Microbial Fuel Cell is a novel technology that can be used for a waste water treatment in order to simultaneously remove carbonaceous matter and nitrogen while producing electrical power. Even if it is not an established technology so far, MFC could be a cost effective option for waste water treatment and the major challenge of this process will be the device scale-up. Exoelectrogenic bacteria are capable of converting the chemical energy of organic matter into electrical energy by transferring the electrons produced in the oxidation to the anode electrode. This project focused on developing a single device for nitrification, denitrification and carbon removal. Two double air-cathode single chamber MFCs are used to test the feasibility of this process that could replace the biological unit in a waste water treatment train. The cells tested in this study were manufactured with the purpose of achieving a high surface area on both the anode electrode (vitreous carbon foam) and the air-cathode electrodes (metallic mesh with diffusion layer and active layer) with different catalysts for the reduction reaction (cobalt and platinum). The bacterial biofilm growth is a fundamental step and the cells Open Circuit Potential was monitored during all the start-up period to determine the microorganism acclimation: a three days lag period was observed in both cells before the potential rise. The second cell was forced to reach higher voltage through an anode polarization and that seems to positively affect the biofilm stability at lower voltages transferring a greater amount of electrons and hence obtaining a higher current and power generation. For this reason after three weeks of inoculation the second cell reached an open circuit potential of 0.76 V which is a promising value for such a system. Electrochemical and biological tests were conduced in order to test the power production of the cell and the substrate removal from the waste water. Polarization curves were used to evaluate power generation (and the maximum production under a specific external load) and the cell voltage trend which is characterized by activation and ohmic losses: 32 mW/ and 41 mW/  are the power density normalized by cathode surface (72 ) reached by respectively first and second cell. The experimental conditions were varied from low to high temperature and from low to high inlet flow rate but the most affecting phenomenon seems to be the biofilm formation since significant voltage drops were noticed after long closed circuit operation. Higher cell voltage characterized the second cell thanks to more active cathode (platinum catalyst used) and more negative bacterial biofilm but a bigger drop in current generation over time affects the system performance and the most reliable reason is the shorter acclimation time compared to the first cell. Cyclic voltammetry tests were carried out on both electrodes to study the potential range of activity and determine an optimal operational voltage despite of mass transport or kinetic limitations. Substrate removal tests at different retention times in power generation conditions (external load 100 Ω) showed a relatively high total nitrogen consumption (maximum 72.2 %) for the first cell while lower values were achieved by the second system meaning that a longer acclimation period is beneficial for nitrifying and denitrifying bacteria to thrive on the cathode biofilm. Effluent pH level are almost similar to the initial values probably because of nitrification and denitrification protons offset.

The degree project was done at Södra Cell Värö with the purpose to investigate how the use of energy for pulp drying in a pulp dryer could be made more effective to decrease the energy consumption or increase the capacity. The pulp dryer is one of the machines that consumes the most energy at SCV. The air that dryes the pulp is heated by low pressure steam, and since the amount low pressure steam was limited, the purpose with the project was to investigate how the low pressure steam best could be used. If the drying capacity could be improved it could enable for an increase in production or a decrease low pressure steam consumption. The task was divided into: 1. Analysis of steam and condensate flows connected to the pulp dryer. Can they be adjusted to improve the drying capacity? 2. Investigation of possible sectors of application for hot air flows from vacuum pumps. 