There's a big demand for activated carbon in Ghana, it's used for the country's mining industry as well as in a multitude of other applications. Currently all activated carbon is imported despite the fact that the country has a large supply of agricultural waste that could be used for its production. This study focuses on activated carbon production from oil palm kernel shells from the nations palm oil industry. Earlier research points to a set of specific conditions needed for the production. The pyrolysis process produces biochar from the biomass and the process is set to take place for 2 h at 600  °C after a initial heating of 10 °C/min. The activation process then produces the activated carbon from the biochar and is set to take place for 2 h at 850 °C with a heating rate of 11.6 °C/min. Two reactors are designed to meet the desired conditions. The reactors are both set up to use secondary gases from diesel burners to heat the biomass. The heating is accomplished by leading the hot gases in an enclosure around a rotating steel drum that holds the biomass. To improve the ability to control the temperature profile in the biomass two outlet pipes are set up on top of the reactor, one above the biomass inlet and one above the biomass outlet. By controlling how much gas that flows to each outlet both the heating rate and the stability of the temperature profile can be controlled. The secondary gas inlet is set up facing downwards at the transition between the heating zone (area of initial heating) and the maintaining zone (area of constant temperature). The two reactors are modeled the physics simulation software COMSOL Multiphysics. Reference operating parameters are established and these parameters, as well as parts of the design, are then changed to evaluate how the temperature profile in the biomass and biochar can be controlled. A goal area was set up for the profile in the biomass where it was required to maintain a temperature of between 571.5 and 628.5 °C after the initial heating to be seen as acceptable. Similarly a goal area was set for the biochar between 809 °C and 891 °C after the initial heating. It's found from the simulations that the initial design of the reactors work well and can be used to produce the desired temperature profiles in the biomass and biochar. Furthermore it's concluded that the initial design for the pyrolysis reactor can be improved by having the gas outlet pipe situated by the biomass inlet face downwards instead of upwards. The redesign improves the overall efficiency of the reactor by increasing the heating rate and maintained temperature. The evaluation of the operating parameters led to the conclusion that the secondary gas inlet temperature effects the temperature profile to a greater extent than the gas mass flow in both reactors thereby making them more energy efficient. The increase in efficiency comes with a drawback of more unstable temperature profile. If the temperature profile becomes too unstable it will include temperatures that are too high or too low to be seen as acceptable. / Det finns en stor efterfrågan på aktivt kol i Ghana, det används dels i landets gruvnäring men även för en mängd andra applikationer. Idag importeras allt aktivt kol, trots att landet har stora mängder restprodukter från jordbruk som skulle kunna användas för produktion av aktivt kol. Det här arbetet fokuserar på produktion av aktivt kol från oiljepalmskärnor från landets palmoljeindustri. Tidigare forskning påvisar en mängd specifika förhållanden som krävs för produktionen. Pyrolysprocessen producerar biokol från biomassa och som mål för processen sätts att den ska hålla 600 °C i två timmar efter en uppvärmningstakt av 10 °C/min. För aktiveringsprocessen som sedan producerar aktivt kol från biokolet sätts målet till att hålla en temperatur av 850 °C med en uppvärmningstakt av 11.6 °C/min. Två reaktorer designas för att skapa dom efterfrågade förhållandena. Reaktorerna värms av sekundärgas från dieselbrännare för att värma biomassan och biokolet. Värmningen sker genom att den värma sekundärgasen leds runt en roterande ståltrumma genom vilken biomassan flödar. För att kunna ha en bra kontroll av temperaturprofilen i biomassan så används två utloppsrör för gasen på reaktorernas ovansida. Genom att kontrollera gasflödet till respektive utloppsrör kan både uppvärmningstakt och stabiliteten hos temperaturen justeras. Sekundärgasens inloppsrör placeras på reaktorns undersida och riktas mot övergångszonen mellan uppvärmning och stabilisering. Reaktorerna modelleras i fysiksimuleringsprogrammet COMSOL Multiphysics 4.3b. I COMSOL simuleras driften och de parametrar som påverkar den evalueras genom att varieras mot ett referensvärde. Temperaturprofilens målområde i pyrolysreaktorn sätts till att hålla en temperatur mellan 571.5 och 628.5 °C för pyrolysen och efter uppvärmningen, om temperaturprofilen går utanför målområdet så klassas den som oacceptabel. För biokolet i aktiveringsreaktorn sätts ett liknade mål till att det ska hålla mellan 809 °C och 891 °C efter uppvärmningen. Resultaten från simuleringarna visa att reaktorernas design fungerar som önskat och att dom kan producera dom önskade temperaturprofilerna. Det visas även att designen för pyrolysreaktorn kan förbättras ytterligare genom att sätta det främre utloppsröret för sekundärgasen på reaktorns undersida istället för dess ovansida. Förändringen leder till en effektivare värmeöverföring till biomassan samt höjer dess temperatur genom hela reaktorn. Analysen av driftparametrar som flöde och temperatur av sekundärgas, visar att dess temperatur påverkar processerna till en mycket större grad än dess massflöde. Genom att höja temperaturen kan flödet sänkas och hela processen blir mer energieffektiv, dock så leder det till en ökad instabilitet inom målområdet och om instabiliteten blir för stor så börjar temperaturprofilen gå ur målområdet.

