Till följd av ökade utsläpp av växthusgaser har klimatförändringar blivit ett faktum och ett väldiskuterat ämne världen över. Parallellt med klimatfrågan behöver den allmänna folkhälsan gynnas, och med ett ständigt växande samhälle växer även efterfrågan på fler idrottsanläggningar. Då byggnader står för en betydande del av bidragen till den globala klimatpåverkan och primärenergianvändning blir idrottsanläggningars miljöpåverkan en allt viktigare fråga. Vilka typer av anläggningar som bör byggas för att främja den allmänna folkhälsan samtidigt som miljöpåverkan minimeras är en fråga som fler och fler av Sveriges kommuner börjar diskutera. Att bygga idrottsanläggningar som multihallar i flera plan är ett fenomen som undersöks allt mer och kan möjligen vara en potentiell lösning. Syftet med detta examensarbete var att undersöka miljöpåverkanskategorierna klimatpåverkan och primärenergianvändningen från Hästhagens sporthall i Malmö. Hallen är byggd i två plan och innehåller därmed två fullstora gymnastikhallar staplade på varandra. Miljöpåverkan från denna multihall jämfördes sedan med den från en traditionell sporthall i ett plan. För att analysera miljöpåverkanskategorierna utfördes en livscykelanalys utifrån ISO-standarderna 14040 och 14044, och avgränsningar gjordes utifrån standarden för värdering ochberäkning av byggnaders miljöprestanda, SS-EN 15978:2011. Därmed undersöktes endast modulerna A1-A5 i byggskedet, vilka innefattar produktion av byggmaterial, transport och konstruktion, samt modul B6 som hanterar energiförbrukningen i driftfasen. Materialen som studerades var de som utgör klimatskalet av Hästhagens sporthall och består främst av betong, tegel, isoleringsmaterial och fönster. I driftfasen granskades klimatpåverkan och primärenergianvändningen av fjärrvärme samt fastighets- och verksamhetsel. Resultaten visar att det är produktionen av material i modul A1-A3, samt fjärrvärmen i B6 som har störst utsläpp av CO2-ekvivalenter och därmed bidrar mest till klimatpåverkan. Utslaget på multihallens antagna livslängd på 70 år har byggfasen en något större påverkan än driftfasen, 27 respektive 23 ton CO2-ekvivalenter per år. Vad gäller energianvändning är det driftfasen som brukar majoriteten av primärenergin, 795 GJ per år, vilket är drygt tre gånger mer per år än de 254 GJ som byggfasen använder. I jämförelsen med en traditionell sporthall i ett plan framgår att Hästhagens sporthall i två plan är något mer energieffektiv och har en lägre klimatpåverkan per tillhandahållen aktivitetstimme. Miljöpåverkan från idrottsanläggningar är dock ett förbisett område och det krävs mer forskning för att kunna dra generella slutsatser om huruvida sporthallar i fler plan är mer miljövänliga än traditionella hallar. / Due to the increase in greenhouse gas emissions, the issue of climate change is now a well debated topic worldwide. Simultaneously, the municipalities in Sweden are constantly working on improving the public health and with a growing society the demand for new sports facilities is increasing. Since the construction and operation of buildings contribute to a major part of the global climate impact as well as primary energy use, the environmental impact of sports facilities is an important question. What sorts of buildings that are most beneficial to increase the health of the general public, and at the same time minimizing the environmental impact, is a question that a growing number of municipalities in Sweden are starting to discuss. The aim of this thesis was to examine the climate impact and the primary energy use of Hästhagens sporthall in Malmö. The multi-use sports facility is constructed in two levels, putting two full-sized gymnasiums on top of each other. Its environmental impact was then compared to the impact of a traditional one-level gymnasium. To conduct this analysis, a life cycle assessment was preformed according to the international standards ISO-14040 and 14044, and the definitions and boundaries of the study was set based on the standard SS-EN 15978:2011, defining the calculation method and assessment of environmental performance of buildings. Thus, modules A1-A5, which include production of building materials, transportation and construction, as well as module B6, which handles the energy use during operation, were examined. The materials that are included in the pre-use phase make up the shell of the building and consists mostly of concrete, brick, insulation and windows. In the operational or use phase, district heating and electricity use were studied. The results show that the production of materials, modules A1-A3, as well as the district heating have the highest emissions of CO2-equivalents and that, if divided upon the total life expectancy of 70 years of the building, the pre-use phase has a slightly higher climate impact than the use phase, 27 versus 23 ton CO2-equivalents per year. Regarding primary energy use, the use phase require 795 GJ per year, and has thus more than a three-fold impact than the pre-use phase, which only requires 254 GJ per year. Compared to a traditional one-level gymnasium, Hästhagens sporthall is somewhat more energy efficient and has a lower climate impact per hour performed activity. However, more research is needed to make more general conclusions about the possibility of multi-use facilities in multiple levels to be more environmentally friendly than one-level establishments.

