Academic literature on the topic 'Annan miljöbioteknik'

Produktionen av biogas är en viktig komponent för skapandet av ett fossilfritt samhälle. Rötning av det matavfall som uppstår i hushållen är en central källa till att producera biogas och biogödsel. Regeringen har satt upp etappmålet att till 2018 sortera ut minst 40 % av matavfallet från hushåll, storkök, butiker och restauranger så att energi kan utvinnas eller att 50 % av matavfallet samlas in så antingen energi kan utvinnas eller växtnäring tas till vara på.   Det här examensarbetet utfördes på initiativ av Tekniska verken i Linköping AB med syftet att studera och kartlägga hur olika fastighetsnära insamlingssystem för matavfall påverkar biogasproduktion med avseende på mängd och kvalitet på biogas och biogödsel. Det har dessutom studerats om det finns andra faktorer som påverkar insamlad mängd och renhet på matavfallet. Rapporten är tänkt att utgöra beslutsunderlag för Tekniska verken inför en eventuell omställning av rådande insamlingssystem.   Resultaten i studien visade att system där matavfall läggs i ett separat fack eller kärl har något högre utsorteringsgrad av matavfall jämfört med optisk sortering. Detta innebär att en omställning till fyrfackskäl eller separata kärl skulle kunna ge högre utsorteringsgrad än dagens optiska sortering. Därför konstateras det i studien att insamlingssystemet troligtvis har en påverkan på utsorteringsgraden av matavfall. Renhetsgraden är hög för samtliga studerade system, därför är det troligt att en omställning av insamlingssystem för villor i Linköping kommun kan genomföras utan att kompromissa med renheten på matavfallet. Det konstateras även i studien att det finns yttre faktorer som påverkar mängd och renhet på det matavfall som samlas från hushållen. Litteraturstudier och intervjuer med utvalda kommuner med hög utsorteringsgrad visade att faktorer som informationskampanjer och användarvänlighet kring matavfallsinsamling har en påverkan på insamlingsresultatet. Dock kan det inte bestämmas till vilken grad de yttre faktorerna påverkar resultatet.   För framtida studier rekommenderas att inkludera fler plockanalyser för att få en tydligare bild av hur resultatspridningen ser ut för de olika insamlingssystemen. Detta skulle leda till en större säkerhet i slutsatserna om hur de olika insamlingssystemen påverkar insamlingsresultatet för matavfall. Vidare är det möjligt att en strukturerad intervjustudie med fokus på enstaka utvalda faktorer skulle kunna avgöra vilken påverkan en isolerad yttre faktor har på insamlingsresultatet.

Målsättningen med projektet var att miljö- och energioptimera Lurbo ridanläggning med avseende på deras egna miljömål som innebär att de siktar mot att bli den miljövänligaste ridanläggningen i Sverige. Det som har tagits i beaktande är solenergi, gödsel- och dagvattenhantering. Solenergi är idag den snabbast växande elproduktionskällan och ridanläggningen har enligt beräkningar (med hjälp av kalkylverktyget i Uppsala Kommuns solkarta, MATLAB och litteraturstudier) och observationer stora möjligheter till att implementera en solcellsanläggning för att motsvara deras elproduktionsbehov och mer därtill. Två åtgärdsförslag med två olika juridiska och ekonomiska utgångslägen presenteras i denna rapport, där en rekommendation slutligen ger ridanläggningen det mest gynnsamma beslutet att installera en solcellsanläggning som endast motsvarar deras årliga elbehov. Gödselproduktionen på ridanläggningen är stor och har därför en betydande miljöpåverkan. Näringsämnen läcker ut från både gödselplattan och från hagar. I denna rapport ligger fokuset på läckaget av fosfor, då läckaget från ridanläggningen överskrider tillåtna värden. Detta påverkar omgivningen och särskilt deneutrofierade Hågaån negativt. Aktuella åtgärder för att minska miljöpåverkan från gödselhanteringen presenteras. Enkla lösningar som att bygga ett tak över gödselplattan för att hindra läckage vid regn och att plantera fånggrödor läggs fram, men även mer kostsamma lösningar som att införskaffa en gödselbrännare har undersökts. Den viktigaste åtgärden för att minska fosforläckaget från hagarna anses vara att hålla hagarna fria från gödsel. För detta rekommenderas att investera i en gödseldammsugare. Ridanläggningen använder renat vatten för att bevattna ridhuset under sommarhalvåret. Genom att samla upp dagvatten för bevattning så kan kostnaden kraftigt reduceras samtidigt som bevattningen sker på ett mer miljövänligt sätt. Den mängd nederbörd som faller över anläggningens tak är tillräcklig för att täcka anläggningens bevattningsbehov. Hur uppsamlingen ska ske presenteras i fyra alternativa åtgärdsförslag i den här rapporten, där det förslag som är enklast att genomföra rekommenderas.

