It is essential to reuse- and recycles residues to decrease the amount of deposit materials and reach sustainable energy use. Two ways to work towards this is to recycle wood ashes to the forest as nutrient compensation and extract biogas from combustion of biomass. The aim with this study was to decide whether wood ashes that been used for biogas upgrading with accelerated carbonation also can be used as a nutrient compensation in the woods according to recommendations from the Swedish Forest Agency (Skogsstyrelsen). The ashes that were used in this study came from Johan Andersson who works at JTI in Uppsala, who also treated the ashes with biogas. The ashes have, in both untreated and treated condition, been analyzed in this study according to contents of elements, leaching properties, hardening properties and contents of crystalline phases, to evaluate what impact carbonation with biogas has on the ashes. The accelerated carbonation led to hardening of the ash, and decreased amount of CaO- and increased amount of CaCO3. The CO2-uptake also entails a dilution of the elements, and the content of nutrients and trace elements decreases. However the results show an indication of an uptake of S from the biogas to the ash, since the dilution had a smaller impact on S than the rest of the elements. No conclusions could be made according to what affect carbonation has on the leaching properties. This study showed that the ashes from biomass incineration that were analyzed in this study can be used both for biogas upgrading and nutrient compensation in the woods; since the results confirm that the ashes that been treated with biogas fulfills all the limits from the Swedish Forest Agency.

Denna litteraturstudie har syftat till att synliggöra användningspotentialen av aska kopplat till ett miljö- och hållbarhetsperspektiv. Aska, som klassas som en avfallsprodukt, används idag i stor omfattning i olika applikationer. I examensarbetet har en kartläggning gjorts över skillnader i sammansättning mellan olika typer av aska samt vilka regelverk som gäller vid användning av aska. Vidare har sex användningsområden för aska studerats och i arbetet klargörs vilka vinster, såväl ekonomiska som miljömässiga, och miljörisker som finns förenade med att använda aska. Användningsområdena har ställts mot miljöbalkens definition av hållbar utveckling och mot några av Sveriges miljömål för att på så sätt kunna bedöma om askanvändningen bidrar till en hållbar utveckling. Undersökningen visar att totalhalterna av ämnen kan skilja sig mycket åt mellan olika typer av aska. Det finns därför ett behov av en noggrann klassificering och karaktärisering av såväl askor som bränslen. Det finns även ett behov av förtydligade regelverk för askanvändningen samt av vägledningar som miljömyndigheterna kan använda sig av vid tillståndsprövningen. För miljömyndigheterna finns också ett behov av ett livscykelperspektiv där de, förutom lokal miljöaspekter, även bör se över regionala och globala miljöaspekter av askanvändningen. Resultatet visar på att val applikation av aska idag styrs mycket av ekonomiska skäl snarare än av miljömässiga och tekniska skäl. Resultatet visar också att det finns utrymme för lagstiftare och miljömyndigheter att kunna styra användningen, exempelvis med ekonomiska styrmedel, av aska mot en mer hållbar användning. Undersökningen av om askanvändningen bidrar till en hållbar utveckling är en komplicerad fråga men en slutsats som dras av arbetet är att det bidrar till en hållbar utveckling om det tas hänsyn till tre aspekter, nämligen: att alla rekommenderade säkerhetsåtgärder följs, att askan har ett lågt innehåll av miljöstörande ämnen och att val av plats där askan ska användas väljs i enlighet med platsspecifika miljömål. / The aim of this study has been to reveal the potential for using ash from an environmental and sustainability point of view. Ash, often classified as a waste product, is today used to a great extent in many different applications. In this thesis a literature survey has been done in order to map different types of ash and its chemical composition as well as regulation regarding the use of ash. Furthermore, six specific applications for ash have been examined, in terms of advantages and disadvantages, from both an environmental and economic perspective. The six applications have been assessed as to whether or not they are sustainable according to Swedish laws and national aims for sustainable development. The study shows the content differs considerable between different types of ash. Therefore, there is a need for a meticulous classification and characterisation of ash similar to that done for fuels. Furthermore the results show that environmental authorities lack clear guidelines for licensing and approvals, and there is therefore a need for such guidelines. For the environmental authorities there is also a need for a life cycle perspective where they, besides local environmental issues, also should review regional and global environmental aspects of the use of ash. The results also reveal that the choice of what the ash is used for is largely determined by economic factors rather than environmental and technical concerns. However, it is possible for legislators and environmental authorities to guide the use of ash towards more sustainable development, for example with the help of fiscal incentives. How the use of ash can contribute to sustainable development is an issue of some complexity. However, the clear message given is that this could be achieved if the following three aspects are taken into account: if all recommended safety measures are complied with, if the ash contains a low amount of pollutants, and if the decision as to where the ash is to be located is selected according to site-specific environmental goals.

