för att undersöka effekten av driftsparametrar på flödescellens prestanda. Flödescellen uppvisade god stabilitet under de nya driftsförhållandena, men dess prestanda minskade avsevärt. Den nådde en strömtäthet på 0,8 A/cm2 vid 2,25 V. / Hydrogen can be produced from renewable energy sources using a novel anion exchange membrane water electrolysis (AEMWE) system. AEMWE has some benefits over the currently used state-of-the-art alkaline and proton exchange membrane water electrolysis systems. For instance, there is a possibility of using alkaline electrolytes (even pure water) and low-cost platinum-group-metal free catalysts together with an ion exchange membrane. However, the main challenge is that the AEMWE system should show excellent and stable performance, depending on the stability of the membrane and the electrodes. AemionTM anion exchange membranes (AEMs) of different thickness and water uptake capacity were investigated using a 5 cm2 AEMWE system. The electrochemical behaviour of these commercial AEMs was studied using nickel (Ni) felt electrodes. Among the investigated AEMs, the AF2-HWP8-75-X showed stable performance with a high frequency resistance (HFR) of 90 mΩ•cm2 and was able to reach a current density of 0.8 A/cm2 at 2.38 V using 1 M KOH at 60 ˚C.  AEMWE systems based on AF2-HWP8-75-X and different electrode combinations were examined under the same operating conditions. An electrode combination with Raney-Ni and NiFeO as cathode and anode, respectively, showed the best performance during the degradation test and provided a current density of 1.06 and 3.08 A/cm2 at 2.00 and 2.32 V, respectively. The operating temperature and concentration of the KOH solution were reduced to 45 ˚C and 0.1 M, respectively, to study the effect of operating parameters on the flow cell performance. The flow cell showed good stability under the new operating conditions, but its performance was reduced significantly. It reached a current density of 0.8 A/cm2 at 2.25 V.

I detta projekt har experiment utförts med mål att förse kommunalförbundet Norrvatten med data som kan användas som underlag för beslutsfattande angående om deras fällningslinjer i vattenreningsprocessen ska köras i flotation eller sedimentering. För detta ändamål har koncentrationen av poly- och perfluorerade alkylsubstanser (PFAS) samt karaktär av agglomererade partiklar (flockar) undersökts och jämförts mellan fällningslinjer som körs i olika konfigurationer. För flockkaraktär har skapandet och stabiliteten av flockar varit av intresse, eftersom flotation har ett mer turbulent flöde där flockarna riskerar att brista. Partikelstorlek, storleksfördelning och zeta potential identifierades som egenskaper som reflekterar flockarnas karaktär, dessa analyserades i en zetasizer. Koncentrationen av elva vanligt förekommande PFAS ämnen analyserades i projektet. Resultatet av flockkaraktär tyder på att det ej fanns någon större skillnad i skapandet av flockar samt deras stabilitet mellan de olika fällningslinjerna som undersökts. Detta eftersom zeta potentialen var identisk (-6.45 mV) för de analyserade proverna från respektive process. Analyserna och provberedningen bedömdes ha en hög mätosäkerhet, och några förbättringar som föreslås för att öka säkerheten är genomförande av komplementerande fotoanalys för att bekräfta likheter i utseende mellan flockar, samt att genomföra mer analyser så att en statistisk giltighet av analysen kan kvantifieras. För PFAS koncentrationen så var koncentrationen av PFAS lägre i utgående vatten från fällningslinje som körs i sedimentation (7.5 ng/l), jämfört med prov från linje som körs i flotation (9.2 ng/l). För fällningslinjen som kördes i flotation så skapades skum med höga koncentrationer av PFAS (3800 ng/l) jämfört med analyserade vattenprover (5.5–9.2 ng/l), detta identifierades som en potentiell källa för PFAS-avlägsning. Resultaten av PFAS baserades endast på en provtagningsserie, och förbättringar av validitet kan åstadkommas genom samling av mer analysdata för samma processer, och genom att analysera ett av proverna i två olika instrument, som båda analyserar PFAS