Undersökningen syftar till att ge en bild av vilka förutsättningar och möjligheter det finns för uppförande av en försorteringsanläggning där plasten i avfallet kan sorteras ut. Detta sker genom att undersöka ekonomiska besparingar genom minskat behov av utsläppsrätter, identifiera lämplig utsorteringsteknik, utreda hur avsättningen för utsorterad plast kan se ut genom att identifiera potentiella mottagare samt kostnader för avsättning och transport. Undersökningen tyder på att NIR-teknik är den mest lämpliga för en försorteringsanläggning. Med Svensk Plaståtervinning som mottagare beräknas en framtida försorteringsanläggning kunna minska mängden plast som går till förbränning med 48%. Detta motsvarar en kostnadsbesparing i utsläppsrätter på 7 670 000 kr per år med dagens utsläppsrättspriser och 9 850 000 kronor per år med estimerade värden för framtidens utsläppsrättspriser. En medförd årlig transportkostnad av den utsorterade plasten till mottagare beräknas uppgå på 632 000 kronor per år. Det finns idag ett flertal potentiella mottagare av den utsorterade plasten men ett pris för denna hantering är svårt att få och kräver vidare utredning och diskussion. Ett ungefärligt europeiskt marknadspris för hantering av utsorterad förpackningsplast är givet till cirka 250 €/ton.

Palynology or the study of pollen, is essential understand the relationship between plants and their pollinators. Traditionally, pollen grains are identified by microscopy. The method has several shortcomings, such as being time-consuming and having low taxonomic resolution. DNA-barcoding-based sequencing can identify pollen at the genus and species levels without specialized paleontological expertise. Aim of this study is to assess which molecular approach can be the most effective tool and is the most cost-effective for the identification of pollen from mixed pollen samples. A DNA metabarcoding study was conducted using the rbcL barcode gene for pollen identification using two sequencing techniques: Sanger and MinION. DNA metabarcoding produced taxonomic data easily. For the analysis of Sanger and MinION sequencing data, BLAST and KRAKEN2 were used respectively. Pavian and KRONA were later used to visualize the MinION sequencing data. Various plant species native to Sweden were identified with this metabarcoding approach. However, the reference database failed to identify a few of them, thus indicating the need to expand the reference database.

For several years, blooming of algae around the Caribbean islands, including Grenada, has been an issue. This influenced AlgaeFuel Technology into looking at the possibility of biogas production with macroalgal biomass in Grenada. Grenada is dependent on fossil fuels to meet its energy needs. Using the algae for producing biogas could possibly decrease greenhouse gas emissions. There are different factors affecting the production of biogas and therefore, the purpose of this project is to optimize a biogas plant with the use of macroalgal biomass, with focus in Grenada. A literature review was made to gain more knowledge about biogas production through anaerobic digestion, particularly by using macroalgae as biomass. An experiment was made through building four biogas plants in mini format with guidelines from the Swedish University of Agriculture Science. Each plant was fed with different combination of biomass to be compared in biogas production. The result from the experiment gave no clear differences in biogas production which most likely was due to errors during the experiment. Optimizing of a biogas plant includes several aspects. Pretreatment has shown to be an effective way of increasing the methane yield and the biogas production rate. Temperature regulation is significant in order to achieve a more efficient biogas production. The effect of pretreatment and temperature regulation needs to be compared with their energy consumption for a sustainable biogas production. Continues supply of biomass need to be secured which can be done by storing of algae in seasons with abundance and utilization of alternative types of biomass. A combination of biomass through co-digestion is an effective way of increasing the methane yield and also make the biogas plant more efficient in the longer run. In Grenada it is important to prioritize sustainable solutions that can fulfill Grenada’s vision towards 2030, with 100 percent renewable energy. Utilization of macroalgal biomass for biogas production in Grenada can be a solution to both decrease the negative impact of algae bloom and increase the share of renewable energy. / Under flera år har algblomning runt de Karibiska öarna, däribland