3. Investigation of the condensate system. Can condensate and flash steam be used in a better way to provide more steam to the pulp dryer? For task 1, air and energy balances were made ove the pulp dryer, then temperature, flow and moisture content were measured for all air flows in and out. To investigate how the consumption low pressure steam in the pulp dryer depends on the air flows in to the pulp dryer, tests were made where the rotation speed for the fans and the temperature for the air were varied. The result of measuring the air balance over the pulp dryer was that the same amount air was going in and out, which means that all the air was going in to the dryer preheated. The energy balance over the thermal recycling system showed that 40 % of the energy in outgoing air was being reused. Increasing the rotation speed from 750 rpm to 1000 rpm was favourable when the production was high. Increasing the temperature of the air in to the pulp dryer showed that the consumption low pressure steam decreased. Recommended rotation speeds: December – february: 1000 rpm, all levels of production mars – november: 1000 rpm for high production (over 3 bar low pressure steam to pulp dryer) 750 rpm for low production (below 3 bar low pressure steam to pulp dryer) For task 2, temperature, flow and moisture content were measured for all air flows out from the vacuum pumps. The air flows out from the vacuum pumps had a temperature of 40-50 °C, which was too low to be used for preheating of air to pulp dryer. For task 3, a mapping of the condensate system including all steam and condensate flows connected to the pulp dryer was made. The mapping was made in AutoCAD. Since the experiment with increased temperature of the air in to the pulp dryer showed that an increase in temperature caused the consumption low pressure steam to decrease, calculations of how much more the consumption low pressure steam could be decreased by switching to steam of a higher pressure for preaheating the drying air. By using only steam of higher pressure for air preheating, the amount available low pressure steam to the pulp dryer could be increased with 6 tonnes/h. / Examensarbetet utfördes på Södra Cell Värö med syfte att undersöka hur energianvändningen för massatorkning på torkmaskinen (TM) kunde effektiviseras för att ge lägre energiförbrukning eller högre kapacitet. TM är en av de mest energiförbrukande avdelningarna på bruket. Massan torkas där med luft som värms av processånga vilken utgörs av lågtrycksånga, och eftersom tillgången av lågtrycksånga var begränsad var det önskvärt att undersöka hur den kunde användas på mest effektiva sätt. Om torkkapaciteten kan förbättras kan det möjliggöra en ökning av produktionen alternativt en minskning av förbrukning av lågtrycksånga. Uppgiften delades upp i: 1. Analys av ång- och luftflöden kopplat till TM. Kan de justeras för att ge bättre torkkapacitet? 2. Undersökning av möjliga användningsområden för varma luftflöden från vakuumpumparna. 3. Undersökning av kondensatsystemet. Kan kondensat och flashånga utnyttjas på ett bättre sätt för att tillhandahålla mer ånga till TM? Till uppgift 1 ställdes luft- och energibalanser upp över TM, och sedan gjordes mätningar på temperatur, flöde och fukthalt på in- och utgående luftflöden. För att undersöka hur förbrukningen lågtrycksånga i torkskåpet påverkas av tilluften gjordes försök där varvtal på tilluftfläktar och temperatur på tilluft varierades. Resultatet av luftbalansmätningarna var att inget undertryck rådde över torkskåpet, vilket innebär att all tilluft gick förvärmd in till torkningen. Energibalans över värmeåtervinningssystemet visade att ca 40 % av energin i utgående våtluft återvinns. Försök med varvtal och temperatur på tilluft visade att en ökning av varvtal från 750 rpm till 1000 rpm var gynnsamt vid hög produktion, samt att en temperaturökning på tilluft minskade förbrukningen lågtrycksånga i torkskåpet. Rekommenderade körinställningar: December-februari: 1000 rpm, alla produktionsnivåer Mars-november: 1000 rpm vid hög produktion (över 3 bars tryck på lågtrycksångan till skåpet) 750 rpm vid låg produktion (under 3 bars tryck på lågtrycksångan till skåpet) Till uppgift 2 gjordes mätningar på temperatur, flöde och fukthalt på utgående luftflöden från vakuumpumpar. Luftflödena från vakuumpumpar höll en temperatur på 40-50 °C, vilket var för lågt för att kunna användas till att förvärma torkluft till TM. Till uppgift 3 gjordes en kartering av kondensatsystemet inkluderande alla ång- och kondensatflöden kopplade till massatorkningen. Karteringen utfördes i AutoCAD. Eftersom försöket med temperaturökning på tilluft visade att lågtrycksångförbrukningen i skåpet minskade med ökad temperatur på tilluft, beräknades hur stor en ytterligare besparing lågtrycksånga skulle kunna bli om all tilluft förvärmdes av mellantrycksånga. Genom att använda mellantrycksånga för att förvärma all tilluft till torkskåpet skulle mängden tillgänglig lågtrycksånga till torkskåpet kunna ökas med 6 ton/h.

