Världens fokus på hållbar utveckling är större än någonsin tidigare, och konstruktionssektorn ansvarar för upp emot 25 till 40 procent av de globala koldioxid emissionerna. Ett av nyckelmaterialen för att öka en byggnads energieffektivitet är isoleringsmaterialen. Syftet med detta kandidatexamensarbete är att utvärdera GWP:n av hampafiberisolering jämfört med de två marknadsledande isoleringsmaterialen, mineralull och cellplast.  GWP:n av de tre isoleringsmaterialen beräknas efter att vardera isoleringsmaterial har blivit placerat i ett envåningshus med storleken 30 m2. Livscykelanalysen för byggnader används sedan som bakgrund för att beräkna GWP:n av de tre byggnaderna. De beräknade kategorierna för GWP:n av byggnaderna är: råmaterial, transport, produktion, konstruktion samt energianvändningen. Byggnaderna antas ha en inomhustemperatur på 20°C och har blivit konstruerade i Stockholm, Sverige.  Utan överraskning var hampafibern det isoleringsmaterial som hade lägst GWP i kategorierna; råmaterial, produktion och konstruktion. Däremot på grund av hampafiberns mindre optimala termiska konduktivitet jämfört med de andra isoleringsmaterialen var byggnaden med hampafiberisolering den minst energieffektiva.  Trots den lägre energieffektiviteten visade sig byggnaden med hampafiberisolering vara den med lägst GWP under en 30 årsperiod, förutsatt att förnyelsebara energikällor användes. Överraskande nog, var däremot källan från vart elektriciteten kom mycket viktig för att avgöra byggnadernas GWP. När den svenska elmixen från Boverkets klimatdatabas användes var skillnaden i GWP mellan de olika byggnaderna marginell. Användes istället förnyelsebara energikällor i form av vindkraft, var hampafiberisoleringen det mest fördelaktiga isoleringsmaterialet ur ett miljöperspektiv. / The world's focus on global warming has grown larger than ever before, and the construction sectorisresponsibleforupwardsof 25to40percentoftheglobalcarbonemissions.Oneof the key materials to increase the energy efficiency of buildings are insulation materials. The purpose of the thesis is to evaluate the global warming potential of insulation made out of hemp compared with the two leading insulation materials on the global market, Mineral wool insulation & EPS.  The global warming potential of the three insulation materials are calculated whilst each is placed in a 30 m2 one-story house. The life cycle assessment (LCA) of buildings is used as background to calculate the global warming potential of each of the three buildings. The calculated categories for the global warming potential are: raw materials, transportation, production, the construction phase, and energy usage in the building. The buildings are assumed to have an inside temperature of 20°C and have been constructed in Stockholm, Sweden.  To no surprise the hemp fibre insulation material had the lowest global warming potential out of the three materials during the raw material, production and construction phase. However due to the less optimal value of thermal conductivity for the hemp fiber insulation compared to the other materials, the energy efficiency in the building using hemp fibre insulation was comparatively the worst.  However, the building using hemp fibre insulation could be concluded as the one with the least global warming potential during a 30 year usage if the correct energy sources were used. Surprisingly enough it turned out that the source of electricity was vital for the global warming potential. When using the Swedish electricity mix found in Boverkets Climate database the difference between the buildings was marginal. If renewable sources in the form of wind power were used instead of the national mix for electricity the differences were more noticable and the building using hemp fiber as insulation was less impactful the lower the global warming potential of the energy source was per kWh.

