För att hålla vattendragen och miljön rena, renas avloppsvattnet för att nå ett visst mått innan det släpps ut. Vi gjorde en fallstudie för att utvärdera metoderna som används för att behandla avloppsvatten i tre steg: primär, sekundär och tertiär i delstaten Texas, USA. Vi fann att olika fysikaliska, kemiska och biologiska bearbetningsmetoder används i stor utsträckning i dessa tre stadier. Även om en del av det slam som produceras i en avloppsvattenreningsanläggning utsätts för anaerob rötning (AD) process för att producera biogas, skickas majoriteten av dem till deponier som är ohållbart eftersom det skapar miljöföroreningar som läckage av näringsämnen, påverkar markens biologiska mångfald och släpper ut giftiga gaser och växthusgaser (GHG) som CH4, CO2, N2O. Den mest hållbara och prisvärda metoden för att behandla avloppsvatten är att använda mikroalger och några av fördelarna inkluderar: (i) använda CO2 som en kolkälla och generera syre, (ii) synergistiskt arbeta med aeroba bakterier som bryter ner organiska föroreningar i vatten på kort tid tid, (iii) högeffektiv bindning av överskott av kväve, fosfor och tungmetaller i avloppsvatten. Flera algbaserade reningsmetoder för avloppsvatten har utvecklats. Bland dem är reaktorn Rotating Algal Biofilm (RAB) en av de ledande behandlingsmetoderna som använder ett roterande band som består av syntetiska material som rör sig på en cylinder som är delvis nedsänkt i avloppsvatten. Algbiomassan kunde skördas från bältet genom att helt enkelt skrapa materialets yta. Vi uppskattade att ~1793,7 miljoner liter avloppsvatten behandlas dagligen i delstaten Texas och hypotetiskt om allt avloppsvatten behandlas med RAB skulle ~174,2 ton algbiomassa kunna produceras. Denna algbiomassa kan användas för AD-processen eller vidarebearbetas och fraktioneras till lipider, kolhydrater och proteiner med hjälp av etablerade hydrotermiska bearbetningsmetoder och användas som byggstenar för att producera bränslen, kemikalier och biomaterial. Tre scenarier har undersökts som belyser potentialen och fördelarna med att använda alger för att behandla avloppsvatten jämfört med konventionella metoder för avloppsvattenrening och hur denna övergång kommer att gynna ekonomin och miljön. / To keep the waterways and environment clean, wastewater is treated to reach a certain metric before they are discharged.  We did a case study to evaluate the methods used to treat wastewater in three stages: primary, secondary, and tertiary in the state of Texas, United States. We found different physical, chemical, and biological processing methods are widely used in these three stages. Though some of the sludge produced in a wastewater treatment facility are subjected to anaerobic digestion (AD) process to produce biogas, the majority of them are sent to landfills which is unsustainable as it creates environmental pollution such as nutrient leaching, impacts soil biodiversity, and releases toxic gases and greenhouse gases (GHGs) such as CH4, CO2, N2O. The most sustainable and affordable method of treating wastewater is using microalgae and some of the advantages include: (i) use CO2 as a carbon source and generate oxygen, (ii) synergistically working with aerobic bacteria breaking down organic contaminants in water in a short period of time, (iii) highly efficient sequester of excess nitrogen, phosphorus, and heavy metals in wastewater. Several algal based wastewater treatment methods have been developed. Among them, the Rotating Algal Biofilm (RAB) reactor is one of the leading treatment methods that uses a rotating belt made up of synthetic materials moving on a cylinder partially submerged in wastewater. The algal biomass could be harvested from the belt by simply scrapping the material's surface. We estimated that ~1793.7 million gallons of wastewater are treated daily in the state of Texas and hypothetically if all the wastewater is treated using RAB ~174.2 tons of algal biomass could be produced. This algal biomass can be used for the AD process or further processed and fractionated to lipids, carbohydrates, and proteins using established hydrothermal processing methods and used as building blocks for producing fuels, chemicals, and biomaterials. Three scenarios have been investigated, highlighting the potential and benefits of using algae to treat wastewater compared to conventional wastewater treatment methods and how this transition will benefit the economy and environment.

