Current insulation solutions across multiple industries, especially the commercial sector, can be bulky and ineffective when considering their volume. Aerogels are excellent insulators, exhibiting low thermal conductivities and low densities with a porosity of around 95%. Such characteristics make aerogels effective in decreasing conductive heat transfer within a solid. These requirements are crucial for aerospace and spaceflight applications, where sensitive components exist among extreme temperature environments. When implemented into insulation applications, aerogel can perform better than existing technology while using less material, which limits the amount of volume allocated for insulation. The application of these materials into composites can result in enhancing a material's thermal and mechanical properties when exposed to mechanical testing. The main objective of this study was to perform theoretical and experimental analysis on a corrugated composite sandwich structure integrated with aerogel insulation by studying its effective thermal conductivity. The aerogel material used was Pyrogel XT-E, a silica aerogel-based fiberglass insulation manufactured by Aspen Aerogels. Theoretical models of the corrugated composite sandwich structure were constructed in ANSYS Workbench based on geometry from a previous study. The main goal of the theoretical models was to analytically and computationally study the effective thermal conductivity of this sample; the conditions of these simulations were modeled after the experimental setup. Additionally, two insulation studies were performed using the thermal models. The first study was performed on a flat plate structure to determine the optimal thickness of Pyrogel XT-E in a flat plate orientation. The second study compared multiple types of common insulation materials to Pyrogel XT-E when integrated into the corrugated composite sandwich structure model. As expected, aerogel particles and Pyrogel XT-E outperformed all insulation materials and had the lowest effective thermal conductivity. Experimental data was obtained using a test enclosure and a heating element source with an integrated temperature control circuit that was designed and built for this study. This experimental data was compared to the theoretical data obtained from the thermal model simulations. The corrugated composite sandwich structure did not perform as well as expected due to thermal bridging along the composite corrugation. Its effective thermal conductivity was much higher than that of the flat plate structure, even though the effective Pyrogel XT-E layer in the corrugated composite sandwich structure was more than twice as thick as the layer in the flat plate structure. Despite thermal bridging, the corrugated composite sandwich structure exhibits superb thermal resistance, which adds to its impressive strength. Thermal conductivity results from this study can be used to design efficient materials for high structural and thermal stress applications.

Sandvik produces about 230 000 tonnes of steel annually by melting in an electric arc furnace, where more than 90% of this steel is casted via continuous casting. When the strands are cast, these strands will be cuts to specific lengths with 2 cm thick cuts by using gas and iron powder. This generates approximately 750 tonnes of steel chips (cutting residues) each year, with a composition from the entire annual production of steel that falls as a residual. The purpose of the work was to review a possible reuse of the cutting residues as a raw material in the electric arc furnace. The problem with the cutting residue is the large reactive surface area, which could cause the material to burn in the electric arc furnace during operation. Since there are a high gas flow in the electric arc furnace during operation, the cutting residue that has a small particle size can also disappear from the furnace with the gas flow to the particle filters. By briquetting the cutting residue, these problems could be minimized and a reuse of the cutting slag as raw material could thus be possible. Therefore the cutting residue was transported to a company that sieved, dried and briquetted the cutting residue.  37 tonnes of cutting residue briquettes have been reused into 18 charges under normal operations with 2 tonnes of cutting residue briquettes in each charge (one charge with only 1 tonne of cutting slag). In order to measure how efficient, the reuse of the cutting residue was, a reference was needed. The reference was based on how the yield of steel for the elements, molybdenum, nickel, copper, cobalt and chromium in the electric arc furnace behaves in daily operation. This yield was used as a basis for calculating the yield when reusing the cutting residue. The results showed that nickel and molybdenum had a consistently good yield. The results for the cobalt and copper was not as clear, but the yields were generally good. In the case of chromium the results are naturally varied, as chromium reacts with the slag during the process. However, the predominant conclusion of the work was that it is possible to reuse the cutting residue as a raw material in the electric arc furnace with an acceptable yield by briquetting it. Analysis of the slag was also done to see any deviations from daily operations. The results showed that the slag was not affected when the cutting residue was reused as raw material in the electric arc furnace. / Varje år producerar Sandvik ungefär 230 000 ton stål genom nedsmältning av stålskrot i ljusbågsugnen där mer än 90 % av stålet gjuts via stränggjutning. När strängarna gjuts kapas de till specifika längder med ett 2 cm tjockt snitt med hjälp av syrgas och järnpulver. Detta resulterar i en restprodukt (skärslagg) om ca 750 ton per år, med sammansättningen från den årliga produktionen av stål. Syftet med arbetet var att se över en möjlig återanvändning av skärslaggen som råvara i ljusbågsugnen. Problematiken med skärslaggen är den stora reaktiva ytan vilket kan medföra att materialet börjar brinna i ljusbågsugnen under drift. Skärslaggen har en liten partikelstorlek och kan således följa med till gas- och partikelfilter då det är ett högt gasflöde i ljusbågsugnen under drift. Genom att brikettera skärslaggen kan dessa problem minimeras och en återföring av skärslaggen som råvara kan således vara möjlig. Skärslaggen transporterades till ett företag som siktade, torkade och briketterade skärslaggen. 