A high priority in order to combat climate change is disposal of waste. In low-income countries, a large portion of biomass residues generated in the forestry, agricultural and industrial sectors could be usable, instead of being seen as waste. For instance, it could be converted into biochar, which is proven to have many environmental benefits. In Rwanda, the agricultural sector employs 80% of the population and accounts for 35% of GDP. This sector, together with later refinement of crops and forestry production, cause large amounts of residue that many times is considered as waste. In this report, a literature study was conducted to evaluate possible biochar production from agricultural and wood wastes in Rwanda. Characteristics that determine if a biomass could be suitable for a biochar production were identified as C, H, O, N, S, hemicellulose, cellulose, lignin, ash and moisture content, residue-to-product ratio, and low heating value. These characteristics were assessed for the chosen Rwandan agricultural and wood wastes, by compiling values from published reports. The result shows that there are large volumes of residues that have potential for biochar production instead of being seen as waste in Rwanda. Biochar production from these wastes could enable environmental benefits for Rwanda, although further investigation of each single biomass could be needed in order to see if it is practically, technically and financially possible to do in reality. / För att bekämpa klimatförändringen är avfallshantering en hög prioritet. I låginkomstländer kan en stor andel av biomassarester som genereras i skogsbruk, jordbruks- och industrisektorer vara användbara, istället för att ses som avfall. Till exempel skulle det kunna omvandlas till biokol, som har visats sig ha många miljömässiga fördelar. I Rwanda arbetar 80% av befolkningen inom jordbrukssektorn och den står för 35% av BNP. Denna sektor, tillsammans med förädling av grödor och skogsbruksproduktion, orsakar stora mängder rester som många gånger betraktas som avfall. I denna rapport genomfördes en litteraturstudie för att utvärdera möjlig produktion av biokol från jordbruks- och träavfall i Rwanda. Egenskaper som avgör om en biomassa kan vara lämplig för en biokolsproduktion identifierades som C-, H-, O-, N-, S-, hemicellulosa-, cellulosa-, lignin-, ask- och fukthalt, samt andel avfall som uppstår i förhållande till färdig produkt och värmevärde. Dessa egenskaper utvärderades för det valda jordbruks- och träavfallet genom att sammanställa värden från publicerade rapporter. Resultatet visar att det finns stora volymer rester som har potential för biokolsproduktion istället för att ses som avfall i Rwanda. En biokolsproduktion från dessa avfall skulle kunna ge miljömässiga fördelar för Rwanda, även om ytterligare undersökning av varje enskild biomassa skulle behövas för att se om det är praktiskt, tekniskt och ekonomiskt möjligt att genomföra i verkligheten.

Im Laborversuch konnte der positive Einfluss einer thermobarischen Vorbehandlung auf die Hydrolysier- und Vergärbarkeit von Rinderfestmist und Rindergülle nachgewiesen werden. Die Laborergebnisse wurden innerhalb eines theoretischen Modells in den Praxismaßstab übertragen, um den Einfluss auf Treibhausgasemissionen, Energiebilanz und Ökonomie zu bewerten. Die Vorbehandlungstemperaturen im Labor lagen zwischen 140 und 220°C in Schritten von 20 K und einer Vorbehandlungszeit von jeweils 5 Minuten. Die höchste Methanmehr¬ausbeute von 58 % konnte bei einer Temperatur von 180°C ermittelt werden. Das Auftreten von Inhibitoren und nicht vergärbaren Bestandteilen führte bei einer Aufbereitungstemperatur von 220°C zu Methanausbeuten, die geringer waren als die des unaufbereiteten Einsatzstoffes. In einer erweiterten Analyse konnte ein funktioneller Zusammenhang zwischen der Methanausbeute nach 30 Tagen und der Methanbildungsrate und -ausbeute während der Beschleunigungsphase gezeigt werden. Mittels einer Regressionsanalyse der so ermittelten Werte wurde nachgewiesen, dass die optimale Aufbereitungstemperatur 164°C ist und die minimale größer als 115°C zu sein hat. Treibhausgasemissionen und Energiebilanz wurden im Rahmen einer Ökobilanz nach ISO 14044 (2006) ermittelt, sowie eine Kosten-Nutzen-Analyse durchgeführt. Dazu wurde eine Anlage zur thermobarischen Vorbehandlung entwickelt und innerhalb eines Modells in eine Biogasanlage integriert. Weiterhin wurde in diesem Modell Maissilage durch Rinderfestmist und / oder Rindergülle als Einsatzstoff ersetzt. Rinderfestmist, ein Einsatzstoff mit hohem