Die vorliegende Ausgabe beschäftigt sich mit den Herausforderungen der ökologischen Leistungsmessung durch das Instrument der Ökobilanz. Der Fokus wird insbesondere auf Unsicherheiten gelegt. In einer einführenden Betrachtung werden Problemfelder von Ökobilanzstudien erläutert, die in den verschiedenen Phasen der Ökobilanz auftreten. Die weiteren Ausführungen konzentrieren sich auf den Bereich der Unsicherheiten. Nach einer Definition werden die Auswirkungen der Probleme systematisiert und anschließend praktische Möglichkeiten zum Umgang mit diesen erarbeitet. Eine besondere Rolle spielen dabei Datenunsicherheiten, da Ökobilanzstudien als sehr datenintensive Verfahren der Lebenszyklusanalyse bekannt sind. Insgesamt 17 Forschungsfragen, die sich aus den theoretischen Betrachtungen ableiten, wurden anhand einer Literaturstichprobe überprüft. Diese Literaturstichprobe wurde mit dem Verfahren der computergestützten Inhaltsanalyse auf die Forschungsfragen hin untersucht, bei der insgesamt 2.000 Textstellen kodiert worden sind. Bei dieser Analyse werden zunächst allgemeine, definitorische Grundcharakteristika wie die Definition der funktionellen Einheit oder die Angabe des Allokationsverfahrens überprüft. Die tiefergreifende Untersuchung der Studien betrachtet vor allem das generelle Erkennen von Unsicherheiten im Verlauf einer Ökobilanzstudie und den Einsatz von Verfahren, um den Einfluss der Unsicherheiten auf das Ökobilanzergebnis zu verdeutlichen. Dabei stellt sich heraus, dass in weniger als 50 Prozent der Studien eine Aussage kodierbar war, die auf das Erkennen der Unsicherheiten schließen lässt. Dennoch wurden in 37 Prozent der analysierten Studien Verfahren eingesetzt, die in der Lage sind, den Einfluss von Unsicherheiten auf die Ökobilanzergebnisse zu verdeutlichen und somit den Entscheider vor Fehlentscheidungen zu bewahren.

Abstract This thesis explored innovative ways to improve estimation of material footprint-type indicators in application of Input-Output (IO) analysis to Material Flow Accounting. The following six research questions were addressed: 1) What is the potential impact of sector aggregation in IO modelling of raw material flows? Modelling errors due to aggregation of industries with dissimilar material requirements and trade structures into a single sector in IO models when calculating the material footprint were empirically analysed relative to greenhouse gas emissions. Significant biases emerged for raw material flows, which suggests that care should be taken when aggregating extractive sectors in IO models. 2) Can bottom-up approaches, such as LCA (Life Cycle Assessment), improve estimation of the raw materials embodied in trade products? and 3) What are the implications of integration of country-specific information from high geographical coverage IO models into LCA approaches for calculation of raw material embodied in trade products? An approach for combining country-specific production blueprints with LCA based on regional averages was developed. This approach proved useful in refining estimates of upstream raw materials embodied in trade products, although care is needed during its application since new biases may arise. 4) Can further perspectives be gained with a new allocation method, the ‘value added-based material footprint’, which assigns supply chain-wide raw material extractions to each participating economic actor according to its added value generation, contributing to discussions on the distribution of mitigation costs? Certain countries and sectors were found to be more material-intensive with this new accounting approach than in other widely known allocation methods, e.g. consumer footprint. 5) Are there unequal exchanges between high-income economies and middle- and lower-income countries when measured in terms of raw material and value added flows? and 6) Could integration of local and global IO data provide useful insights to study presence/absence of unequal material exchange at sub-national level? A study of material flows at inter- and intra-national level demonstrated that a regional economy can play a twofold role, both as sink or source of raw materials and in value added, depending on its position in the global economic hierarchy. / Tiivistelmä Tässä työssä tutkittiin innovatiivisia tapoja, joilla voitaisiin parantaa materiaalijalanjälki -tyyppisten indikaattoreiden käytettävyyttä panos-tuotos (Input-Output, IO) -analyysissa, kun niitä sovelletaan Materiaalivirta-analyysi (Material Flow Accounting, MFA) -metodiin. Seuraaviin tutkimuskysymyksiin haettiin vastauksia: 1) Mikä on sektorien yhdistämisen potentiaalinen vaikutus raaka-ainevirtojen IO-mallintamisessa ja miten poikkeamia voidaan estää? Tämän puitteissa tarkasteltiin mallinnusvirheitä, jotka johtuvat erilaisten toimialojen yhdistämisistä yhdeksi sektoriksi. 2) Voivatko alhaalta ylöspäin suuntautuvat lähestymistavat, kuten elinkaariarviointi parantaa tuotteisiin sisältyvien raaka-ainevirtojen arviointia? ja 3) Mitä vaikutuksia on laajan maantieteellisen kattavuuden IO-malleihin sisältyvien maakohtaisten tietojen yhdistämisestä LCA-pohjaisiin lähestymistapoihin, kun tavoitteena on laskea tuotteisiin sisältyviä raaka-ainemääriä? Tämän tutkimista varten kehitettiin lähestymistapa, joka yhdisti maakohtaiset tuotantosuunnitelmat ja elinkaariarvioinnin. Tämä lähestymistapa osoittautui hyödylliseksi tarkentamalla arvioita tuotteissa olevista raaka-aineista, vaikkakin sen soveltaminen edellyttää varovaisuutta, koska uusia vääristymiä voi syntyä. 4) Voidaanko uusia näkökulmia löytää uudella arvonlisäykseen perustuvalla allokointimenetelmällä, joka jakaa raaka-aineen louhinnan kullekin toimintaketjun osallistuvalle taloudelliselle toimijalle lisäarvon tuotannon mukaan? Tämän uuden kirjanpitomenetelmän mukaan jotkut maat ja alat ovat materiaali-intensiivisempiä kuin niitä on pidetty kulutuksen jalanjälkiallokointimenetelmien perusteella. 5) Onko korkean tulotason talouksien ja keskitasoiselle ja alhaiselle tulotasolle asettuvien maiden välillä epätasaisia vaihtoja, kun raaka-ainekulutusta ja arvonlisäystä mitataan? ja 6) Voisiko paikallisten ja globaalien IO-tietojen integrointi antaa hyödyllisiä näkökulmia tutkimukseen, joka tarkastelee epätasaisen aineenvaihdon esiintymistä tai puuttumista alueellisella tasolla? Materiaalivirtojen tutkiminen kansainvälisellä ja kansallisella tasolla, jossa yhdistettiin IO-tietokannat erilaisella maantieteellisellä resoluutiolla osoitti, että alueellisella taloudella voi olla kaksoisrooli sekä raaka-aineiden että arvonlisäyksen lähteenä tai nieluna riippuen sen asemasta globaalissa taloushierarkiassa.