While Aluminium has lots of unique properties and is seen as a material of the future, its production and manufacturing has significant environmental impacts. For complex and dimensional shapes casting remains the main manufacturing method and in this study the environmental pressure of different casting techniques is compared. A screening LCA is conducted to determine the environmental impacts of plaster mould castings in a case study at the Ventana Hackås AB foundry in Mid Sweden. The findings are compared to models of sand, pressure die and lost wax castings, based on literature datasets. The most relevant factors for the environmental performance are identified as the production of the aluminium alloy and the amount and source of energy. For plaster mould castings additionally the plaster consumption is significant, while lost wax castings are dominated by the mould production and general processes. Under similar circumstances a relatively similar performance was found for all casting techniques except the lost wax process, which is at least 3 times more emission intensive. Of the remaining techniques pressure die castings performed the best and plaster mould castings the worst, but different sources of uncertainties have been identified in this comparison. In addition a carbon footprint interface is created based on these findings, to enable specific comparisons of different casting method setups. Customizable variables allow the adaptation of three scenarios to real world conditions. As the main influencing factors the aluminium alloy, source of electricity and casting technique have been identified. / <p>2018-10-10</p>

Energy efficiency of the building sector is a key strategy to achieve national climate goals in Sweden and other European countries. In this thesis, several renovation scenarios for a case study office building in Sweden are analysed and compared based on their energy performance, environmental impacts, and economic costs from a life cycle perspective. As a baseline, the case study building was simulated in IDA ICE and compared with the simulated renovation scenarios. For the Life Cycle Analysis (LCA) and the Life Cycle Costs (LCC), the commercially available software OneClickLCA was used. The renovation scenarios were carried out over three rounds: (i) material type scenarios where five insulation materials (glass wool, rock wool, hemp fiber, Expanded Polystyrene (EPS), and Extruded Polystyrene (XPS)) and two frame materials (wood and steel) are compared; (ii) insulation thickness optimization from economic and environmental performance perspectives (iii) comparison of combination with other typical renovation measures such as changing of windows, improving specific fan power, heat exchanger efficiencies, and lightings. The results show that glass wool gives the most economical and environmental performance, followed by rock wool and EPS. When considering other environmental indicators, hemp fiber presents the best environmental option. However, it is not competitive with traditional insulation materials from an economic perspective. The insulation thickness scenarios show different optimal economic and environmental performance points, giving total energy savings of 5 % and 9,5 %, respectively. When considering other typical energy efficiency measures, the highest impact on the energy performance was found when improving the specific fan power (SFP) and switching to LED lights with total electricity reductions (including user-based electricity consumption) of 4 % and 14 %, respectively. Conclusively, the case study showed how the electricity and heating demand of the studied office building could be reduced, and the environmental and economic consequences of the different energy-efficiency measures.

Tesis por compendio / [EN] Anaerobic MBRs (AnMBRs) can provide the desired step towards sustainable wastewater treatment, broadening the range of application of anaerobic biotechnology to low-strength wastewaters (e.g. urban ones) or extreme environmental conditions (e.g. low operating temperatures). This alternative technology gathers the advantages of anaerobic treatment processes (e.g. low energy demand stemming from no aeration and energy recovery through methane production) jointly with the benefits of membrane technology (e.g. high quality effluent, and reduced space requirements). It is important to highlight that AnMBR may offer the possibility of operation in energy neutral or even being a net energy producer due to biogas generation. Other aspects that must be taken into account in AnMBR are the quality and nutrient recovery potential of the effluent and the low amount of sludge generated, which are of vital importance when assessing the environmental impact of a wastewater treatment plant (WWTP). The main aim of this Ph.D. thesis is to assess the economic and environmental sustainability of AnMBR technology for urban wastewater treatment at ambient temperature. Specifically, this thesis focusses