I Sverige pågår en strukturell omställning från att vara ett fossilberoende samhälle till att bli fossilfritt. Detta gör att trycket på klimatneutrala bränslen från exempelvis skogen ökat. Skogsbränslen i form av grot är ett bränsle som görs av de avverkningsrester som uppstår vid konventionell avverkning. Det går bra att ta bort groten från hygget om det utförs en så kallad askåterföring. Det betyder att askan förs tillbaka till skogen efter att den bildats vid värmeverk. Askåterföring görs på landskapsnivå för att återbörda de näringsämnen som var bundna i groten blivit aska. Askan innehåller alla näringsämnen utom kväve, och hjälper också till att höja pH värdet tack vare de baskatjoner som trädet bundit under levnadscyclen. Blekinge är ett av de län som tar ut mycket grot men där askåterföring sker i låg omfattning. Studien syftar till att undersöka inställningen bland skogsägarna är en enkätundersökning som skickats ut till hundra av Blekinges största skogsägare. Skogsägarnas svar på enkäten behandlas helt anonymt. De som svarade på enkäten ägde skogsfastigheter mellan 175-900 hektar. Denna undersökning tittar på vilka faktorer som styr eller begränsar utförandet av askåterföring i Blekinge. Undersökningen visar på att många skogsägare känner att de har fått otillräcklig information gällande askåterföring. Studien visar även att miljöfaktorer är de motivationsfaktorer som skogsägarna tycker är viktigaste skälet till askåterföring. Som faktorer vilka begränsar askåterföringen anger många skogsägare att de känner att de saknar tillräcklig kunskap men även att de känner oro kring askans innehåll, dessutom anger flera att de är rädda för körskador i skogen.

Undersökningens resultat visar att det finns betydande kostnadsbesparingar att göra vid införandet av en ny metod för askåterföring. Den nya metoden medför betydligt mindre transporter vilket leder till ett reducerat utsläpp av koldioxid och andra ämnen som har en negativ miljöpåverkan. I den nya metoden utnyttjas i viss utsträckning timmerbilarnas lediga kapacitet för transport av aska ut till spridningsområdet vilket då ökar chansen till högre lönsamhet för åkerinäringen.

I takt med ökande intresse för uttag av grot så ökar också intresset för återföring av aska tillbaka till skogen. I rapporten utreds hur mycket återföringsbar aska som produceras av förbränningsanläggningar. Arbetet begränsas genom att endast förbränningsanläggningar med större kapacitet än 10 GWh träbränsle per år tas med . Dessutom sker en avgränsning geografiskt till att endast ta med anläggningar placerade söder om en tänkt linje mellan Karlstad och Stockholm. Datainsamlingen för förbränningsanläggningarnas askmängder har gjorts både med telefonintervju och enkätundersökning. Totalt har 107 förbränningsanläggningar tillfrågat. Askan från anläggningarna används till askåterföring, sluttäckning av deponi, deponi och bärlager till vägar. Kostnaderna mellan de olika användningsområdena varierar stort, kostnaderna att sluttäcka en deponi är hälften mot att spridas i skog. En stor del av förbränningsanläggningarna är överens att kostnaderna för askåterföring till skogen är för dyr. Fler anläggningar kan tänka sig att återföra askan till skogen men anger kostnaderna som orsak till val av andra alternativa användningsområden. / In line with increased interest for using of branches and tops, increases also the interest for retransfer of ash back to the forest. In the report investigated how much ash from the incineration plants that can retransfers back to the forest. The work is limited through that only incineration plants with bigger capacity than 10 GWh wood fuel a year is taken with. Moreover, a demarcation happens geographic to only to take with plants placed south about an intended line between Karlstad and Stockholm. The data collection for the incineration plants ash quantities have been done both with telephone interview and questionnaire survey. Total has 107 incineration plants consulted. The ash from the plants is used to ash retransfer, end coverage off landfill, landfill and berry stocks to roads. The costs between the different use areas vary bigly, the costs to end to cover landfill is the half against being disseminated in forest. A big part of the incineration plants is agreed that the costs for ash retransfer to the forest is for costly. More plants can intend itself to bring back the ash to the forest but because of the price the plants choice other alternative use areas.