Bien que le gouvernement cambodgien s’efforce d’augmenter sa production d’électricité pour répondre à sa demande en énergie, il reste toujours dépendant de réseau électrique existant ou de l’extension du réseau dont le coût d’investissement initial est élevé. La solution temporelle consiste à employer un système de production d'énergie distribué qui présente un coût de cycle de vie inférieur et introduit une diversité de technologies pour répondre aux applications. Minimiser les impacts environnementaux représente un objectif majeur du développement durable, compte tenu de l'épuisement des ressources et des capacités d'adaptation limitées de l'environnement. Les ressources en énergies renouvelables ont été bien comprises comme les solutions pour alimenter le développement rural et réduire les impacts environnementaux de la production d’énergie. Suivant les progrès technologiques et de la demande croissante des consommateurs, de grande quantité de déchets électriques et électroniques ont entraîné de graves conséquences pour l’environnement. Les stratégies actuelles reposent principalement sur les techniques classiques de collecte et de traitement des déchets. Ce travail de thèse proposait une solution de réutilisation des composants électroniques dans un système d'énergie renouvelable hybride isolé pour la solution d'électrification pour la zone rurale. Une configuration choisie pour le système proposé est un système de génération hybride solaire-hydroélectrique, car les ressources solaires et hydrauliques sont abondantes dans les zones rurales du Cambodge. Les composants qui sont réutilisés dans la solution comprennent des blocs d’alimentation d’un PC (PSU) pour la partie solaire, des alimentations sans interruption (UPS) et des machines asynchrone triphasées pour la partie hydraulique. Les batteries automobiles usagées sont utilisées pour le stockage d’énergie. Ce travail de thèse aborde dans une première partie l’évaluation des impacts environnementaux de la solution de réutilisation proposée. Cette étude repose sur la méthodologie de l’Analyse du Cycle de Vie (ACV) qui compare les impacts du cycle de vie de la solution proposée à ceux d’une solution conventionnelle. La deuxième partie de ce travail traite des aspects technologiques de la solution de réutilisation, à la fois en théorie et en expérimentation. La première partie de cet aspect concerne la reconversion des blocs d’alimentations usagées. Le bloc d'alimentation, qui contient généralement l'un des quelques types de convertisseurs DC-DC isolés, est réutilisé comme contrôleur de charge, qui est le composant principal du système de générateur photovoltaïque. La dernière partie de cette thèse décrit une nouvelle configuration de générateur basé sur des moteurs asynchrone triphasés. Le générateur monophasé proposé basé sur une machine triphasée est une version modifiée d'une topologie à base de l’onduleur où deux enroulements sont alimentés séparément par sources d'excitation, et l'autre enroulement est connecté à la charge. Une nouvelle modélisation est proposée. Les résultats de simulation sont comparés aux résultats expérimentaux en alimentation sinus. La comparaison met en évidence une supériorité de la nouvelle configuration par rapport à l'ancienne en termes de rendement et de minimisation de pulsations de couple / While the Cambodia’s government is making effort to increase electricity production for its energy demand, it still remains dependent on the existing or the expansion of the centralized grid lines which have high initial investment cost. The temporally solution is to employ a distributed energy generation system which has lower life cycle cost and provides a diversity of technologies to meet the desired applications. Minimizing environmental impacts represents a major objective of sustainable development considering resources depletion and the limited capabilities of the environment to adapt. The potential of renewable energy resources has been well understood as the solutions to power rural development and to reduce the environmental impacts of energy generation. Due to advance in technologies and increasing consumer demands, there has been a vast amount of electrical and electronic waste which introduces severe impacts on the environment. The current strategies mainly rely on conventional waste collection and processing techniques for material recovery. This thesis proposed a solution of reusing discarded components in an isolated hybrid renewable energy system as the solution for electrification of rural Cambodia. This is frugal innovation, local solution with local materials for and with local people. A suitable configuration for the proposed system is a solar-hydro hybrid generation system since solar and water resources are plentiful in rural Cambodia. The components that are reused in the solution after being discarded include computer power supply units (PSUs) for the solar part, uninterruptable power supply units (UPSs) and three phase induction machines for the electrohydro part. Used auto-mobile batteries will be used for the system storage. The thesis presents in the first part the evaluation of the environmental impacts of the proposed reuse solution for rural electrification. The study of the environmental impacts is based on Life Cycle Assessment (LCA) methodology which compares the life cycle impacts of the proposed solution to that of a conventional solution. Moreover, a sensitivity analysis is achieved in order to evaluate the impacts of uncertainties of the environmental impacts. The second part of this work deals with the technological aspects of the reuse solution in both theory and experimentation. The first part of this aspect is focused on the repurposing of used computer power supply units (PSUs), through limited modifications of the circuits in order to increase its range of operation. The PSU which usually contains one of a few types of isolated DC-DC converters is repurposed as charge controller with MPPT control in a cheap micro-controller with very good results. The last part of this thesis studies a new configuration of generators based on re-used three-phase induction motors. The proposed single-phase generator is based on a three-phase machine in a modified version of the coupling and with a rather uncommon supply. Modelling is highly investigated. An inverterassisted topology where two windings will be supplied separately by two inverters for excitation and the remaining winding is connected to load. A new modeling of the generator has been studied. The results of simulation were compared to experimental test results in open loop study. These results have demonstrated the advantages of the new configuration in comparison to the previously proposed inverter-assisted topology in term of efficiency and minimization of torqueripple