on the following aspects: (1) development of a detailed and comprehensive plant-wide energy model for assessing the energy demand of different wastewater treatment systems at both steady- and unsteady-state conditions; (2) proposal of a design methodology for AnMBR technology and identification of optimal AnMBR-based configurations by applying an overall life cycle cost (LCC) analysis; (3) life cycle assessment (LCA) of AnMBR-based technology at different temperatures; and (4) evaluation of the overall sustainability (economic and environmental) of AnMBR for urban wastewater treatment. In this research work, a plant-wide energy model coupled to the extended version of the plant-wide mathematical model BNRM2 is proposed. The proposed energy model was used for assessing the energy performance of different wastewater treatment processes. In order to propose a guidelines for designing AnMBR at full-scale and to identify optimal AnMBR-based configurations, the proposed energy model and LCC were used. LCA was used to assess the environmental performance of AnMBR-based technology at different temperatures. An overall sustainability (economic and environmental) assessment was conducted for: (a) assessing the implications of design and operating decisions by including sensitivity and uncertainty analysis and navigating trade-offs across environmental and economic criteria.; and (b) comparing AnMBR to aerobic-based technologies for urban wastewater treatment. This Ph.D. thesis is enclosed in a national research project funded by the Spanish Ministry of Science and Innovation entitled "Using membrane technology for the energetic recovery of wastewater organic matter and the minimisation of the sludge produced" (MICINN project CTM2008-06809-C02-01/02). To obtain representative results that could be extrapolated to full-scale plants, this research work was carried out in an AnMBR system featuring industrial-scale hollow-fibre membrane units that was operated using effluent from the pre-treatment of the Carraixet WWTP (Valencia, Spain). / [ES] El reactor anaerobio de membranas sumergidas (AnMBR) puede proporcionar el paso deseado hacia un tratamiento sostenible del agua residual, ampliando la aplicabilidad de la biotecnología anaerobia al tratamiento de aguas residuales de baja carga (ej. agua residual urbana) o a condiciones medioambientales extremas (ej. bajas temperaturas de operación). Esta tecnología combina las ventajas de los procesos de tratamiento anaerobio (baja demanda energética gracias a la ausencia de aireación y a la recuperación energética a través de la producción de metano) con los beneficios de la tecnología de membranas (ej. efluente de alta calidad y reducidas necesidades de espacio). Cabe destacar que la tecnología AnMBR permite la posibilidad del autoabastecimiento energético del sistema debido a la generación de biogás. Otros aspectos que se deben considerar en el sistema AnMBR son el potencial de recuperación de nutrientes, la calidad del efluente generado y la baja cantidad de fangos producidos, siendo todos ellos de vital importancia cuando se evalúa el impacto medioambiental de una planta de tratamiento de aguas residuales urbanas. El objetivo principal de esta tesis doctoral es evaluar la sostenibilidad económica y medioambiental de la tecnología AnMBR para el tratamiento de aguas residuales urbanas a temperatura ambiente. Concretamente, esta tesis se centra en las siguientes tareas: (1) desarrollo de un modelo de energía detallado y completo que permita evaluar la demanda energética global de diferentes sistemas de tratamiento de aguas residuales tanto en régimen estacionario como en transitorio; (2) propuesta de una metodología de diseño e identificación de configuraciones óptimas para la implementación de la tecnología AnMBR, aplicando para ello un análisis del coste de ciclo de vida (CCV); (3) análisis del ciclo de vida (ACV) de la tecnología AnMBR a diferentes temperaturas; y (4) evaluación global de la sostenibilidad (económica y medioambiental) de la tecnología AnMBR para el tratamiento de aguas residuales urbanas. En este trabajo de investigación se propone un modelo de energía acoplado a la versión extendida del modelo matemático BNRM2. El modelo de energía propuesto se usó para evaluar la eficiencia energía de diferentes procesos de tratamiento de aguas residuales urbanas. Con el fin de proponer unas directrices para el diseño de AnMBR a escala industrial e identificar las configuraciones óptimas para la implementación de dicha tecnología, se aplicaron tanto el modelo de energía propuesto como un análisis CCV. El ACV se usó para evaluar la viabilidad medioambiental de la tecnología AnMBR a diferentes temperaturas. En este trabajo se llevó a cabo una evaluación global de la sostenibilidad (económica y medioambiental) de la tecnología AnMBR para: (a) evaluar las implicaciones que conllevan ciertas decisiones durante el diseño y operación de dicha tecnología mediante un análisis de sensibilidad e