organischen Trockenmassegehalt, der ohne Vorbehandlung nicht einsetzbar wäre, erreichte eine energetische Amortisationszeit von 9 Monaten, eine Vermeidung in Höhe der während der Herstellung emittierten Treibhausgase innerhalb von 3 Monaten und eine ökonomische Amortisationszeit von 3 Jahren 3 Monaten, wohingegen Rindergülle keine positiven Effekte zeigte. / Hydrolysis and digestibility of cattle waste as feedstock for anaerobic digestion were improved by thermobarical treatment in lab-scale experiments. The effects of this improvement on greenhouse gas emissions, energy balance and economic benefit was assessed in a full-scale model application. Thermobarical treatment temperatures in lab-scale experiments were 140 to 220°C in 20 K steps for a 5-minute duration. Methane yields could be increased by up to 58 % at a treatment temperature of 180°C. At 220°C, the abundance of inhibitors and other non-digestible substances led to lower methane yields than those obtained from untreated material. In an extended analysis, it could be demonstrated that there is a functional correlation between the methane yields after 30 days and the formation rate and methane yield in the acceleration phase. It could be proved in a regression of these correlation values that the optimum treatment temperature is 164°C and that the minimum treatment temperature should be above 115°C. The theoretical application of a full-scale model was used for assessing energy balance and greenhouse gas emissions following an LCA approach according to ISO 14044 (2006) as well as economy. A model device for thermobarical treatment has been suggested for and theoretically integrated in a biogas plant. The assessment considered the replacement of maize silage as feedstock with liquid and / or solid cattle waste. The integration of thermobarical pretreatment is beneficial for raw material with high organic dry matter content that needs pretreatment to be suitable for anaerobic digestion: Solid cattle waste revealed very short payback times, e.g. 9 months for energy, 3 months for greenhouse gases, and 3 years 3 months for economic amortization, whereas, in contrast, liquid cattle waste did not perform positive replacement effects in this analysis.

The climate on earth keeps getting warmer where heat waves, eutrophication, rising sea levels, extreme weather like flooding, droughts and wildfires are an expanding problem. The focus of this bachelor thesis is to determine the potential of mitigating eutrophication and while contributing to blue growth by harvesting and make use of reeds like Phragmites australis and Arundo donax. Reeds have the ability to quickly absorb nutrients from aquatic environments and there are opportunities to use them as a feedstock for producing biochar to be potentially used in areas such as soil improvement, fodder additive and carbon sequestration. Additionally, optimal biochar properties for the observed applications gets analysed. The thesis is based on a systematic literature review and an interview with Niclas Anvret at the non-profit organisation “Race for the Baltic”.  Results show that biochar produced according to parameters such as heating rate, biomass species and especially, different temperatures, results in varied characteristics that change the biochar's adsorption abilities, nutrient retention, alkalinity, stability, surface area and porosity volume. The different applications of biochar are, however, not easily determined. This is because of the fact that certain biochar properties, that are prominent in entirely different pyrolysis conditions, could both be beneficial for the same application. Additionally, the different attributes sometimes influence each other which gives rise to unclear patterns affecting use potential. To overcome these issues, more research is needed to clarify the correlations between attributes of the biochar and to determine which characteristics of biochar are best suited for each application.  