Récemment, la pyro-gazéification de déchets ménagers solides (DMS) a suscité une plus grande attention, en raison de ses bénéfices potentiels en matière d’émissions polluantes et d’efficacité énergique. Afin de développer un système de traitement de ces déchets, durable et intégré, ce manuscrit s’intéresse plus spécifiquement au développement de la technique de pyro-gazéification des DMS, à la fois sur l’aspect technologique (expérimentations) et sur son évaluation globale (modélisation). Pour cette étude, quatre composants principaux représentatifs des DMS (déchet alimentaire, papier, bois et plastique) ont été pyro-gazéifiés dans un lit fluidisé sous atmosphère N2, CO2 ou vapeur d’eau. Les expériences ont été menées avec les composés seuls ou en mélanges afin de comprendre les interactions mises en jeu et leurs impacts sur la qualité du syngas produit. La présence de plastique améliore significativement la quantité et la qualité du syngas (concentration de H2). La qualité du syngas est améliorée plus particulièrement en présence de vapeur d’eau, ou, dans une moindre mesure, en présence de CO2. Les résultats obtenus ont été ensuite intégrés dans un modèle prédictif de pyro-gazéification basé sur un réseau de neurones artificiels (ANN). Ce modèle prédictif s’avère efficace pour prédire les performances de pyro-gazéification des DMS, quelle que soit leur composition (provenance géographique). Pour améliorer la qualité du syngas et abaisser la température du traitement, la gazéification catalytique in-situ, en présence de CaO, a été menée. L’impact du débit de vapeur d’eau, du ratio massique d’oxyde de calcium, ainsi que de la température de réaction a été étudié en regard de la production (quantité et pourcentage molaire dans le gaz) d’hydrogène. La présence de CaO a permis d’abaisser de 100 oC la température de gazéification, à qualité de syngas équivalente. Pour envisager une application industrielle, l’activité du catalyseur a aussi été évaluée du point de vue de sa désactivation et régénération. Ainsi, les températures de carbonatation et de calcination de 650 oC et 800 oC permettent de prévenir la désactivation du catalyseur, tandis que l’hydratation sous vapeur d’eau permet la régénération. Ensuite, une étude a été dédiée à l’évaluation et à l’optimisation de la technologie de pyro-gazéification par la méthode d’analyse de cycle de vie (ACV). Le système de gazéification permet d’améliorer les indicateurs de performances environnementales comparativement à l’incinération conventionnelle. De plus, des systèmes combinant à la fois la transformation des déchets en vecteur énergétique et la mise en œuvre de ce vecteur ont été modélisés. La pyro-gazéification combinée à une turbine à gaz permettrait de maximiser l’efficacité énergétique et de diminuer l’impact environnemental du traitement. Ainsi, les résultats permettent d’optimiser les voies actuelles de valorisation énergétique, et de d’optimiser les techniques de pyro-gazéification. / Due to the potential benefits in achieving lower environmental emissions and higher energy efficiency, municipal solid waste (MSW) pyro-gasification has gained increasing attentions in the last years. To develop such an integrated and sustainable MSW treatment system, this dissertation mainly focuses on developing MSW pyro-gasification technique, including both experimental-based technological investigation and assessment modeling. Four of the most typical MSW components (wood, paper, food waste and plastic) are pyro-gasified in a fluidized bed reactor under N2, steam or CO2 atmosphere. Single-component and multi-components mixture have been investigated to characterize interactions regarding the high-quality syngas production. The presence of plastic in MSW positively impacts the volume of gas produced as well as its H2 content. Steam clearly increased the syngas quality rather than the CO2 atmosphere. The data acquired have been further applied to establish an artificial neural network (ANN)-based pyro-gasification prediction model. Although MSW composition varies significantly due to geographic differences, the model is robust enough to predict MSW pyro-gasification performance with different waste sources. To further enhance syngas properties and reduce gasification temperature as optimization of pyro-gasification process, MSW steam catalytic gasification is studied using calcium oxide (CaO) as an in-situ catalyst. The influence of CaO addition, steam flowrate and reaction temperature on H2-rich gas production is also investigated. The catalytic gasification using CaO allows a decrease of more than 100 oC in the reaction operating temperature in order to reach the same syngas properties, as compared with non-catalyst high-temperature gasification. Besides, the catalyst activity (de-activation and re-generation mechanisms) is also evaluated in order to facilitate an industrial application. 650 oC and 800 oC are proven to be the most suitable temperature for carbonation and calcination respectively, while steam hydration is shown to be an effective CaO re-generation method. Afterwards, a systematic and comprehensive life cycle assessment (LCA) study is conducted. Environmental benefits have been achieved by MSW gasification compared with conventional incineration technology. Besides, pyrolysis and gasification processes coupled with various energy utilization cycles are also modeled, with a gasification-gas turbine cycle system exhibits the highest energy conversion efficiency and lowest environmental burden. The results are applied to optimize the current waste-to-energy route, and to develop better pyro-gasification techniques.