Användandet av fossila bränslen som energikälla leder till stora utsläpp av växthusgaser och klimatförändringar, vilket börjar bli ett hot som växer sig större för varje år. Genom att använda e-bränslen kan man ersätta fossila bränslen, minska utsläppen av växthusgaser och lyckas uppnå klimatmålen. Examensarbetet specialiserade sig på produktion av e-metanol som är en slutprodukt av e-bränslen. Syftet var att undersöka förutsättningarna för ett ekonomiskt, tekniskt och säkerhetsmässigt hållbart Power-to-X koncept i form av en e-metanolanläggning i Norra Sverige. Detta gjordes genom att ta fram mass- och energibalans för metanolproduktion, dimensionera och genomföra en ekonomisk analys för en e-metanolanläggning. För dimensionering undersöktes metanolbehovet och vad nuvarande konventionella metanolanläggningar producerar. En teknisk kartläggning av e-metanolproduktion och olika elektrolys-tekniker utfördes, för att uppskatta en genomförbar storlek av e-metanolanläggning i Norra Sverige. För examensarbetet utfördes inte en teknisk kartläggning för koldioxidavskiljning, CO2-råvaran valdes att köpas in som en driftskostnad. Ett förenklat flödesschema togs fram med vald PEM-elektrolysteknik och direkt CO2-hydrering baserad på liknande studier inom metanolproduktion. För ekonomiska analysen utvärderades anläggningens totala kapitalinvesteringskostnad och driftskostnad för metanolproduktion och elektrolysör separat. Kostnaden för utrustningen inom metanolproduktionen togs från studier med ett liknande flödesschema. Utrustningen som beaktades var kompressorer, värmeväxlare, reaktor, separator och destillation. Efterfrågan på förnybar metanol i Sverige och resten av världen är stor och förväntas fortsätta att öka, för att användas i flera tusentals vardagsprodukter, inklusive plast, färg, kosmetiska och bränslen. För e-metanolanläggningen krävs det stora mängder el och vatten till elektrolysören och koldioxid för metanolproduktionen. En e-metanolanläggning med 500 kton/år i kapacitet, anses vara fullt genomförbar att realisera i Norra Sverige. Tekniken finns för att kunna skapa den mängd CO2 och H2 som anläggningen kräver. Största svårigheten är att få råvarorna, CO2 och H2, till en rimlig kostnad och kapital för att bygga anläggningen. Vidare är det osäkert ifall det finns tillräckligt med förnybar CO2 från netto CO2-neutrala källor i Norra Sverige. Den totala kapitalkostnaden för denna storlek uppskattades till 1,61 miljarder SEK fördelat på tre konstruktionsår, vilket till största del bestod av kostnaden för elektrolysören med 72 %. Den totala driftskostnaden uppskattades till 1,74 miljarder SEK per år, vilket till största del bestod av kostnaden för elektriciteten med 72 %, där majoriteten gick till elektrolysören. Priset på CO2 har en stor inverkan beroende på val av källa och teknik för koldioxidavskiljning. Dessa kostnader är en uppskattning och kan vara högre för ett verkligt fall, när skatter, plats etc. tas i hänsyn och när elprisets variation är medräknat. E-metanol kan bli konkurrenskraftig med fossil metanol om kostnaden för elektrolysören och elpriset, skulle minska avsevärt och ifall det finns tillräckligt med förnybar CO2 tillgängligt.

The corrugated board is considered as the second most used packaging material and the world’s environmentally acceptable solution for packaging, with wide range of applications. After the manufacturing process, the corrugated board is cut into sheets and stored in a stack until optimum moisture content has been reached in order to avoid undesired properties. However, due to complex and various structures, it is difficult to estimate the appropriate time so to achieve the acceptable moisture level of the corrugated board stack. So a homogenized model of the stack has to be created which will have the same average properties as the real stack. In order to achieve this goal the behavior of a smaller part of the stack, the unit cell, is investigated. In the second step a homogenized model is created with the average transport of mass and heat. At the end, the unit cell is scaled up. In this master thesis, only the first and the second steps were simulated. This was achieved by creating a 3-D mathematical model using finite element method and simulating its properties in COMSOL Multiphysics®. Four mathematical models were used in the description of the 3-D model: the heat transfer, the moisture transfer, the vapour concentration and the gas pressure. Moreover, by applying the gradient in one direction in each case, the behavior of the detailed unit cell was investigated. Finally different simplified geometries were created and investigated so to approach a homogenized model which described better the average properties of the detailed model. By comparing the results of the models, it was concluded that the homogenized models 2 and 3 approached the values of the second detailed model but only inside of the unit cell. However, the deviation was not negligible and further investigation is required in order to find a new homogenized method.

