Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Emergy analysis of biodiesel and biogas production from Baltic Sea macro algae
KTH, School of Industrial Engineering and Management (ITM), Industrial Ecology.
2013 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

The aim of this study was to compare the production of biodiesel or biogas from macro algae harvested from the Baltic Sea from an energy perspective. The macro algae were considered to be harvested from an area along the southern coast of Sweden, between Malmö and Simrishamn. The gathering of algae is an attempt to reduce the current eutrophication in the Baltic Sea by removing nutrients that the algae have assimilated. The algae also contain some amounts of heavy metals, so the amounts of heavy metals in the marine environment are also reduced. The evaluation included all processes from harvesting of the algae, transport of the algae to the processing plants, processing of the algae to biodiesel or biogas.  An evaluation of the algae residues from the processes can be used as fertilizer in agriculture was also conducted. The inputs of materials and energy into the systems were calculated from values found in literature and estimated from similar studies.

The evaluation method used was an emergy analysis where all the energy and material inflows into the processes were converted to solar emergy joules so the inflows can be compared on a common basis. The energy and material inflows into the system, including the harvesting, the transport and the biodiesel or biogas production processes, were converted with the use of transformities, which describes the amount of solar emergy joules per joule of energy, gram of material or cost in euro. The transformities for biodiesel and biogas were calculated and compared to give an indication of which product that is most efficient to produce. The processes were also evaluated using emergy indices, such as environmental loading ratio (ELR), emergy yield ratio (EYR), emergy sustainability index (ESI), emergy investment ratio (EIR) and percent renewability in the systems.

The results of the study show that biogas has the lower transformity of the two, which means that the biogas production have utilized less solar emergy joules to produce 1 joule of energy than the biodiesel production. The total amount of solar emergy joules used per year for the biodiesel and biogas systems were calculated to 2.18·1019 seJ/year for biodiesel and 2.75·1019 seJ/year for biogas. The transformities calculated for biodiesel and biogas were 5.04·105 seJ/J and 9.12·104 seJ/J, respectively. The emergy indices, however, showed support for the biodiesel process by indicating lower environmental impacts, a higher economic competitiveness and a higher percent renewability.

Abstract [sv]

Målet med studien var att utvärdera och jämföra processerna att tillverka biodiesel och biogas från alger skördade i Östersjön. Mängden av alger som kan skördas varje år har uppskattats till ungefär 215 000 ton våt vikt, på en yta mellan Malmö och Simrishamn längs med Sveriges sydkust. Algerna kan skördas mellan april och september. Insamlingen av alger har syftet att reducera den rådande övergödningen i Östersjön genom att ta upp näringsämnen som algerna har tillgodogjort sig. Algerna innehåller även tungmetaller som, när algerna samlas in, kan omhändertas och därmed minska mängderna tungmetaller i Östersjön. Utvärderingen inkluderade skörd av alger, transport av alger till biodiesel eller biogas anläggningen, tillverkning av biodiesel eller biogas och en utvärdering av algresterna efter processerna. Mängderna av energi och material som processerna konsumerar beräknades från litteraturvärden och uppskattades från liknande studier.

Den utvärderingsmetod som användes var emergianalys, där all energi och material som har använts i systemen konverterades till ”solemergijoule” så att de kunde utvärderas utifrån en gemensam grund. De energier och material som används vid skörd och transport av alger och produktion av biodiesel eller biogas konverterades med hjälp av omräkningsfaktorer (Eng: ”transformities”) som beskriver förbrukningen av solemergijoule per energi i joule, material i gram eller kostnader i euro. De beräknade omräkningsfaktorerna/transformities för biodiesel och biogas användes i sin tur för att utvärdera vilken av processerna som kan anses mest effektiv. Utöver omräkningsfaktorerna/transformities användes även emergiindex som indikerar processernas påverkan på miljön, emergiutbyte, hållbarhet, ekonomisk konkurrenskraft och procent användning av förnyelsebara material- och energikällor.

Resultatet av studien visade att biogas har en lägre omräkningsfaktor/transformity än biodiesel, vilket innebär att det har använts mindre solemergijoule för att tillverka 1 joule energi från biogas än för 1 joule biodiesel. Mängden solemergijoule som förbrukats per år uppskattades till 2.18·1019 seJ/år för biodiesel och 2.75·1019 seJ/år för biogas. Omräkningsfaktorerna/transformities beräknades för biodiesel och biogas till 5.04·105 seJ/J respektive 9.12·104 seJ/J. Emergiindex gynnade biodieselprocessen, då den visades ha en lägre påverkan på miljön, högre ekonomisk konkurrenskraft och en högre procentuell användning av förnyelsebara källor till material och energi som använts i processen.

Place, publisher, year, edition, pages
2013. , 50 p.
Series
Trita-IM, ISSN 1402-7615 ; 2013:11
National Category
Environmental Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-122627OAI: oai:DiVA.org:kth-122627DiVA: diva2:623085
Subject / course
Industrial Ecology
Educational program
Master of Science - Sustainable Technology
Supervisors
Examiners
Available from: 2013-05-27 Created: 2013-05-24 Last updated: 2013-05-27Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(1399 kB)965 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 1399 kBChecksum SHA-512
9c48030343607848aa0e42261c7ec0b86e065bc1caa0a82f40448d66a7f3a261b83a85acc48125e1f1de67679f810776e70b7a2e7886d68ea1ecfb17798b17b3
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Industrial Ecology
Environmental Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 965 downloads
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

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 395 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf