Municipal sewage sludge (MSS) management varies widely between countries and legislative regimes. Within the European directive for sewage treatment France applies over half of MSS to arable land, while The Netherlands has banned the practice (Kelessidis et al, 2012). In Sweden, 34% of MSS is applied to agricultural lands; despite this, ocial government reports recommend banning the practice over pollution concerns, alongside the most common alternative of land reclamation (Ekane et al, 2020). This is the result of two decades of disagreement, complicated by dual perceptions of MSS as a valuable resource to be returned to the ecocycle vs an unsanitary waste product requiring careful disposal (Ekman Burgman, 2022).  Previous studies have analyzed novel treatment technologies including multiple forms of phosphorus and nitrogen extraction from various stages of MSS treatment, but holistic system analyses are scarce (Bagheri et al 2023). Based on literature review and emerging technologies in Sweden, hydrothermal carbonisation (HTC) is identified as a keystone technology, and can be supported by secondary treatment via nitrogen stripping and phosphorus extraction from liquid and ash waste streams respectively. HTC is an anaerobic thermal treatment of wet organic waste resulting in solid hydrochar and liquid process water products. To address the lack of holistic assessments, an environmental and techno-economic assessment framework (ETEA) is applied to model three MSS treatment scenarios. Each scenario models treatment of MSS by anaerobic digestion (AD) and mechanical dewatering of digested sludge followed by:  REF: A reference case of storage and arable land application of dewatered digested sludge (DDS)  ALT1: DDS treatment by Oxypower HTC with Aqua2N nitrogen recovery from process and reject water.  ALT2: The treatment described by ALT1, followed by hydrochar mono-incineration and Ash2Phos phosphorus extraction.  ETEA is conducted in four stages using data collected from literature and public and private partners. Qualitative and quantitative process flow mapping defines the scenarios and models material and energy flows through the systems. An attributional comparative life cycle assessment (LCA) alongside techno-economic analysis (TEA) follows. The LCA has a gate to grave scope with a functional unit of one ton of total solids treated. Finally, results are evaluated using sensitivity and data uncertainty analysis to identify hotspots and knowledge gaps in the system.  Results combining alternative scenarios based on current trends show the potential of emerging technologies to multiply WWTP nitrogen and phosphorus recovery by five and two times respectively, while simultaneously improving net energy recovery by three times. LCA results show reductions of greenhouse gas (GHG) emissions by between 60-70%. Considering emerging MSS technologies from a systems perspective provides critical context that can improve their economic viability. Combining intelligent systems design with these technologies, the models demonstrate how future MSS treatment can provide both good sanitation and recovery of nutrient and energy resources. Integration of these systems will accelerate the transition from wastewater treatment plants (WWTP) to water resource recovery facilities (WRRF). / Hanteringen av kommunalt avloppsslam (MSS) varierar kraftigt mellan länder och lagstiftande regimer. Inom det europeiska direktivet för avloppsrening tillämpar Frankrike över hälften av MSS på åkermark, medan Nederländerna har förbjudit detta (Kelessisdis et al, 2012). I Sverige tillämpas 34 % av MSS på jordbruksmark; Trots detta rekommenderar ociella regeringsrapporter att man förbjuder praxis på grund av föroreningsproblem, vid sidan av det vanligaste alternativet med landåtervinning (Ekane et al, 2020). Detta är resultatet av två decennier av oenighet, komplicerat av dubbla uppfattningar om MSS som en värdefull resurs som ska återföras till kretsloppet jämfört med en ohälsosam avfallsprodukt som kräver noggrann hantering (Ekman Burgman, 2022).  