37 ton skärslaggsbriketter har återförts i 18 försökscharger under normal drift med 2 ton skärslaggsbriketter i varje charge (en charge med enbart 1 ton skärslagg). För att mäta hur effektivt återföringen av skärslaggen var behövdes en referensnivå. Referensnivån baserades på hur utbytet till stål för elementen, molybden, nickel, koppar, kobolt och krom i ljusbågsugnen förhåller sig vid daglig drift. Detta utbyte användes som bas för att beräkna utbytet vid återföringen av skärslaggen. Av resultaten framgår det att nickel och molybden visade genomgående goda utbyten. Utfallet för elementen kobolt och koppar var inte lika tydliga men utbytena var till övervägande del goda. Beträffande krom var resultaten av naturliga skäl varierande, då krom reagerar med slaggen under processens gång. Den övervägande slutsatsen av arbetet var emellertid att det går att återföra skärslagg som råvara i ljusbågsugnen med godtagbara utbyten genom att brikettera den. Analysering av ljusbågsugnsslaggen gjordes också för att se eventuella avvikelser ifrån den dagliga driften. Resultaten visade att slaggen inte påverkas när skärslaggen återförs som råvara i ljusbågsugnen.

I detta examensarbete presenteras en ny metod för att göra schemaläggningsbeslut inom processindustrin och samtidigt ta hänsyn till det dynamiska beteendet hos processen. En modell av en luftsepareringsanläggning som producerar kvävgas och utnyttjar ett rörligt elpris användes för att exemplifiera denna metod. Modellen omfattade en kryogenisk destillationskolonn med en integrerad återloppskokare /kondensator, en multiströms värmeväxlare, en kompressor, två turbiner och en kondensator. Den innehöll 5079 ekvationer och 437 differentiella variabler. Dynamisk optimering användes för att approximera det dynamiska beteendet hos processen vid skiftningar mellan olika driftpunkter. Den registrerade data utnyttjades sedan för att identifiera en reducerad modell som fångade det transienta beteendet hos relevanta processvariabler. Den reducerade modellen bestod av 525 ekvationer och 67 differentiella variabler. Den identifierade modellen visade på god matchning mellan relevanta processvariabler i de simulerade övergångarna och den reducerade modellen. Den reducerade modellen användes för att optimera schemaläggningen av luftsepareringsprocessen så att elkostnaden över en tredagars period minimerades. De optimala resultaten visade på en minskning av kostnaden på 2.6 % jämfört med en konstant produktionstakt. Schemat implementerades och simulerades i den fullt dynamiska modellen över de första 24 timmarna för att jämföra relevanta processvariabler med den reducerade modellen. Resultaten visade på god matchning mellan de båda modellerna. Detta examensarbete visar att en exakt reducerade modell kan användas för att snabbt hitta ett optimalt schema över ett större processystem. Detta genom att kraftigt minska systemets storlek utan att offra noggrannhet av det dynamiska beteendet. / A novel framework for making plant scheduling decisions while considering the plant process dynamics is presented in this thesis. A model of an air separation unit built to supply nitrogen gas and subject to time-varying electricity prices was used to illustrate this framework. The model includes a cryogenic distillation column with an integrated reboiler/condenser, a multi-stream heat exchanger, a compressor, two turbines, and a liquefier. It consisted of 5079 equations and 437 differential variables. The dynamic behavior of the process during operating point transitions was determined using dynamic optimization. This data were used to establish a reduced order dynamic model of the system which captures the transient behavior of relevant process variables. The reduced order model consisted of 525 equations and 67 differential variables. The identified model showed a good fit between the relevant process variables in the simulated transitions and the reduced order model. The air separation unit process schedule was optimized using the reduced order model to minimize electricity cost over a three day time horizon. The optimal result showed a 2.6 % reduction in electricity cost compared to a flat production rate. The optimal schedule was implemented and simulated in the full dynamic model for the first 24 hours to compare the relevant process variables to the reduced model predictions. The result displayed good match between the reduced model and the full dynamic model. This thesis shows that an accurate reduced order dynamic model can be used for quickly finding the optimal schedule of large process systems. This by greatly reducing the size and complexity of the system without sacrificing accuracy of the dynamic behavior. Furthermore, it also shows the economic benefits of the integrating scheduling and control to count for the dynamic behavior of the system.