Grenada, varit ett problem. Detta influerade AlgaeFuel Technology till att se närmare på möjligheterna för biogasproduktion med makroalger som biomassa i Grenada. Grenada är beroende av fossila bränslen för att möta sitt energibehov. Att använda algerna för produktion av biogas kan möjligtvis minska utsläpp av växthusgaser. Det finns olika faktorer som påverkar biogasproduktion och syftet med detta projekt är därför att optimera en biogasanläggning med användning av makroalger som biomassa, med fokus i Grenada. En litteraturstudie gjordes för att få mer kunskaper om biogasproduktion genom syrefri rötning, särskilt med användning av makroalger som biomassa. Ett experiment gjordes genom att bygga fyra biogasanläggningar i miniformat med riktlinjer från Svenska lantbruksuniversitetet. Varje anläggning var matad med fyra olika kombinationer av biomassa för att bli jämförd i produktion av biogas. Resultatet från experimentet gav inga tydliga skillnader i biogasproduktion vilket troligen berodde på felkällor under experimentet. Vid optimering av en biogasanläggning inkluderas flera aspekter. Förbehandling har visat sig att vara ett effektivt sätt att öka utbytet av metan och hastigheten av biogasproduktionen. Temperaturreglering är viktigt för att uppnå en mer effektiv biogasproduktion. Effekten av förbehandling och temperaturreglering behöver jämföras med deras energikonsumtion för att få en hållbar biogasproduktion. En kontinuerlig tillgänglighet av biomassa behövs, vilket kan uppnås genom lagring av alger under säsonger med överflöd samt användning av alternativ biomassa. En kombination av biomassa genom samrötning är ett effektivt sätt att öka metanutbytet och även göra biogasanläggningen mer effektiv i det långa loppet. I Grenada är det viktigt att prioritera hållbara lösningar som kan uppnå deras vision fram mot 2030 med 100 procent förnyelsebar energi. Att använda makroalger som biomassa för biogasproduktion i Grenada kan vara en lösning för att båda minska dom negativa effekterna från algblomning och öka andelen förnyelsebar energi.

Termen koliforma bakterier beskriver en grupp indikatororganismer som används för att bedöma renligheten och integriteten hos reningsverk samt distributionssystem som nyttjas vid dricksvattenproduktion. För närvarande ställer styrande förvaltningsmyndigheter endast krav på detektion av antalet koliforma bakterier i dricksvatten via odlingsbaserade metoder. Dessa odlingsbaserade metoder särskiljer och upptäcker koliforma bakterier, och Escherichia coli specifikt, baserat på deras tillväxt samt enzymatiska aktivitet på selektiva kromogena och fluorogena agarplattor. Den definition av koliforma bakterier som dessa lagstiftningar ger upphov till identifierar endast koliforma bakterier baserat på deras metabolism och enzymatiska aktivitet, vilket är otillräckligt för att taxonomiskt identifiera olika bakterier inom denna grupp. För att uppnå detta krävs en definition baserad på fylogenetik. Detta masterexamensarbete beskriver undersökandet av metoder för taxonomisk identifiering av koliforma bakterier baserade på en kombination av odlingsbaserade och molekylära metoder. Vattenprover från Mälaren och Lovös vattenverk i Stockholm användes för att isolera koliforma bakterier via membranfiltrering, följt av odling på selektiva medier. De isolerade kolonierna och membranfiltrerna användes för att extrahera genomiskt DNA, följt av amplifiering av specifika gener associerade med E. coli och koliforma bakterier via PCR. Dessa inkluderade lacZ-genen, uidA-genen, yaiO-genen och 16S rRNA-genen. Produkterna från lyckade genamplifieringar sekvenserades för att taxonomiskt klassificera sekvenserna och identifiera olika koliforma bakterier. Två vattenprover med inloppsvatten skickades även för metagenomisk analys av dess mikrobiom. Dessa resulta indikerade att ett odlingssteg var nödvändigt för att producera tillräckligt med biomassa och genomiskt DNA för att lyckas med genamplifieringar utan att behöva filtrera enorma mängder vattenprover. De utvalda primrarna uppvisade även varierande framgång i att amplifiera målgenerna hos koliforma bakterier. Bakteriekoloniernas fysiska utseende på de selektiva agarplattorna och resultaten från genamplifieringarna uppvisade inte sammanhängande resultat, vilket indikerar ett behov av att ytterligare undersöka och optimera de utförda PCR-protokollen. Trots detta visade metoden potential för taxonomisk identifiering av koliforma bakterier. 