Tidigare studier har analyserat nya reningstekniker inklusive flera former av fosfor- och kväveextraktion från olika stadier av MSS-behandling, men holistiska systemanalyser är få (Bagheri et al 2023). Baserat på litteraturgenomgång och framväxande teknologier i Sverige, identifieras hydrotermisk karbonisering (HTC) som en nyckelstensteknik, och kan stödjas av sekundär rening via kvävestrimning och fosforextraktion från flytande respektive askavfallsströmmar. HTC är en anaerob termisk behandling av vått organiskt avfall som resulterar i fast hydrochar och flytande processvattenprodukter. För att komma till rätta med bristen på holistiska bedömningar, tillämpas ett ramverk för miljö- och teknikekonomisk bedömning (ETEA) för att modellera tre MSS-behandlingsscenarier. Varje scenario modellerar behandling av MSS genom anaerob rötning (AD) och mekanisk avvattning av rötslam följt av:  REF: Ett referensfall av lagring och applicering av åkermark av avvattnat rötslam (DDS)  ALT1: DDS-behandling av Oxypower HTC med Aqua2N kväveåtervinning från process- och rejektvatten.  Behandlingen som beskrivs av ALT1, följt av monoförbränning av kolväte och fosforextraktion av Ash2Phos.  ETEA genomförs i fyra steg med hjälp av data som samlats in från litteratur och oentliga och privata partners. Kvalitativ och kvantitativ processflödeskartläggning definierar scenarierna och modellerar material- och energiflöden genom systemen. En attributionell jämförande livscykelanalys (LCA) tillsammans med teknisk-ekonomisk analys (TEA) följer. LCA har en grind till graven omfattning med en funktionell enhet på ett ton av totalt behandlat fast material. Slutligen utvärderas resultaten med hjälp av känslighets- och dataosäkerhetsanalys för att identifiera hotspots och kunskapsluckor i systemet.  Resultat som kombinerar alternativa scenarier baserade på nuvarande trender visar potentialen hos framväxande teknologier för att multiplicera reningsverkens kväve- och fosforåtervinning med fem respektive två gånger, samtidigt som nettoenergiåtervinningen förbättras med tre gånger. LCA-resultat visar minskningar av växthusgasutsläpp (GHG) med mellan 60-70%. Att överväga framväxande MSS-teknologier ur ett systemperspektiv ger ett kritiskt sammanhang som kan förbättra deras ekonomiska bärkraft. Genom att kombinera intelligent systemdesign med dessa teknologier visar modellerna hur framtida MSS-behandling kan ge både bra sanitet och återvinning av närings- och energiresurser. Integration av dessa system kommer att påskynda övergången från reningsverk för avloppsvatten (WWTP) till anläggningar för återvinning av vattenresurser (WRRF).

Com o intuito de valorizar resíduos localmente disponíveis foi selecionada como principal matéria prima desta pesquisa, uma cinza de fundo proveniente da queima de carvão mineral para geração de energia em uma usina termoelétrica do Estado. Uma vez que este resíduo ainda não possui destinação que lhe agregue valor, o mesmo é amplamente utilizado no preenchimento de cavas de extração de carvão ou então permanece em bacias de sedimentação, criando assim um panorama suscetível a problemas ambientais além de gerar elevados custos para seu transporte. Neste âmbito surgem com grande destaque o desenvolvimento de ligantes álcali-ativados, dentre estes os geopolímeros, que por utilizarem diversos materiais provenientes de resíduos industriais na sua produção apresentam grande redução na emissão de CO2 e no consumo energético quando são comparados ao cimento Portland. Estes materiais consistem na ativação alcalina de aluminossilicatos amorfos (precursor), sendo estes na maioria das vezes resíduos ou subprodutos industriais. Sendo assim, o presente trabalho teve por objetivo otimizar traços, com base em cinza de fundo, para a produção de ligantes e argamassas geopoliméricas. O método experimental proposto se encontra dividido em diferentes fases subsequentes à seleção e caracterização das matérias primas: (1) síntese de sistemas geopoliméricos em pasta, (2) otimização dos geopolímeros em pasta e (3) produção de argamassas geopoliméricas com verificação das propriedades mecânicas e de absorção de água. A partir da análise dos resultados observou-se que o teor de Na2O = 15% com uma concentração de silicatos solúveis no ativador (expresso como a relação molar SiO2/Na2O) igual a 1 (sistema CF-15-1,0), se mostrou ideal para as misturas com cinza de fundo. A adição de silicatos solúveis propiciou um incremento de resistência aos sistemas produzidos no geral, atingindo em alguns casos o acréscimo de até 40% na resistência aos 28 dias. Quando avaliados diferentes tamanhos de partículas a partir do beneficiamento mecânico das cinzas, observou-se que um diâmetro médio de 7 μm é o mais adequado. Com relação aos sistemas binários e híbridos testados quando comparados aos seus referenciais moldados apenas com cinza de fundo, nenhuma combinação foi capaz de superar as resistências dos referenciais. Quando produzidas