Now that the EU and Sweden have adopted a new climate policy framework to regulate net carbon emission. A new concept, negative CO2 emission, has been considered to neutralize the CO2 generated from necessary consumption of fossil fuel. Biochar, as a pyrolytic product from biomass, can store carbon in a relatively stable way. Therefore, it is one of the most promising and outstanding tools for carbon sink. Biochar stability, defined as the ratio of remaining carbon in biochar after 100 years, is the most crucial factor when using biochar for carbon storage. So far, various approaches have been proposed to measure and predict biochar stability, such as elemental analysis, proximate analysis, accelerating aging methods. Each method has its pros and cons. The reliability of these methods still needs to be verified. In this project, the chemical accelerating aging method has been selected for assessing biochar stability, because this method captures both chemical and physical properties of biochar. Besides, the gas, liquid, and solid products generalized during the chemical treatment are collected and analyzed separately in order to study the oxidation mechanism. Biochar in this project is produced from miscanthus and seaweed at various pyrolysis temperature. It is found that biochar stability can be increased by enhancing pyrolysis temperature, and miscanthus biochar is more sensitive to pyrolysis temperature within the pyrolysis temperature range of 350-600℃. The highest biochar stability (73%) has been achieved with miscanthus-derived biochar produced at 550 ℃, which demonstrates high potential as carbon sequestration tool. / Nu när EU och Sverige har antagit en ny klimatpolitisk ram för att reglera nettokoldioxidutsläppen. Ett nytt koncept, negativt koldioxidutsläpp, har ansetts neutralisera den koldioxid som genereras av nödvändig förbrukning av fossila bränslen. Biokol, som en pyrolytisk produkt från biomassa, kan lagra kol på ett relativt stabilt sätt. Därför är det en av de mest lovande och enastående verktyg för kolsänka. Biokolsstabilitet, definierad som förhållandet mellan återstående kol i biokol efter 100 år, är den viktigaste faktorn vid användning av biokol för kollagring. Hittills har olika metoder föreslagits för att mäta och förutsäga biokolsstabilitet, såsom elementär analys, proximate analys, accelererande åldrande metoder. Varje metod har sina för-och nackdelar. Tillförlitligheten hos dessa metoder måste fortfarande kontrolleras. I detta projekt har den kemiska accelererande åldrandemetoden valts ut för att bedöma biokolsstabilitet, eftersom denna metod fångar upp både kemiska och fysikaliska egenskaper hos biokol. Förutom, gasen, flytande, och fasta produkter generaliserade under den kemiska behandlingen samlas in och analyseras separat för att studera oxidation mekanism. Biokol i detta projekt framställs av miscanthus och tång vid olika pyrolystemperatur. Det visar sig att biokolsstabiliteten kan ökas genom att öka pyrolystemperaturen, och miscanthusbiokol är mer känsligt för pyrolystemperatur inom pyrolystemperaturområdet 350-600°C. Den högsta biokolsstabiliteten (73%) har uppnåtts medbiokol som framställts vid 550°C och som visar stor potential som kolbindningsverktyg.

Detta självständiga arbete utfördes på kraftvärmeanläggningen Affärsverken AB i Karlskrona med syfte att minska stadens vattenförbrukning, minimera utsläpp i naturen och bidra till globala miljömål. Se bilagor (7–10) för mer information.Projektet omfattade flera perspektiv, inklusive tekniker för att rena rökgaskondensat och de ekonomiska aspekterna av ett sådant projekt. Sammanfattningsvis syftar projektet till att förbättra effektiviteten och hållbarheten i kraftvärmeverket. Studiebesöket på kraftvärmeverket i Karlskrona har gett information om flödet av kommunalt vatten och rökgaskondensat mängden som används för att bestämma återvinningen av vatten och mängden rökgaskondensat som behövs. Detta kommer att användas för att utvärdera teknikerna för att rena rökgaskondensatet och de ekonomiska aspekterna av projektet.Målet med projektet var att minska stadens vattenkonsumtion på kraftvärmeverket genom att använda rökgaskondensat istället för stadsvatten. Detta minskar kostnaden för råvatten och bidrar till att uppnå globala miljömål. Konstruktion och installation kan kombineras med befintliga anläggningar, utrustning och ekonomiska faktorer som tas i beaktning vid valet av lösning. En hållbar och kostnadseffektiv lösning bör väljas för att minska stadens vattenkonsumtion utan att påverka produktiviteten. / This independent project was conducted at the combined heat and powerplant (Affärsverken AB) in Karlskrona with the aim of reducing city waterconsumption, minimizing emissions into the environment, and contributingto global environmental goals, see appendix (7-10). The project included several perspectives, including technologies for cleaning flue gas condensateand the economic aspects of such a project. In summary, the project aimed toimprove the efficiency and sustainability of the combined heat and powerplant.The study visit to the combined heat and power plant in Karlskrona has provided information on the flow of municipal water and the amount of flue gascondensate used to determine the recovery of water and the amount of fluegas condensate needed. This will be used to evaluate the technologies forcleaning the flue gas condensate and the economic aspects of the project.The conclusion of the project was to be able to reduce city water consumption at cogeneration plants by using flue gas condensate instead of city water.This reduces the cost of city water and contributes to achieving environmental global goals. Construction and installation can be combined with existingfacilities and equipment, and economic factors should be taken into accountwhen choosing a solution. Sustainable and cost-effective solution should bechosen to reduce city water consumption without affecting productivity.