Le traitement thermique des déchets municipaux suscite de plus en plus l’attention du fait des gains énergétiques et environnementaux associés. Cependant, du fait de la présence de composés chlorés (sels, plastiques) de l’acide chlorhydrique (HCl) est généralement produit lors de ce traitement et provoque des désagréments tels que la corrosion, la formation de contaminants organiques toxiques, une acidification, etc. De ce fait, le but du présent travail de thèse vise à étudier le rôle d’un réactif à base de CaO (oxyde de calcium) pour l’abattement in-situ des émissions de HCl issues du traitement thermique des déchets. Dans ce travail, l’absorption/réaction du gaz HCl par le lit catalytique de CaO a été étudiée expérimentalement et théoriquement. Tout d’abord, il a été montré que le lit de CaO conduit à un abattement significatif du HCl généré, formant une couche de CaCl2 en surface des particules de CaO. Cependant, la température opératoire est un facteur important du procédé, la capacité d’absorption de HCl diminuant de 778,9 à 173,9 mg/g-CaO en augmentant la température de 550 à 850°C. L’analyse cinétique de la réaction, en confrontant les données expérimentales à différents modèles de réaction de surface sur une particule, montre que la diffusion du gaz HCl au travers de la couche de CaCl2 (produit de la réaction de surface) est d’abord limitée par la réaction à l’interface puis par la diffusion de HCl dans cette couche poreuse en croissance. Pour simuler la génération de HCl in-situ par une source organique, la pyro-gazéification du PVC a été effectuée en présence ou en absence de CaO. Une modélisation des différentes étapes de la décomposition du PVC en présence de CaO a montré que l’énergie d’activation apparente de la réaction de déchlorination était légèrement augmentée (de 136,5 à152,6 kJ/mol) tandis que l’énergie apparente globale de la pyro-gazéification du PVC est diminuée de 197,3 à 148,9 kJ/mol en utilisant CaO. La génération in-situ de HCl a aussi été réalisée en utilisant un mélange modèle de déchets municipaux, contenant du chlore organique et inorganique. L’abattement en HCl a été évalué, et la nature chimique des goudrons a été analysée. En présence de CaO, la part de composés organiques oxygénés est réduite, améliorant ainsi la qualité des goudrons en vue d’un raffinage en bio-huile. Une approche par analyse de cycle de vie a aussi été réalisée pour la pyro-gazéification et l’incinération des déchets municipaux. La modélisation a été réalisée en envisageant 3 scénarios de déchlorination : (1) gazéification avec fusion des cendres puis une étape de traitement du chlore ex-situ à basse température, (2) gazéification suivie d’une étape d’épuration du chlore ex-situ à haute température, (3) gazéification couplée à une déchlorination in-situ en présence du réactif CaO. Ce dernier scénario hypothétique offre les meilleures performances environnementales (par exemple: acidification, réchauffement, émissions polluantes toxiques….) mais reste un modèle théorique et simplifié. / Thermal treatment of municipal solid waste (MSW) attracts increasing attention due to the associated environmental and energy benefits. However, due to the chlorinated components of the MSW (salts, plastics) hydrogen chloride (HCl) is usually generated and may cause corrosion, toxic organic contaminants formation, acidification, etc. The present study focuses on the reactivity of a calcium oxide (CaO) reactant for in-situ mitigation of released HCl from thermal treatment of MSW. In this work, sorption of HCl gas in CaO reactive bed has been experimentally and theoretically studied. First, it is shown that the use of CaO is effective to remove released HCl gas, by forming a CaCl2 layer at the surface of CaO particles. However, temperature of the reactor is a key process parameter, since the removal capacity of HCl decreases significantly from 778.9 to 173.9 mg/g-CaO with the increase of temperature from 550°C to 850°C. A kinetics analysis has been developed by comparing experimental data with models describing the reaction at the particle surface. It has been concluded that the sorption of HCl at the CaO particle surface is firstly limited by the heterogeneous gas-solid reaction, followed by the HCl diffusion through this porous growing layer. To simulate the in-situ generation of HCl from organic source, pyro-gasification of PVC has been performed with or without CaO addition. The experimental data have been then used for the modeling of the different PVC decomposition steps. Although the average apparent activation energy of pseudo dehydrochlorination reaction is increased from 136.5 kJ/mol to 152.6 kJ/mol with the addition of CaO, the apparent activation energy of the overall PVC decomposition has been decreased from 197.3 to 148.9 kJ/mol by using CaO reactant. In-situ generation of HCl from organic and inorganic sources has also been conducted using simulated MSW. HCl mitigation has been evaluated together with the chemical speciation of the produced tars. Using CaO, the amount of oxygenated organic compounds has been reduced, improving the quality of the tars for a further bio-oil upgrading. To complete the aforementioned works, life cycle assessment (LCA) of three typical pyro-gasification and incineration processes is conducted to compare their overall environmental sustainability. Moreover, pyro-gasification-based WtE systems with different dehydrochlorination strategies are further modeled: 1) conventional gasification system; 2) novel gasification coupled with ex-situ high temperature dehydrochlorination system; and 3) hypothetical gasification coupled with in-situ dehydrochlorination system. The obtained results could be applied to optimize the current waste pyro-gasification systems, with special focus on developing strategies for in-situ dehydrochlorination purpose.