I detta examensarbete har biogasproduktion med olika typer av gödsel som substrat, med fokus på hönsgödsel, undersökts genom satsvisa utrötningsförsök, BMP. I försöken undersöktes hur biogasutvecklingen såg ut över tid, den totala biogas- respektive metanpotentialen samt hur denna påverkas av tillsats av glycerol. Undersökningen visade att substratblandningar har större biogas- och metanpotential än enskilda substrat samt att tillsats av glycerol inte gynnar biogasproduktionen men kan gynna metanproduktionen. Undersökningen visade också att hönsgödsel har större biogaspotential, och högre metanhalt i den bildade biogasen, än nöt- och svinflytgödsel.
Superbiogödsel för ekologisk spannmålsproduktion

Since the 1900’s it has been known that microorganisms are capable of generating electrical power through extracellular electron transfer by converting the energy found organic compounds (Potter, 1911). Microbial fuel cells (MFCs) has garnered more attention recently, and have shown promise in several applications, including wastewater treatment (Yakar et al., 2018), bioremediation (Rosenbaum & Franks, 2014), biosensors (ElMekawy et al., 2018) desalination (Zhang et al., 2018) and as an alternative renewable energy source in remote areas (Castro et al., 2014). In MFCs catalytic reactions of microorganisms oxidize an electron donor through extracellular electron transfer to the anode, under anaerobic conditions, with the cathode exposed to an electron acceptor, facilitating an electrical current (Zhuwei, Haoran & Tingyue, 2007; Lovley, 2006). For energy production in remote areas a low cost and easily accessible feed stock is required for the MFCs. Sweet sorghum is a drought tolerant feedstock with high biomass and sugar yields, good water-use efficiency, established production systems and the potential for genetic improvements. Because of these advantages sweet sorghum stalks were proposed as an attractive feedstock (Rooney et al., 2010; Matsakas & Christakopoulos, 2013). Dried sweet sorghum stalks were, therefore, tested as a raw material for power generation in a MFC, with anaerobic sludge from a biogas plant as inoculum (Sjöblom et al., 2017a). Using sorghum stalks the maximum voltage obtained was 546±10 mV, the maximum power and current density of 131±8 mW/m2 and 543±29 mA/m2 respectively and the coulombic efficiency was 2.2±0.5%. The Ohmic resistances were dominant, at an internal resistance of 182±17 Ω, calculated from polarization data. Furthermore, hydrolysis of the dried sorghum stalks did not improve the performance of the MFC but slightly increased the total energy per gram of substrate. During the MFC operation, the sugars were quickly fermented to formate, acetate, butyrate, lactate and propionate with acetate and butyrate being the key acids during electricity generation. Efficient electron transfer between the microorganisms and the electrodes is an essential aspect of bio-electrochemical systems such as microbial fuel cells. In order to design more efficient reactors and to modify microorganisms, for enhanced electricity production, understanding the mechanisms and dynamics of the electron transport chain is important. It has been found that outer membrane C-type cytochromes (OMCs) (including omcS and omcZ discussed in this study) play a key role in the electron transport chain of Geobacter sulfurreducens, a well-known, biofilm forming, electro-active microorganism  (Millo et al., 2011; Lovley, 2008). It was found that Raman microscopy is capable of providing biochemical information, i.e., the redox state of c-type cytochromes (cyt-C) without damaging the microbial biofilm, allowing for in-situ observation. Raman microscopy was used to observe the oxidation state of OMCs in a suspended culture, as well as in a biofilm of an MFC. First, the oxidation state of the OMCs of suspended cultures from three G. sulfurreducens strains (PCA, KN400 and ΔpilA) was analyzed. It was found that the oxidation state can also be used as an indicator of the metabolic state of the cells, and it was confirmed that PilA, a structural pilin protein essential for long range electron transfer, is not required for external electron transfer. Furthermore, we designed a continuous, anaerobic MFC enabling in-situ Raman measurements of G. sulfurreducens biofilms during electricity generation, while poised using a potentiostat, in order to monitor and characterize the biofilm. Two strains were used, a wild strain, PCA, and a mutant, ΔOmcS. The cytochrome redox state, observed through the Raman spectra, could be altered by applying different poise voltages to the electrodes. This change was indirectly proportional to the modulation of current transferred from the cytochromes to the electrode. This change in Raman peak area was reproducible and reversible, indicating that the system could be used, in-situ, to analyze the oxidation state of proteins responsible for the electron transfer process and the kinetics thereof.