koncentration. / In this project, attempts have been made to collect data that allows the municipal association Norrvatten in the decision-making process on the  flotation/ sedimentation step of their water treatment process. In this sense, poly- and perfluorinated alkyl substances (PFAS) concentration and the characteristics of agglomerated particles (flocs) have been investigated and compared between the two modes that the process can be operated. For the floc characteristics, the creation and stability of the flocs were investigated, and the particle size, size distribution and zeta potential was identified as important properties and thereafter analysed using the instrument zetasizer. The concentration of eleven different PFAS compounds were analysed. The results of floc characteristics show that there is no major difference in creation and breakage of flocs in the two investigated modes, since the analysed samples had the same zeta potential, -6.45 mV. The results were deemed uncertain because of varying results, and improvement suggestions include using photoanalysis to confirm similar floc appearances and to produce more data so a statistical validity can be quantified. As for the PFAS concentration, the concentration of PFAS were slightly lower in the treatment step in which sedimentation was utilized (7.5 ng/l) compared to when flotation was utilized (9.2 ng/l). The flotation mode did, however, create foam with a high PFAS concentration (3800 ng/l) compared to the liquid samples (5.5-9.2 ng/l), so a potential PFAS removal source was identified. The results were based on one sample series, so improvements of validity can be achieved by gathering more data, analysing more samples, and analysing the same sample in two different instruments measuring PFAS concentrations.

Klimatförändringar är den enskilt största utmaningen som mänskligheten står inför under 2000-talet. För att ta itu med denna utmaning förutses förnybara energikällor en stor ökning av andelen primärenergi globalt. Den naturliga variabiliteten hos sol och vind kräver att energilagring används tillsammans med dem för en energisystemövergång. Power-to-Gas (PtG) -teknologier erbjuder en attraktiv lösning genom att möjliggöra omvandling av elektrisk energi till vätgas eller metan, vilket möjliggör integration över nätverk och sektorövergripande integration. Denna avhandling undersöker lönsamheten för en PtG-anläggning med enprimär applikation för att producera syntetisk metan (SNG) för injektion av naturgas(NG). En teknik-ekonomisk modell skapades för att simulera anläggningens drift under ett år och extrapolera resultaten för projektets livslängd. Modellen designades baserat på ett pilotprojekt som utvecklades i Frankrike med namnet HYCAUNAIS och har använt partner-samt litteraturdata för bearbetning. På grund av begränsningar i den lokala NG-nätkapaciteten undersöktes era scenarier som inkluderade att lägga till ytterligare investeringar som möjliggör ökad driftstid och intäktsströmmar, inklusive: fast elpris eller day-ahead (DA) marknadsdeltagande; nätuppgradering för ökad NG-nätkapacitet; och CH4 och H2 mobilitet. Elektrolysörers deltagande i frekvensbegränsningsreserven (FCR) ansågs också förökad lönsamhet. Resultaten visade att standardfallsscenariot (inga ytterligare investeringar) med deltagande på DA-elmarknaden var det mest attraktiva när det gäller tre undersökta mål: nettonuvärde (NPV), återbetalningsperiod (PBP) och nivåniserad metankostnad (LCOM). Driftstiden för standardfallet befanns vara cirka 90% av året; produktionen hindrades inte av begränsad nätkapacitet tillräckligt för att anse ytterligare investeringar nödvändiga. Vidare bör deltagande på DA-marknaden bestämmas av en upphörd betalningsvilja (WTP) för el i motsats till marginell vinst (MP). Att använda WTP som avgörande faktor tillät ökade driftstimmar och lägre LCOM. Men i alla undersökta scenarier var inga lönsamma; vilket innebär att marknadsförhållandena fortfarande måste förbättras kraftigt innan PtG kan få fart. En känslighetsanalys gjordes på standardfallsscenariot för att se vilka parametrar som påverkar