Waste management (WM) is a prominent issue in the world’s most populated country, India. Lack of WM can have a negative impact on the environment through leachate contamination of water bodies and emissions of greenhouse gases. The purpose of this study was to thoroughly map WM processes in South East India and identify areas with potential for environmental improvement. This was conducted in three steps: by mapping the flows in a WM system in Chennai (India), by qualitatively assessing these flows through a literature review of articles published in the field, and by interviewing representatives from the company that are responsible for the collection and transportation of waste to identify what challenges the process faces and how they can be addressed. The main finding from the study was that the lack of site-specific data made it difficult to quantitatively assess the global warming potential of the process; however, it is possible to make a qualitative analysis. From study visits to the different treatment facilities, it was clear that energy recovery is a technical solution that could reduce the GWP of the process. Additionally, it became clear that the process should be seen as a socio-technical system, as the studied process is currently focusing on developing and improving the social elements of the process. These social elements include getting the residents to segregate their waste through education in schools and door-to-door collection. The results also showed how an improved cultural perception on WM could potentially influence several of the identified challenges in the process and their respective solutions. Finally, the study highlighted the importance of conducting more in-depth research to enable the implementation of an LCA that can contribute with valuable results. / Avfallshantering är en viktig fråga i världens mest befolkade land, Indien. Bristande avfallshantering kan ha en negativ inverkan på miljön genom att lakvatten förorenar vattendrag och utsläpp av växthusgaser. Syftet med den här studien var att noggrant kartlägga en process för avfallshantering i sydöstra Indien och identifiera områden med potential för miljöförbättringar. Detta genomfördes i tre steg: genom att kartlägga flödena i ett avfallshanteringssystem i Chennai (Indien), genom att kvalitativt bedöma dessa flöden genom en litteraturgenomgång av artiklar som publicerats på området och genom att intervjua representanter från det företag som ansvarar för insamling och transport av avfall för att identifiera vilka utmaningar som processen står inför och hur de kan åtgärdas. Det viktigaste resultatet av studien var att bristen på platsspecifika data gjorde det svårt att kvantitativt bedöma processens globala uppvärmningspotential (GWP), men att det var möjligt att göra en kvalitativ analys. Vid studiebesöken vid de olika behandlingsanläggningarna blev det tydligt att energiåtervinning är en teknisk lösning som skulle kunna minska processens GWP. Dessutom blev det tydligt att processen bör ses som ett sociotekniskt system, eftersom den studerade processen för närvarande fokuserar på att utveckla och förbättra processens sociala element. Dessa sociala element omfattar att få invånarna att sortera sitt avfall genom utbildning i skolor och insamling av avfall från dörr till dörr. Resultaten visade också hur en förbättrad kulturell uppfattning om avfallshantering potentiellt skulle kunna påverka flera av de identifierade utmaningarna i processen och deras respektive lösningar. Slutligen betonade studien vikten av att genomföra mer djupgående forskning för att möjliggöra genomförandet av en LCA som kan bidra med värdefulla resultat.

Studien gjordes som ett avslutande moment i den miljövetenskapliga utbildningen vid Malmö högskola. Ämnet valdes i samarbete med NSR i Helsingborg och syftade till att utreda restavfallets framtida innehåll av organiskt material i några nordvästskånska kommuner. Avfallet som inkommit till Filborna i Helsingborg kartlades med hjälp av en materialflödesanalys för att synliggöra materialflödena till och från samt inom anläggningen. Målet med studien var att undersöka om det även i fortsättningen kommer att vara bäst att behandla restavfallet biologiskt eller om det i större utsträckning kommer innehålla brännbart material och därmed kommer vara lämpligare att energiåtervinna restavfallet. På grund av det varierande antalet hushåll sin källsorterar organiskt material i de olika kommunerna var det en svårighet att göra en korrekt bedömning och resultaten grundades på antaganden om hur källsorteringsgraden kommer att förbättras framöver. Resultatet baseras på statistik från 2002-2006 och en prognos fram till och med år 2014 visar på att med dagens hastighet dröjer det ytterligare 19 år från 2014 innan restavfallet består enbart av brännbart material. Det sker hela tiden förbättringar på området i regionen vilket innebär att resultatet kan komma att variera mycket vilket också innebär att tidsprognosen kan komma att kortas ner med tiden. / The study was made as a final exam in Environmental Science at Malmö högskola. The subject was chosen in co operation with a few of the work force at NSR in Helsingborg and was aiming to investigate the future substance of organic waste in a northwest region in Skåne, Sweden. The waste which is taken care of at Filborna in Helsingborg was mapped out with a material flow analysis due to reveal the flows of materials to and from the construction. The aim with the study was to investigate whether the biological treatment still will be the most optimal solution in the future or if the solid waste will contain only flammable material and thereby the optimal solution will be energy recycling. Due to the varying amount of households which are sorting their organic wadte there were diffuculties to make correct estimates and thereby the results are founded on assumptions. The results are based on statistic material 2002-2006 and a forecast until 2014. They show that it will take another 19 years before the solid waste compound only flammable material. However recycling keeps improving and the forecast will shorten in time.

Att koldioxidutsläppen neutraliseras är avgörande för att begränsa klimatförändringarna. Bioenergi i kombination med separation och lagring av koldioxid (BECCS) är en Teknik som kan generera negativa utsläpp. Det största hindret för dess storskaliga genomförande är de höga energikraven för processen. Detta projekt syftar till att kvantifiera energistraffen för lean solvent flash och modifikationer för multitrycksstrippning för att förbättra prestandan av koldioxidavskiljning (CC) i en kraftvärmeverksanläggning för förbränning av biomassa.  En jämviktsmodell utvecklades och validerades för att simulera en fullskalig CC genom kemisk absorption i Aspen Plus med kaliumkarbonat som lösningsmedel. Båda layoutändringarna resulterar i energipåföljder på 18-21 % för en kraftvärmeverk, medan energistraffet för baslinjeprocessen är 5 %. För ett kraftverk går straffen från 32 till 62 %. Detta visar hur en förbättring av processen kan minska kostnaderna för CCS, särskilt om värme anses vara en värdefull produkt. CCS i kraftvärmeverk har en mycket lägre energipåverkan än i kraftverk där värme inte återvinns. / Bio-energy with carbon capture and storage (BECCS) is a technology that can generate negative emissions. Hence it is recognized as a solution for becoming carbon neutral, which is essential for climate change mitigation. The main obstacle for its large scale implementation is the high energy requirements of the process. This thesis aims at quantifying the energy penalties for lean solvent flash and multi-pressure stripper layout modifications to improve the performance of carbon capture (CC) by means of absorption with a liquid solvent in a biomass-fired CHP plant. The work focuses on K2CO3 based solvents operated in a mixed temperature swing/pressure swing cycle witch is deemed advantageous for heat recovery.  An equilibrium model was developed and validated to simulate a full-scale CC by chemical absorption in Aspen Plus using potassium carbonate as solvent. Both layout modifications result in energy penalties of 18-21 % for a CHP plant, while the energy penalty for the baseline process is 28 %. For a power plant, the penalties go from 32 % to 62 % for the lean solvent flash and the multi-pressure stripper respectively. This shows how improving the process can reduce the costs of CCS, especially if heat is considered a valuable product. CCS in CHP plants has a much lower energy impact than in power plants where heat is not recovered.