Sweden has long had the goal of phasing out its nuclear power. However, both public opinion and politics have shifted in response to the climate and energy crisis, which demands fossil-free energy production. At the same time, small modular reactors (SMRs) have begun to be developed, and several players in Sweden have started exploring this technology. SMRs are smaller versions of conventional nuclear reactors but built in a modular fashion. The advantage of modularity is that the reactors can be produced in series, easily maintained, and their smaller size allows for more flexible placement and lower initial investment. Based on the above, this study examines how current nuclear power actors in Sweden view the development of SMRs.  To answer this question, semi-structured interviews were conducted with representatives from Fortum, Sydkraft Sverige (Uniper), and Kärnfull Next, all of which are active in nuclear power in Sweden. The study shows that the actors see the biggest advantages of SMRs as their modularity, relatively low investment requirements, and more flexible placement, which enables more efficient utilization. However, they believe that the development of SMRs is heavily constrained by current legislation and licensing processes. These are designed to promote the limitation and decommissioning of conventional nuclear power, and according to the respondents, they make successful SMR development impossible. The consequence is that the regulatory framework is more restrictive towards SMRs and hampers the ability to leverage the advantages of SMRs over conventional nuclear power. Furthermore, the respondents believe that there is a skills shortage in nuclear power that will need to be addressed in order to successfully develop SMRs in Sweden. / Sverige har länge haft målet att avveckla sin kärnkraft. Däremot har både opinionen och politiken vänt i frågan och ändrat uppfattning i spåren av klimat- och energikrisen som efterfrågar fossilfri energiproduktion. Samtidigt har små modulära reaktorer (SMR) börjat utvecklas och ett flertal aktörer i Sverige har börjat utforska tekniken. SMR är en mindre version av en konventionell kärnkraftsreaktor men modulärt uppbyggd. Fördelen med modulariteten är att reaktorerna kan serieproducerads, lättare underhållas och dess mindre storlek möjliggör friare placering och mindre initial investering. Med bakgrund i ovanstående undersöker arbetet hur ser nuvarande aktörer inom kärnkraft på utvecklingen av SMR i Sverige? För att besvara frågeställningen genomfördes semistrukturerade intervjuer med representanter från Fortum, Sydkraft Sverige (Uniper) och Kärnfull Next. Samtliga företag är aktiva inom kärnkraft i Sverige. Arbetet visar att aktörerna ser de största fördelarna med SMR som dess modularitet, relativt låga investeringskrav samt dess friare placering, vilket möjliggör mer effektiv användande. Däremot anser de att utvecklingen av SMR kraftigt begränsas av dagens lagstiftning och licensieringsprocesser. Dessa är designade för att främja begränsning och avveckling av konventionell kärnkraft och enligt respondenterna omöjliggör det framgångsrik utveckling av SMR. Konsekvensen blir att den är mer restriktiv mot SMR:er och försvårar möjligheten att utnyttja de fördelar SMR har gentemot konventionell kärnkraft. Vidare anser respondenterna att det råder en kompetensbrist inom kärnkraft vilket kommer behöva hanteras för att framgångsrikt utveckla SMR i Sverige.