lönsamheten mest och bör vara i fokus för vidare forskning och utveckling. SNG-taxan visade sig vara den mest inytelserika på NPV, vilket krävde att en tariff på minst 188 e=MWh (120 e=MWh användes för modellering) för att vara lönsam. Elpriset var det näst mest inytelserika och krävde ett genomsnittligt marknadspris på 25 e=MWh för att vara lönsamt. Eftersom PtG-teknik kan ge era externa fördelar som inte realiseras ekonomiskt av investerare, kan intäktsgenerering av dem ge ett sätt att förbättra lönsamheten. Detta inkluderar nätbalansering och exibilitet, avkolning, lägre nätkostnader ochförbättrad energisäkerhet. Sammanfattningsvis måste kapitalkostnaderna för utrustning,elpriser och avgifter i samband med dessa samt taxor för gröna gaser förbättras dramatiskt för att SNG-produktionen ska vara en attraktiv lösning för minskning och avkolning av el. / Climate change is the single largest challenge facing humanity in the 21st century. To tackle this challenge, renewable energies are seeing a large increase in primary energy share globally. The natural variableness of solar and wind requires energy storage to be used in conjuction with them for an energy system transition. Power-to-Gas (PtG) technologies offer an attractive solution by allowing conversion of electrical energy to hydrogen or methane, enabling cross-energy-network and cross-sectoral integration. This thesis investigates profitability of a PtG plant with a primary application of producing synthetic methane (SNG) for natural gas (NG) grid injection. A techno-economical model was created to simulate plant operation over one year and extrapolate the results for the project lifespan. The model was designed based off of a pilot project being developed in France named HYCAUNAIS and used partner as well as literature data for processing. Due to limitations inlocal NG grid capacity, several scenarios were investigated that included adding additional investments that allow increased operational time and revenue streams, including: fixed electrical price or day-ahead (DA) market participation; mesh upgrade for increased NG grid capacity; and CH4 and H2 mobility. Electrolyser participation in the frequency containment reserve (FCR) was also considered for increased profitability. The results determined the standard case scenario (no additional investments) with participation in the DA electricity market was the most attractive in terms of three objectives investigated: net present value (NPV), payback period (PBP) and levelized cost of methane (LCOM). The operational hours of the standard case was found to be approximately 90% of the year; production was not hindered by limited grid capacity sufficiently to deem additional investments necessary. Further, participation in the DA market should be determined by a cut-off willingness to pay (WTP) for electricity as opposed to marginal profit (MP). Using WTP as the determining factor allowed increased operational hours and lower LCOM. However, in all of the scenarios investigated, none were profitable; meaning that market conditions still need to greatly improve before PtG can gain momentum. A sensitivity analysis was done on the standard case scenario to see which parameters influence profitability the most and should be the focus of further research and development. The SNG tariff was found to be the most influential on NPV, requiring a tariff of at least 188 e=MWh (120 e=MWh was used for modeling) to be profitable. Electricity price was the second most inuential and required an average market price of 25 e=MWh to be profitable. As PtG technologies can provide several external benefits that are not economically realized by investors, monetization of them could provide a means of improving profitability. This includes, grid balancing and exibility, decarbonization, lower grid costs and improved energy security. Inconclusion, capital costs of equipment, electricity prices and fees associated to them, and tariffs for green gases all need to improve dramatically for SNG production tobe an attractive solution for electricity curtailment and decarbonization.