<p>Sedan 1996 står biogas för över hälften av den använda fordonsgasen i Sverige. Det blir således allt mer angeläget att framställa biogas. Biogasprojektet Biogas i Brålanda har för avsikt att framställa biogas genom rötning av naturgödsel/stallgödsel och, eller slakterirester.</p><p>Materia från en eller flera rötas för att producerar biogas och efter rötningen återstår ett högkvalitativt gödselmedel, biogödsel. Biogödseln skall användas som gödsel på de till projektet anslutna åkrarna. Uppsatsens huvudfråga är huruvida biogödseln från projektet Biogas i Brålanda får användas som gödsel på de till projektet anslutna åkrarna. Även klassificering av biogödsel, krav på hygienisering och användning på ekologiska åkrar har utretts. Uppsatsens utredning har framförallt rört sig mellan rättsområdena miljörätt och offentligrätt och har behandlat såväl svensk som EG-rättslig lagstiftning.</p><p>Spridning av biogödsel är inte tillstånds- eller anmälningspliktig, men biogödsel får likväl inte spridas hur som helst. Biogödselns klassificering som t.ex. avfall eller farligt avfall samt klassificering av rötningsmaterian påverkar huruvida materialen bl.a. måste hygieniseras innan de får användas.</p><p>Slutligen har uppsatsen utrett huruvida biogödsel som innehåller konventionell gödsel, slakterirester och gödsel från industriell djurhållning får används på ekologiska och KRAV-anslutna åkrar.</p>

Sedan 1996 står biogas för över hälften av den använda fordonsgasen i Sverige. Det blir således allt mer angeläget att framställa biogas. Biogasprojektet Biogas i Brålanda har för avsikt att framställa biogas genom rötning av naturgödsel/stallgödsel och, eller slakterirester. Materia från en eller flera rötas för att producerar biogas och efter rötningen återstår ett högkvalitativt gödselmedel, biogödsel. Biogödseln skall användas som gödsel på de till projektet anslutna åkrarna. Uppsatsens huvudfråga är huruvida biogödseln från projektet Biogas i Brålanda får användas som gödsel på de till projektet anslutna åkrarna. Även klassificering av biogödsel, krav på hygienisering och användning på ekologiska åkrar har utretts. Uppsatsens utredning har framförallt rört sig mellan rättsområdena miljörätt och offentligrätt och har behandlat såväl svensk som EG-rättslig lagstiftning. Spridning av biogödsel är inte tillstånds- eller anmälningspliktig, men biogödsel får likväl inte spridas hur som helst. Biogödselns klassificering som t.ex. avfall eller farligt avfall samt klassificering av rötningsmaterian påverkar huruvida materialen bl.a. måste hygieniseras innan de får användas. Slutligen har uppsatsen utrett huruvida biogödsel som innehåller konventionell gödsel, slakterirester och gödsel från industriell djurhållning får används på ekologiska och KRAV-anslutna åkrar.

In horse keeping horse manure is produced, which can be utilized as a fertilizer or considered a waste. Horse manure constitutes a resource in terms of both plant nutrients and energy. In addition energy policies and objectives aim at replacing fossil fuels with renewable energy sources. The interest to improve resource recovery of horse manure increases due various incentives for renewable vehicle fuels, legal requirements on management of manure, and environmental impact from current horse manure management. This thesis aims at describing horse manure management in a life cycle perspective. This is made by (1) identifying factors in horse keeping affect­ing the possibility to use horse manure as a biogas feedstock and to recycle plant nutrients, (2) analysing factors in anaerobic digestion with influence on methane potential and biofertilizer nutrient content and (3) comparing the environmental impact from different horse manure treatment methods. Literature reviews, systematic combining, and simulations have been used as research methods. The results show that horse keeping activities such as feeding, indoor keeping, outdoor keeping and manure storage affect the amount and charac­teristics of horse manure and thereby also the possibilities for anaerobic digestion horse manure. Transport affects the collected amount and spread­ing affects loss of nutrients and nutrient recycling. Simulation results in­dicate the highest methane yield and energy balance from paper bedding, while straw and peat gave a higher nutrient content of the biofertilizer. The highest methane yield was achieved with a low rate of bedding, which in the cases of woodchips and paper is also preferable for plant nutrient recycling. Still, results indicate the best energy balance from anaerobic digestion with a high ratio of bedding. The environmental impact assessment indicates a reduction in global warming potential for anaerobic digestion compared to incineration or composting. / Vid hästhållning alstras hästgödsel som kan användas som växtnäring eller anses vara ett avfall. Hästgödsel utgör både en växtnäringsresurs och en energi resurs. Dessutom styr uppsatta energimål mot att