Techno-economic assessment of laser-induced biomass graphene
2024 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE credits
Student thesisAlternative title
Teknisk-ekonomisk bedömning av laserinducerad biomassagrafen (Swedish)
Abstract [en]
This thesis explores the techno-economic feasibility of producing graphene using the laser-induced graphitization (LIG) process from biomass. Graphene, known for its exceptional properties, has many potential applications, but its large-scale production remains a challenge. This study evaluates the economic viability of the LIG process, focusing on determining the minimum selling price (MSP) of graphene, and analyzing capital (CAPEX) and operating expenditures (OPEX).
The results show that the MSP for LIG-produced graphene is estimated at 549 € per kilogram, which is competitive within the current market range of 170 € to 1018 € per kilogram. The process appears to be financially viable, with a positive net present value (NPV) over a 15-year period, and an internal rate of return (IRR) of 23%. The study also identifies optimization strategies, such as improving energy efficiency and recycling waste materials.
Although promising, the LIG process is still in its early stages, with further research needed to improve scalability and cost-efficiency. This work provides useful insights into the potential of LIG-based graphene production and suggests future areas of research to help bring this technology closer to commercialization.
Abstract [sv]
Denna avhandling undersöker den tekno-ekonomiska genomförbarheten av att producera grafen med hjälp av laserinducerad grafitisering (LIG) från biomassa. Grafen, som är känt för sina exceptionella egenskaper, har många potentiella tillämpningar, men storskalig produktion är fortfarande en utmaning. I denna studie utvärderas den ekonomiska lönsamheten för LIG-processen, med fokus på att fastställa det lägsta försäljningspriset (MSP) för grafen och analysera kapitalkostnader (CAPEX) och driftskostnader (OPEX).
Resultaten visar att MSP för LIG-producerad grafen uppskattas till 549 € per kg, vilket är konkurrenskraftigt inom det nuvarande marknadsintervallet på 170 € till 1018 € per kg. Processen är ekonomiskt bärkraftig, med ett positivt nettonuvärde (NPV) över en 15-årsperiod och en internränta (IRR) på 23%. I studien identifieras också optimeringsstrategier, som att förbättra energieffektiviteten och återvinna avfallsmaterial.
Även om LIG-processen är lovande befinner den sig fortfarande i ett tidigt skede, och ytterligare forskning behövs för att förbättra skalbarheten och kostnadseffektiviteten. Detta arbete ger användbara insikter i potentialen för LIG-baserad grafenproduktion och föreslår framtida forskningsområden för att hjälpa till att föra denna teknik närmare kommersialisering.
Place, publisher, year, edition, pages
2024. , p. 53
Series
TRITA-ITM-EX ; 2024:576
Keywords [en]
Graphene, Laser-induced graphitization, Techno-economic assessment, Bio-based graphene, Cost estimation
Keywords [sv]
Grafen, Laserinducerad grafittisering, Teknoekonomisk bedömning, Biobaserat grafen, Kostnads uppskattning
National Category
Engineering and Technology
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-357050OAI: oai:DiVA.org:kth-357050DiVA, id: diva2:1917864
External cooperation
RISE Research Institute of Sweden
Subject / course
Thermal Engineering
Educational program
Master of Science - Sustainable Energy Engineering
Supervisors
Examiners
2024-12-032024-12-03