Growing environmental concerns are causing a large transformation within the energy industry. Within the gas turbine industry, there is a large drive to develop improved modern dry-low emission combustion systems. The aim is to enable gas turbines to run on green fuels like hydrogen, while still keeping emission as NOx down. To design these systems, a thorough understanding of the aerothermal and kinetic processes within the combustion system of a gas turbine is essential. The goal of the thesis was to develop a one-dimensional general network model of the combustion system of Siemens Energy SGT-700, which accurately could predict pressure losses, mass flows, key temperatures, and emissions. Three models were evaluated and a code that emulated some aspects of the control system was developed. The models and the code were evaluated and compared to each other and to test data from earlier test campaigns performed on SGT-700 and SGT-600. Simulations were also carried out with hydrogen as the fuel.  In the end, a model of the SGT-700 combustion chamber was developed and delivered to Siemens Energy. The model had been verified against test data and predictions made by other Siemens Energy thermodynamic calculation software, for a range of load conditions. The preforms of the model, when hydrogen was introduced into the fuel mixture, were also tested and compared to test data / En växande medvetenhet kring klimatfrågan, har medfört stora förändringar i energibranschen. I och med detta behöver även gasturbinindustrin förbättra de nuvarande dry-low emissions systemen och göra det möjligt för gasturbiner att förbränna gröna bränslen som väte. Samtidigt måste också utsläppen av NOx hållas nere. För att kunna utforma dessa system behövs en fullständig förståelse för de aerotermiska och kinetiska processerna i en gasturbins förbränningskammare. Målet med detta examensarbete var att utveckla en endimensionell generell nätverksmodell för förbränningssystemet i Siemens Energys SGT-700. Modellen skulle noggrant kunna förutsäga tryckförluster, massflöden, viktiga temperaturer samt utsläpp. Tre modeller utvärderades och en kod som emulerade vissa aspekter av styrsystemet utvecklades också. Modellerna och koden utvärderades och jämfördes mot varandra och även mot testdata från tidigare testserier som utfördes på SGT-700 och SGT-600. Simuleringar utfördes också med väte som bränsle. Slutligen levererades en modell av SGT-700 förbränningskammaren till Siemens Energy. Modellen har verifierats för en rad olika lastfall, mot testdata och data som genererats av andra termodynamisk beräkningsprogram som utvecklats av Siemens Energy. Hur modellen uppförde sig när väte var introducerat in i olika lastfall jämfördes också mot testdata

CO2 capture and storage (CCS) is estimated to reduce 14% of the global CO2 emissions in the 2 °C scenario presented by the International Energy Agency. Moreover, post combustion capture is identified as a potential method for CO2 capture from industry since it can be easily retrofitted without disturbing the core industrial process. Among the post-combustion capture methods, absorption using mono-ethanol amine (MEA) is the most mature technology that has been demonstrated at plant scale. However, using chilled ammonia process as a post combustion capture technology in a cement industry can reduce 47% energy penalty for CO2 capture when compared to the conventional MEA absorption method.  Hence, the current project aims at analyzing the chilled ammonia process when integrated with steel and ammonia plants. Key performance indicator like specific primary energy consumption per kilogram of CO2 avoided (SPECCA) is estimated and compared with MEA absorption method. Firstly, chilled ammonia process (CAP) for cement plant was used as reference case. Then, CAP for steel and ammonia processes was optimized by the means of the decision variables affecting the capture and energy efficiency. The energy consumption per kg CO2 captured and SPECCA was lower for the higher CO2 concentration in the flue gas. Results for SPECCA were 3,56, 3,52 and 3,61 MJ/kg CO2 for cement, steel, and ammonia plants, respectively.