Carbon offsets have been developed as one tool to incentivise investments by developed nations in climate change mitigation activities in developing countries. The carbon offsets can be used towards the countries’ own mitigation targets but are also meant to benefit developing countries by providing a pathway to clean development. Photovoltaic water pumping (PVWP) technology is a solution to use PV for irrigation, which can be used to restore degraded grasslands and help farmers adapt to climate change. Restoration of degraded grasslands increases the production of grass and will therefore increase the amount of carbon in the soil, a process that may mitigate climate change. However, poor farmers often have limited access to irrigation technology and this thesis assesses how carbon offsets may bring revenues to increase adaption of PVWP technology in remote areas of the Chinese grasslands. PV modules can be used to mitigate climate change in different ways; the most common is to produce electricity to replace fossil fuel power capacity. The novelty of this thesis is that it assesses the alternative mitigation possibilities for the PVWP project proposed here. Further, consideration of water constraints that limit the applicability of the technology and a framework to assess the trade-offs between potential downstream water impacts and environmental co-benefits of the project add to the novelty of this thesis. Policy barriers for the project will also be considered.  Used to restore severely degraded grasslands, PVWP projects show high carbon sequestration potential and successfully compete with grid electricity as carbon offset projects. A case is analysed and it shows that the carbon market could play a role in increasing the feasibility of PVWP projects. However, water issues make project implementation very site-specific and some indicators to determine feasibility is proposed to be blue water availability, evaporation recycling ratio and water productivity. Water use must also be looked at with respect to climate, food and energy security, calling for a nexus approach to evaluate the project suitability. In May 2016, grassland management projects are excluded from the Clean Development Mechanism to the Kyoto Protocol, and this limits project implementation to the voluntary markets. / Avhandlingen är ämnad att läsas av beslutsfattare inom klimatområdet samt aktörer på de olika klimatkompensationsmarknaderna. Klimatkompensation har utvecklats som ett verktyg för att stimulera industriländers investeringar i klimatprojekt i utvecklingsländer. Klimatkompensation kan användas för att nå industriländernas egna klimatmål men är också tänkta att gynna utvecklingsländer genom att tillhandahålla en ”ren” utvecklingsmöjlighet. Solcellsdrivna vattenpumpar (eng. photovoltaic water pumping: PVWP) är en teknik för att använda solceller för bevattning. Tekniken kan användas för att restaurera degraderade gräsmarker och för att hjälpa jordbrukare anpassa sig till klimatförändringarna. Restaurering av gräsmarker ökar produktionen av gräs vilket medför ökad mängden kol i marken, en process som kan mildra klimatförändringarna. Men fattiga bönder har ofta begränsad tillgång till bevattningsteknik och denna avhandling utvärderar hur klimatkompensation kan ge intäkter för att öka användningen av PVWP i avlägsna delar på den kinesiska slätten. Solceller kan användas för att mildra klimatförändringarna på olika sätt och vanligast är att producera el för att ersätta fossila bränslen. Det är därför viktigt att titta på alternativkostnaden för PVWP-projekten som föreslås här. Vidare begränsar vattentillgången projekten och ett ramverk för att tydliggöra avvägningar mellan vattenrelaterade problem och miljömässiga fördelarna med ett projekt är nödvändigt. Klimatpolitiska styrmedel sätter också upp vissa begränsningar för projekten. Om PVWP används för att återställa mycket degraderade gräsmarker, visar projekten hög klimatnytta och de kan framgångsrikt konkurrera med solel till nätet som klimatkompensationsprojekt. En fallstudie visar att klimatkompensationsmarknaden skulle kunna spela en viss roll för att öka antalet PVWP-projekt. Däremot gör vattenfrågan projektens geografiska plats viktig och indikatorer för att avgöra genomförbarheten föreslås vara ”blåvattentillgång”, ”förångningsåtervinning” och ”vattenproduktivitet”. Vattenanvändningen måste också ses i förhållande till klimat, mat- och energisäkerhet, vilket kräver en nexusstrategi för att utvärdera projekten. I skrivande stund (maj 2016) är projekt rörande skötsel av gräsmarker exkluderade från mekanismen för ren utveckling (CDM) till Kyotoprotokollet och detta begränsar projekten till de frivilliga klimat-kompensationsmarknaderna. / <p>QC 20160711</p> / Demonstration and Scale-Up of Photovoltaic Solar Water Pumping for the Conservation of Grassland and Farmland in China