Various distillates are treated with hydrogen gas during hydrotreatment in the presence of catalyst in order to reduce the sulfur and aromatic content of the product. Optimal hydrotreater performance is essential for producing Nynas specialty oils, in order to fulfill the planned production volume and to meet the product specification. Loss of catalyst activity is inevitable during the production. To adjust for the impact of catalyst deactivation, different process variables are manipulated. Different distillates affect the catalyst in different ways due to the variation in distillate composition. Distillates with higher organic nitrogen content and running at a lower temperature tend to deactivate the catalyst more due to the adsorption of nitrogen compounds on the active sites of the catalyst and their slow nature of desorption. In this master thesis, different catalyst deactivation mechanisms with a focus on nitrogen deactivation have been studied. Since nitrogen is not normally measured at Nynas, nitrogen content of different distillates and products and how these values change during operation was not known. Different distillates, blend of distillates and different products were measured to estimate roughly the typical nitrogen value of the distillates and products. The temperature data inside the reactors were analyzed to calculate and plot WABT (weighted average bed temperature) during different product runs and to see whether there is a correlation between the nitrogen content of the feed and operation severity (increase in WABT). Historical process data from hydrotreater unit 2 (mostly from 2013-2014) were analyzed with a view to finding out signs of catalyst deactivation. Similar product runs were also analyzed and compared to see how the catalysts performed at different periods of time. A kinetic model, based on HDS kinetics, has been used for following up two product runs. To do so, sulfur content of the feed and product were measured. Aromatic content of the product was also measured to see whether the product was on specification. .From the calculation and plotting of WABTs, it could be seen that there is an increase in WABT during the product runs operating at lower temperatures and with higher nitrogen content. From the comparison of two P3 product runs at two different time periods, it could be seen that ∆T development over one bed (amount of reaction over the bed) was much lower at one time. This can possibly be a sign of catalyst deactivation since it contributed to lesser amount of reaction over the bed. From the calculations by using the kinetic model, it could be seen that the actual temperatures were higher than the predicted temperatures. The increase in WABTs could also be noticed. These observations can possibly be coupled with nitrogen deactivation of the catalysts.  However, more tests are required to verify whether the temperature differences were significant or not. Other parameters which are also important from product selling point of view such as viscosity, color, flash point, acid number etc. and have not been covered in this degree project need to be taken into consideration before making further conclusions.

Syftet med vår studie var att ta reda på pedagogers erfarenheter och uppfattningar av litteraturen som redskap i undervisning av naturvetenskap i förskolan; i kombination med pedagogledda aktiviteter. Detta har vi gjort med hjälp av semistrukturerade intervjuer via de digitala plattformarna Zoom och Microsoft Teams. Totalt deltog tio respondenter i sex olika förskolor i Mellansverige. Vi har analyserat datamaterialet tematiskt med hjälp av de sex stegen i Braun och Clarkes (2006) analysmodell. Vidare har vi analyserat respondenternas svar utifrån sociokulturellt perspektiv genom Vygotskijs teori. Vårt resultat visar att pedagogerna anser att barn lär sig naturvetenskap genom praktiska aktiviteter med hjälp av sinnena, samtliga respondenter lyfter att litteraturen ses som en introduktion till ett tema eller aktivitet, ett hjälpmedel, introduktion och ett komplement till den praktiska aktiviteten som skapar ett intresse hos barnen till att bland annat utföra experiment. Litteratur kan även bidra till ökad förståelse med kombinationen text och bild. Pedagogerna lyfter få begränsningar med litteratur i undervisning av naturvetenskap. Faktaboken ses som för avancerad för barnen och kan behöva förenklas av pedagogen, möjligheten med faktaboken är att den breddar både barnens och pedagogernas kunskap. Den skönlitterära bilderbokens begränsning är dess fiktiva innehåll. Möjligheterna med den skönlitterära bilderboken är att den ses som mer barnanpassad utifrån barnens nivå. Begränsningar med att arbeta med fysikaliska fenomen och kemiska processer genom litteratur är att pedagogerna anser att det är något som framför allt måste upplevas. Då det kan vara svårt för barnen att förstå utifrån en bok i kontrast till djur och natur som anses lättare att läsa om. Möjligheterna med fysikaliska fenomen och kemiska processer genom litteratur anses vara som inspiration till experiment. Den digitala litteraturen ses som mer tillgänglig än den fysiska litteraturen för att den finns till hands i stunden när barnen intresserar sig för något, biblioteket ses som en resurs för att få tag på litteratur inom naturvetenskap. Det framkommer också att naturvetenskapen går att finna i de flesta barnböcker så länge pedagogen använder de naturvetenskapliga glasögonen. Slutsatsen är att litteratur kan användas för att få sammanhang och bli en del i det mångsidiga lärandet tillsammans med den praktiska aktiviteten och boksamtalet. / <p>Betyg i Ladok 210606.</p>