There is an abundance of reports and articles on the extent of future bioenergy usage. Decision-makers might turn to bioenergy projections in hopes of making informed decisions for policies or investments. This report aims to highlight irregularities and differences regarding calculations and results in 15 global bioenergy projection studies for the year 2050, and to find underlying connections by applying a metaanalysis with a methodological focus. Statistical distributions were made for the projected global bioenergy potentials. A growth rate study based on the projected global bioenergy potentials was made and used as a simple “reality check”. Regarding Sweden and the EU, it was investigated whether decisions has been made based on estimated bioenergy potentials. The final aim was to make recommendations for bioenergy decision-makers and policy-makers. There are many statistical distributions fitting the projections for 2050. The distribution functions showed that with a 95 % confidence level, the bioenergy projections in 2050 is 151.3 EJ. The interquartile range of all studies included in this report for primary bioenergy in the year 2050 was shown to be 120-400 EJ, with minimum value of 30 EJ and maximum of 1600 EJ. A mere third of the projection values were in the vicinity of a linear or exponential trendline based on historical values. The historical annual average growth rate for bioenergy from 1971 to 2011 was found to be 1.9 percent. A higher growth rate is required to achieve the larger quantities that are projected in most studies, the most extreme rate was 7.6 percent, which is far above the average. The EU has adopted a biomass action plan partly based on bioenergy projections by the European Energy Agency in 2006. National and international energy projection reports influence Swedish politics, albeit not directly in propositions. The difference between individual reports and articles projected bioenergy level in 2050 is significant. It is recommended to read more than one. Most forecasting models and estimates will likely perform poorly numerically, so it is recommended to look for underlying factors, connected longterm trends, or behavioral consequences.

Bränsle är en av det största kostnaden för sjöfart och ny teknik tas fram för att spara bränsle. Men det finns potential att tillverka bränsle på kryssningsfartyg. En av de största utgifterna för att tillverka biogas iland är uppvärmning av substratet, denna kostnad kan elimineras på fartyg genom att använda spillvärme från motorer och ångsystem.   Detta arbete undersöker möjligheten att producera biogas av toalett- och matavfall som dagligen skapas på kryssningsfartyg, vilka komponenter som behövs samt beräkningar av utrymme de skulle ta och hur stor mängd gas som kan tänkas produceras. Rapporten utfördes genom att undersöka hur biogas produceras i land, vilka är de vanligaste teknikerna som används idag och om de är teknisk möjliga att ha på kryssningsfartyg. För att räkna ut gaspotential samt volym för tankar och reaktor har data samlat in från fyra kryssningsfartyg, data för toalettavfall har tagit från land. Resultatet av beräkningarna blev att potential att tillverka biogas finns men att mängden gas inte kan motivera kostnaden för att installera en biogasanläggning på ett kryssningsfartyg. / Fuel is one of the biggest costs in shipping today, and new technologies are being developed to save fuel. But there is potential to make fuel today aboard cruise ships. One of the biggest expenses in making biogas on land is the heating of the substrate, this cost can be eliminated on ships by using waste heat from engines and steam systems. This report explores the possibility of producing biogas by using toilet and food waste that is created daily aboard cruise ships. What components are needed, calculations of the space they would take and how much gas could be produced. The report was conducted by examining how biogas is produced on land, what are the most common technologies used today? And if they are technically possible aboard a cruise ship? To calculate gas potential, tank and reactor volume. Data has been collected from four cruise ships. The results show that it is possible to create biogas. But that the amount of gas could not justify the cost of building a biogas plant aboard cruise ships.

Klimatförändringarna har medfört en ökad efterfrågan på biobaserade bränslen. Mikroalger har flera intressanta egenskaper som gör dem till en attraktiv och lovande bioråvara för bränsleproduktion. Algerna har en effektiv fotosyntes vilket bidrar till ett lägre landanspråk jämfört med terrestra energigrödor. Dessutom kan odlingarna placeras på oproduktiv mark vilket gör att produktionen inte konkurrerar med andra areella näringar. Genom att integrera algodlingar med industriell infrastruktur kan restflöden som spillvärme, koldioxid, närsalter och vatten från industri nyttiggöras och därmed bidra till en mer effektiv och hållbar biomassaproduktion. I detta arbete studeras en industriell symbios mellan en algodling, det lokala kraftvärmeverket (Hedenverket) och rötningsanläggningen vid Sjöstadsverket i Karlstads kommun. Symbiosen bygger på att rökgaser från Hedenverket används som kolkälla för algerna, spillvärme används för att upprätthålla en lämplig odlingstemperatur i bassängen, varma rökgaser används för att torka biomassan inför förbränning och algernas näringsbehov tillgodoses genom att cirkulera kväve- och fosforrikt rejektvatten från rötningsanläggningen på Sjöstad. Biomassan som produceras används sedan som bränsle i kraftvärmeverket. På så vis skapas nya kretslopp och ett lokalt biobränsle produceras samtidigt som spillflöden från industrin tas till vara. Två tänkbara scenarion för energiutvinning studerades; rötning (Scenario A) och direkt förbränning (Scenario B). För att belysa fördelarna med symbiosen analyserades även ett referensscenario, vilket bygger på att odlingen sker fristående i en så kallad Stand alone-anläggning. Målet med studien var att konstruera en beräkningsmodell för att simulera biomassaproduktionen utifrån platsspecifika förutsättningar samt utvärdera systemet ur miljö-, energi- och kostnadssynpunkt. Studien utformades som en förstudie med syfte att vara ett övergripande men ändå tydligt kunskaps- och beslutsunderlag för berörda aktörer. Arbetet ska belysa symbiosens styrkor, svagheter, möjligheter och risker. Resultatet från studien visar att det genom industriell symbios går att odla alger över en lång säsong vid Hedenverket i Karlstad med det system som föreslås. Den industriella symbiosen förlänger odlingssäsongen med 75 % jämfört med en Stand alone-anläggning och den årliga produktiviteten ökar från 14 till 18 g m-2 d-1. Miljöanalysen visar att det utifrån de systemförslag som undersöks finns liten eller ingen miljönytta med den industriella symbiosen. Scenario A bidrar till att öka CO2-emsisionerna med 0,2 kg m-2 år-1 medan Scenario B bidrar till en reduktion motsvarande 0,2 kg m-2 år-1. En bidragande faktor till detta resultat är att Karlstad Energis el- och värmeproduktion idag i stort sett redan är fossilfri. Detta medför att det algbaserade bränslet ersätter en redan biobaserad process. En högre miljönytta kan åstadkommas genom att överväga alternativa energiutvinningsprocesser. För att tydliggöra miljöfördelarna med en integrerad algodling bör en fullskalig livscykelbedömning för systemet genomföras. Nettoenergi-ration (NER-värde) för Scenario A och Scenario B beräknades till 2,6 respektive 5,3. De höga NER-värdena pekar på att utvinningen av energi med god marginal överträffar energibehovet i produktionsledet för båda processvägarna. Lönsamhetsbedömningen visade att båda scenariona innebär en återbetalningstid som överstiger den tekniska livslängden för anläggningen, 44 och 56 år för respektive scenario. Sammanfattningsvis visar studien att det finns goda möjligheter för att odla alger och framställa ett lokalproducerat biobränsle vid Hedenverket. Trots att det föreslagna systemet med industriell symbios uppvisar positiva resultat beträffande energiprestanda så finns det inte ekonomiska eller miljömässiga förutsättningar för en algodling vid Hedenverket baserat på den systemutformning som föreslagits. Genom att framställa produkter med högre värde från biomassan kan dock ekonomisk- och miljömässiga vinster uppnås, vilket är något som bör utredas vidare.

This thesis has investigated the effects of running the two full scale biogas digesters at Slottshagen wastewater treatment plant at 34 °C compared to 37 °C, in terms of process stability, biogas production and energy savings with the aim of saving energy and money by not heating the digesters as much. The main objective was to investigate whether it is at all possible to operate the biogas process at 34 °C or if the process becomes inhibited or otherwise unstable. If the process could be operated at 34 °C it might mean savings of both energy and money, provided that there is still a sufficient production of biogas.The experiment lasted for three months and investigated the short-term effects of the reduction of temperature. The process was monitored closely, and samples from the reactors were collected and analysed twice a week to ensure the stability of the biogas process. Several parameters were monitored online, the biogas production and methane content amongst others. Other parameters were calculated, such as the degree of degradation and specific methane production. This was done to ensure process stability and a sufficient production of biogas. The energy balance was calculated to evaluate if energy was saved by lowering the temperature in the digesters.The results show that the biogas process does remain stable at 34 °C while still producing a satisfactory amount of biogas during the short time of the experiment. Calculations show that both energy and money has been saved during the experiment. However, the system is largely dependent on seasonal variations, therefore further studies over a longer time period would be desirable. During the course of the thesis it has also become evident that the biogas process at Slottshagen is irregular in several aspects, and that it would be beneficial to even the process out, especially with regards to the hydraulic retention time. Making the process more even would enable further improvements to be made and simplify interpretations and comparisons of processstability data.

The City of Stockholm’s energy and climate goals are analyzed and projected in several scenarios. Using the year 2015 as the baseline year, a database covering the energy performance and fuel use within the City is created. This starting point is used to project the performance of the City until the year 2050. The projection is made with the use of scenarios and the simulation software LEAP by formulating scenarios that combine ongoing, planned and conceivable measures. All these scenarios aim to the reduction of emissions with the long term aim to set the City of Stockholm a fossil fuel free city by 2050. Various paths can be followed towards that goal and these are analyzed and classified based on cost and applicability. According to the simulation of scenarios, the immediate action and the long-term planning are shown to play an essential role in achieving the City’s goals. In addition, the significance of policy, the behavioral aspect and the continuous gradual development are found to be three basic pillars towards the target that the City has set. Specifically, the City should focus on energy efficiency in both generation and utilization. Available technology can help to this direction at an affordable cost and with remarkable potential. However, in order to achieve the target of an entirely fossil fuel free city by the year 2050, the City of Stockholm needs to support a shift of transportation modes towards public transport. Currently, the transportation sector has a low share of clean fuels and is likely going to be the most challenging sector to affect. Among the challenges in the transportation sector comes the fact that there is always a given risk when trying to introduce a new dominant fuel, based on assumptions of future car fleets and volatility of markets. Biofuels may for instance lead to a shortage in the market with higher biofuel and food prices as a result while changing the entire vehicle fleet takes 20 years on average. The best possible scenario does demonstrate one possible path toward a fossil fuel free City of Stockholm 2050 by taking a number of aggressive actions. This does not account for possible new technologies nor changes in the economy at large.