The present study investigates the thermochemical conversion of spruce wood and its extracted components by thermogravimetric analysis. The extracted components are two pulps, three xylan-lignin samples and one lignin sample; they were produced by the kraft cooking method with different cooking times. The study involves characterization of the biomass through proximate analysis and pyrolysis. A qualitative comparison between the thermal behaviours of the extracted components and wood is also performed. The study showed that the thermal behaviour of the biomass was highly influenced by the content of cellulose and lignin in the samples. Compounds rich in cellulose produced large quantities of volatiles and had a higher rate of pyrolysis compared to compounds rich in lignin, which produced more char and had a slower rate of pyrolysis. It was also shown that, the amount of char is not solely depending on the amount of the lignin; the structure of the compound also plays a role. On the other hand, the original wood sample showed some deviations regarding the trends in volatile and char production and these deviations were attributed to component interactions. Both cellulose and lignin rich compounds had an increase in thermal stability with increasing cooking time. For the pulps the increase in thermal stability is believed to be caused by increase in crystallinity, while for the lignin rich samples is believed to be caused by the increase in lignin content and structural changes in the compounds. The results also show that although changes are introduced in the cooking process, the extracted component still retain properties exhibited by the source biomass.

I Sverige finns uppskattningsvis mellan 4000 och 8000 stycken deponier. De flesta av deponierna är nedlagda och år 2001 fanns det 142 stycken aktiva deponier för hushållsavfall. År 2010 hade antalet minskat till 76 stycken.  Vid nedbrytning av organiskt material i deponier bildas metanhaltig deponigas som bidrar till växthuseffekten. Utsläppens omfattning prognostiseras med hjälp av beräkningsmodeller, exempelvis IPCCs. Dessa modeller fordrar att antaganden görs av exempelvis andelen gas som utvinns via gasuppsamlingsutrustningen, det organiska materialets halveringstid och avfallets sammansättning och mängd. I Sverige görs antagandet att 60 procent av deponigasen samlas upp på deponier med gasuppsamlingsutrustning. Rapportens övergripande syfte var att undersöka hur osäkerheterna i de antaganden som görs kan inverka på de prognostiserade deponigasemissionerna. Syftet var också att bedöma om metangasutsläpp från deponier utgör ett stort eller försumbart tillskott av växthusgasutsläpp i jämförelse med andra källor. Detta gjordes genom en känslighetsanalys som baserades på en litteraturstudie, IPCC- prognostiserade metanmängder samt genom intervjuer med deponiägare.   Prognostiserad metangasproduktion från landets deponier jämfördes med uppskattad metangasproduktion, där det senare baserades på utvunna mängder i landet och en uppskattad utvinningsgrad på 60 procent. Prognostiserad metangasmängd jämfördes med en uppskattad mängd metan, där den senare baserades på utvunna gasmängder i landet och uppskattad utvinningsgrad. Omfattningen av emissionerna gjordes genom känslighetsanalys där utvinningsgrad hos gasuppsamlingssystemets varierades mellan 30 och 80 procent. De utvunna gasmängderna har varit relativt konstanta de senaste tio åren trots att antalet deponier med gasuppsamlingsutrustning minskat från 75 till 47 stycken och att deponeringsförbud har instiftats. Den antagna halveringstiden på 7,5 år torde därför vara för lågt ansatt vilket också styrks av den dåliga nedbrytningen i flera äldre deponier, minskade mängder deponerat avfall samt att inget organiskt material deponeras sedan 2005. Sveriges huvudsakliga metankällor är jordbrukssektorn och deponier från avfallssektorn. År 1990 var de prognostiserade utsläppen från de två sektorerna ungefär lika stora. Fram till år 2010 har de prognostiserade utsläppen från deponier halverats medan utsläpp från jordbruket ligger på ungefär samma nivå som tidigare.   Ur den enskilda deponins perspektiv kan det konstateras att utvinningsgraden hos gasuppsamlingssystemet varierar i både ett kortsiktigt och i ett långsiktigt perspektiv. Beroende på när en mätning utförs kommer en viss variation uppvisas i gasutvinningssystemets utvinningsgrad dvs både emitterade och uppsamlade gasmängder varierar mellan mättillfällena.  