Biodiversity is a key component for life on Earth since it contributes to clean water, fresh air and food security. Today, fatty fish farmed in aquaculture is the main Omega 3 source consumed by humans, including the essential fatty acid docosahexaenoic acid (DHA). DHA origin from plants and accumulate in fish via the marine food web. Therefore, DHA in the form of fish oil is often added to fish feed used in aquaculture. This process is dependent on fossil energy and marine raw materials, which infer increased global warming, damage to ecosystem and ultimately loss of biodiversity. In order to reduce the environmental impact, the essential fatty acid could instead be derived from the marine primary producer of DHA: microalgae. In this thesis, a life cycle approach was used to assess global warming, use of fossil fuels and Ecosystem damage when DHA is produced by the microalgae Crypthecodinium Cohnii. The environmental impact was modelled using SimaPro 9 and assessed with CML-IA and ReCiPe Endpoint. In this model, volatile fatty acids derived from dark fermentation of food waste was used as feedstock to the algae. The studied systems consisted of two parallel scenarios, one conventional food waste-to-biogas with DHA from fish oil and one conceptual food waste-to-DHA with DHA from algae oil. The aim was to evaluate the future potential of DHA produced from algae, by assessing and comparing environmental impact to DHA produced from Peruvian anchovy. For every ton DHA produced by microalgae the assessed impact was -1.9E+02 tonCO2e, -1.9 TJ and 9.7E-04 species.yr. DHA produced by microalgae using VFA from food waste was shown to mitigate global warming and reduce use of fossil fuels. The most important conclusion show that DHA from algae infer 37% lower biodiversity loss in comparison to DHA from Peruvian anchovy. Thus, DHA from microalgae could reduce dependency on marine raw material and decrease biodiversity loss. / Biodiversitet är en nyckelkomponent för liv på jorden eftersom det bidrar till rent vatten, frisk luft och säker livsmedelsproduktion. Idag är fet fisk odlad i vattenbruk den viktigaste källan till Omega 3 som konsumeras av människor, inklusive den essentiella fettsyran dokosahexaensyra (DHA). Då DHA härstammar från växter och ackumuleras i fisk via den marina näringskedjan, tillsätts DHA ofta till fiskfoder i form av fiskolja. Denna process är beroende av fossil energi och marina råmaterial, som leder till ökad global uppvärmning, skadar naturliga ekosystem och orsakar förlust av biologisk mångfald. För att minska miljöpåverkan skulle den essentiella fettsyran istället kunna produceras från den marina primärproducenten av DHA: mikroalger. I detta examensarbete användes livscykelanalys för att utvärdera miljöpåverkan med avseende på global uppvärmning, användning av fossila bränslen och påverkan på biodiversitet, då DHA produceras av mikroalgen Crypthecodinium Cohnii. Flyktiga fettsyror, VFA, som bildas vid mörk fermentering av matavfall användes som råmaterial till algerna. De studerade systemen bestod av två parallella scenarier, en konventionell matavfall-till-biogas med DHA från fiskolja och en konceptuell matavfall-till-DHA med DHA från algolja. Systemet modellerades i SimaPro 9 och miljöpåverkan beräknades med CML-IA och ReCiPe Endpoint. Syftet var att utvärdera DHA som produceras från alger genom att beräkna miljöpåverkan och jämföra med DHA producerad från peruansk ansjovis. För varje ton DHA producerat av mikroalger var påverkan -1.9E+02 tonCO2e, -1.9 TJ och 9.7E-04 arter per år. DHA producerad av mikroalger där VFA från matavfall använts som näring, visade sig minska den globala uppvärmningen, reducera användningen av fossila bränslen och innebar 37% lägre förlust av biologisk mångfald jämfört med DHA producerad från peruansk ansjovis. Denna studie visade därmed att DHA från mikroalger kunde minska beroendet av marina råmaterial och minska förlusten av biologisk mångfald.

The building sector is responsible for 36% of the energy usage and 39 % of all CO2- emissions in European union (EU). Therefore, it is of great interest to investigate how the building sector can become more energy efficient and lower the environmental impact. It is reported that 80-90 % of a building’s total energy usage occurs during the operational phase. The energy usage is mainly due to lightning, technical equipment and the heating, cooling and ventilation system (HVAC-system). During the last century the energy efficiency in lightning developed significantly meaning the energy used in the HVAC-system becomes increasingly significant. As EU aim to increase the energy efficiency and the ratio of renewable energy in the grid, one can assume that the importance of other phases in the HVAC system lifecycle will be increasingly interesting as for example the manufacturing process and material usage which can be evaluated through life cycle assessment (LCA).This thesis presents a comparison between the environmental impacts of a hybrid ventilation (HV) system and a mechanical ventilation system with heat recovery (MVHR) system through a LCA perspective designed for an office building in Lystrup, Denmark. The office building in Lystrup, Denmark was chosen as the HV system is implemented there. The HV system consists of an automated natural ventilation (NV) system and a mechanical exhaust air ventilation (MEV) system. The environmental impact from the NV was provided through environmental products declarations provided by the company dimensioning the NV system. The data was lacking for the MEV system and that system was therefore dimensioned and evaluated through LCA. The mechanical ventilation system chosen for comparison is a mechanical ventilation system with heat recovery (MVHR) decided by the commissioner of the project, Sweco AB. The MVHR system was dimensioned as well. The project was significantly affected by lack of data resulting in many assumptions. The system boundary of the life cycle was set to cradle to grave excluding the energy usage of producing the ventilation components. The assumed lifetime is 25 years. Gabi Education software was used for calculating the LCA results. The impact categories chosen are global warming potential (GWP), ozone depletion potential (ODP), acidification potential (AP), eutrophication potential (EP), photochemical ozone depletion potential (PODP), abiotic depletion potential (ADP) elements and ADP fossil which are used in the EN15804 standard when conducting LCA for construction components. The CML2001-IA 2001 IA method was used for the life cycle impact assessment in the LCA software which also is recommended according to EN15804.The LCA results were compared between the systems and interpreted through contribution analysis were the result was divided in the following categories; Energy usage (use phase), transportation, material usage (including raw material extraction and material processing) and end of life treatment. The two systems score similarly on all environmental impacts categories except for the global warming potential (GWP) and the abiotic depletion potential (ADP) fossil were the MVHR system scores approximately 3 times higher than the HV system. The MVHR system consumes approximately 3 times more energy during the use phase. The contribution analysis showed that the energy usage (use phase) dominated the contribution in almost all environmental impact categories. Further, the environmental impact caused by the material usage was compared between the MVHR - and HV system and the MVHR system scored higher in all categories except ADP elements.The conclusion drawn from this report is that the HV system is better if one looks to GWP and ADP fossil. The HV contributes less to climate change which is an