In terms of how large-scale harvesting of reed could affect the ecosystem is also unclear, there is not enough research regarding the question to be able to draw clear conclusions. The reasoning behind this is that there are knowledge gaps, geographical differences, different unit measuring and methodology. The potential for biochar in the coal market is high and the demand in Sweden has risen over the past couple of years. There is also interest in using biochar as a soil amendment, to make use of nutrient content as well as applying organic matter to soils to potentially achieve long-term carbon sequestration. However, the production cost of biochar out of reed is relatively expensive, and it cannot compete with coal or other fertilisers/soil amendments on the market, with feedstock management usually being the most expensive part of production. Lastly, there is currently no harvesting method that can measure the amount of reed that needs to be harvested to be able to produce biochar on a large scale. / Klimatet på jorden blir allt varmare och värmeböljor, övergödning, stigande havsnivåer, extrema väder som översvämningar, torka och bränder är ett stigande problem. Syftet med denna kandidatuppsats är att undersöka potentialen att mildra eutrofiering och samtidigt bidra till blå tillväxt genom att skörda - och använda sig av vass som Phragmites australis och Arundo donax. Vass har en framträdande förmåga att absorbera näringsämnen. Det finns därför möjligheter att använda dem som råvara för att producera biokol som potentiellt kan användas i områden såsom jordförbättring, fodertillsatser och kolbindning. Utöver detta undersöks optimala egenskaper för biokol enligt de observerade applikationerna. Kandidatuppsatsen bygger på en systematisk litteraturstudie och en intervju med Niclas Anvret på den ideella organisationen ”Race for the Baltic”.  Resultaten indikerar att biokol, producerad i pyrolys enligt parametrar som uppvärmningshastighet, biomassa och i synnerhet olika temperaturer, resulterar i varierande egenskaper som förändrar biokolets absorptionsförmåga, bibehållande av näring, alkalinitet, stabilitet, ytarea och porositetsvolym. De olika tillämpningarna av biokol är emellertid svåra att avgöra på grund av vissa biokolegenskaper. Dessa egenskaper är framträdande under helt olika pyrolysförhållanden men kan samtidigt vara fördelaktiga för samma typ av applikation. Dessutom påverkar de olika attributen ibland varandra vilket ger upphov till komplexa trender som påverkar användningspotentialen. För att kunna dra tydliga slutsatser behövs mer forskning för att klargöra sambandet mellan biokolens attribut och för att bestämma vilken samling egenskaper hos biokol som passar bäst för varje applikation.  Hur storskalig skörd av vass kan påverka ekosystemet är fortfarande oklart. Det finns inte tillräckligt med forskning kring frågan för att kunna dra tydliga slutsatser. Detta beror på att det finns kunskapsluckor, geografiska skillnader, olika måttenheter och metoder för de studier som gjorts inom detta område. Potentialen för biokol på kolmarknaden är hög och efterfrågan i Sverige har ökat de senaste åren. Det finns också intresse för att använda biokol för jordförbättring, dels för att använda näringsinnehållet men också för att applicera biokol i jorden för att potentiellt uppnå långvarig kolbindning. Dock är produktionskostnaden för biokol gjort på vass mycket kostsam och kan därför inte konkurrera med fossilt kol eller andra gödselmedel jordförändringar på marknaden. Detta beror främst på råvaruhanteringen som är den dyraste delen av produktionen. Slutligen finns det för närvarande ingen skördemetod som kan mäta den mängd vass som behöver skördas för att kunna producera biokol i stor skala.

Diese Arbeit ist ein Beitrag zur Entwicklung einer Strategie für die eine CO2 sparende zu- künftige Landwirtschaft, in der nur geringe Emissionen von Treibhausgasen entstehen, die Stromerzeugung vor Ort aus natürlichen Ressourcen erfolgt, eine maximale Ausnutzung der Sonnenenergie genutzt wird, und der Konflikt zwischen der Nutzung der verfügbaren Ressourcen für Nahrungsmittel und Treibstoff Produktion vermieden wird. Alle Versuche in der Arbeit wurden in den Jahren 2005 -2009 auf der Öko-Farm (TOSOLY) der UTA (Fundación para la Producción Agropecuaria Tropical Sostenible Capitulo Kolumbien - UTA) unter der Leitung von Dr. TR Preston (Präsident ) und MSc Lylian Rodríguez (Director) durchgeführt. / This thesis is a contribution to the strategy that should underpin all future farming systems: namely the need to “de-carbonize” the system, by reducing emissions of greenhouse gases, generating electricity locally from natural resources, making maximum use of solar energy and ensuring there is no conflict between use of available resources for both food and fuel production. All the experiments described in the thesis were carried out in the period 2005 -2009 at the ecological farm (TOSOLY) of the UTA Foundation (Fundación para la Producción Agropecuaria Tropical Sostenible Capitulo Colombia – UTA) of which the principals are Dr T R Preston (President) and MSc Lylian Rodríguez (Director).