Det kan konstateras att en stor osäkerhet byggs in i den beräknade årsproduktionen av metangas när metanmängderna beräknas med hjälp av medelvärden från ett fåtal mätningar utförda under korta mätperioder. Statistiska Centralbyrån har gjort beräkningar av den årliga utvinningsgraden. Dessa beräkningar har grundats på faktiska utvunna mängder som jämförts med beräknade totala mängder. För en enskild deponi kan skillnaderna mellan de beräknade och faktiska mängderna vara stora vilket medför att utvinningsgraden eller produktionen är svårbedömd både för den enskilda deponin och på nationell nivå.   Potentialen för gasutvinning i deponier bedöms i det här examensarbetet vara större än vad som har prognostiserats. Perioden för gasuttag sträcker sig längre än vad man trott med anledning av att mycket av det organiska materialet i gamla deponier fortfarande inte har brutits ner, samt att gasproduktion fortfarande sker. Med anledning av de låga driftskostnaderna bör deponigasutvinning fortskrida så länge som det är tekniskt möjligt och ekonomiskt hållbart. Genom provtagningar av avfallet i kombination med mätningar som sträcker sig över längre perioder, skulle bättre kännedom om metangasproduktionen i deponier kunna fås. / There are a large number of landfill sites in Sweden. The total number is estimated to be somewhere between 4000 to 8000 landfills. In 2007 there were 142 landfill sites still operating, three years later the number of operating landfills decreased to 76. The municipalities are at present carrying out an inventory of old landfill sites in Sweden. The focus is on the location and risk classification of the landfill sites. There is a substantial uncertainty of the content and the progress of the degradation process unless the landfill is dug out. Methane containing landfill gas is produced when the organic matter in the waste is degraded. Since methane is a potent green house gas the emissions of landfill gas will contribute to the green house effect.   The extent of the emissions is usually quantified using the IPCC model or similar. The models require certain estimations to be made such as the amount of gas that is extracted, the half-life of the organic matter and the composition of the waste. The aim of the report was therefore to look into these estimations and how these can effect the landfill gas production. The aim was also to evaluate whether the methane emissions from landfills is a major contributor to the green house gas emissions in comparison to other sources. The master thesis has been carried out through a literature study and interviews with landfill owners that resulted in a sensitivity analysis.     The plausibility of the IPCC model was studied by carrying out a sensitivity analysis of the efficiency of the gas extraction system and how this will influence the total emissions of landfill gas.  An overview of the connection between the land fill gas production and the decomposition of the organic matter could be realized by analyzing the material in the landfill through tests on different depths in the landfill when drilling new gas wells. The extracted amounts of landfill gas are also contradictive to the estimation of the half-life of 7,5 years that is assumption regularly made within the IPCC- model. This theory is supported by the inadequate decomposition of organic material in old landfill sites. The reduced amounts of waste that is landfilled and the prohibition of landfilling of organic and combustible waste in 2005 are also supporting this theory. The main methane sources in Sweden are ruminants from the agricultural sector and landfills. In 1990 the forecast of the methane emissions of the two sectors were equal. The forecast of today shows that the agricultural emissions are more or less the same but the emissions from landfill are halved.   Another conclusion was that the efficiency of the gas extraction is varying in a short- term and in a long-term perspective. Depending on when a measurement is carried out there will be a variation of the efficiency of the gas extraction system. Anyhow annual values of the extracted amounts are calculated based on a few occasional measurements over very short time periods.  Moreover, the yearly efficiency is determined based on real extracted values of methane and calculated total values of methane production that are non-comparable.   The potential of gas extraction is probably larger than what has been predicted and the period of gas extraction is probably longer than expected. Supported by the low operation costs for the gas extraction the extraction should be carried out as long as it is technically possible and economically reasonable.  Analyzing the material in the landfill site will increase the understanding of the gas production and the degradation of the waste in the landfill.