incertidumbre, y examinar las contrapartidas en función de criterios económicos y medioambientales; y (b) comparar la tecnología AnMBR con tecnologías basadas en procesos aerobios para el tratamiento de aguas residuales urbanas. Esta tesis doctoral está integrada en un proyecto nacional de investigación, subvencionado por el Ministerio de Ciencia e Innovación (MICINN), con título "Modelación de la aplicación de la tecnología de membranas para la valorización energética de la materia orgánica del agua residual y la minimización de los fangos producidos" (MICINN, proyecto CTM2008-06809-C02-01/02). Para obtener resultados representativos que puedan ser extrapolados a plantas reales, esta tesis doctoral se ha llevado a cabo utilizando un sistema AnMBR que incorpora módulos comerciales de membrana de fibra hueca. Además, esta planta es alimentada con el efluente del pre-tratamiento de la EDAR del Barranco del Carraixet (Valencia, España). / [CA] El reactor anaerobi de membranes submergides (AnMBR) pot proporcionar el pas desitjat cap a un tractament d'aigües residuals sostenible, i suposa una extensió en l'aplicabilitat de la biotecnologia anaeròbia al tractament d'aigües residuals amb baixa càrrega (p.e. aigua residual urbana) o a condicions mediambientals extremes (p.e. baixes temperatures d'operació). Aquesta tecnologia alternativa reuneix els avantatges dels processos de tractament anaerobi (baixa demanda d'energia per l'estalvi de l'aireig i possibilitat de recuperació energètica per la producció de metà), conjuntament amb els beneficis de l'ús de de la tecnologia de membranes (p.e efluent d'alta qualitat, i reduïdes necessitats d'espai). Cal destacar que la tecnologia AnMBR permet la possibilitat de l'autoabastiment energètic del sistema degut a la generació de biogàs. Altres aspectes que s'han de considerar en el sistema AnMBR són el potencial de recuperació de nutrients, la qualitat de l'efluent i la baixa quantitat de fang generat, tots ells de vital importància quan s'avalua l'impacte mediambiental d'una planta de tractament d'aigües residuals urbanes. L'objectiu principal d'aquesta tesi doctoral és avaluar la sostenibilitat econòmica i mediambiental de la tecnologia AnMBR per al tractament d'aigües residuals urbanes a temperatura ambient. Concretament, aquesta tesi se centra en les tasques següents: (1) desenrotllament d'un detallat i complet model d'energia per al conjunt de la planta a fi d'avaluar la demanda d'energia de diferents sistemes de tractament d'aigües residuals tant en règim estacionari com en transitori; (2) proposta d'una metodologia de disseny i identificació de les configuracions òptimes de la tecnologia AnMBR mitjançant l'aplicació una anàlisi del cost de tot el cicle de vida (CCV) ; (3) anàlisi del cicle de vida (ACV) de la tecnologia AnMBR a diferents temperatures; i (4) avaluació global de la sostenibilitat (econòmica i mediambiental) de la tecnologia AnMBR per al tractament d'aigües residuals urbanes. En aquest treball d'investigació es proposa un model d'energia a nivell de tota la planta acoblat a la versió estesa del model matemàtic BNRM2. El model d'energia proposat s'ha utilitzat per a avaluar l'eficiència energètica de diferents processos de tractament d'aigües residuals urbanes. A fi de proposar unes directrius per al disseny d'AnMBR a escala industrial i identificar les configuracions òptimes de la tecnologia AnMBR, s'ha aplicat tant el model d'energia proposat, com el cost del cicle de vida (CCV). L'anàlisi del cicle de vida (ACV) s'ha utilitzat per a avaluar el rendiment mediambiental de la tecnologia AnMBR a diferents temperatures. En aquest treball s'ha dut a terme una avaluació global de la sostenibilitat (econòmica i mediambiental) de la tecnologia AnMBR per a: (a) avaluar les implicacions de les decisions de disseny i operació per mitjà d'una anàlisi de sensibilitat i incertesa i examinar les contrapartides en funció de criteris econòmics i mediambientals; i (b) comparar la tecnologia AnMBR amb tecnologies basades en processos aerobis per al tractament d'aigües residuals urbanes. Aquesta tesi doctoral està integrada en un projecte nacional d'investigació, subvencionat pel Ministerio de Ciencia e Innovación (MICINN), amb títol "Modelación de la aplicación de la tecnología de membranas para la valorización energética de la materia orgánica del agua residual y la minimización de los fangos producidos" (MICINN, projecte CTM2008-06809-C02-01/02). Per a obtenir resultats representatius que puguen ser extrapolats a plantes reals, aquesta tesi doctoral s'ha dut a terme utilitzant un sistema AnMBR que incorpora mòduls comercials de membrana de fibra buida. A més, aquesta planta és alimentada amb l'efluent del pretractament de l'EDAR del Barranc del Carraixet (València, Espanya). / Pretel Jolis, R. (2015). Environmental and economic sustainability of submerged anaerobic membrane bioreactors treating urban wastewater [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/58864 / TESIS / Premios Extraordinarios de tesis doctorales / Compendio

