Change search
ReferencesLink to record
Permanent link

Direct link
En miljösystemanalys av samrötning av organiskt avfall och vallgröda i Västerås kommun: Flöden av kväve, koldioxid och metan
KTH, School of Industrial Engineering and Management (ITM), Industrial Ecology (moved 20130630).
2002 (Swedish)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesis
Abstract [sv]

Under de senaste hundra åren har människans aktiviteter i allt högre grad påverkat kvävets globala cykel. Rubbningar i denna cykel ger upphov till miljöproblem som övergödning, försurning och växthuseffekt.

Detta examensarbetes syfte är att analysera potentialen i ett framtida tänkt scenario med samrötning av organiskt avfall och vallgröda att uppnå en mer effektiv kvävemetabolism samt minskade kväveemissioner inom och utom Västerås. Dessutom undersöks hur bidraget till växthuseffekten påverkas. Scenariot är ett handlingsalternativ som innefattar samrötning av vallgröda med organiskt avfall och där rötresten och biogasen delvis ersätter fossil energi och handelsgödsel. Nuläget utnyttjas som referens och är ett alternativ som med vissa modifikationer återspeglar läget i Västerås idag.

För analysen utnyttjas lämpliga delar från de två vetenskapliga metoderna livscykelanalys och materialflödesanalys, vilka ingår i det vidare begreppet systemanalys. Modelleringen är genomförd i Matlab/Simulink och använder sig utöver nya modeller även till viss del av ORWARE:s befintliga modeller.

De analyserade värdesatta funktioner är; behandlad mängd organiskt avfall, areal brukad åkermark samt energi i form av drivmedel, el och värme. Dessa funktioner är dem samma för Scenariot och för Nuläget för att underlätta analysen. Utvärdering av kväveflöden samt av kväveemissioner till vatten och till luft görs. Emissionerna till luft delas upp på dels de som påverkar växthuseffekten och dels de som påverkar försurning och övergödning.

Enligt studien minskar inte kväveemissionerna till vatten, utan de är dem samma för Scenariot och Nuläget. Emissionerna av kväve till luft blir tre gånger så stora i Scenariot jämfört med Nuläget. Att kväveemissioner till luft är större i Scenariot än i Nuläget beror på de omfattande transporterna som ger stora emissioner av kväveoxider och de stora förlusterna av ammoniak i samband med spridningen av rötresten. Genom att utnyttja biogasen som drivmedel i Scenariot, blir bidraget till växthuseffekten lägre än i Nuläget.

Resultaten är inte entydiga vad gäller vilket scenario som är bäst och det är därför svårt att dra generella slutsatser. Studien visar dock att emissioner till vatten i form av kväve inte minskar vid övergång från odling av spannmål till odling av vallgröda om denna gödslas med rötrest. De totala kväveemissionerna till luft tredubblas i Scenariot jämfört med Nuläget, medan de växthuspåverkande emissionerna mer än halveras.

Detta innebär att de förväntade effekterna uteblev till viss del. Den ökade vallodlingen gav inte den önskade effekten av minskat kväveläckage till vatten, men förbrukningen av handelsgödsel minskade samtidigt som cirkulationen av näringsämnen ökade. Detta skedde på bekostnad av ökade totala kväveemissioner till luft och minskad mängd producerad spannmål.

Abstract [en]

During the past century, human activities have clearly affected the global nitrogen cycle. Disturbances in the global cycle have effects on the environment, such as eutrophication, acidification and global warming.

The aim of this degree project is to analyse the potential of scenario 2 (Scenariot), an alternative treatment system for organic waste, in contributing to a more effective nitrogen metabolism and reducing nitrogen emissions in and around Västerås. The global warming potential is also examine. Scenario 2 involves anaerobic digestion of organic waste and ley. Digestion residue and biogas are the products of anaerobic digestion. The digestion residue is used as an organic fertiliser and the gas as a fuel; these will replace artificial fertiliser and fossil fuels. Scenario 1 (Nuläget), the current treatment system in Västerås is with some modifications used as reference in this project.

The analysis uses techniques from two scientific methods, Life Cycle Assessment and Material flow analysis. These two methods are included in the wider concept of Systems Analysis. The modelling-work has been done in Matlab/Simulink and uses new models, as well as models from ORWARE.

The valued functions of the systems are amount of treated organic waste, area of used farmland and amounts of energy in the forms of fuel, electric power and heat. These functions are the same for both systems, scenarios 1 and 2, to simplify the comparison. The evaluation is based on, the flow of nitrogen and the emissions of nitrogen and carbon dioxide to air and water. The emissions to air are divided into gases with global warming potential and gases that cause eutrophication and acidification.

This study shows that the nitrogen emissions to water do not decrease in scenario 2. The nitrogen emissions to air are three times larger in scenario 2 compared to scenario 1, due to extensive transports and large losses during the spreading of sludge. By using the biogas as fuel in scenario 2, the global warming effect is reduced.

The results are not clear-cut and it is impossible to say which system that is the better one. However, the study shows, that grassland rather than grain does not reduce the nitrogen emissions of water if the grassland is fertilised with digestion residue. Moreover, the nitrogen air emissions are three times larger in scenario 2, while the global warming potential decreases.

This means that the expected results, the decrease in nitrogen emissions to water, were not attained. The increased amount of grassland did not give the desired outcome but the use of artificial fertiliser was reduced and nutrient recycling increased at the cost of increased emissions of nitrogen to air and decreased production of grain.

Place, publisher, year, edition, pages
2002. , 62 p.
Series
, TRITA-KET-IM, ISSN 1402-7615 ; 2002:11
National Category
Social Sciences Interdisciplinary
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-32494OAI: oai:DiVA.org:kth-32494DiVA: diva2:410849
Subject / course
Industrial Ecology
Educational program
Degree of Master - Environmental Engineering and Sustainable Infrastructure
Uppsok
Technology
Supervisors
Examiners
Note

www.ima.kth.se NR 20140804

Available from: 2016-03-26 Created: 2011-04-15 Last updated: 2016-03-26Bibliographically approved

Open Access in DiVA

No full text

By organisation
Industrial Ecology (moved 20130630)
Social Sciences Interdisciplinary

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

Total: 23 hits
ReferencesLink to record
Permanent link

Direct link