Svenska kraftnät is the Swedish transmission system operator, responsible for the national electrical grid with power lines of 220 kV and 400 kV, and the electrical substations of the grid. In this master thesis an old substation located in a sensitive environmental area is inspected and its environmental risks defined and assessed. From this “worst case scenario” measures are recommended, that should be applicable on other existing substations, and for new constructed substations. This thesis is limited to a more detailed analysis on how oil spill can be handled. The insulating oil is used in different machines and equipment on the substation to avoid electrical charges. The inspected substation has a special feature; a pipe system that connects wells on the substation area, water pipes from the substation house, and transformer pits to an oil-water separation house. The oil pits are made of concrete and placed under machines with large amounts of oil to capture the oil in case of a breakdown or leakage. In the oil-water separation house oil is separated from water and the clean water is sent to a lake in the vicinity. The most severe environmental risks found are the filter in the oil-water separation house and the risk of oil leakage from the open water-cooling system of the synchronous generator. In addition, there is no way to catch oil spill from current and voltage transformers and it is not known if the pipe system that transports water and oil spills is completely sealed. Finally, there is no permanent installation to catch spills from tank filling areas and Svenska kraftnät does rarely follow up the environmental work of the entrepreneurs. Svenska kraftnät is recommended to use the products and services from the companies Qlean Scandinavia AB and TTL Miljöteknik AB to attend to the noted environmental risks. Qlean Scandinavia AB offers an environmental friendly cleaning procedure with ultraclean water and sealing of concrete, which can be used for the transformer pits and oil-water separation house. They also sell profile planks as a fire-extinguishing layer for transformer pits. These are considered better and safer than the conventional stones used. The price is almost the same, however the maintenance costs are lower for the profile planks, since they are easier to clean and do not require heavy transports to landfill. They also require less space than the stones, therefore a smaller transformer pit can be built, and cost savings can be made on concrete. TTL Miljöteknik AB has products based on environmental friendly oil solidifying polymers placed in different textiles and filters. They let water and other substances pass, but react with hydrocarbons, like oil, forming a tight rubberlike mass. These installations are new to Europe, but more than 12 000 installations have been made, mainly in the United States and Australia. For the inspected substation in this thesis it is recommended to manage oil spill at each machine and to clean the pipe system. An HFF-filter should be installed in cleaned and sealed transformer pits. The filter lets water from precipitation pass, but binds oil, thanks to the solidifying polymers. The clean water is further transported through the pipe system to the oil-water separation house and from there water is pumped to the lake. Wells must be sealed and the pipes from the substation house led to a septic tank. Agent X, a type of filter mat, should be placed on the substation area to catch oil spills from current and voltage transformers, since previous breakdowns show that oil can be spread over a large area. For plants without a pipe system the water will be released outside the transformer pits. For new constructions it is suggested that transformer pits are built with a polyvinyl mat in the bottom and a filter on the sides, which will capture the oil. A concrete fundament still needs to be built to support the machine; therefore the price will almost be the same as for the conventional transformer pit in concrete, although less concrete is needed. However, with this technique the transformer pit will not require any maintenance.