argamassas geopoliméricas a partir das combinações com outros resíduos (lodo de anodização do alumínio e catalizador de equilíbrio - resíduo proveniente do processo de craqueamento catalítico em leito fluidizado de frações pesadas do petróleo) e cimento Portland, houveram quedas na resistência à compressão de maneira generalizada. A argamassa utilizada como referência (CF-15-1,0) se mostrou a matriz mais densa e consequentemente atingiu o maior desempenho mecânico com menor absorção de água por capilaridade. / In order to valorise locally available residues, bottom ash (BA) from a thermo-electrical plant was selected as the main material within the project presented here. BA does not have any commercial value and normally it is used to refill old coal mines or it is disposed in extended basins increasing the environmental impact as well as the cost related to its transport. Also there exist convincing interests in the development of non-conventional binders, i.e. alkali-activated cements (geopolimers), which can be a feasible pathway to the valorization of different industrial wastes. When alkali-activated concrete is produced under optimal conditions, it can exhibits similar or even higher mechanical performance and durability when compared to traditional Portland cement concrete. These materials are based on aluminosilicate mineral (precursor) chemically activated by an alkaline solution (activator). Thus, this project is focused in the optimization dosage of bottom ash based geopolymers in pastes and the subsequent mortars production and assessment. Mechanical performance and some permeability properties of the developed geopolyemrs were assessed. The results showed that 15% of Na2O in respect to the bottom ash with 1,0 SiO2/Na2O molar ratio as activator produced more suitable geopolymeric paste. This material was used as a reference system for the development of the proposed project. Also mechanical treatement applied to the BA reduced x% the mean particle size obteining 7 μm and this improved up to ~95% the mechanical performance of the produced geopolymers. The inclusion of Portland cement as a secondary precursor did not have significant effect under the compressive strength when compared to the BA-based systems. Furthermore, the use of other sorces of aluminosilicates, such as aluminium anodizing sludge and spent fluid cracking catalyst, also did not presented any improvement in the analysed geopolimeric systems. BA-based systems activated at 15% of Na2O using an alkali activator solution with a Ms of 1.0 showed the lowest permability and higher mechanical performance.

Com o intuito de valorizar resíduos localmente disponíveis foi selecionada como principal matéria prima desta pesquisa, uma cinza de fundo proveniente da queima de carvão mineral para geração de energia em uma usina termoelétrica do Estado. Uma vez que este resíduo ainda não possui destinação que lhe agregue valor, o mesmo é amplamente utilizado no preenchimento de cavas de extração de carvão ou então permanece em bacias de sedimentação, criando assim um panorama suscetível a problemas ambientais além de gerar elevados custos para seu transporte. Neste âmbito surgem com grande destaque o desenvolvimento de ligantes álcali-ativados, dentre estes os geopolímeros, que por utilizarem diversos materiais provenientes de resíduos industriais na sua produção apresentam grande redução na emissão de CO2 e no consumo energético quando são comparados ao cimento Portland. Estes materiais consistem na ativação alcalina de aluminossilicatos amorfos (precursor), sendo estes na maioria das vezes resíduos ou subprodutos industriais. Sendo assim, o presente trabalho teve por objetivo otimizar traços, com base em cinza de fundo, para a produção de ligantes e argamassas geopoliméricas. O método experimental proposto se encontra dividido em diferentes fases subsequentes à seleção e caracterização das matérias primas: (1) síntese de sistemas geopoliméricos em pasta, (2) otimização dos geopolímeros em pasta e (3) produção de argamassas geopoliméricas com verificação das propriedades mecânicas e de absorção de água. A partir da análise dos resultados observou-se que o teor de Na2O = 15% com uma concentração de silicatos solúveis no ativador (expresso como a relação molar SiO2/Na2O) igual a 1 (sistema CF-15-1,0), se mostrou ideal para as misturas com cinza de fundo. A adição de silicatos solúveis propiciou um incremento de resistência aos sistemas produzidos no geral, atingindo em alguns casos o acréscimo