Skogen är en viktig resurs, både ekonomiskt och miljömässigt, därför är det viktigt att den brukas på ett ansvarsfullt sätt på både kort och lång sikt. Ett sätt att bidra till ett hållbart skogsbruk är att använda dess restprodukter till gödning av skogsmarken och på så sätt sluta kretsloppet och bidra till en cirkulär ekonomi. När skogen avverkas och brukas tas viktiga makronäringsämnen bort från skogsmarken, ett sätt att återföra dessa viktiga ämnen är genom skogsindustriell aska. Forskning pågår där det undersöks om aska kan återföras i kombination med hydrokol, båda från skogsindustrin. Förhoppningen är att hydrokolen ska binda en del av tungmetallerna som finns i askan för att förhindra att dessa sprider sig i mark och vattendrag. Tanken är att askan och hydrokolen kan användas som gödsel som samtidigt binder tungmetaller och fungerar som koldioxidsänka.  Målet med studien är att ta reda på hur spår- och makronäringsämnena sprids i marken beroende på jordart och om återföringen sker med pelleterad eller pulverformig aska och hydrokol. Detta undersöks genom att under 8 veckor bevattna jordprover med regnvatten. Jordproverna består av endera sand eller torv samt olika kombinationer av aska och hydrokol, totalt 10st olika jordprover. Tester tas på vattnet som lakas ur jordproverna under hela studiens gång. Halten ämnen på olika djup i jordproverna analyseras med hjälp av en XRF varje vecka för att ta reda på hur ämnena transporteras vertikalt i jorden över tid.  Resultatet påvisade att transporten av spår- och makronäringsämnena var högre i sand än i torv. Joner som spår- och makronäringsämnen men även salter och andra ämnen lakades snabbare och i större utsträckning ur sand än torv där högre halt spår- och makronäringsämnen adsorberades till organiska ämnen. I lakvattnet från sandmarken gav pulverformig aska ett höjt pH-värde och högre alkaliniteten. Den pelleterade askan och hydrokolen gav ingen signifikant effekt på lakvattnet i någon av jordarterna. I torv sågs förhöjda halter spår- och makronäringsämnen i slutet jämfört med i början av studien där pelletsen spridits. Vid askåterföring visar studien att det är fördelaktigt att sprida askan pelleterad med hydrokol då detta resulterat i lägre halt tungmetaller i översta marklagret direkt vid spridning. En XRF visade sig ge en god indikation om halter spår- och makronäringsämnen i jordproverna med hög noggrannhet. Däremot fanns svårigheter med att uppnå helt homogena jordprover från vecka till vecka. / The forest is an important resource, both financially and environmentally, therefor it is important that it is used responsibly both short -and long term. One way to contribute to sustainable forestry is to use its residual products to fertilize the forest and thus close the cycle and contribute to circular economy. When the deforestation takes place, important macronutrients are removed from the forest land, one way of returning these important substances is through forest industrial ash. Research is ongoing where it is investigated whether ash can be recycled in combination with hydrochar, also from the forest industry. The hypothesis is that the hydrochar will adsorb some of the heavy metals present in the ash to prevent them from spreading in soil and groundwater. The idea is that the ash and biochar can be used as fertilizer that simultaneously binds heavy metals and acts as a carbon dioxide sink. The aim of the study is to find out how trace- and macronutrient substances are spread in the soil, depending on the soil type and whether the recycling takes place with pelleted or powdered ash and hydrochar. This is investigated by irrigating soil samples with rainwater for 8 weeks. The soil samples consist of either sand or peat as well as different combinations of ash and hydrocarbon, a total of ten different soil samples is studied. Tests are taken on the water that is leached from the soil samples throughout the study. The content of substances at different depths in the soil samples is analyzed using an XRF every week to find out how the substances are vertically transported in the soil over time. The results showed that the transport of trace and macronutrients was higher in sand than in peat. Ions such as trace and macronutrients but