<p>Denna avhandling behandlar rökgasutsläpp av persistenta organiska föroreningar, framförallt dioxiner, vid förbränning av fasta biobränslen och torrt hushållsavfall i relativt små anläggningar (5-600 kW) utan avancerad rökgasreningsteknik.</p><p>Samförbränning av avfall och biobränsle i effektiva mindre biobränslepannor testades som en alternativ strategi till den vanligen förekommande storskaliga hanteringen och förbränningen fast hushållsavfall. Medan storskalig förbränning av avfall ger investeringsmässiga fördelar med rökgasreningsteknik etc. kan små lokala anläggningar ha transportmässiga fördelar och möjligheter till utnyttjande av lokala biobränsletillgångar. Källsorterat, torrt, brännbart hushållsavfall insamlades från hushåll i glesbygd och samförbrändes i brikettform med energigräset rörflen i 150-600 kW biobränslepannor. Endast undantagsvis understeg dioxinemissionerna gällande gränsvärden för avfallsförbränning och nivåerna av väteklorid i rökgas översteg gränsvärdena flerfaldigt. Det bedömdes att någon form av extra rökgasrening är nödvändig för att säkerställa nivågränserna. Dioxiner hittades också i det eldade avfallet, framförallt i textilfraktionen. Dioxinmängderna i rökgaserna var oftast lägre än i det ingående bränslet.</p><p>Intermittent pelletseldning gav oväntat höga utsläpp av dioxiner med en emissionsfaktor på 28 ng(WHO-TEQ)/kg. Vedeldning i en modern miljömärkt villapanna gav betydligt lägre utsläpp av dioxiner än eldning i en gammal kombipanna och eldning med full lufttillförsel, som kan jämföras med användning av ackumulatortank, resulterade i upp till 90% minskning av utsläpp av dioxiner jämfört med eldning med reducerat lufttillskott (’pyreldning’). Eldning av plastavfall i en vedpanna gav höga utsläpp av dioxiner.</p><p>Okontrollerad förbränning av trädgårdsavfall och hushålls avfall i tunna eller som öppen eld ’bakgårdsbränning’, gav stora variationer i utsläppsnivåer som bara delvis kunde kopplas till avfallsinnehåll. Resultaten visar att denna typ av förbränning kan vara en betydande källa till dioxiner i miljön, och ett emissionsfaktorintervall på 4-72 ng (WHO-TEQ)/kg föreslås för bedömningar av utsläpp från backgårdsbränning av avfall med låga eller måttliga klorhalter.</p><p>En sammanfattande slutsats av alla försök är att dioxin utsläpp beror på komplicerade samband mellan bränsleinnehåll och förbränningsbetingelser. Bränslen med mycket höga klorhalter av ger oftast högre utsläpp av dioxiner än bränslen med låga klorhalter medan små skillnader döljs av variationer i förbränningsbetingelser.</p> / <p>This thesis deals with emissions of persistent organic pollutants, primarily dioxins, from the combustion of solid biofuels and dry combustible household waste in relatively small facilities, 5-600 kW, without advanced air pollution controls.</p><p>Co-combustion of waste and biofuel in effective small boilers was tested as an alternative to prevailing large-scale management and combustion strategies for handling municipal solid waste. This approach includes no advanced air pollution control systems, but offers two advantages: limiting transport and providing scope to use local biofuel resources. Source-sorted, dry, combustible household waste was collected from households in a sparsely populated area and co-combusted as briquettes together with reed canary-grass in 150-600 kW biofuel boilers. Most trials showed difficulties to meet regulative limits for the emissions of dioxins valid for incineration of MSW and the regulated limits for emissions of hydrochloric acid were exceeded manifold. It was concluded that additional flue-gas cleaning will be needed to ensure that emissions are sufficiently low. Dioxins were also found in the waste, especially in the textile fraction. The mass of dioxins in the flue-gas emissions was generally lower than the mass in the fuel input.</p><p>Intermittent combustion of wood pellets in a residential boiler resulted in an unexpectedly high dioxin emissions factor of 28 ng (WHO-TEQ)/kg fuel. Combustion of wood in a modern environmentally certified boiler yielded considerably lower dioxin emissions than combustion in an old boiler, and combustion with a full air supply, i.e. with use of heat storage tank, resulted in up to 90% reductions in dioxin emission factors compared to combustion with reduced air supply. Combustion of plastic waste in a residential wood boiler resulted in high emissions of dioxins.</p><p>Tests of uncontrolled combustion of garden and household waste in barrels or open fires, ‘backyard burnings’, resulted in emissions with large variations that could only be partly correlated to the waste constituents. The results imply that this may be an important source of dioxins in the environment and an emission factor range of 4-72 ng (WHO-TEQ)/kg is suggested for estimating emissions from backyard burnings of lightly and moderately chlorine-contaminated waste.</p><p>A summarized conclusion from all of the experiments is that predicting emission levels from waste contents is not straightforward (except that fuels with very high chlorine levels will usually result in high levels of dioxins in flue-gas emissions). Moderate differences in chlorine levels will usually be masked by the effect of variations in combustion conditions.</p>