de até 40% na resistência aos 28 dias. Quando avaliados diferentes tamanhos de partículas a partir do beneficiamento mecânico das cinzas, observou-se que um diâmetro médio de 7 μm é o mais adequado. Com relação aos sistemas binários e híbridos testados quando comparados aos seus referenciais moldados apenas com cinza de fundo, nenhuma combinação foi capaz de superar as resistências dos referenciais. Quando produzidas argamassas geopoliméricas a partir das combinações com outros resíduos (lodo de anodização do alumínio e catalizador de equilíbrio - resíduo proveniente do processo de craqueamento catalítico em leito fluidizado de frações pesadas do petróleo) e cimento Portland, houveram quedas na resistência à compressão de maneira generalizada. A argamassa utilizada como referência (CF-15-1,0) se mostrou a matriz mais densa e consequentemente atingiu o maior desempenho mecânico com menor absorção de água por capilaridade. / In order to valorise locally available residues, bottom ash (BA) from a thermo-electrical plant was selected as the main material within the project presented here. BA does not have any commercial value and normally it is used to refill old coal mines or it is disposed in extended basins increasing the environmental impact as well as the cost related to its transport. Also there exist convincing interests in the development of non-conventional binders, i.e. alkali-activated cements (geopolimers), which can be a feasible pathway to the valorization of different industrial wastes. When alkali-activated concrete is produced under optimal conditions, it can exhibits similar or even higher mechanical performance and durability when compared to traditional Portland cement concrete. These materials are based on aluminosilicate mineral (precursor) chemically activated by an alkaline solution (activator). Thus, this project is focused in the optimization dosage of bottom ash based geopolymers in pastes and the subsequent mortars production and assessment. Mechanical performance and some permeability properties of the developed geopolyemrs were assessed. The results showed that 15% of Na2O in respect to the bottom ash with 1,0 SiO2/Na2O molar ratio as activator produced more suitable geopolymeric paste. This material was used as a reference system for the development of the proposed project. Also mechanical treatement applied to the BA reduced x% the mean particle size obteining 7 μm and this improved up to ~95% the mechanical performance of the produced geopolymers. The inclusion of Portland cement as a secondary precursor did not have significant effect under the compressive strength when compared to the BA-based systems. Furthermore, the use of other sorces of aluminosilicates, such as aluminium anodizing sludge and spent fluid cracking catalyst, also did not presented any improvement in the analysed geopolimeric systems. BA-based systems activated at 15% of Na2O using an alkali activator solution with a Ms of 1.0 showed the lowest permability and higher mechanical performance.

Com o intuito de valorizar resíduos localmente disponíveis foi selecionada como principal matéria prima desta pesquisa, uma cinza de fundo proveniente da queima de carvão mineral para geração de energia em uma usina termoelétrica do Estado. Uma vez que este resíduo ainda não possui destinação que lhe agregue valor, o mesmo é amplamente utilizado no preenchimento de cavas de extração de carvão ou então permanece em bacias de sedimentação, criando assim um panorama suscetível a problemas ambientais além de gerar elevados custos para seu transporte. Neste âmbito surgem com grande destaque o desenvolvimento de ligantes álcali-ativados, dentre estes os geopolímeros, que por utilizarem diversos materiais provenientes de resíduos industriais na sua produção apresentam grande redução na emissão de CO2 e no consumo energético quando são comparados ao cimento Portland. Estes materiais consistem na ativação alcalina de aluminossilicatos amorfos (precursor), sendo estes na maioria das vezes resíduos ou subprodutos industriais. Sendo assim, o presente trabalho teve por objetivo otimizar traços, com base em cinza de fundo, para a produção de ligantes e argamassas geopoliméricas. O método experimental proposto se encontra dividido em diferentes fases subsequentes à seleção e caracterização das matérias primas: (1) síntese de sistemas geopoliméricos em pasta, (2) otimização dos geopolímeros em pasta e (3) produção de argamassas geopoliméricas com verificação das propriedades