also salts and other substances were leached faster and to a greater extent from sand than peat where higher levels of trace and macronutrients were adsorbed to organic substances. In the leachate from the sandy soil, powdered ash gave a higher pH value and higher alkalinity. The pelleted ash and hydrocarbon did not have a significant effect on the leachate in any of the soils. In peat, elevated levels of trace and macronutrient substances were seen at the end compared with the beginning of the study where the pellets were spread. In the case of ash recycling, the study shows that it is advantageous to spread the ash pelleted with hydrocarbon as this has resulted in a lower content of heavy metals in the top soil layer after spreading. An XRF was found to give a good indication of trace and macronutrient levels in the soil samples with high accuracy. However, there were difficulties in obtaining completely homogeneous soil samples from week to week.

Wood ash application (WAA) has been recommended mainly for two reasons; i) to avoid depletion of minerals in the soil due to whole tree harvest in the forestry and ii) to mitigate harmful effects of acidification of soil and surface waters. In conclusion, the effects on terrestrial ecosystems and, especially, tree growth, can be attributed to the properties of the ash, the dose applied and the specific site at which the ash is applied. The research conducted on the effects of WAA on limnological ecosystems is very limited, and the major purpose of the present thesis was to gain knowledge of the effects of wood ash to different freshwater organisms, and the more comprehensive, limnological effects of WAA in the first stream in Bispgården, Sweden. Effects of wood ash solutions on the unicellular alga Euglena gracilis Klebs, the amphipod Gammarus pulex L., and the moss Fontinalis antipyretica Hedw. were investigated under laboratory conditions. Common in all three species was the decline in performance (growth/velocity/respiration/oxygen evolution) when the concentration of wood ash exceeded 5 g/l and no adjustment of pH was done (alkaline solution). In contrast, different movement parameters (motility, upwards swimming and velocity) in E. gracilis (neutral conditions), and increased growth of F. antipyretica with increased concentrations of wood ash indicated that nutrients in the ash was bioavailable for these organisms. There was no evidence of toxic effects on the organisms from metals or other compounds as a result from exposure to wood ash solutions in the present studies. The field study was conducted in a forest area close to Bispgården, about 100 km NW from Sundsvall, Sweden. The catchment area (50 ha) of the stream Fanbergsbäcken was treated with wood ash in September of 2004 (3,000 kg/ha;selfhardened crush-ash). In general, both biological (diatoms) and chemical (pH, alkalinity, and aluminum (Al) measurements) indicators have shown no significant effect on acidification parameters from the addition of wood ash. There was, however, evidence of an increased pH during spring flood, accompanied with a decrease in the frequency of low pH values (<5.6) during spring flood. In addition to this, alkalinity was significantly higher in the period 2005-2006, compared to that of 2003. High concentrations of toxic forms of Al repeatedly occured in the stream Fanbergsbäcken, and the WAA did not affect the frequencies of high concentrations of toxic Al forms (<50 μg/l). Both the moss F. antipyretica and the leaves from Alnus incana displayed increased potassium (K) concentrations, although other nutrients did not increase from WAA. In conclusion, no evidence of WAA being effective in restoring or improving the ecological status of freshwater environments has been established, either in the literature or in the present field study. On the other hand, there were no indications of harmful effects due to WAA, either. However, we still do not know the effects of wood ash on several organisms (predominantly invertebrates) inhabiting small ponds and other, temporary or permanent, freshwater ecosystems. In the context of WAA, these environments and organisms have not attended any attention in the research published to date, and future studies are strongly encouraged.