förnybar energi ska ersätta fossila bränslen. Intresset för att öka resursutnyttjandet av hästgödsel ökar på grund av olika incitament för förnybara drivmedel, lagstiftning om gödselhantering och miljöpåverkan från dagens hantering av hästgödsel. I den här avhandlingen beskrivs hästgödselhantering i ett livscykel­perspektiv genom att (1) identifiera olika faktorer vid hästhållningen som påverkar möjligheten att utvinna biogas ur hästgödsel och återföra näringen till jordbruksmark, (2) analysera faktorer i biogasprocessen som påverkar den specifika metanmängden och innehållet av växtnäring i gödseln och (3) jämföra olika gödselhanteringsmetoders miljöpåverkan. Metoderna i avhan­dlingen har varit litteraturstudier, systematisk kombination av teori och em­piri samt simulering. Resultaten visar att utfodringen, om och hur hästarna hålls inomhus och utomhus och hur hästgödsel lagras påverkar mängden hästgödsel och dess egenskaper, och därmed också hur den fungerar som ett biogassubstrat. Trans­porterna har betydelse för hur mycket gödsel som kan samlas in och spridas, medan gödselspridningen påverkar näringsförluster och närings återföring. Resultaten från simuleringarna indikerar högst metanutbyte och bäst energi­balans från papper som strömaterial, medan halm och torv gav högre växt­näringsinnehåll i biogödseln. De högsta resultaten på specifik metanmängd nåddes med låg andel strö, vilket också var positivt för växtnäringsinnehållet vid scenarierna med spån och papper. Samtidigt indikerar resultaten att en hög andel strömaterial ger den bästa energibalansen. Miljöpåverkansbedöm­ningen indikerar att potentialen för klimatpåverkan minskar om hästgödsel behandlas i en biogasprocess jämfört med förbränning eller kompostering.

Immense amounts of waste are generated daily by our society, and the management of these streams is a critical societal function. Part of this work is reusing and recycling materials with attractive properties, which is also an imperative step towards circular material flows. Although, the reuse of waste-based resources entails a conflict between efficient use of resources and minimal environmental toxicity, which hampers the reuse. The labeling of a resource as waste also makes using or trading the resource problematic, both regarding regulations, but also concerns from the society regarding toxicity or quality. A way of increasing the reuse of waste streams is initiating and organizing a functioning trade with the material. This study aims at clarifying how new markets for waste base products can emerge and evolve. This aim is formulated as identifying the functions that needs to be fulfilled for a new market for waste-based products to function, and what can be done to fulfill these functions. The study is designed as a case study including four cases where waste in some way is put back to use through trade. This reuse is studied as a market, with buyers, seller and brokers encased in institutions. To expose the role of policy instruments in organizing waste-based markets, there is one specific policy instrument per case for which the effect is analyzed deeper. The main empirics has been collected through interviews with actors on the four case markets, aiming to identify typical events in the evolution of the markets, and what is perceived as important as of today. The case markets are residual sludge from biogas production and from waste water treatment being used as fertilizer, and the residual gravel from waste incineration in Sweden and Denmark being used as a construction material. On these markets, the degree of actual trade varies, as well as the maturity of the markets. By studying and comparing four markets for waste-based resources, and considering the perspectives from actors at different ends of the respective resources value chain, twelve market functions have been identified within three market components. The component institutions and networks contain functions not directly related to the supply- or demand-side of the markets but rather the legitimacy and authorization process, ability of the actors to identify with their roles in the value chain, and how certifications and actor-initiatives can form common grounds for actors in the value chain. In the component supply the waste producer’s responsibility and means of influence over the quality and quantity of the resource is identified as functions. Brokers might play a critical role and policy instruments is needed to increase the producers means of influencing the waste streams, and to regulate the use of the resource. In the component of demand marketing, systems for quality assertion, and niche management are identified as methods to fulfill critical functions. Waste based resources by nature appears as a secondary material flow in a process, and therefore it is not naturally integrated in the business model of any actor. The waste-label forces the resource to comply to rules and regulations perceived