mecânicas e de absorção de água. A partir da análise dos resultados observou-se que o teor de Na2O = 15% com uma concentração de silicatos solúveis no ativador (expresso como a relação molar SiO2/Na2O) igual a 1 (sistema CF-15-1,0), se mostrou ideal para as misturas com cinza de fundo. A adição de silicatos solúveis propiciou um incremento de resistência aos sistemas produzidos no geral, atingindo em alguns casos o acréscimo de até 40% na resistência aos 28 dias. Quando avaliados diferentes tamanhos de partículas a partir do beneficiamento mecânico das cinzas, observou-se que um diâmetro médio de 7 μm é o mais adequado. Com relação aos sistemas binários e híbridos testados quando comparados aos seus referenciais moldados apenas com cinza de fundo, nenhuma combinação foi capaz de superar as resistências dos referenciais. Quando produzidas argamassas geopoliméricas a partir das combinações com outros resíduos (lodo de anodização do alumínio e catalizador de equilíbrio - resíduo proveniente do processo de craqueamento catalítico em leito fluidizado de frações pesadas do petróleo) e cimento Portland, houveram quedas na resistência à compressão de maneira generalizada. A argamassa utilizada como referência (CF-15-1,0) se mostrou a matriz mais densa e consequentemente atingiu o maior desempenho mecânico com menor absorção de água por capilaridade. / In order to valorise locally available residues, bottom ash (BA) from a thermo-electrical plant was selected as the main material within the project presented here. BA does not have any commercial value and normally it is used to refill old coal mines or it is disposed in extended basins increasing the environmental impact as well as the cost related to its transport. Also there exist convincing interests in the development of non-conventional binders, i.e. alkali-activated cements (geopolimers), which can be a feasible pathway to the valorization of different industrial wastes. When alkali-activated concrete is produced under optimal conditions, it can exhibits similar or even higher mechanical performance and durability when compared to traditional Portland cement concrete. These materials are based on aluminosilicate mineral (precursor) chemically activated by an alkaline solution (activator). Thus, this project is focused in the optimization dosage of bottom ash based geopolymers in pastes and the subsequent mortars production and assessment. Mechanical performance and some permeability properties of the developed geopolyemrs were assessed. The results showed that 15% of Na2O in respect to the bottom ash with 1,0 SiO2/Na2O molar ratio as activator produced more suitable geopolymeric paste. This material was used as a reference system for the development of the proposed project. Also mechanical treatement applied to the BA reduced x% the mean particle size obteining 7 μm and this improved up to ~95% the mechanical performance of the produced geopolymers. The inclusion of Portland cement as a secondary precursor did not have significant effect under the compressive strength when compared to the BA-based systems. Furthermore, the use of other sorces of aluminosilicates, such as aluminium anodizing sludge and spent fluid cracking catalyst, also did not presented any improvement in the analysed geopolimeric systems. BA-based systems activated at 15% of Na2O using an alkali activator solution with a Ms of 1.0 showed the lowest permability and higher mechanical performance.

Background: Despite the obvious attraction for “greener” solutions in all industries, the different sustainable measures adopted by governments, business associations, andbusinesses themselves, the remaining high number of landfilled solid wastes from allindustries per year, especially the construction industry, suggests that a waste managementtowards valorisation is not systematically the first chosen option for the firms collecting the wastes. Purpose: To increase awareness, develop knowledge and show how collaboration within abusiness ecosystem and adapted corporate strategy allows the development of sustainablewaste management. Methodology: A comparative case study on the waste valorisation and innovation creationprocess, approached throughout a semi-structured qualitative data collection of fivepractitioners within a similar business ecosystem. Findings: The findings indicate that mutli-strategy level collaboration within and betweenbusiness ecosystems is a nursery for the development of innovation in the context of waste valorisation.