Peptide drugs are used to treat a broad spectrum of diseases such as cancer and HIV and have many more promising applications, such as new vaccines against SARS-CoV-2. The most popular manufacturing method for peptides is solid-phase peptide synthesis (SPPS). The main drawback of SPPS is that it is a costly and wasteful process.  SpinChem is a company that provides technology solutions for chemical processes. Recently, SpinChem has started investigating if their Rotating Bed Reactor (RBR) is suitable for peptide synthesis. The goal of this project is to investigate how the RBR can make processes like SPPS more resource-efficient. The idea is that the RBR-system can maximize the solid-phase to liquid ratio (STL). The STL is the ratio of the volume of solid-phase material and the volume of liquid. By maximizing the STL, it is possible to manufacture peptides using less solvents and chemicals. The main quest of the project is formulated into a single question:  How does a high STL affect the efficiency of the RBR-system?  To answer the question, Minitab's statistical software and design of experiments (DOE) will be used to plan and perform experiments in both lab- and industrial scales. DOE factorial experiments are used to gain as much information as possible about the new RBR-system. The results are analyzed and summarized to make a solid foundation for the continued work on the new RBR application.  Peptide synthesis efficiency in the RBR-system is measured using ionic adsorption. The ionic adsorption rate is measured in both lab-scale and industrial-scale experiments. In the lab-scale experiments, the decrease of ions was on average 86,5% after just 15 s with an average STL of 0,936. The industrial-scale experiments showed a similar result where the average decrease in ions was 92,9% after 20 s with an average STL of 0,947. It was concluded that the RBR-system can reduce the consumption of washing-solvent in SPPS by up to 82%.

Studiens syfte är att skildra hur förskollärare ser på sin roll i att stötta barnens språkutveckling i samband med lärandet om kemiska processer. Undersökningarna genomfördes med hjälp av pedagoger som arbetade på förskolor i fem kommuner i Mellansverige. I studien har en kvalitativ och en kvantitativ metod använts i form av enkäter och intervjuer. Enkäternas del i studien var att få en bred förståelse inom vilka kemiska processer som genomförs i förskolan. Intervjuerna genomfördes för att fördjupa studien inom de områden som framkom från enkäterna. Detta för att sedan ha möjligheten att diskutera och analysera resultatet kopplat till studiens frågeställningar och syfte. Resultaten åskådliggör att pedagogerna anser att de har en viktig roll i kemiska processer och har stor betydelse för utvecklingen av barnens vokabulär. Genom att vara aktiv som pedagog i en kemiaktivitet stimuleras barns språkutveckling då pedagogen kan tillföra fler begrepp vid den kemiska processen. Pedagogerna var också eniga om att aktiva och närvarande pedagoger stimulerar språkutvecklingen hos barnen i alla aktiviteter i förskoleverksamheten. I studien uppenbarades även att pedagogerna tycker att det är viktigt att benämna det som sker med rätt begrepp i aktiviteterna, redan med de allra yngsta barnen. / The purpose of the study is to describe how preschool teachers view their role of supporting children in their language development, in connection with learning of chemical processes. The study was conducted with the help of educators who worked at preschools in five municipalities in Central Sweden. In the study, a qualitative and a quantitative method was used in the form of questionnaires and interviews. The questionnaires part in the study was to gain a broad understanding of which chemical processes are carried out in preschool. The interviews were conducted to deepen the study in these areas that emerged from the questionnaires. This is to then have the opportunity to discuss and analyze the results linked to the study's questions and purpose. The results illustrate that educators believe that they have an important role in chemical processes and are of great importance for the development of children's vocabulary. By being active as an educator in a chemistry activity, children's language development is stimulated as the educator can add more concepts to the chemical process. The educators also agreed that active and present educators stimulate the language development of the children in all activities in the preschool activities. The study also revealed that the educators think it is important to name what happens with the right concept in the activities, already with the very young children.