Sällsynta jordartsmetaller är en kritisk råvara som står inför viktiga utmaningar gällande utbud och efterfrågan. För att överkomma dessa utmaningar behövs det effektiva separationsmetoder. Den här rapporten studerar separationen av sällsynta jordartsmetaller med extraktionskromatografi. Tre olika extrakt-modifierade HPLC kolonner användes för att separera en samling av åtta sällsynta jordartsmetaller; lantan, cerium, praseodym, neodym, samarium, gadolinium, dysprosium och yttrium. Den första kolonnen innehöll ren HDEHP som extraktant, den andra ren HEHEHP som extraktant. Den tredje kolonnen innehöll en blandning av de två extrakanterna. Blandningen bestod av 15–30% HDEHP. Eluering genomfördes med salpetersyra i olika koncentrationer och applicering. Forskningsfrågan som rapporten bygger på gäller hurvida blandningen av extraktanterna kan förbättra separationen gentemot att endast använda de rena extraktanterna. Jämförelsen kolonnerna emellan baserades huvudsakligen på två parameterar, salpetersyraförbrukning och upplösning av toppar.  Resultaten visar att kolonnen med endast HEHEHP hade minst salpetersyraförbrukning men gav sämst upplösning. Kolonnen med endast HDEDP hade högst salpetersyraförbrukning men gav bäst upplösning, speciellt för de fyra tyngsta ämnena; samarium, gadolinium, dysprosium och yttrium. Kolonnen med extraktantblandningen gav god upplösning för alla ämnen, speciellt för de fyra lättaste ämnena; lantan, cerium, praseodym och neodym. Eftersom denna kolonn dessutom hade relativt låg salpetersyraförbrukning är den preliminära slutsatsen att denna presterade bäst generellt. Slutsatsen är därmed att extraktantblandningen kan förbättra separationen. / Rare earth elements are a crucial resource facing challenges concerning supply and demand. To meet these challenges, efficient separation methods are needed. This report investigates the separation of rare earth elements using extraction chromatography. Three different extractant modified HPLC columns was used to separate a collection of eight rare earth elements: lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, samarium, gadolinium, dysprosium, and yttrium. One column contained pure HDEHP as extractant, another pure HEHEHP as extractant. The third column contained mixture of the two extractants. The mixture contained 15-30% HDEHP. Elution was achieved using nitric acid as eluent in different concentrations and modes of elution. The research question guiding the work was to investigate if using a mixture of extractants could improve the separation as opposed to using only the pure extractants. The comparison was made based on two main performance parameters, nitric acid consumption and peak resolution.  The results show that the column with pure HEHEHP had the lowest nitric acid consumption but yielded the worst resolution. The column with pure HDEHP had the highest nitric acid consumption but the best resolution, particularly for the four heaviest analytes, samarium, gadolinium, dysprosium, and yttrium. The column with the extractant mixture yielded good resolution for all analytes and especially for the four lightest analytes: lanthanum, cerium, praseodymium, and neodymium. Since this column also had relatively low nitric acid consumption the tentative conclusion is that it performed the best overall. The conclusion is therefor that the extractant mixture can improve the separation.

Människan ger upphov till avloppsvatten varje dag. Kommunalt avloppsvatten är rikt på kol, kväve och fosfor, vilka har en stor miljöpåverkan. Vattenrening är i och med detta en nödvändighet för att minimera den antropogena inverkan på naturen och den biologiska mångfalden. Genom att rena vatten i avloppsreningsverk så kan halterna av dessa ämnen reduceras markant. Ett av många reningsverk är Himmerfjärdsverket som är beläget i Sverige, som bland annat använder deammonifikation vilket är en vattenreningsmetod för att rena ammoniumrikt avloppsvatten. I det här examensarbetet genomförs en livscykelanalys för att utvärdera hela reningsverkets miljöprofil under år 2019 och år 2015. Dessa två år använder sig utav två olika deammonifikationsmetoder, nämligen DEMON och DeAmmon. Resultaten utvärderas enligt följande miljöpåverkanskategorier: växthuseffekt, övergödning i marina- och sötvattensekosystem, humantoxicitet, ozonnedbrytning och försurning.  Livscykelanalysen genomfördes i mjukvaran GaBi med ecoinvent version 3.3 som databas och ReCiPe som metod. Resultaten tyder på att de största bidragande orsakerna till miljöpåverkan beror på anaerob rötning av slam, vilket är en process som stabiliserar slam och även från utsläpp till mark som uppkommer genom deponering av rötat slam. Andra faktorer som bidrar till miljöpåverkan är kemikalier, utsläpp av det behandlade avloppsvattnet och övriga uppkomna utsläpp från olika processer. Inom analysens gränser så dras även slutsatsen att det inte är någon markant skillnad på de två reningsmetoderna. / We, the humans, give rise to wastewater everyday. Municipal wastewater is rich in carbon, nitrogen and phosphorus, of which have large impacts on the environment. Wastewater treatment is therefore a necessity to minimize the anthropogenic impacts on both nature and biodiversity. To reduce the content of these substances, the wastewater is treated in wastewater treatment plants. One of them is Himmerfjärdsverket located in Sweden that uses, among others, deammonification of which is a biological technology for treating ammonium rich wastewaters. In this thesis, a life cycle assessment is conducted in order to do an overall evaluation of the environmental profile of this entire plant during two different years, 2019 and 2015. These years also have different deammonification technologies implemented, DEMON and DeAmmon. The results are evaluated upon the following impact categories: climate change, freshwater and marine eutrophication, human toxicity, ozone depletion and acidification.The impact assessment is conducted in GaBi software with the database ecoinvent version 3.3 and ReCiPe as method. Results indicate that the main contributors to pollution are due to anaerobic digestion, which is a process that stabilize sludge and also from emissions to soil that arise from disposal of digested sludge. Other large impacts come from chemicals that are added to the process, the effluent and other arising emissions from the different processes. It is further concluded that there are no major differences between the two deammonification technologies within the boundaries of this assessment.