important environmental concern. Further, the energy usage during use phase contributed most to environmental impacts for both the MVHR - and HV system. The environmental impact of the material usage is less for the HV - compared with the MVHR system. / Byggnadssektorn står för 36 % av energianvändningen och 39 % av alla koldioxidutsläpp i Europeiska unionen (EU). Därför är det av stort intresse att undersöka hur byggsektorn kan bli mer energieffektiv och undersöka hur dess miljöpåverkan kan minskas. Det rapporteras att 80–90 % av en byggnads totala energianvändningen inträffar under driftsfasen. Energianvändningen beror främst på belysning och värme-, kyla- och ventilationssystemet (VVS-systemet). Under det sista århundradet har energieffektiviteten gällande belysning förbättrats avsevärt, vilket innebär att betydelsen för energianvändningen till VVS-systemet ökat. Eftersom EU strävar efter att öka energieffektiviteten och mängden förnybar energi i elnätet kan man anta att betydelsen av andra faser i VVS-systemets livscykel kommer att bli allt mer intressant, till exempel tillverkningsprocessen och materialanvändningen vilket kan utvärderas genom livscykelanalys (LCA).   Denna rapport jämför miljöpåverkan från ett hybridventilationssystem (HV) med ett mekaniskt ventilationssystem med värmeåtervinningssystem (FTX-system) ur ett LCA-perspektiv. Studien utförs på kontorsbyggnad i Lystrup, Danmark. Kontorsbyggnaden i Lystrup valdes eftersom ett HV-systemet är implementerat där. HV-systemet består av ett automatiserat naturligt ventilationssystem (NV) och ett mekaniskt frånluftsventilationssystem (F-system). Miljöpåverkan från det NV-systemet tillhandahölls ur miljöproduktdeklarationer (EPD:er) som dimensioneringsföretaget tillhandahöll. Uppgifterna saknades för F-systemet och därför dimensionerades det förhand för att sedan utvärderades genom LCA. Hv-systemet jämfördes mot ett FTX system vilket bestämdes av uppdragsgivaren på företaget Sweco AB. FTX-systemet dimensionerades också förhand för att sedan utvärderas genom LCA. Livscykelns systemgräns sattes till från ”vagga-till-grav” exklusive energianvändningen för att producera ventilationskomponenterna då denna data saknades. Den antagna livslängden för ventilationssystemen är 25 år. LCA programvaran Gabi Education användes för att beräkna LCA resultaten. De miljöpåverkanskategorier som undersökts i den här studien är: global uppvärmningspotentialen, ozonuttunnande potential, försurningspotential, eutrofieringspotential, fotokemisk ozonuttunningspotential, abiotisk utarmningspotential (material) och abiotisk utarmningspotential (fossila bränslekällor) vilka skall användas enligt EN15804-standarden då LCA:er utförs på byggkomponenter. CML2001-IA metoden användes som livscykelkonsekvensbedömningen LCA-programvaran, vilket också rekommenderas enligt EN15804.   LCA-resultaten jämfördes mellan systemen och tolkades genom en bidragsanalys där resultatet delades in i följande kategorier: Energianvändningen (användningsfas), transport, materialanvändning (inklusive råvaruutvinning och materialbearbetning) och slutanvändningsfasen för komponenterna. De två systemen var likvärdiga i de flest miljöpåverkanskategorier utom den globala uppvärmningen potential och abiotiska utarmning potential fossil där FTX-systemet bidrog med ungefär 3 gånger så hög potentiell påverkan än det HV-systemet. FTX-systemet förbrukar ungefär 3 gånger mer energi under användningsfasen. Bidragsanalysen visade att energianvändningen (under användningsfasen) var den dominerade faktorn i nästan alla kategorier av miljöpåverkan. Utöver denna analysen jämfördes miljöpåverkan orsakad av materialanvändningen mellan FTX - och HV-systemet, där FTX-systemet fick högre poäng i alla kategorier utom i abiotiska utarmnings potential (material).   Slutsatsen från den här studien är att det HV-systemet är bättre om man ser till global uppvärmningspotential och abiotisk utarmningspotential fossil. Det HV-system har alltså mindre potential till att bidra till klimatförändringar och mindre potential att utarma fossila bränslekällor. Enligt den här studien är energianvändningen under användningsfasen den faktor som bidrar mest till miljöpåverkanskategorierna för både FTX - och det HV-systemet. Miljöpåverkan orsakad av materialåtgången är mindre för det HV-systemet än FTX systemet.

Transportsektorn så som den ser ut i dagens samhälle är inte hållbar då den står för ungefär 30 % av Sveriges totala utsläpp av koldioxid. Detta beror framför allt på att fossila bränslen utgör det främsta drivmedlet inom transportsektorn, och alternativa lösningar måste därför undersökas. Två sådana alternativ är elbilar och bränslecellsbilar. För att ta reda på vilket av dessa elbilskoncept som har störst möjlighet att skapa en utsläppsfri transportsektor har livscykelanalyser genomförts för att jämföra de olika bilmodellerna ur ett livscykelperspektiv. De två bilmodeller som betraktas i studien är elbilen Tesla Model S och bränslecellsbilen Hyundai ix35 Fuel Cell. Analysen omfattar produktionen av de för bilmodellernas specifika komponenter, vilket för elbilen är batteriet och för bränslecellsbilen bränslecellen, vätgastankarna och batteriet, samt användningsfasen där även produktion av bränsle ingår. Distribution och återvinning av bilmodellerna har uteslutits ur denna studie. För genomförandet av livscykelanalyserna har programvaran SimaPro 7 som ger tillgång till ett stort antal databaser använts. Resultatet av studien visar att bränslecellsbilen har en lägre klimatpåverkan än en elbil sett ur ett livscykelperspektiv, med antagandet att vätgasen produceras med vattenkraftsproducerad el. Dock finns det en del osäkerheter i studien så som val av bilmodeller, material och processer vid produktionsfasen som kan ha påverkat resultatet. För att minska eventuella osäkerheter i beräkningarna undersöktes ytterligare två scenarion; ett där vätgasen som används i bränslecellsbilen producerats med en genomsnittlig svensk elproduktion och ett där ett mindre batteri användes i elbilen. Enligt resultatet av det första scenariot är bränslecellsbilen även då det bästa alternativet ur miljösynpunkt, medan elbilen skulle vara ett bättre alternativ om storleken på batteriet var mindre. Avslutningsvis kan konstateras att den största klimatpåverkan för de båda elbilskoncepten sker under produktionsfasen. Särskilt utmärkande är detta för elbilen, medan bränslecellsbilen har en högre klimatpåverkan under användningsfasen. Oavsett vilket av de undersökta elbilskoncepten som används kommer Sveriges transportsektor inte kunna bli koldioxidneutral inom den närmsta framtiden, och det är även svårt att avgöra vilket av koncepten som lämpar sig bäst för användning i större skala i en framtida svensk transportsektor. / The transport sector in today’s society is