Runtom på den svenska marknaden finns olika strömmar av restmaterial som idag ofta uppfattas som avfall. För att uppnå ett mer cirkulärt samhälle finns förhoppningen om att dessa restmaterial skulle kunna nyttjas i en ny applikation och anses som en resurs istället för ett avfall. Biokol, ett kolrikt material skapat genom pyrolys av biomassa, har potential att innebära en högvärdig avsättning för vissa av dessa restmaterial. För att kunna säkerställa kvaliteten på det producerade biokolet för avsedd användning, har en metod nyttjats som kopplar samman materialets egenskaper, biokolets egenskaper och funktioner och lämpliga applikationer. Utvecklingen av en sådan metod kan innebära ett sätt för potentiella tillverkare av biokol att hitta en ny avsättning för sitt restmaterial och säkra att kunderna får rätt produkt för avsedd applikation. En utvärdering av de potentiella ekonomiska och miljömässiga fördelar som en produkt i form av biokol kan bidra med har även genomförts. Efter en genomförd intervjustudie valdes ett restmaterial ut för fördjupad analys; finfraktionen från utsiktat flis av returträ. Idag hanteras flis av returträ huvudsakligen genom förbränning, men potentiella förändringar i hanteringen av detta material kan uppstå inom en snar framtid. Finfraktionen i materialet medför problem under förbränning både genom slitage och korrosion på utrustning och genom brandrisker vid lagring. På grund av denna problematik förutspås att en utsiktning av denna finfraktion, som kan utgöra upp emot 20% av materialet, kan bli aktuellt. En förändring av kraven från mottagande förbränningsanläggningar kan medföra att ett restmaterial snabbt uppkommer i stora volymer, ett restmaterial som saknar avsättning. Genom att undersöka egenskaperna hos denna returträ-finfraktion kunde uppskattningar göras gällande de egenskaper som det tillverkade biokolet skulle komma att få, vilka funktioner kolet kan fylla och vilka applikationer som skulle kunna vara passande. En koppling kunde därmed göras mellan restmaterialets inneboende egenskaper och de kvalitetskrav som ställs på olika användningsområden. Den egenskap hos materialet som medförde störst problematik var innehållet av tungmetaller, med ursprung ifrån tryckimpregnerat returträ eller de färger som använts vid behandling av materialet. För att kringgå problematiken kopplat till innehåll av metaller föreslogs en tillverkning genom flash-pyrolys där en stor del av ingående restmaterial omvandlas till pyrolysolja. Studier har visat att genom denna tillverkning kan en olja med lågt innehåll av metaller produceras genom att metallerna istället koncentreras i kolet. Detta innebär dock att kolet inte uppfyller de krav som ställs för att kallas biokol, men ger en stor fördel genom att metallerna binds starkt in i kolstrukturen och på så sätt blir mindre biotillgängliga. Genom pyrolys minskar också volymen av materialet som behöver hanteras. Den applikation som ansågs mest lämplig, för kolet producerat ifrån finfraktionen av returträ, var kolfilter vid rening av avloppsvatten, som ersättning för aktivt kol. Då metallerna är starkare bundna i kolet, jämfört med ingående biomassa, anses kolet fortsatt lämpligt som filtermaterial. Vid jämförelse av miljöpåverkan och energiåtgång vid tillverkning av de olika alternativen framgick det att kol ifrån returträ har en mindre klimatpåverkan gentemot aktivt kol, samtidigt som adsorptionskapaciteten av olika metaller inte skiljde sig åt markant. För de kunder som skulle köpa in denna produkt finns även en fördel i en minskad inköpskostnad då pris för kol producerat från biomassa är ungefär hälften av priset för aktivt kol. Svårigheter som fortsatt måste hanteras är dock sluthanteringen av produkten efter användning, experimentella studier som bekräftar egenskaper och adsorptionskapacitet, samt en mer djupgående ekonomisk utvärdering för att säkerställa att potentiella tillverkare kan finna en lönsamhet i denna hantering av sitt restmaterial. / In different locations on the Swedish market, streams of residual products exist, which today usually are perceived as waste. To be able to reach a more circular society there is a hope of finding a way to use these residues in a new application, to see the material as a resource instead of waste. Biochar, a material with a high carbon content that is created through pyrolysis of biomass, has a potential to create a high-value outlet for some of these residues. In order to secure the quality of the produced biochar for the designated application, a method has been utilized that links the characteristics of the material, the characteristics and functions of the biochar and potential applications. The development of this kind of method can pose a way for potential manufacturers of biochar to find a new outlet for their residues and secure that the customers receive the right product for the attended application. An evaluation of the potential financial and environmental benefits that a biochar product can contribute with has also been conducted. After a series of interviews had been conducted, a residual product was chosen for further in-depth analysis; the fraction of wood waste that consists of finer particles. Today waste wood chips are generally being handled through incineration, however, possible changes regarding the handling of this material might soon emerge. The finer part of the material causes problems for the incineration through wearing and corrosion of equipment, as well as posing a fire hazard during storage. Due to these problems there are predictions that changed demands regarding the separation of this wood waste fraction, which can make up 20% of the material, could emerge. Changed demands from the recipient of the material can cause this residual stream to quickly appear in large quantities and without suitable outlet. Through examination of the characteristics of the material, assessments could be made regarding the characteristics of the produced biochar, which functions the char could fill and which applications that might be suitable. A connection could be made between the characteristics of the original material and the quality demands that exists for different applications. The most problematic characteristic of the material to overcome was the content of metals, originating from treated wood. To overcome this problem, manufacturing through flash-pyrolysis was suggested, were a large part of the ingoing material is converted into pyrolysis oil. Previous studies have shown that an oil with a low content of metals could be produced through this method, as the metals are instead concentrated in the char. Unfortunately, this means that the produced char does not qualify as biochar, due to a too high content of metals, but gives an advantage since the metals are less bioavailable through their bonds with the char structure. Through pyrolysis the quantity of material that needs to be handled is reduced. The most suitable application, for the char produced from the finer fraction from wood waste, was chosen to be as a carbon filter for cleaning of wastewater, as a substitution for activated carbon. Since the metals are more strongly bonded to the char, compared to the biomass, the char can still be considered suitable for a filter application. By comparison of environmental and energy demands at production of the two materials it was shown that wood waste char had less environmental impacts than activated carbon, while the adsorption capacity for different metals was not remarkably different between the two materials. For the customers, buying this product, there is also an advantage in the financial aspect due to the price of wood waste char being about half the size of the price for activated carbon. Difficulties that still needs to be overcome are the final handling of the product, after it has been used in the application, experimental studies that can confirm the characteristics and adsorption capacity, as well as a more thoroughly conducted financial evaluation to ensure that potential manufacturers can achieve financial gain in this way of handling their residues.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-259366 |
| Date | January 2019 |
| Creators | Karlsson, Charlotte |
| Publisher | KTH, Hållbar utveckling, miljövetenskap och teknik |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | Swedish |
| Detected Language | English |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-ABE-MBT ; 19651 |
Page generated in 0.0025 seconds