Antalet mikrobryggerier runt om i Sverige har de senaste åren ökat markant. Vanligast är att dessa producerar öl som ale och stout trots att vi svenskar, om man ser till systembolagets statistik, fortfarande främst dricker lager. En anledning till få av de mindre mikrobryggerierna brygger lageröl är att bryggprocessen är mer avancerad för att brygga lager. För att brygga lager krävs, utöver den vanliga bryggutrustningen, också ett sätt att kyla ölet på först till 10°C och sedan till 0°C under en längre period. Den utrustning som används av de flesta större mikrobryggerierna är för dyr för de mindre mikrobryggerierna och bryggning av lageröl uteblir därför ofta. Ett exempel på ett mindre mikrobryggeri som har detta problem är Brewing Költur och detta arbete har haft som avsikt att lösa kylproblemet för dem. Arbetet gick ut på att ta fram ett alternativt sätt, dels att kyla en sats öl på, 300 liter, dels att hålla ölet kallt utan större fluktuationer under en längre tid. En viktig del i lösningen är att investeringskostnaden för kylanläggningen skulle vara avsevärt lägre än de alternativ som finns på marknaden idag. Projektet hade dock inte som avsikt att lösa övriga problem som finns med bryggning av lager. Resultatet blev en Bag-in-Box: en frysbox i vilken en engångspåse placerades. En luftspalt skapades mellan påsen och frysens innerkanter för att sakta ner värmeöverföringen och på så vid undvika att kyla ned jästen för snabbt vilket (annars) kan få allvarliga konsekvenser på ölet. En prototyp av produkten kylanläggningen byggdes ihop på vilken tester utfördes. Testerna visade att produkten utan problem kunde hålla stabila temperaturer under längre perioder, framförallt vid de lägre temperaturerna. Vid nedkylning från 10°C samt vid hållning av denna temperatur krävdes viss komplettering med manuell omrörning för att undvika stora temperaturgradienter i påsen. Investeringskostnaden för produkten är mycket låg medan de rörliga kostnaderna är relativt höga på grund av engångspåsen då det går åt en eller två sådana per sats bryggd öl. På grund av produktens låga investeringskostnad, enkla montering samt relativt goda förmåga att hålla temperaturer konstanta anses produkten ha potential att kunna ha stor betydelse för mindre mikrobryggerier i framtiden. / There has been a large increase of microbreweries in Sweden in the past few years, most of which produce great beers such as ales and stouts. This is however a bit strange since most Swedes seem to prefer to drink lager; at least if you study the statistics of the Swedish alcohol monopoly’s top hundred most drunken beers last year. There might be several reasons for microbreweries not brewing lagers but one reason is the equipment needed for lager brewing. Apart from the regular brewing equipment needed for brewing ales, a cooling system is needed in lager brewing in order to reach the ideal temperatures for fermentation, 10°°C, and lagering. Lagering is a process where beer is stored for weeks or months in a cold place, typically around 0°C.  The cooling systems on the market are expensive and small start-up microbreweries do not have the funds to purchase these. One example of such a microbrewery is Brewing Költur, and this study aims to solve the cooling problem for them. The goal was to design a cheaper alternative for cooling a 300-litre batch of beer but without severe changes in quality. The product needs to be able to hold stable temperatures and also lower the temperatures from 10°°C to 0°°C, both without major fluctuations in temperature within the vessel. The project did not aim at solving other lager brewing related problems. The result was a Bag-in-Box: a chest freezer in which a disposable plastic bag, big enough to fit 300 litres of beer, was placed. An air gap was created in between the inside walls of the freezer and the bag to keep the sudden cold walls from damaging the yeast by cooling it to quickly. A prototype was put together in order to test the most important features of the product. The tests showed that the product could keep stable temperatures very well in the lower temperature intervals, while it needed manual stirring in the higher regions to avoid temperature gradients, especially when the temperature was lowered. The cost of the product is overall very low. The investment cost is very low, however since the disposable bags are somewhat costly the variable cost is fairly high, yet still significantly cheaper than the alternatives on the market. It is believed that the product could be used by many smaller microbreweries in the future due to the low investment cost, its ability to keep the temperatures relatively stable and also because it is easy to assemble.

This thesis covers fundamental aspects of process control when growing titanium oxide nanoparticles in a reactive sputtering process. It covers the influence of oxygen containing gas on the oxidation state of the cathode from which the growth material is ejected, as well as its influence on the particles oxidation state and their nucleation. It was found that a low degree of reactive gases was necessary for nanoparticles of titanium to nucleate. When the oxygen gas was slightly increased, the nanoparticle yield and particle oxygen content increased. A further increase caused a decrease in particle yield which was attributed to a slight oxidation of the cathode. By varying the oxygen flow to the process, it was possible to control the oxygen content of the nanoparticles without fully oxidizing the cathode. Because oxygen containing gases such as residual water vapour has a profound influence on nanoparticle yield and composition, the deposition source was re-engineered to allow for cleaner and thus more stable synthesis conditions. The size of the nanoparticles has been controlled by two means. The first is to change electrical potentials around the growth zone, which allows for nanoparticle size control in the order of 25-75 nm. This size control does not influence the oxygen content of the nanoparticles. The second means of size control investigated was by increasing the pressure. By doing this, the particle size can be increased from 50 – 250 nm, however the oxygen content also increases with pressure. Different particle morphologies were found by changing the pressure. At low pressures, mostly spherical particles with weak facets were produced. As the pressure increased, the particles got a cubic shape. At higher pressures the cubic particles started to get a fractured surface. At the highest pressure investigated, the fractured surface became poly-crystalline, giving a cauliflower shaped morphology.