not sustainable since it contributes to about 30% of Sweden’s total greenhouse gas emissions. This is mainly due to the fact that the primary fuels used in the transport sector are fossil fuels. Therefore, alternative solutions must be investigated. Two such options that will be investigated in this report are battery electric vehicles and fuel cell vehicles. To find out which of these would have a greater possibility to create a zero-emission transport sector, the vehicles have been compared from a life cycle perspective by the performance of a life cycle assessment. The investigated vehicle models are the battery electric vehicle Tesla Model S and the fuel cell vehicle Hyundai ix35 Fuel Cell. The assessment includes production of the specific components for each vehicle, which are defined as the battery in the battery electric vehicle and the fuel cell, hydrogen tanks and battery in the fuel cell vehicle, along with the use phase and production of the fuel. Distribution and recycling of the vehicles have been excluded from the study. The software SimaPro 7, which gives access to several life cycle inventory databases, was used when performing the life cycle assessments. According to the result of the study, fuel cell vehicles have a lower impact on the climate than battery electric vehicles from a life cycle perspective, if the hydrogen is produced using hydroelectric energy. However, a number of uncertainties such as differences in the chosen vehicle models, and assumptions made regarding the materials and processes used in the production phase of the vehicles could have affected the result. Two additional scenarios were investigated to decrease these uncertainties; one where the hydrogen used in the fuel cell vehicle was produced using an average Swedish electricity production and one where a smaller size of the battery in the battery electric vehicle was used. In the first scenario, the fuel cell vehicle would still be the better option, but in the scenario where a smaller size of the battery was used, the battery electric vehicle would be the option with the lowest impact on the climate. It can be concluded that the greater part of the climate impact from the two vehicle concepts occurs during the production phase, particularly for the battery electric vehicle. The fuel cell vehicle, on the other hand, has a greater impact on the climate during the use phase. Regardless of which of the investigated electric vehicle concepts is used, it is not possible for the Swedish transport sector to become climate neutral within the near future, and it is also difficult to determine which concept would be more suitable for a large-scale usage in the future Swedish transport sector.

En stor del av Trafikverkets budget går till att reparera och underhålla våra broar. Underhållsåtgärder orsakar också trafikproblem med stora miljöutsläpp och samhällskonsekvenser som följd. Eftersom broar vanligtvis dimensioneras för en lång livslängd på 120 år är det viktigt att planera för långsiktiga lösningar och förutse konsekvenserna av kommande underhållsåtgärder. Genom att använda mer underhållsfria material finns möjligheten att minska kostnaderna och koldioxidsläppen. Målet med examensarbetet är att ta reda på hur stora besparingarna är genom att svara på frågan: ”Vilka fördelar erhålls av att använda mer underhållsfria material i broöverbyggnader ur kostnads- och miljösynpunkt?”. Syftet är att påvisa hur stora kostnadsbesparingarna och de minskade koldioxidutsläppen kan bli för att underlätta för berörda parter i branschen att planera för långsiktigare lösningar. För att besvara målformuleringen jämförs överbyggnaden hos en konventionellt utförd samverkansbro med huvudbalkar av stål och broplatta av betong med alternativa material. Grunden för undersökningen utgörs av överbyggnaden hos en samverkansbro med huvudbalkar av stål och broplatta av betong. Överbyggnaden utförs med sex olika materialkombinationer med mer eller mindre underhållsfria material. Materialen som ingår i undersökningen är vanligt kolstål och rostfritt stål, betong och modern injekteringsbetong samt asfalt och slitbetong. Överbyggnaden dimensioneras, enligt den europeiska standarden Eurokod, med samtliga materialkombinationer för att fastställa materialmängderna. Materialmängderna ligger till grund för att bestämma rimliga kostnader och koldioxidutsläpp som beräknas, analyseras och jämförs i en livscykelkostnadsanalys och en livscykelanalys. Resultatet visar att en bro byggd med konventionella material ger en sammanlagd kostnad under sin livstid som är mer än dubbelt så stor jämfört med en mer underhållsfri bro med rostfritt stål i både balkar och armering samt slitbetong som beläggning istället för tätskikt och asfalt. Ur miljösynpunkt är den underhållsfria bron med rostfritt stål redan från början ett bättre alternativ med mindre koldioxidutsläpp tack vare att mindre mängder material behövs för att klara av samma laster. Det resulterar i att den alternativa bron är ett bättre val både ur kostnads- och miljösynpunkt med ett livscykelperspektiv. / Bridges of today require high maintenance which leads to high costs and big environmental emissions. To secure the structures sustainability the magnitude of future maintenance should be considered to the initial investment, both in an environmental point of view and costs. Increased quality usually leads to higher initial cost, but savings maybe possible in a long-term perspective if the maintenance can decrease. Bridges has a life-span on 120 years. Therefor decreased maintenance could imply a vital saving. The purpose of this thesis is to analyse costs and carbon dioxide emissions of a bridge superstructure in a composite bridge with different materials in a life cycle perspective. The investigated materials is carbon steel and stainless steel, traditional concrete and modern prepakt concrete and also asphalt and directly cast concrete surfacing. Six various bridges has been designed to compare the different materials. The calculations have been performed due to the European standards, Eurocode. Investigations of the ingoing materials impact on the environment has been measured in a simplified life cycle assessment, LCA. Emphasis on the analyse has been on the carbon dioxide emissions. To measure the costs a life cycle cost, LCC, has been performed. The result of the investigation shows that a bridge with conventional materials in the end of its life cycle has cost twice as much as the bridge with stainless steel in both reinforcement and beams. In an environmental view the alternatives with stainless steel is better from the beginning. That is thanks to less materials are needed for the same loads. The result shows that the bridge with alternative materials is better account of cost and environmental views.