This report conducts an in-depth examination of the potential for Small Modular Reactor (SMR)-based hydrogen production in Sweden's emerging nuclear market. Aligned with Sweden's ambitious targets of achieving carbon dioxide neutrality by 2045 and transitioning its steel and industry sectors to fossil-free production by 2035, the report explores the unique value proposition that a focal company can offer. This strategic positioning centres on supplying large volumes of hydrogen to the steel and iron industry while ensuring reliability and stability in production. To safeguard its competitive edge, the focal company leverages lock-in effects, capitalizing on the geographical placement of its facility and the establishment of a long-term Hydrogen Purchase Agreement (HPA) with its customers. Key findings highlight the levelized cost of hydrogen (LCOH) of 3.46 €/kg to 8.27 €/kg in the SMR-based production process. It reveals that transitioning from natural gas-based hydrogen is cost-intensive, resulting in a green premium (GP) ranging from 257% to 1134%. However, when compared to renewable energy sources and other fossil-free competitors, the LCOH proves competitive in every case except for HYBRIT’s, which is relying on low grid electricity prices in Sweden. When stipulating a HPA with a customer and using a real discount rate (RDR) of 3 % and a profit margin (PM) of 50 % over a 20-year analysis period, the project can reach a net present value (NPV) of 920 MEUR and discounted payback time (DPB) of 12 years in the most profitable case. In a more realistic scenario with a RDR of 7% and a PM of 30% the NPV becomes 497 MEUR with a DPB of 13 years. The economic feasibility is in general given at other, less favourable terms as well. This proves that the focal company’s business strategy is feasible. In conclusion, this report offers a strategic pathway for SMR-based hydrogen production in Sweden's evolving nuclear landscape. While feasibility is theoretically established, the presence of uncertainties cannot be overlooked. The report provides valuable insights for influential stakeholders in their decision-making processes and recognizes the substantial challenges and promising opportunities that lie ahead. / Denna rapport genomför en djupgående undersökning av potentialen för vätgasproduktion baserad på små modulära reaktorer (SMR) på den framväxande kärnkraftsmarknaden i Sverige. I linje med Sveriges ambitiösa mål att uppnå koldioxidneutralitet år 2045 och övergå sina stål- och industrisektorer till fossilfri produktion år 2035 utforskar rapporten det unika värdeerbjudandet som ett fokalföretag kan erbjuda. Denna strategiska positionering fokuserar på att leverera stora volymer av vätgas till stål- och järnindustrin samtidigt som tillförlitlighet och stabilitet i produktionen säkerställs. För att skydda sin konkurrensfördel utnyttjar det fokala företaget inlåsningseffekter genom att dra nytta av den geografiska placeringen av sin anläggning och etableringen av ett långsiktigt avtal om vätgasköp (HPA) med sina kunder. De viktigaste resultaten lyfter fram den utjämnade kostnaden för vätgas (LCOH) från 3.46 €/kg till 8.27 €/kg i produktionsprocessen baserad på SMR. Det visar att övergången från naturgasbaserad vätgas är kostnadsintensiv och resulterar i en grön premie (GP) som varierar från 257% till 1134%. Men när den jämförs med förnybara energikällor och andra fossilfria konkurrenter visar LCOH sig vara konkurrenskraftig i varje fall förutom i HYBRIT’s fall, vilket är beroende av låga elnätspriser i Sverige. När ett HPA stipuleras med kunden och man använder en verklig diskonteringsränta (RDR) på 3 % och en vinstmarginal (PM) på 50 % över en 20-års analysperiod, kan projektet nå ett nettonuvärde (NPV) på 920 MEUR och en diskonterad återbetalningstid (DPB) på 12 år i det mest lönsamma fallet. I ett mer realistiskt scenario med en RDR på 7 % och en PM på 30 % blir NPV 497 MEUR med en DPB på 13 år. Den ekonomiska genomförbarheten ges i allmänhet även på andra mindre förmånliga villkor. Det bevisar att det fokala företagets affärsstrategi är genomförbar. Sammanfattningsvis erbjuder denna rapport en strategisk väg för vätgasproduktion baserad på SMR i det svenska utvecklande kärnkraftslandskapet. Även om genomförbarheten teoretiskt är fastställd kan närvaron av osäkerheter inte bortses från. Rapporten ger värdefulla insikter för inflytelserika intressenter i deras beslutsprocesser och erkänner de betydande utmaningar och lovande möjligheter som ligger framöver.