Syftet med denna studie är att bidra med kunskapen om vilken innebörd läroplansbegreppet ”enkla kemiska processer” fått i förskolans naturvetenskapliga undervisning. Empirin samlades in genom kvalitativa semistrukturerade intervjuer av förskolepersonal, fördelat på sex förskollärare och fyra barnskötare. Resultatet visade att förskolepersonalen främst betonade undervisning om kemiska processer i syfte att förbereda barnen för framtida skolgång och ge positiva känslor för ämnet. Förskolepersonalen kopplade begreppet ”enkla kemiska processer” med undervisningsaktiviteter som är associerade med vatten, bakning, bakpulver, färg samt naturen som redskap. Resultatet visade även att kemiundervisning sker både planerat och spontant i verksamheten, samt att förskolepersonalen anser att kemiundervisningen ska genomföras utifrån barnens intresse och nyfikenhet, där det ska ske på ett lustfyllt sätt tillsammans med medforskande pedagoger.  En slutsats av studien är att förskolepersonalen har många tankar om vad ”en enkel kemisk process” är och hur det undervisas i förskolan, men att kemiämnet inte prioriteras i den dagliga verksamheten och att anledningen bland annat är att ämnet anses svårt. / The purpose of this study was to contribute knowledge about the meaning of the curriculum concept ”simple chemical processes” in preschool science teaching. The data was collected through qualitative semistructured interviews with preschool staff, consisting of six preschool teachers and four childminders. The study showed that the preschool staff mainly emphasized the importance of teaching chemical processes as preparation for the children's future schooling and encouragement of a positive attitude towards the subject chemistry. The preschool staff linked the concept of ”simple chemical processes” with teaching activities involving water, baking powder, baking and paint. They also linked the concept to changes in the natural world. The results also showed that chemistry teaching took place in both a planned and spontaneous way, and that the preschool staff believed that chemistry teaching should be based on the children's interest and curiosity. They believed that it should be undertaken in a fun way together with other involved educators present. One conclusion of the study is that the preschool staff varied in their interpretation of "simple chemical processes" and how they were taught in preschool. Chemistry teaching was not given high priority, according to the preschool staff, one of the reasons being that the subject was considered difficult.

This thesis covers fundamental aspects of process control when growing titanium oxide nanoparticles in a reactive sputtering process. It covers the influence of oxygen containing gas on the oxidation state of the cathode from which the growth material is ejected, as well as its influence on the particles oxidation state and their nucleation. It was found that a low degree of reactive gases was necessary for nanoparticles of titanium to nucleate. When the oxygen gas was slightly increased, the nanoparticle yield and particle oxygen content increased. A further increase caused a decrease in particle yield which was attributed to a slight oxidation of the cathode. By varying the oxygen flow to the process, it was possible to control the oxygen content of the nanoparticles without fully oxidizing the cathode. Because oxygen containing gases such as residual water vapour has a profound influence on nanoparticle yield and composition, the deposition source was re-engineered to allow for cleaner and thus more stable synthesis conditions. The size of the nanoparticles has been controlled by two means. The first is to change electrical potentials around the growth zone, which allows for nanoparticle size control in the order of 25-75 nm. This size control does not influence the oxygen content of the nanoparticles. The second means of size control investigated was by increasing the pressure. By doing this, the particle size can be increased from 50 – 250 nm, however the oxygen content also increases with pressure. Different particle morphologies were found by changing the pressure. At low pressures, mostly spherical particles with weak facets were produced. As the pressure increased, the particles got a cubic shape. At higher pressures the cubic particles started to get a fractured surface. At the highest pressure investigated, the fractured surface became poly-crystalline, giving a cauliflower shaped morphology.