problematic, while buyer demands are perceived as unfairly promoting virgin resources and getting societal acceptance of the resource is an uphill battle. By studying the behaviors and needs of market actors, and the role of policy instruments during the course of market evolution, opportunities has been identified as to how policy instruments can fulfill the varying key market functions. For each of the identified functions, it is suggested how policy instruments can contribute, or help the market actors, to fulfill the function. / Idag genereras stora mängder avfall från många delar av det mänskliga samhället och att hantera dessa flöden är en viktig samhällsfunktion. En del i det arbetet är att återanvända och återvinna material med tillräckligt attraktiva egenskaper, vilket är ett viktigt steg i utvecklingen mot mer cirkulära materialflöden. Återanvändning av avfallsbaserade resurser innebär dock en konflikt mellan effektiv resursanvändning och minimering av föroreningar i omgivande miljöer, vilket bromsar återanvändningen. Att ett material benämns som avfall medför också att det blir problematiskt att använda och handla med, jämfört med produktklassade material och varor, både på grund av lagstiftning och ökad oro från omgivningen gällande föroreningsinnehåll och bristande kvalitet. En metod för att uppnå ökad återanvändning av avfallsflöden är att initiera och organisera en fungerande handel med materialen. Denna studie syftar till att utreda just hur nya marknader för avfall kan uppstå och utvecklas, vilket formuleras som att identifiera funktioner som behöver vara uppfyllda för att en ny marknad för avfallsbaserade resurser ska fungera och vad som kan göras för att uppfylla dessa funktioner. Studien är utformad som en fallstudie och omfattar fyra fall där avfall på ett eller annat sätt kommer åter i bruk via handel. Denna återanvändning studeras som en marknad, med köpare, säljare och mellanhänder som omges av institutioner uppsatta av både myndigheter och från annat håll. För att synliggöra styrmedels roll i att organisera en avfallsbaserad marknad har det på varje marknad lyfts fram ett specifikt styrmedel vars roll har studerats mer ingående. Den huvudsakliga empiriinsamlingen har utförts genom intervjuer med respondenter från viktiga aktörer på de fyra marknaderna, vilka har syftat till att både identifiera typiska händelser som har lett till förändringar på marknaderna tidigt i marknadens utveckling och vad som upplevs viktigt på marknaderna idag. De studerade marknaderna är rötrester från biogasproduktion respektive avloppsrening som används som gödselmedel inom jordbruket, samt slaggrus från avfallsförbränning som används som konstruktionsmaterial i samhället i Sverige respektive Danmark. På dessa marknader sker handel i olika stor utsträckning och marknaderna befinner sig i olika skeden av utveckling. Genom att studera och jämföra fyra marknader för avfallsbaserade resurser, och ta hänsyn till behov och perspektiv från aktörer på olika platser i resursernas värdekedja har tolv funktioner identifierats inom tre marknadskomponenter. Komponenten institutioner och nätverk berör funktioner som inte är direkt kopplade till köpare eller säljare. Här presenteras att handel måste vara tillåtet och tillståndsprocessen snabb och förutsägbar, vilket innebär att politiska målsättningar behöver gå i linje med marknadens utveckling. Ytterligare funktioner är vikten av att samtliga inblandade i handeln är medvetna om sin roll i värdekedjan och hur certifieringar och branschinitiativ på ett bra sätt kan skapa naturliga mötesplatser för aktörer i hela värdekedjan. Inom marknadskomponenten tillgång har avfallsproducentens ansvar och rådighet över avsättning och kvalitet och kvantitet hos avfallsflödet identifierats som viktiga funktioner. Mellanhänder kan komma att spela en viktig roll och styrmedel kan behövas både för att öka producenters rådighet över avfallsflödet och för att med avseende på föroreningshalter reglera användningen av det. Inom marknadskomponenten efterfrågan är marknadsföring, system för kvalitetssäkring och spårbarhet samt skapande av nischer identifieras som metoder för att uppfylla betydande funktioner. Avfallsbaserade resurser uppstår till sin natur som ett biflöde till en annan process och är därför inte en tydlig del av någon aktörs affärsmodell. Avfallsklassningen gör också att resursen måste passera regelverk som upplevs problematiska, samtidigt som användares krav upplevs premiera jungfruliga produkter och det finns en förtroendemässig uppförsbacke hos potentiella användare. Genom att studera olika aktörers beteende och behov på marknaderna, samt vilken roll styrmedel upplevs ha spelat under marknadernas utveckling så har möjligheter identifierats gällande hur styrmedel kan uppfylla de olika funktionerna. För samtliga identifierade funktioner presenteras förslag på hur styrmedel kan bidra till, eller möjliggöra för marknadsaktörer, att uppfylla den aktuella funktionen.