Strategies to harness the energy from organic waste is gaining importance on a global scale, especially in countries with large quantities of it. In this paper, a techno-economic analysisand a field study were performed to investigate the feasibility of five scenarios for a conceptual biogas facility, based on a case study from Colombia. The plant designs involved anaerobic digestion followed by different combinations of biogas upgrading, combined heat and power and/or steam methane reforming technologies and investigated four different feedstocks. The results demonstrated that the road infrastructure leading to the current proposed site is inadequate, and a new location should be found. Anaerobic digestion alone was most profitable with the shortest payback period. Organic Municipal Solid Waste and Poultry Manure produced high techno-economic potential depending on the scenario. The production of hydrogen using anaerobic digestion, steam methane reforming and combined heat and power with or without upgrading is not recommended due to the current market prices and high heat consumption. However, it can be profitable to implement green energy initiatives as a strategy to establish and lead future energy markets.

Circular economy is an economic model that is gaining more and more attention, themodel aims to close production chains by recirculate waste into the system as newraw material. Spent coffee grounds are a waste that has great potential to becomenew products since the spent coffee ground contains many valuable substances suchas polysaccharides, polyphenols, and lipids. Swedes are the sixth largest coffeeconsumers per capita in the world, which means that large quantities of coffeegrounds are produced in the country. Therefore, the purpose of this report is toinvestigate possible ways to valorize spent coffee grounds in the municipality ofStockholm, as an alternative to the treatment processes that exist today. Toinvestigate this, the main methods have been a literature review, a field study andeconomic analyses based on existing data. The results show that from 5 large coffee-shop chains in the municipality of Stockholm, approximately 138,477 kg of coffeegrounds can be collected each year. Furthermore, it shows that five differentmethods for extracting polysaccharides, polyphenols, biochar, oil, and protein fromspent coffee grounds have been effective and that these substances and products canbe used in, for example, the food industry, in cosmetics, as plastics and asadsorbents. The economic assessment shows that biochar, polyphenols, and oil arethe compounds and products that are economically profitable to extract, and theycan give a maximum profit of SEK 482.28/kg of spent coffee grounds. The resultsare consistent with previous research on the subject, but there are someuncertainties in the exact figures as there is a lack of economic analyses for spentcoffee grounds in the previous research. However, the results show great potentialfor spent coffee grounds in a circular economy, but further research is required toensure the economic gain. In addition, analyses need to be done on the ecologicalsustainability and more studies need to be done on coffee grounds in Sweden tovalidate the results. / Cirkulär ekonomi är en ekonomisk modell som får mer och mer uppmärksamhet,modellen syftar till att sluta produktionskedjor genom att återinföra avfall som nyttråmaterial. Kaffesump är ett avfall som har stor potential att bli nya produkter pågrund av att sumpen innehåller många värdefulla ämnen som polysackarider,polyfenoler och lipider. Svenskar är de sjätte största kaffekonsumenterna per capitai världen vilket gör att stora mängder kaffesump produceras i landet. Därför är syftetmed denna rapport att undersöka möjliga vägar för att värdesätta kaffesump iStockholms stad, som alternativ till de behandlingsprocesser som finns idag. För attundersöka detta har de huvudsakliga metoderna varit en litteraturstudie, enfältstudie och ekonomiska analyser baserade på befintliga data. Resultaten visar attfrån 5 stora kafékedjor i Stockholms stad kan cirka 138 477 kg kaffesump samlas invarje år. Vidare visar det att fem olika metoder för att utvinna polysackarider,polyfenoler, biokol, olja och protein ur kaffesump har varit effektiva och att dessaämnen och produkter kan användas inom exempelvis livsmedelsindustrin, ikosmetika, som plast och som adsorberande material. Den ekonomiskabedömningen visar att biokol, polyfenoler och olja är de ämnen och produkter somär ekonomiskt lönsamma att utvinna och de kan ge en maximal vinst på 482,28kr/kg kaffesump. Resultaten stämmer överens med tidigare forskning på ämnet mendet finns vissa osäkerheter i de exakta siffrorna då det saknas ekonomiska analyserför kaffesump i den tidigare forskningen. Resultaten visar dock på stor potential förkaffesump i en cirkulär ekonomi men vidare forskning krävs för att säkerställa denekonomiska vinningen. Dessutom behöver analyser göras på den ekologiskahållbarheten och fler studier behöver göras på kaffesump i Sverige för att valideraresultaten.