I världens omvandling mot en bioekonomi kommer lignocellulosa material spela en stor roll i ersättningen av fossila resurser. Lignin är den mest tillgängliga källan av förnybara och naturligt förekommande aromatiska ämne och den utgör 15–30% av ved. Det lignin som är för nuvarande tillgängligt i marknaden är begränsat i sina appliceringar på grund av ämnets komplexa och outforskade kemisk struktur. I ett försök att bidra till ’lignin-först’ bioraffinaderi konceptet, undersöker detta arbete effekten av urea och karboxymetylering som förbehandlingsmetoder på utbyte av lignin såväl som de kemiska och fysiska egenskaperna av lignin. Karaktäriseringstekniker som Fourier-transform infra-red och nuclear magnetic resonance spectroscopy används för att analysera den kemiska strukturen av ligninet efter extraktion. Det resulterade i att båda förbehandlingsmetoder ökade utbytet av lignin med mellan 1% och 16%. Urea förbehandlingen hade ingen effekt på den kemiska strukturen av varken fibrer eller lignin. Men, karboxymetylering förbehandlingen ändrade i kemiska strukturen av lignin genom att lägga till karboxymetyl-grupper i både den alifatiska och den fenoliska regionen. Medans att öka förbehandlingstiden ökade utbyte i båda förbehandlingsmetoder, hade detta effekten att minska mängden kvantifierbara bindningar mellan enheterna för karboxymetylering förbehandlingen. Dessa diskuterade metoder har potential att användas i valorisering av lignin. / In the world’s transformation towards a bioeconomy, lignocellulosic biomass plays a key role as a substitute for fossil-based resources. Lignin is the most abundant source of renewable and naturally occurring aromatics and it constitutes 15-30% of lignocellulosic biomass. The technical lignin currently available on the market is limited in its applications because of its complex and poorly understood chemical structure. To contribute to the lignin-first biorefinery concept, this work investigates the effect of urea and carboxymethylation pretreatments on the yield as well as the chemical and physical properties of lignin. Characterization techniques such as Fourier-transform infra-red and nuclear magnetic resonance spectroscopy were utilized to analyze the molecular structure of the lignin product after extraction. It was shown that both pretreatment methods resulted in higher yields between 1% and 16%. The urea pretreatment had no effect on the chemical structure of the fibers nor the lignin. However, carboxymethylation altered the chemical structure of the lignin by adding carboxymethyl groups in both the aliphatic and phenolic regions. While increasing the pretreatment time increased the yield for both pretreatment methods, in the case of carboxymethylation it reduced the amount of quantifiable inter-unit linkages. Overall, the pretreatment methods discussed have potential use for lignin valorization.

Intresset för användningen av material från förnybara råvaror ökar. Produktionen av vedmassa och material i skogsindustrin genererar dagligen stora mängder biprodukter, särskilt bark. Barken innehåller många värdefulla komponenter som kan förädlas och öka värdet för barken, men först måste de separeras. Målet med denna undersökning var att separera dessa genom att jämföra två olika typer av extraktionsmetoder. Den första metoden använde programmerbar utrustning som namnges accelerated solvent extraction (ASE) och den andra använde manuell teknik som namnges Soxhlet extraktion. Syftet med undersökningen var att avgöra vilken extraktionsmetod som kan användas till att utvinna bark komponenter mest effektivt. Metoden ASE omfattar acetonextraktion och varmvattenextraktion där trycket var 100 bar, temperaturen 100oC och tiden drygt en timme. Soxhletextraktion omfattade enbart acetonextraktion under atmosfäriskt tryck, kontinuerlig värme och tiden 90 minuter. ASE-metoden gav fyra extrakt; acetonextrakt vid 100oC samt varmvattenextrakt vid 100oC, 140oC och 160oC.  Barken som studerades var uppdelad i två fraktioner, fuktig bark och torr bark. En beräkning av utbyte % utfördes efter varje extraktion. Extrakten från fuktig bark hade mörkare färg än extrakten från torr bark. Det uppmätes pH-värden för alla vattenextrakt och den som gav lägst pH var vattenextrakt som erhölls vid 160oC. Slutligen visade utbyteresultaten inga stora skillnader mellan de utförda ASE vattenextraktionerna exklusive extraktfärgen som kan vara en indikation till skillnad i extraherade molekyler. Användningen av sand under varmvattenextraktionerna gav inga förbättringar i extraktionsmetoden. / Interest in the use of materials from renewable sources is increasing. The production of wood pulp and materials in the forest industry generates large amounts of by- products daily, especially tree bark. Bark contains many valuable components which if separated can be used in various types of applications. The aim of this study was to compare two extraction methods. The first method used programmable equipment and is named accelerated solvent extraction (ASE) and the second used manual technology and is named Soxhlet extraction.  The purpose of the study was to determine which extraction method can be used to extract bark components more efficiently. The ASE method included acetone extraction and hot water extraction where the pressure was 100 bar, the temperature 100oC and the time just over an hour. Soxhlet extraction involved only acetone extraction under atmospheric pressure, continuous heating, and a time of 90 minutes. The ASE method yielded four extracts: acetone extract at 100oC and hot water extract at 100oC, 140oC and 160oC.  The bark studied was divided into two parts, undried bark and dry bark. Total calculation of yield% was performed after each extraction. The extracts from undried bark had a darker color than the extracts from dry bark. The pH values were measured for all water extracts and the one that gave the lowest pH was obtained at 160oC. Finally, the extraction results did not show any major differences between the ASE water extractions performed excluding the extract color which may be an indication of difference in extracted molecules. The use of sand during the hot water extractions did not improve the extraction method.

I detta arbete undersöks möjligheterna att använda mikroalger som råvara för produktion avbiogas, både genom en litteraturstudie och genom en förstudie för hur en pilotanläggning förhållbar odling av mikroalger för biogasproduktion skulle kunna initieras. Utgångspunkten ärhållbarhet, vilket innebär att odlingen av mikroalgerna baseras på befintliga, outnyttjadesamhällsflöden. Avloppsvatten och koldioxidutsläpp är exempel på flöden som kan orsakanegativ miljöpåverkan i form av klimatförändringar, övergödning och försurning. Om dessaresurser istället får utgöra närings- och kolkällor vid odling av mikroalger för produktion avbiogas utnyttjas dessa resurser istället till att generera hållbart producerad energi. Närbiogasen ersätter fossila bränslen ökar miljövinsten ytterligare. Det är dock grundläggande attproduktionen är ekonomiskt hållbar, och litteraturstudien visar att detta inte är fallet vidmikroalgbaserad produktion av endast biogas. Därför krävs tillämpning av ettbioraffineringskoncept, där inte bara biogas produceras av mikroalgerna utan även andraprodukter som till exempel vätgas, enzymer, värme och elektricitet. I förstudien beskrivs hurett projekt kan planeras för att utreda om ett sådant system kan bli hållbart. Det delas upp ifyra delprojekt: 1) systemdesign och hållbarhetsanalys; 2) en projektplan för delprojekt 3 och4; 3) laboratorietester; och 4) tester i pilotskala. Endast det första delprojektet, där systemetsom beskrivs i litteraturstudien definieras och hållbarhetsanalyseras, diskuteras i detalj iförstudien. Genomförandet av delprojekten ingår inte i detta arbete. / This paper examines the possibility of using microalgae as raw material for the production ofbiogas. This was achieved through studies of relevant literature as well as through a basicproject plan regarding the initiation of a pilot plant. The theory of sustainable microalgaecultivation is based on the utilization of existing resource flows that are currently unutilized insociety, such as waste water and flue gas emissions. These resources can cause environmentalissues such as climate change, eutrophication and acidification. However, they can alsoprovide the nutrients necessary for effective microalgal growth, and the microalgae can inturn be utilized as a sustainable energy source for production of biogas. Replacing fossil fuelswith microalgal biogas may lead to environmental benefits. A review of literature, however,shows that when biogas alone is produced from the microalgae the process is noteconomically sustainable. Hence, a biorefinery concept is suggested where products such ashydrogen, enzymes, heat and power make the system sustainable. A basic project plandiscribes one possible scenario for the initiation of sustainable cultivation of microalgae andthe subsequent biorefining process for the production of biogas. The project is divided intofour phases: 1) system design and sustainability analysis; 2) a feasibility study for phase 3 and4; 3) laboratory tests; and 4) pilot scale tests. Only the initial phase of the project, whichdefines the system design described in the literature study and provides a sustainabilityanalysis over the defined system, is discussed in detail. None of the project phases will beimplemented as part of this study.