This thesis project investigates the granular flow of wood pellets inside a pilot-scale rotary kiln and its impact on the pyrolysis process. The study focuses on two key factors that must be determined to evaluate their effects on pyrolysis: the mass flow rate delivered by the feeding system at different motor frequencies and the mean residence time (MRT) of the wood pellets. The research is divided into two parts: the first characterizes granular flow without heat application, while the second examines the system behavior under high-temperature pyrolysis conditions. For the first part, the mass flow rate was assessed by measuring the emptying time of the feeding silo at different screw velocities. In contrast, the MRT was determinedwith two scenarios: (1) batches of different masses of wood pellets and (2) continuousfeed until a stable solid bed was formed that allowed tracer particle tracking. In the second part of the study, the drum’s rotational speed and fed mass flow rate were varied. Results indicated a direct proportionality between the mass flow rate delivered by the feeding systems and the screw motor frequency. Additionally, the MRT was found to follow an inverse relation with the drum’s rotational speed if the process was done in batches. In contrast, the MRT was 20 minutes at a feeding rate of 51 kg h-1 and a drum’s rotational speed of 0.36 rad s -1 with a continuous feeding process. Finally, the study concludes that the wood pellet feed rate and drum rotational speed significantly influence the pyrolysis process in the rotary kiln. The system remained stable for wood pellets inside the rotary drum, starting with a feeding rate of 8 kg h-1 and scaling up until a maximum of 21 kg h-1. This behavior is evidenced by the direct proportionality between the evolution of flue gas and pyrolysis gas temperatures over time and the necessity to adjust air supply to maintain system stability.

As society grapples with challenges of net zero emission, one big remaining challenge is heavy and aviation traffic due to the associated challenge of electrifying these sectors. One potential solution for this is E-fuels. E-fuels are hydrocarbon produced from electrolysis hydrogen and carbon dioxide that receive all their energy from renewable non-organic sources. The simplest E-fuel is methanol. Currently methanol is mainly produced from syngas derived from natural gas reforming also known as steam-methane reforming (SMR). A SMR process break down methane into hydrogen, CO2, and CO with the uses of steam. This syngas is then hydrogenated and forms methanol. One alternative production route to the classic syngas hydrogenation is to capture CO2 and add electrolysis hydrogen and then hydrogenate the mixture to from E-methanol.  This thesis aims to compare the traditional production method with joint SMR-flue gas CO2 hydrogenation plant as well as a direct air capture (DAC) CO2 hydrogenation plant. This comparison will be evaluated by their engineering performance, economic performance, and environmental performance.  This evaluation is done with process simulations in Chemcad as well as Excel. In Chemcad the desulfurization step, SMR, carbon capture, and distillation is simulated. The hydrogenation reactors are simulated in Excel with kinetic data. This process data in the foundation of the engineering performance and is used to determine hydrogen and carbon utilization along with energy and water demand. For the economic evaluation CAPEX is calculated from prices of related units adjusted for size and inflation. The OPEX is based on simulation data and modelled in Excel along with net present value (NPV). The environmental performance focuses on global warming potential as well as fossil resources depletion (FD).  