The demand for fossil-free energy production is rising due to electrification and increased consumption in the energy system. There are also multiple climate goals to reach, to preserve the possibilities of a sustainable future. A response to this is the BWRX-300, a natural circulation boiling water small modular reactor (SMR) concept developed by GE Hitachi Nuclear Energy. It is currently at the forefront of study for many power utility companies around the world. For decision making it is of interest to investigate the capabilities of new facilities. This Master Thesis work's aim is to study the BWRX-300 reactor's feasibility together with evaluating and optimizing its performance using the core simulation softwares Casmo5 and Simulate5. This is carried out by first verifying Simulate5's natural circulation capabilities by modifying an existing forced-circulation reactor to natural circulation, then comparing simulation results to real world data.  Next a comprehensive model of the BWRX-300 reactor pressure vessel is modelled and validated. Equilibrium cores for 12- and 24-month cycle lengths are then simulated where key reactor performance metrics such as fuel economy, safety margins, axial profiles (of voids and pressure drop) and reactor characteristics are extracted. The effect of different fuel assembly designs in the BWRX-300 reactor core is investigated to find first core design optimums. Furthermore the decay heat removal system in the BWRX-300 is investigated. Lastly the results are used to evaluate the optimal operating mode given the current and future more dynamic projected state of the energy system.  The results show that there are no real technical difficulties while operating the BWRX-300 reactor for 12 or 24 months. The decay heat removal system and core flow characteristics provide abundant coolant flow to maintain long term fuel integrity during both normal and abnormal operation modes. More or less routine core design optimization work is required to obtain sufficient safety margins and improve fuel economy. It is observed that the smaller reactor core requires an increase in average fuel enrichment to maintain criticality throughout the cycle, potentially creating an incentive to raise the current licensing limit. However it is deemed possible to avoid this by conducting further fuel design optimization work.

Aiming for sustainable sanitation systems can provide benefits among a vast range of Sustainable Development Goals. In this study the sustainability of potential options for renovating or upgrading thewastewater treatment plant in Tupiza, a rapidly growing city in theSouthern highlands of Bolivia, was evaluated. The local context was characterized by increasing issues of flooding which in recent years has destroyed important wastewater treatment infrastructure and polluted sources of water for several downstream communities. Three system options consisting of different treatment technologies were evaluated against four criteria of sustainability; health,technical, environmental and financial and institutional. A "conventional" option consisting of waste stabilization ponds was compared against two more options with added steps of treatment, such as constructed wetlands, anaerobic reactors and alkaline and ammonia treatment of sludge. Social acceptance and demand of reuse of treated wastewater and sludge in agriculture was evaluated using qualitative research analysis. Results indicate that the systems with added treatment steps could help improve several areas of sustainability such as risks of disease transmission, space efficiency, treatment capacity and efficiency as well as enable safe reuse of sludge and wastewater in agriculture. Implementation of funding mechanisms covering the entire sanitation service chain as well as flood mitigation measures resulted essential in ensuring the long-term functionality of such improvements. This project was intended as a pre-study and identified several areas of future research including additional evaluation of nutrient content in effluent, investigation of a possible certification process for recycled byproducts from the wastewater treatment plant, risk assessment of floods of different magnitudes, evaluation of the long-term economic impact of having improved systems and evaluationof local institutional capacity surrounding the sanitation service chain in Tupiza. / Hållbara sanitetssystem