Denna avhandling behandlar rökgasutsläpp av persistenta organiska föroreningar, framförallt dioxiner, vid förbränning av fasta biobränslen och torrt hushållsavfall i relativt små anläggningar (5-600 kW) utan avancerad rökgasreningsteknik. Samförbränning av avfall och biobränsle i effektiva mindre biobränslepannor testades som en alternativ strategi till den vanligen förekommande storskaliga hanteringen och förbränningen fast hushållsavfall. Medan storskalig förbränning av avfall ger investeringsmässiga fördelar med rökgasreningsteknik etc. kan små lokala anläggningar ha transportmässiga fördelar och möjligheter till utnyttjande av lokala biobränsletillgångar. Källsorterat, torrt, brännbart hushållsavfall insamlades från hushåll i glesbygd och samförbrändes i brikettform med energigräset rörflen i 150-600 kW biobränslepannor. Endast undantagsvis understeg dioxinemissionerna gällande gränsvärden för avfallsförbränning och nivåerna av väteklorid i rökgas översteg gränsvärdena flerfaldigt. Det bedömdes att någon form av extra rökgasrening är nödvändig för att säkerställa nivågränserna. Dioxiner hittades också i det eldade avfallet, framförallt i textilfraktionen. Dioxinmängderna i rökgaserna var oftast lägre än i det ingående bränslet. Intermittent pelletseldning gav oväntat höga utsläpp av dioxiner med en emissionsfaktor på 28 ng(WHO-TEQ)/kg. Vedeldning i en modern miljömärkt villapanna gav betydligt lägre utsläpp av dioxiner än eldning i en gammal kombipanna och eldning med full lufttillförsel, som kan jämföras med användning av ackumulatortank, resulterade i upp till 90% minskning av utsläpp av dioxiner jämfört med eldning med reducerat lufttillskott (’pyreldning’). Eldning av plastavfall i en vedpanna gav höga utsläpp av dioxiner. Okontrollerad förbränning av trädgårdsavfall och hushålls avfall i tunna eller som öppen eld ’bakgårdsbränning’, gav stora variationer i utsläppsnivåer som bara delvis kunde kopplas till avfallsinnehåll. Resultaten visar att denna typ av förbränning kan vara en betydande källa till dioxiner i miljön, och ett emissionsfaktorintervall på 4-72 ng (WHO-TEQ)/kg föreslås för bedömningar av utsläpp från backgårdsbränning av avfall med låga eller måttliga klorhalter. En sammanfattande slutsats av alla försök är att dioxin utsläpp beror på komplicerade samband mellan bränsleinnehåll och förbränningsbetingelser. Bränslen med mycket höga klorhalter av ger oftast högre utsläpp av dioxiner än bränslen med låga klorhalter medan små skillnader döljs av variationer i förbränningsbetingelser. / This thesis deals with emissions of persistent organic pollutants, primarily dioxins, from the combustion of solid biofuels and dry combustible household waste in relatively small facilities, 5-600 kW, without advanced air pollution controls. Co-combustion of waste and biofuel in effective small boilers was tested as an alternative to prevailing large-scale management and combustion strategies for handling municipal solid waste. This approach includes no advanced air pollution control systems, but offers two advantages: limiting transport and providing scope to use local biofuel resources. Source-sorted, dry, combustible household waste was collected from households in a sparsely populated area and co-combusted as briquettes together with reed canary-grass in 150-600 kW biofuel boilers. Most trials showed difficulties to meet regulative limits for the emissions of dioxins valid for incineration of MSW and the regulated limits for emissions of hydrochloric acid were exceeded manifold. It was concluded that additional flue-gas cleaning will be needed to ensure that emissions are sufficiently low. Dioxins were also found in the waste, especially in the textile fraction. The mass of dioxins in the flue-gas emissions was generally lower than the mass in the fuel input. Intermittent combustion of wood pellets in a residential boiler resulted in an unexpectedly high dioxin emissions factor of 28 ng (WHO-TEQ)/kg fuel. Combustion of wood in a modern environmentally certified boiler yielded considerably lower dioxin emissions than combustion in an old boiler, and combustion with a full air supply, i.e. with use of heat storage tank, resulted in up to 90% reductions in dioxin emission factors compared to combustion with reduced air supply. Combustion of plastic waste in a residential wood boiler resulted in high emissions of dioxins. Tests of uncontrolled combustion of garden and household waste in barrels or open fires, ‘backyard burnings’, resulted in emissions with large variations that could only be partly correlated to the waste constituents. The results imply that this may be an important source of dioxins in the environment and an emission factor range of 4-72 ng (WHO-TEQ)/kg is suggested for estimating emissions from backyard burnings of lightly and moderately chlorine-contaminated waste. A summarized conclusion from all of the experiments is that predicting emission levels from waste contents is not straightforward (except that fuels with very high chlorine levels will usually result in high levels of dioxins in flue-gas emissions). Moderate differences in chlorine levels will usually be masked by the effect of variations in combustion conditions.