This thesis evaluates the environmental, economic, and social impacts of implementing secondary wood from recycling centers into wood crafts in Stockholm schools. The thesis is conducted in a case study setting as a part of the "Climate Neutral Stockholm 2030" sub-project 3.2, which focuses on promoting reuse and waste reduction through circularity. A comparative consequential life cycle assessment (LCA) and life cycle cost (LCC) within a cradle-to-gate system boundary was conducted in a scenario setting, which compared and quantified the use of virgin wood and secondary wood both environmentally and economically. The environmental profile was quantified for four impact categories: global warming potential (GWP), water use, land use, and cumulative energy demand (CED). Additionally, the social implications of incorporating secondary wood were examined through a survey and interviews with the wood craft teacher and students. Furthermore, the LCA and LCC were conducted with a functional unit (FU) of 0,00106 m3 of wood demand per student. The impacts were aggregated to understand the combined effect of all schools in Stockholm, from grades 3 to 9. The study's results verify that secondary wood is more environmentally and economically beneficial while also being positively perceived by the teacher and students. The environmental findings indicate a total yearly reduction in GWP by 78%, water use by 82%, land use by 99%, and CED by 90% for all schools in Stockholm. From an economic perspective, implementing secondary wood in craft classes leads to a significant cost saving of 81%. From a social aspect, results revealed an overall positive perception from the teacher and students. However, the quality and quantity of wood must be sufficient without excessive additional time or labor requirements. Furthermore, a sensitivity analysis was performed for both LCA and LCC results. It was observed that a percentage change in transportation distance does not significantly change the GWP results. In addition, secondary wooden boxes can become more expensive than virgin wooden boxes if transportation costs are increased by more than 54%. To support the "Climate Neutral Stockholm 2030" project, the study contributes to the city's pursuit of sustainability by showing decision makers the magnitude of impacts that can be reduced through circularity and waste reduction, therefore facilitating and motivating the implementation of a sustainable system in Stockholm. / Detta examensarbete syftar till att utvärdera de miljömässiga, ekonomiska och sociala effekterna av att implementera sekundärt trä, från återvinningscentraler, till träslöjden i Stockholms skolor. Examensarbetet genomförs som en fallstudie inom ramen för delprojektet 3.2 i "Klimatneutrala Stockholm 2030", som fokuserar på främjande av återanvändning och avfallshantering genom cirkularitet. En jämförande konsekvensbaserad livscykelanalys (LCA) och analys av livscykelkostnader (LCC) inom en “vagga-till-port" systemavgränsning genomfördes. Där användningen av nytt trä och sekundärträ jämfördes och kvantifierades både ur miljömässig och ekonomisk synvinkel. Den miljömässiga profilen kvantifierades för fyra effektkategorier: global uppvärmningspotential, vattenanvändning, markanvändning och kumulativ energiförbrukning. Dessutom undersöktes de sociala uppfattningarna av att införa sekundärt trä i skolorna genom en enkät och intervjuer med både eleverna och träslöjdsläraren. En LCA och LCC genomfördes med en funktionell enhet på 0,00106 m3 virkesbehov per elev. Effekterna sammanställdes för att förstå den kombinerade effekten av alla skolor i Stockholm, från årskurs 3 till 9. Resultaten av studien bekräftar att sekundärt trä är mer fördelaktigt både ur miljö- och ekonomisk synvinkel, samtidigt som det uppfattas positivt av läraren och eleverna. De miljömässiga resultaten visar en total årlig minskning av GWP med 78%, vattenanvändning med 82%, markanvändning med 99% och CED med 90% för alla skolor i Stockholm. Ur ett ekonomiskt perspektiv leder implementeringen av sekundärträ i träslöjden till betydande kostnadsbesparingar på 81%. Från en social aspekt visade resultaten en övergripande positiv uppfattning från både läraren och eleverna. Det är dock avgörande att kvaliteten och mängden trä är tillräcklig utan extra tid eller arbetsinsatser. Dessutom utfördes en känslighetsanalys för både LCA- och LCC-resultaten. Det observerades att en procentuell förändring i transportavståndet inte har en betydande effekt på GWP-resultaten. Däremot, kan en trälåda av sekundärt trä bli dyrare än en med nytt trä, om transportkostnaderna ökar med mer än 54%. För att stödja projektet "Klimatneutralt Stockholm 2030" bidrar denna studie till stadens strävan ett uppnå hållbarhet genom att visa beslutsfattare hur stor påverkan som kan uppnås genom cirkularitet och avfallsminskning. Den grunden kan underlätta och motivera implementeringen av ett hållbart system i Stockholm.