The DAC system has both the highest hydrogen and carbon utilization at 98% and 96,9% respectively but suffer from the highest energy and water demand. Both flue gas method and syngas method have similar hydrogen utilization at around 83,5%, but they differ significantly with carbon utilization with 87,2% and 64,7 respectively. The syngas method has the highest net profit per ton methanol along with the highest NPV and the lowest CAPEX cost out of all three methods. The flue gas method still produces a net profit, but significantly lower than the syngas method. Its CAPEX is also significantly higher than its NPV. The DAC system as negative net profit as well as the highest CAPEX by a wide margin. The environmental impact of the flue gas system is significantly lower than that of the syngas route with less than a fourth of the CO2 eq. emissions. It also has a lower FD due to its higher carbon utilization which results in a higher yield methanol per ton natural gas.  Whilst the flue gas hydrogenation has several advantages over the syngas route and the economic improvements with better optimization for the carbon capture units would bring the net profit per ton methanol more in line with the syngas route, as of today it still is not economically defensible. / När samhället kämpar med utmaningarna kring nettonollutsläpp, kvarstår en stor utmaning inom tung- och flygtrafik på grund av den associerade svårigheten med att elektrifiera dessa sektorer. En potentiell lösning för detta är E-bränslen. E-bränslen är kolväten producerade från elektrolysväte och koldioxid som får all sin energi från förnybara icke-organiska källor. Den enklaste E-bränslen är metanol. För närvarande produceras metanol främst från syntes gas som kommer från naturgasreformering, även känd som ångmetanreformering (SMR). En SMR-process bryter ner metan till väte, CO2 och CO med hjälp av ånga. Denna syntes gas får sedan genomgå hydrering för att bilda metanol. Ett alternativa till denna produktionsmetod är att fånga CO2 och tillsätta elektrolysväte och sedan låta blandningen hydrera för att bilda E-metanol.  Detta examensarbete syftar till att jämföra den traditionella produktionsmetoden med en gemensam SMR-rökgas-CO2-hydreringanläggning samt en direkt luftinfångning (DAC) CO2-hydreringanläggning. Denna jämförelse kommer att utvärderas utifrån deras tekniska prestanda, ekonomiska prestanda och miljöprestanda.  Denna utvärdering görs med processimuleringar i Chemcad samt Excel. I Chemcad simuleras avsvavlingssteget, SMR, koldioxidsinfångning och destillation. Hydreringsreaktorerna simuleras i Excel med kinetiska data. Processdata från dessa simuleringar utgör grunden för den tekniska prestandan och används för att bestämma väte- och kolutnyttjande tillsammans med energi- och vattenbehov. För den ekonomiska utvärderingen beräknas CAPEX från priser på relaterade enheter justerade för storlek och inflation. OPEX baseras på simuleringsdata och modelleras i Excel tillsammans med nettonuvärde (NPV). Miljöprestandan fokuserar på den globala uppvärmningspotentialen samt utarmningen av fossila resurser (FD).  DAC-systemet har både den högsta väte- och kolutnyttjande på 98 % respektive 96,9 %, men lider av det högsta energi- och vattenbehovet. Både rökgasmetoden och syntesgasmetoden har liknande väteutnyttjande på cirka 83,5 %, men de skiljer sig betydligt när det gäller kolutnyttjande med 87,2 % respektive 64,7 %. Syntesgasmetoden har den högsta nettoförtjänsten per ton metanol samt det högsta NPV och den lägsta CAPEX-kostnaden av alla tre metoder. Rökgasmetoden ger fortfarande en nettoförtjänst, men betydligt lägre än syntesgasmetoden. Dess CAPEX är också betydligt högre än dess NPV. DAC-systemet har negativ nettoförtjänst samt den högsta CAPEX med en bred marginal. Miljöpåverkan från rökgassystemet är betydligt lägre än den från syntes gas metoden med mindre än en fjärdedel av CO2-ekvivalenta utsläpp. Det har också en lägre FD på grund av sitt högre kolutnyttjande vilket resulterar i ett högre utbyte av metanol per ton naturgas.  Trots att rökgashydrering har flera fördelar över syntesgasvägen och de ekonomiska förbättringarna med bättre optimering för koldioxidavskiljningsenheterna som skulle få nettoförtjänsten per ton metanol mer i linje med syntesgasvägen, är metoden fortfarande inte ekonomiskt försvarbart i dagsläget.