för med sig många fördelar som kan främja majoriteten av de globala hållbarhetsmålen. I denna studie utreds hållbarheten i potentiella alternativ för renovering eller uppgradering av ett avloppsreningsverk i Tupiza, en snabbt växande stad i södra Bolivias högland. Den lokala kontexten präglades av en tilltagande översvämmningsproblematik som de senaste åren bidragit till förstörelse av central infrastruktur for avloppsvattenrening samt påföljande vattenföroreningar i samhällen nedströms reningsverket. Tre systemalternativ beståendes av olika reningstekniker utreddes utefter fyra hållbarhetskategorier; hälsa, teknologi, miljö samt finansiell/institutionell. Ett konventionellt alternativ som utgjordes av stabiliseringsdammar jämfördes mot två mer avancerade alternativ med ytterligare reningssteg såsom anlagd våtmark, anaerobiska reaktorer samt alkali- och ammoniakbehandling av slam. Social acceptans och efterfrågan för återanvändning av behandlat avloppsvatten och slam inom lantbruket utreddes i en kvalitativ forskningsstudie. Resultaten tyder på att system med fler reningssteg kan främja flera hållbarhetsområden såsom risk för överföring av sjukdomar, yteffektivitet, reningskapacitet och effektivitet samt möjliggöra säkert återanvändande av slam och avloppsvatten i jordbruket. Implementering av mekanismer för finansiering som täcker hela sanitetskedjan samt åtgärder mor översvämningar visade sig vara centrala för att säkerställa långsiktig funktion av sådana förbättringar. \\\\Det här projektet var menat som en förstudie och identifierade flertalet områden för vidare forskning såsom ytterligare utvärdering av näringsinnehåll i utgående vatten, utredning av möjlig certifieringsprocess för återvunna produkter från avloppsreningsverket, analys av översvämningsrisker av olika magnituder, utvärdering av den indirekta ekonomiska effekten av att ha system med fler reningssteg samt utvärdering av lokal institutionell kapacitet för hela servicekedjan för sanitet i Tupiza. / En este estudio se evaluó la sostenibilidad de opciones potenciales para renovar o mejorar la planta de tratamiento de aguas residuales de Tupiza, una ciudad de rápido crecimiento en las tierras altas del sur de Bolivia. En los últimos años, el contexto local se ha caracterizado por la ocurrencia de lluvias de mayor intensidad. Estas ocasionaron inundaciones que en efecto causaron daños importantes en la infraestructura de la planta de tratamiento de aguas residuales (PTAR). El deterioro de la infraestructura provocó el derrame de aguas residuales al río y la contaminación del agua en las comunidades ubicadas en la cuenca baja. Trés opciones de sistemas de tecnologías de tratamiento de aguas residuales para la renovación y/o mejoro de la planta de Tupiza fueron evaluadas considerando cuatro criterios de sostenibilidad: Salud, tecnolgía, ambiental y financiera/institucional. Por otra parte la aceptación social y demanda de reúso de aguas residuales y lodos tratados en la agricultura se evaluaron mediante un análisis de investigación cualitativa. La opción convencional que consiste en estanques de estabilización de desechos, se comparó con dos otras alternativas que incluyen pasos adicionales de tratamiento, como son humedales artificiales, reactores anaeróbicos y tratamiento de lodos con urea y cal. Los resultados indican que los sistemas de pasos adicionales de tratamiento podrían ayudar a mejorar diferentes aspectos de sostenibilidad, como los riesgos de transmisión de enfermedades, la eficiencia espacial,  la capacidad y eficiencia de tratamiento y la posibilidad de reutilización segura de lodos y aguas residuales en la agricultura. La implementación de mecanismos de financiación que cubren toda la cadena de servicios de saneamiento, así como las medidas de mitigacióin de inundaciones se mostraron esenciales para garantizar la funcionalidad a largo plazo de tales mejoras. La tesis es un estudio preliminar e identificó varias áreas de investigación futuras, la evaluación adicional del contenido de nutrientes en el efluente, la investigación de un posible proceso de certificación de subproductos reciclados de la PTAR, la evaluación de riesgos de inundaciones de diferentes magnitudes, la evaluación del impacto económico a largo plazo de la implementación de sistemas con pasos adicionales de tratamiento y la evaluación  de capacidad institucional local a lo largo de la cadena de servicios de sanemiento.