Due to an increasing global population and changes in diets the impact of food consumption on the world’s ecosystems and their services has become more significant. The purpose of this project has been to investigate how the impact on ecosystem services from Swedish food consumption has changed over time and if this development is sustainable or not. A quantitative assessment of six different environmental impact factors has been carried out for each food category. The project clarifies how Swedish food consumption has developed since the 1960s, the origin of the food that has been consumed, which processes that affect the environment as well as the consequences from these impacts. The result showed that Swedish food consumption has increased considering quantity, that the consumption pattern has changed, and that the import of goods has increased since the 1960s. The average Swede eats more animal-based products such as meat, cheese and cream, along with more vegetable-based products such as fruit and berries, and vegetables. Instead, products such as milk and soured based products has decreased, while products made from flour and grains has stayed unchanged. The project shows that animal-based products, especially from ruminant animals, has a significantly higher ecological footprint in comparison with vegetable-based products, concerning most of the categories mentioned above. Considering that the swedes eat more animal-based products today than in the 1960sthefollowing conclusion, that the Swedish impact on ecosystem services has increased since the 1960s even though food production has become more efficient, could be drawn.

Carbon dioxide from biogas production is currently considered to be without value and isbecause of this released into the atmosphere in the biogas upgrading process. The residualgas is a potential carbon source and can create value in the biogas manufacturing process.By finding a suitable value-creating process that utilizes carbon dioxide, it can be possibleto provide both economic and environmental incentives for companies to develop theiroperations. This project explored the possibility to create value from this CO2. Through anevaluation of the technical maturity of CCU technologies, a recommendation could be givenat the end of the project. An analysis of technical barriers, such as pollutants in the gas, aswell as barriers in the form of competence and corporate culture were examined in orderto provide a reasoned recommendation. The project mapped which value-creating systemswould be suitable for biogas producers in a Swedish context. This included established methaneand carbon dioxide upgrading techniques currently in use and suitable CCU techniquesthat can interact with the selected upgrading processes and serve as value creators. Based onthis survey, it was then possible to identify common, critical variables for these systems. Thereafter,a recommendation of an appropriate CCU technology could be given depending onthe CO2 composition produced. One conclusion from the study was that carbon dioxide concentrationsfrom the residual gas was often high (approx. 97-98 %) and did not contain anycorrosive or toxic components, and that this largely depends on how the digestion reactor ishandled in the production process. Thus, questions were raised about what the actual limitationsof the CCU are, as they did not seem to be technical. CCU techniques that proved to beof particular interest were pH regulation of sewage plants, CO2 as a nutrient substrate for thecultivation of microalgae, and manufacturing of dry-ice for refrigerated transports. All of thesetechnologies currently have a sufficiently high degree of technical maturity to be installedalready today. Other CCU techniques, such as "’Power to gas”, require a high CO2 concentrationand were discarded as the literature review did not suggest the economic potential forthem as they require additional CO2 upgrading steps. Instead, CCU techniques were chosenthat could be implemented directly with the existing CO2 quality. Furthermore, it was concludedthat one reason why CCU technologies have not been widely implemented is internalbarriers between distributors and manufacturers (or users) of CCU technologies. Thus, theuse of carbon dioxide from biogas production and implementation of CCU technologies canbe promoted by eliminating barriers in companies, such as a lack of both knowledge andfinancial incentives.