Människan har påverkat klimatet på ett negativt sätt genom olika sorters aktiveter vilket lett till att en global uppvärmning är på gång. Temperaturen på jorden kommer därmed att förändras vilket i sin tur kommer leda till en förändring i vattnets kretslopp. Råvattenkvaliteten förväntas försämras och leda till stora anpassningskostnader. Klimatförändringarna kommer att innebära ökade mängder av organiskt material i både ytvatten och grundvatten vilket i sin tur kommer leda till ökade halter av järn och mangan. Luftning och abiotisk/biotisk oxidation används idag för att avskilja järn och mangan från råvattnet. Biologisk oxidation anses idag vara den snabbaste och mest energi- och kostnadseffektiva metoden för avskiljning av både järn och mangan. Biologisk oxidation kan tillämpas även om järnet är komplexbundet till organiskt material eller om vattnet inte har ett optimalt pH. Två typer av pilotfilter för biologisk oxidation testades och utvärderades i detta arbete, ett med kalcedonmassa och ett med HUFO-diskar. Pilotfiltret med kalcedonmassa fungerade bra och avlägsnade ungefär 85% av järnet och cirka 30% av manganet i råvattnet. Pilotfiltret kunde redan första driftveckan filtrera järn och mognadstiden för den biologiska oxidationen av mangan var ungefär 50 dagar. Pilotfiltret med HUFO-diskar lyckades inte avlägsna utfällt järn som inte adsorberat på HUFO-diskarna vilket med stor sannolikhet berodde på att den metod vi valt för pilotförsöket (störttappning) inte fungerat optimalt för denna typ av filter. Analysresultaten blev till följd av detta svårtolkade då de visade en förhöjd halt av järn på utgående vatten. Även mognadstiden för den biologiska oxidationen av mangan blev svårbestämd för pilotfiltret med HUFO-diskar p.g.a. ovan nämnda orsaker. Det finns därmed en stor förbättringspotential vad gäller genomförandet av HUFO-försöket. En annan metod än störttappning som t.ex. backspolning skulle troligtvis göra det möjligt att avskilja även de järn- och manganpartiklar som inte lyckats få fäste på HUFO-diskarna. Sammanfattningsvis så visar resultaten från pilotfilterförsöken att det är möjligt att avskilja järn och mangan på ett bra sätt med hjälp av kalcedonmassa, utan tillsatser av kemikalier eller behov av kraftig luftning. / Humans have affected the climate negative through various types of activities which have led to global warming. This will lead to a change in temperature which in turn will change the hydrological cycle. The quality of raw water is expected to deteriorate and lead to large adjustment costs.  Climate change will also lead to increased amounts of organic matter in both surface water and groundwater, which in turn will lead to increased levels of iron and manganese. Aeration and abiotic/biotic oxidation are used today to separate iron and manganese from the raw water. The biological oxidation is considered to be the fastest method for the separation of both iron and manganese. Not only is it the fastest but also more energy- and cost efficient. Biological oxidation is also applicable if the iron is complex bound to organic material or if the water does not have optimal pH.  Two types of pilot filter for biotic oxidation were tested and evaluated in this work, one with chalcedony sand and the other one with HUFO-discs. The pilot filter with chalcedony sand worked well and removed 85% of the iron and about 30% of the manganese in the raw water. The pilot filter could already during the first week of operation filtrate iron, and the ripening time for the biotic oxidation of manganese was approximately 50 days. The pilot filter with HUFO-discs did not manage to remove precipitated iron, which probably depended on the pouring method chosen for the trials, which did not turn out to be optimal for this type of filter. This is also why the results were difficult to interpret since the content of iron in the water was actually higher after the filtration compared to the raw water. Even the ripening time was difficult to determine for the biotic oxidation of manganese because of the non-effective pouring method for removing precipitated elements. This is also why there is a great potential for improvement considering the pilot filter with HUFO-discs. Another method such as backwashing would probably make it possible to wash out the precipitated iron- and manganese particles that had not adsorbed onto the HUFO-discs. In summary, the results from the pilot filter experiments show that it is possible to separate iron and manganese from water with the help of chalcedony sand without addition of chemicals or the need for a more vigorous aeration.