Biogas är ett förnybart bränsle, och intresset för detta bränsle ökar runt om i världen. För att kunna använda biogas som fordonsbränsle måste biogasen uppgraderas innan användning. Koldioxid och andra föroreningar skiljs av, så att metanhalten i den råa biogasen höjs och gasen kan användas i motorer. Flera olika reningstekniker finns, men detta arbete fokuserar på vattenskrubbning. Arbetet syftar till att undersöka den optimala metanhalten i biogasen med hänsyn till nettoenergin och livslängden för de motorer som används. Undersökningen fokuserar på reningsprocessen i biogasproduktionen på små och mellanstora gårdar. Arbetet utfördes genom att ställa upp en energibalans över komponenterna i biogasproduktionen. Energibalansen användes för att skapa en matematisk modell av anläggningen, och beräkningarna gjordes med datorprogrammet Matlab. Den optimala metanhalten för biogasen beräknades till kring 80 % (78 – 83 %) vilket är lägre än den gräns på 85 % som rekommenderas av andra källor. Reningsanläggningens eget energibehov befanns motsvara 2,5 – 8,6 % av biogasens energiinnehåll, beroende på om högtryckskompression används eller inte. Dessa värden har god överensstämmelse med tidigare forskning. Den beräknade metanhalten är inte så låg så att motorernas livslängd förkortas nämnvärt, men det finns en risk för misständningar som kan ge skador på katalysatorn. Eftersom den beräknade metanhalten är lägre än 85 % är det lämpligt att genomföra ytterligare tester för att avgöra om gasen är lämplig som fordonsbränsle. Resultaten påverkas kraftigt av motorns verkningsgrad, vilket också är ett relevant ämne för framtida studier. / Biogas is a renewable fuel, and the demand for this particular fuel type is increasing around the world. In order to use biogas as a fuel for vehicles it must first be upgraded from its raw state. By separation of carbon dioxide and other impurities, the methane content in the raw biogas is increased so that the biogas can be used in engines. Several methods of purification exist, but this report mainly focuses on water scrubbing. This thesis aims to investigate the optimal methane content in biogas with respect to net energy and the lifespan of the engines that are being fueled with biogas. The focus of the report is on the purification process in biogas production for small to medium sized farms. The thesis is conducted by putting up an energy balance formula for the components in the biogas production system. This formula was used for creating a mathematical model of the system, and the calculations were made with the computer programme Matlab. The optimal methane content in the biogas was found to be around 80 % (78 – 83 %), which is less than the lower limit (85 %) that is recommended by other sources. The purification facility’s own energy demand corresponds to 2,5 – 8,6 % of the energy content in the biogas, depending on whether high pressure compression is used or not. These results are highly consistent with previous research. The methane content of the biogas does not reduce the lifespan of the engines notably, but there is a risk of ignition failures which could lead to damages in the catalyzer. Since the optimal methane content is lower than 85 %, it would be appropriate to test the biogas in order to analyze if it is suitable to be used as a fuel. The results are heavily influenced by the engine efficiency, which is also a relevant subject for future work.

I det här examensarbetet har utnyttjande av spillvärme internt för att energieffektiviserapelletstillverkningen vid Bioenergi Luleå projekteras. Arbetet har innefattat attundersöka om det är möjligt att implementera spillvärmen i processen utan att störanuvarande produktion, vilken teknik som efterfrågas och om det blir någon vinst förföretaget. Grundliga litteraturstudier har genomförts för att ta reda på hur spillvärmekan användas och vad det finns för teknik för att göra det möjligt. Att användaspillvärme internt för att effektivisera olika typer av processer är något som används istörre utsträckning idag och verkar vara något som flera företag är beredda att satsa på. Viktiga resultat som tagits fram i det här projektet är att det kommer vara möjligt atteffektivisera pelletstillverkningen utan att störa befintlig produktion. Genom attförvärma kvarnluften från 23 ℃ till 58 ℃ kommer det resultera i att torkeffekten kansänkas till 𝑃𝑇𝑜𝑟𝑘−𝑠𝑝𝑖𝑙𝑙 = 8235 𝑘𝑊, fuktigheten på spånet kommer då öka till 9,35 %och temperaturen på spånet efter torken kommer sjunka till 𝑇2 = 122 ℃. Det kommerinte ske någon stor skillnad i tillsatt ånga innan pelletspressarna med den nyatemperaturen från hur det ser ut idag. Den stora vinsten som Bioenergi Luleå kommerfå av att förvärma kvarnluften är att mängden spån i torken kommer att kunna öka till332,64 𝑡𝑜𝑛/𝑑𝑦𝑔𝑛 vilket resulterar i en ökning på ca 790 𝑡𝑜𝑛 𝑝𝑒𝑙𝑙𝑒𝑡𝑠 𝑝𝑒𝑟 å𝑟. Känslighetsanalysen visar det att oavsett om mätningarna skulle ha en minskning på10 % eller öka med 10 % så skulle vinsten för Bioenergi Luleå fortfarande varamarkant. Ökningen på pelletsproduktionen kommer fortfarande uppgå mot runt700 𝑡𝑜𝑛 𝑝𝑒𝑙𝑙𝑒𝑡𝑠/å𝑟.

Forestry is one of Sweden’s largest natural resources and a largeand important foundation for the country’s economic stability.There is a significant opportunity to evaluate material efficiencyand values in the supply chain of industrialised wood-basedproducts. This thesis comprises on handling a spill-product of amodern wood-based building material: cross-laminated timber(CLT). With the aim to increase value of this spill product throughpractical design iteration, material exploration and theoreticalanalysis. The material exploration leads to a collection of furnitureand interior products which are evaluated based on commercialinterest and production feasibility.