Koldioxid från biogasproduktion betraktas i dagsläget som utan värde och släpps ut i atmosfärenvid uppgradering av biogas. Restgasen är en potentiell kolkälla och kan vara värdeskapandeför biogasprocessen. Genom att finna en lämplig värdeskapande process som utnyttjarkoldioxid går det att ge både ekonomiska och miljömässiga incitament till företag att utvecklasin verksamhet. I detta projekt undersöktes möjligheten att skapa värde av denna CO2.Genom en utvärdering av den tekniska mognadsgraden hos CCU-tekniker kunde en rekommendationges vid projektets slut. En analys av tekniska hinder, såsom föroreningar i gassammansättningen,såväl som hinder i form av kompetens och företagskultur undersöktes för attkunna ge en motiverad rekommendation. I projektet kartlades vilka värdeskapande systemsom skulle passa för biogasproducenter i en svensk kontext. Detta inkluderade etableradeuppgraderingstekniker för metan- och koldioxid som används i dagsläget. I projektet undersöktesäven lämpliga CCU-tekniker som kan samverka med de valda uppgraderingsprocessernaoch och agera värdeskapande. Utifrån denna kartläggning kunde det sedan anges vilkagemensamma, kritiska variabler som finns för dessa system. Därefter kunde en rekommendationav lämplig CCU-teknik ges beroende på den producerade CO2 sammansättningen. Enslutsats i projektet var att koldioxid från restgasen ofta var av hög koncentration (ca. 97-98 %)och ej innehöll några korrosiva eller toxiska komponenter, och att detta till stor del beror påhur rötkammaren är hanterad i produktionsprocessen. Således väcktes frågor kring vilka defaktiska begränsningarna för CCU är, då de inte torde vara tekniska. CCU-tekniker som visadesig vara av särskilt intresse var pH-reglering av avloppsverk, CO2 som näringssubstratför odling av mikroalger, samt tillverkning av kolsyreis för kyltransporter. Samtliga dessatekniker har tillräckligt hög teknisk mognadsgrad för att kunna installeras i dagsläget. AndraCCU-tekniker, såsom ”Power to gas”, kräver en hög CO2-koncentration och avfärdades dålitteraturstudien inte talade för den ekonomiska potentialen i dessa eftersom de kräver ytterligareuppgraderingssteg för CO2. Således valdes istället CCU-tekniker som skulle gå attimplementera direkt med den befintliga CO2 kvalitén. Vidare drogs slutsatsen att en anledningtill att CCU-tekniker inte har blivit vida implementerade till stor del är interna hindermellan distributörer och tillverkare (eller utnyttjare) av CCU-tekniker. Således kan användandetav koldioxid från biogasproduktion och implementering av CCU-tekniker främjasgenom att eliminera hinder hos företag. I projektet yttrade sig detta som bristande ekonomiskaincitament och okunskap. Ett ökat användande av CCU-tekniker kan också uppnås genomatt införa lagar och regler som begränsar användandet av föråldrade tekniker som drivs avfossila bränslen, och som kan ersättas av klimatvänliga CCU-tekniker.