Towards a Circular Economy: Waste Management in the Energy Intensive Industry in Iceland
2021 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE credits
Student thesis
Abstract [en]
This thesis looks at the Energy Intensive Industry (EII) in Iceland from a circular economy perspective. The EII in Iceland consist of aluminum, silicon metal and ferrosilicon production companies. The thesis maps the EII in Iceland with a focus on waste management solutions currently applied in the industry and discusses upcoming challenges due to emerging waste regulations and policies.
This thesis studies waste management methodologies applied in the ferrosilicon/silicon metal productions and proposes an alternative to current waste management solution used in a silicon metal plant. The proposed solution suggests reusing by-products from the production by agglomerating the materials. This process, referred to as “briquetting”, where selected by- products, that contain valuable chemicals needed in the production, are agglomerated, and the fragments then shaped into briquettes using cement as a binder.
A feasibility study was conducted for the proposed waste management solution in the silicon metal plant. The feasibility study includes both economic and environmental benefit analysis. The economic benefit analysis shows that the total production cost can be reduced by a 2,8% per year by fully utilizing suitable by-products in the production process through briquetting. Preliminary calculations for investing in an on-site briquette factory are also performed. The calculations show that investing in an on-site briquetting factory is profitable if as low as 48% of suitable by-products are utilized by briquetting per year. The environmental benefit analysis show that by applying a more circular waste management approach results in a reduction in CO2 emissions and a substantial reduction of materials that otherwise would be discarded into landfills.
Abstract [sv]
Denna avhandling tittar på Energikrävande Industrier (EII) på Island ur ett cirkulärekonomiskt perspektiv. EII på Island utgörs av företag som producerar aluminium, kiselmetall och ferrokisel. Avhandlingen kartlägger EII på Island med fokus på avfallshanteringslösningar som för närvarande tillämpas i branschen och diskuterar kommande utmaningar på grund av framtida avfallsbestämmelser och policyer.
Denna avhandling studerar avfallshanteringsmetoder som används i ferrokisel/kiselmetallproduktionerna och föreslår ett alternativ till den nuvarande avfallshanteringslösningen som används i en kiselmetallfabrik. Den föreslagna lösningen föreslår återanvändning av biprodukter från produktionen genom att agglomeration. I denna process, kallad "brikettering", agglomereras utvalda biprodukter som innehåller värdefulla kemikalier som behövs i produktionen, och fragmenten formas sedan till briketter med cement som bindemedel.
En förstudie genomfördes för den föreslagna avfallshanteringslösningen i kiselmetallfabriken. Förstudien innehåller både ekonomisk och miljömässig nyttokostnadsanalys. Den ekonomiska analysen visar att den totala produktionskostnaden kan minskas med 2,8% per år genom att fullt ut utnyttja lämpliga biprodukter i produktionsprocessen genom brikettering. Även preliminära beräkningar för investeringar i en brikettfabrik på plats genomförs. Beräkningarna visar att det är lönsamt att investera i en briketteringsfabrik på plats om så lågt som 48% av lämpliga biprodukter utnyttjas genom brikettering per år. Miljönyttoanalysen visar att genom att tillämpa en mer cirkulär avfallshanteringsmetod leder det till en minskning av koldioxidutsläpp och en väsentlig minskning av material som annars skulle läggas på deponi.
Place, publisher, year, edition, pages
2021. , p. 97
Series
TRITA-ITM-EX ; 2021:517
Keywords [en]
Circular Economy, EII, Waste management, Ferrosilicon, Silicon metal, Agglomeration, Feasibility study
Keywords [sv]
Cirkulär ekonomi, Energikrävande Industri, Avfallshantering, Ferrokisel, Kiselmetall, Agglomeration, Förstudie
National Category
Other Materials Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-300049OAI: oai:DiVA.org:kth-300049DiVA, id: diva2:1586914
External cooperation
Gerosion ehf, PCC BakkiSilicon, Elkem Iceland, the Icelandic Aluminium cluster and the University of Iceland
Subject / course
Materials and Process Design
Educational program
Master of Science - Engineering Materials Science
Supervisors
Examiners
2021-09-132021-08-232022-06-25Bibliographically approved