16S rRNA-gensekvenserna möjliggjorde identifieringen av potentiella kontaminanter som grampositiva bakterier (Micrococcus and Staphylococcus) och andra, icke-koliforma, gramnegativa bakterier (Pseudomonas and Aeromonas) på de selektiva agarplattorna. Denna information kombinerat med bakteriekoloniernas utseende på agarplattorna och resultaten från övriga genamplifieringar kan möjliggöra ett sätt att skilja på falska positiva, falska negativa, sanna positiva och sanna negativa resultat från nuvarande detektionsmetoder för koliforma bakterier. Ytterligare optimering av olika aspekter av metoderna och arbetsflödet kring identifiering av koliforma bakterier är nödvändig innan man kan införa ett liknande tillvägagångssätt i ett reningsverk. / The term coliform bacteria describes a group of indicator organisms used to measure the cleanliness and integrity of drinking water treatment plants and distribution systems. Currently, the only legal requirement set by government agencies pertains to the detection and enumeration of these bacteria via cultivation-based methods. These methods distinguish coliform bacteria and Escherichia coli based on their growth and enzymatic activity on selective chromogenic and fluorogenic agar plates. However, the legislative definition concerning their metabolism and enzymatic production is insufficient to identify bacteria within this group taxonomically. Instead, a definition based on phylogenetics is required. This master’s thesis describes the exploration of methods for the characterization and identification of coliform bacteria via a combination of cultivation-based and molecular methods. Water samples from Lake Mälaren and the Lovö drinking water treatment plant in Stockholm were used to isolate coliform bacteria via membrane filtration and cultivation on a selective agar medium. The isolated colonies and filtered membranes were subjected to DNA extraction, followed by gene amplification of target genes associated with E. coli and coliform bacteria via PCR. This included the lacZ gene, the uidA gene, the yaiO gene, and the 16S rRNA gene. Successful gene amplicons were sent for sequencing to assign taxonomic values to the sequences and identify coliform bacteria. Two inlet water samples were also sent for metagenomic analysis of the microbiome. An incubation step was necessary to gather enough biomass to extract sufficient genomic DNA for gene amplifications and avoid the need to filtrate large volumes of water. The selected primer pairs exhibited various degrees of success in amplifying the targeted genes of coliform bacteria. The physical appearance of coliform colonies on the selective chromogenic agar plates and the results from the gene amplifications displayed no discernable pattern, indicating the need to further investigate and optimize the PCR procedures. However, the method indicated a potential for coliform bacteria identification. 16S rRNA gene sequences allowed for the distinction of potential contaminants on the selective agar media in gram-positive bacteria (Micrococcus and Staphylococcus) and other non-coliform, gram-negative bacteria (Pseudomonas and Aeromonas). In conjunction with the physical appearance of bacterial colonies on selective media and successful gene amplicons of the targeted genes, this information could allow one to distinguish between false positive, false negative, true positive, and true negative results from current coliform detection and enumeration methods. Further optimization of various aspects of the coliform bacteria identification methods is necessary before introducing a similar approach to a water treatment plant context.

The global demand for nitrogen fertilizer was 12 million metric tonnes in 2014 and is expected to increase to 240 million metric tonnes by the year 2050, with the growth of the global population.  To meet the demand for nitrogen fertilizers, the Haber-Bosch process has primarily been used to produce the precursor of many nitrogen fertilizers - ammonia. The very energy-expensive Haber-Bosch process uses fossil fuels and, therefore, a renewable source of ammonia must be established. Some microorganisms can use atmospheric nitrogen to produce ammonia via the nitrogenase enzyme, a mechanism attractive for alternative ammonia production. In this thesis project, integrating vectors for the marine cyanobacterium Synechococcus PCC 7002 have been designed and generated to facilitate future heterotrophic nitrogenase integration and ammonia production. The vectors were designed for integration in seven neutral sites of the Synechococcus PCC 7002 genome. Five of the seven planned integrating vectors were successfully constructed and transformation was attempted into Synechococcus PCC 7002 to determine the transformation efficiency of the different neutral sites, however, the transformation results were inconclusive.

Orientador: Gustavo Rocha de Castro / Resumo: A identificação e quantificação de diferentes contaminantes em águas naturais têm sido amplamente divulgadas em meios científicos. Nas duas últimas décadas, a remoção, em meio aquoso, de fármacos e seus metabólitos, também designados contaminantes emergentes, tem recebido destaque. O problema da existência destes compostos no ambiente, além da sua persistência, relaciona-se com a ocorrência de bactérias mais resistentes, sendo um grave risco para a saúde. Desta forma, os objetivos desse projeto foram caracterização das folhas da taboa, Typha angustifolia L. in natura, e aplicação desse biossorvente para remoção do antibiótico cloranfenicol em amostras aquosas. O material foi caracterizado por Espectroscopia na Região do Infravermelho (FTIR), Ponto de Carga Zero (PZC), Ressonância Magnética Nuclear (RMN), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Espectroscopia de Energia Dispersiva de raios X (EDX), análise elementar de nitrogênio e enxofre, além da medida de área superficial (Brunauer, Emmett, Teller - BET). Foram realizados experimentos em batelada em função do pH, tempo de contato e concentração do analito, cuja solução sobrenadante foi quantificada por Ultra Performance Liquid Chromatography (UPLC). Resultados referentes ao espectro de FTIR, bem como as análises de RMN, corroboraram ao identificar grupos químicos funcionais que promovem interação entre o biossorvente e analito. O pHPZC, calculado em torno de 5,75, foi considerado para escolher pH ideal do meio que favore... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The identification and quantification of different contaminants in natural waters have been widely disseminated in scientific journals. In the last two decades, removal from aqueous samples of drugs and their metabolites, also called emerging contaminants, have been highlighted. The problem of their existence in the environment, besides its persistence, is related to the occurrence of more resistant bacteria, being a serious risk to health. Thus, the objectives of this project were characterization of cattail leaves, Typha angustifolia L. in natura, and its application for the removal of the antibiotic chloramphenicol in aqueous samples. The material was characterized by Fourier Transform in the Infrared Region (FTIR), Point of Zero Charge (PZC), Nuclear Magnetic Resonance (NMR), Scanning Electron Microscopy (SEM), Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (EDX), elemental analysis of nitrogen and sulfur, as well as surface area measurements (Brunauer, Emmett, Teller-BET). Batch experiments were performed considering the influence of pH, contact time and analyte concentration, whose supernatant solution was quantified by Ultra Performance Liquid Chromatography (UPLC). Both results, regarding FTIR spectrum and NMR analysis, corroborated by identifying functional chemical groups that promote interaction between biosorbent and analyte. The pHPZC, estimated around 5.75, was considered to choose the ideal pH of the medium that favors adsorption. By means of SEM images, the material was... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Bioreactors are used to carry out bioprocesses and are commonly used in e.g. biogas production and wastewater treatment. Two common hydraulic models of bioreactors are the continuous stirred tank reactor (CSTR) and the plug-flow reactor (PFR). In this paper, a differential equation system that describes the substrate, biomass and inert biomass in the bioreactors is presented. It is used in a steady-state analysis and design of CSTRs in series. Monod kinetics were used to describe the specific growth rate and the decay of biomass was included. Using the derived systems of differential equations, two optimization problems were formulated and solved for both CSTRs in series and for a CSTR+PFR. The first optimization problem was to minimize the effluent substrate level given a total volume, and the second was to minimize the total volume needed to obtain a certain substrate conversion. Results show that the system of differential equations presented can be used to find optimal volume distributions that solves the optimization problems. The optimal volume for N CSTRs in series decreases as N increases, converging towards a configuration of a CSTR followed by a PFR. Analyzing how the decay rate affects the results showed that when the total volume was kept constant, increasing the decay rate caused less difference between the configurations. When the total volume was minimized, increasing the decay rate caused the configurations to diverge from each other. The presented model can be used to optimally divide reactors into smaller zones and thereby increasing the substrate conversion, something that could be of interest in e.g. existing wastewater treatment plants with restricted space. A fairly accurate approximation to the optimal design of N CSTRs in series is to use the optimal volume for the CSTR in the configuration with a CSTR+PFR and equally distribute the remaining volumes. / Bioreaktorer används för att utföra olika biologiska processer och används vanligen inom biogasproduktion eller för rening av avloppsvatten. Två vanliga hydrauliska modeller som används vid modellering av bioreaktorer är helomblandad bioreaktor (på engelska continuous stirred tank reactor, CSTR) eller pluggflödesreaktor (på engelska plug-flow reactor, PFR). I den här rapporten presenteras ett system av differentialekvationer som används för att beskriva koncentrationerna av substrat, biomassa och inert biomassa i både CSTR och PFR. Ekvationssystemet används för analys och design av en serie CSTRs vid steady-state. Tillväxten av biomassa beskrivs av Monod-kinetik. Avdödning av biomassa är inkluderat i studien. Från ekvationssystemet formulerades två optimeringsproblem som löstes för N CSTRs i serie och för CSTR+PFR. Det första optimerinsproblemet var att minimera substrathalten i utflödet givet en total volym. I det andra minimerades den totala volymen som krävs för att nå en viss substrathalt i utflödet. Resultaten visade att ekvationssystemet kan användas för att hitta den optimala volymsfördelningen som löser optimeringsproblemen. Den optimala volymen för N CSTRs i serie minskade när antalet CSTRs ökade. När N ökade konvergerade resultaten mot de för en CSTR sammankopplad med en PFR. En analys av hur avdödningshastigheten påverkade resultaten visade att en ökad avdödningshastighet gav mindre skillnad mellan de två olika konfigurationerna när den totala volymen hölls konstant. När den totala volymen istället minimerades ledde en ökad avdödningshastighet till att de två konfigurationerna divergerade från varandra. Modellen som presenteras i studien kan användas för att fördela en total reaktorvolym i mindre zoner på ett optimalt sätt och på så vis öka substratomvandlingen, något som kan vara av intresse i exempelvis befintliga avloppsreningsverk där utrymmet är begränsat. En relativt bra approximation till den optimala designen av N CSTRs i serie är att optimera volymerna för en CSTR+PFR, använda volymen för CSTR som första volym i konfigurationen med N CSTR i serie, och sedan fördela den kvarvarande volymen lika mellan de övriga zonerna.

In this thesis a robust Python based software for controlling a Chlorophyll-a Pulse-Amplitude-Modulated (PAM) fluorescence microscope and analysing subsequent data has been developed and validated. The automation software, called PACMan (PAM Automation Control Manager) was made for the purpose of increasing the amount of single cell data generated per experiment. PACMan includes an autofocus algorithm and the ability to vary experimental parameters during experiments. The analysis software, called PAMalysis, processes and facilitates interpretation of PAM experimental data, printing both text files and creating graphical output. PACMan was used on two different phytoplankton species of the Symbiodiniacae family to characterize them under thermal stressors while immobilized on a microfluidic device. The heterogeneity of the phytoplanktons response to increasing thermal stress was evaluated and the best performers under heat stress have been removed using Laser Capture Microdissection for downstream cultivation. PACMan was also used to compare the response of 4 Symbiodiniacae species to increasing relaxation time between light pulses and to image the heterogeneity of response of the common eukaryotic model organism C. reinhartii to a chemical gradient of the common herbicide DCMU (3-(3,4-dichlorophenyl)-1,1-dimethylurea).

Biomass is a valuable and limited resource that should be used efficiently. The potential of replacing fossil-based products with bio-based ones produced in biobased industrial systems is huge. One important aim of increasing the share of biobased products is to improve the sustainability of systems for production and consumption. Therefore, it is important to evaluate what solutions are available to improve the sustainability performance of bio-based industrial systems, and if they also bring negative impacts. The thesis focuses on assessing the role of biogas solutions in developing sustainable bio-based systems. Such assessments are often quite narrow in their scope and focus on quantitative environmental or economic aspects. This thesis aims at also including feasibility related aspects involving the contextual conditions that are assessed more qualitatively. Biogas solutions are identified as a versatile approach to treat organic materials which are generated in large volumes in bio-based industrial systems. The results show that biogas solutions in bio-based industrial systems (i) improve circular flows of energy and nutrients, (ii) are especially viable alternatives when the quality of the by-product streams become poorer, and (iii) may improve the profitability of the bio-based industrial system. To perform better assessments of these systems, it seems valuable to broaden the set of indicators assessed and include feasibility-related indicators, preferably through the involvement of relevant stakeholders as they contribute with different perspectives and can identify aspects that influence the sustainability in different areas. Future studies could benefit from applying those broader assessments on more cases to build on a more generalisable knowledge base.

No description available.