Anaerob nedbrytning vid låg temperatur är ett energieffektivt system, men få studier har fastställt kinetiken för anaerob nedbrytning av matavfall vid dessa temperaturer. I denna studie bestämdes kinetiken för en anaerob rötkammare för matavfall med mesofil inokulum vid 20°C. Effekten av acklimatiseringstiden avslöjades. Därefter användes biokol och spårämnen för att utvärdera deras inverkan vid 20°C. Det visade sig att tillsats av spårämnen ökade kinetiken upp till 114% av kontrollreaktorn. Denna studie visade att olika biokol har varierande effekt på kinetiken (här negativ och neutral effekt). De kinetiska värdena utvärderades med en första ordningens modell och användes för att uppskatta en virtuell fabrik. Med ett inflöde på 27 000 ton bioavfall/år och 80 % av den maximala metanpotentialen ansågs en psykrofil i ett steg vara orealistiskt (hydraulisk retentionstid (HRT): 9,6 månader med den experimentella kinetiken). Lovande resultat kan dock uppnås med en lämplig kombination av utetemperatur och substrattemperatur. 

Den ständigt växande befolkningen leder till stora krav på en mer effektiv livsmedelsproduktion. I nuläget används en ohållbar mängd konstgödsel i ett försök att bemöta den ökande efterfrågan på mat. Detta får stora konsekvenser i form av att näringsämnen läcker ut i närområdena och bidrar till övergödning. Östersjön är en av de innanhav som drabbats hårt vilket gjort att växtligheten ökat markant. Det har i sin tur resulterat i att mer ilandflutet alg- och sjögräsarter, även kallat släk, ansamlats på de öländska stränderna och bildat stora vallar. Släket innehåller höga nivåer av närsalter och riskerar därav att bidra till ytterligare näringsläckage ifall det inte tas hand om. Istället kan släket samlas in och användas som naturlig gödsel och på så sätt substituera dagens konstgödsel. Därigenom utnyttjas dess näringsrika sammansättning och näringsämnena återförs till marken.

För att närsalterna ska vara växttillgänliga komposteras släket för att mineralisering ska ske. Under nedbrytningen förändras både fysikaliska och kemiska parametrar som därav fungerar som indikatorer på kompostens mognadsgrad. De fysikaliska parametrarna som undersöks i denna studie är temperatur och fuktighet medan de kemiska parametrarna som tas upp är ammoniakavgång, kol/kväve-kvot samt ammonium/nitrat-kvot. Genom att samkompostera släk med andra substrat ämnar denna studie att undersöka hur kompostering av släk påverkas genom samrötning med sågspån och biokol i syfte att producera en lämplig kompost. Då släk har en låg kol/kväve-kvot användes kolrika substrat med avsikt att öka kvoten. Studien utfördes i form av ett experiment där tre olika släk-substratblandningar komposterades i roterande varmkomposter. De olika behandlingarna bestod av rent släk, släk och sågspån samt släk och biokol.

Resultatet visade att det skett någon typ av nedbrytning av släket under tiden komposteringsförsöket observerades, dock är det otydligt vad för typ av nedbrytning som ägt rum. Vidare kan ingen större skillnad mellan någon av behandlingarna observeras under den studerade tiden. Till följd av att vissa resultat uteblev samt att det inte är tydligt vilken del av komposteringsprocessen som studerats kan inga tydliga slutsatser dras. Trots detta anses släk fortfarande kunna agera substitut för konstgödsel som används idag. För att möjliggöra detta krävs dock framtida studier för fortsatt undersökning av släk.

Rödslam, en avfallsbiprodukt från aluminiumproduktion, ackumuleras snabbt med en uppskattad årlig produktion på upp till 175 miljoner ton år 2022. Den potentiella valoriseringen av sällsynta jordartsmetaller som finns i rödslam värderas till cirka 4,3 biljoner USD$, vilket gör rödslam till en mycket underutnyttjad resurs för metallåtervinning. Dessutom medför traditionella lagringsmetoder som torr- och våtlagring stora miljörisker på grund av rödslammets fina partikelstorlek och höga alkalinitet, vilket kan leda till allvarlig miljöförstöring och sociala konsekvenser vid lagringsfel.

I denna studie producerades biokol från kostnadseffektiva biomaterialet, Luffa cylindrica, med hjälp av långsam pyrolys i en fastbäddsreaktor. En Central Composite Design (CCD) användes för att skapa en experimentell försöksuppställlning för att undersöka hur biokolutbytet och jodtalet varierade som en funktion av produktionsvillkoren, pyrolystemperatur och tid, i ett intervall av 400-600 °C och 60–90 minuter. CCD-resultaten indikerade ett significant förhållande mellan parametern temperatur och biokolutbytet samt jodtal, med en konfidensnivå på 0,9. Den relativa variansen i träkolutbyte med avseende på pyrolystid och temperatur var betydligt lägre än för jodtalet, på 21% respektive 110%. CCD-modellen optimerades därefter för att maximera jodtalet och gav en optimal respons vid 450 °C och 75 minuter. Det träkol som producerades under optimala förhållanden genomgick karakterisering med hjälp av svepelektronmikroskopi (SEM), Brunauer-Emmett-Teller (BET) och Raman-spektroskopi. Analysen visade att träkolet uppvisade måttlig porositet och strukturell oordning, med en intensitetskvot (ID/IG) på 0,85.

Adsorptionsexperiment utfördes vid en kontakttid på 24 timmar, under konstant omrörning vid 200 rpm, med både träkol från Luffa cylindrica och kommersiellt aktivt kol, som har en mycket större yta. Resultaten visade att ytan inte var den begränsande faktorn i adsorptionsexperimentet, eftersom ingen av träkolstyperna uppvisade betydande adsorption av de undersökta metallerna. Fourier Transform Infrared (FTIR) analys indikerade strukturella förändringar och oxidation av träkolet, vilket tyder på att det undersökta pH-intervallet kunde hämma adsorptionen. De enda ämnen detekterades efter adsorptionen var låga mängder kloridjoner, vilket indikerar att begränsad affinitet och kraftig oxidering av biokol var de primära begränsande faktorerna i adsorptionsexperimentet. För framtida forskning rekommenderas att utföra träkoladsorptionsexperiment vid högre pH-nivåer och att utforska metoder för att öka affiniteten mellan träkoladsorbenten och metalljonerna. En lovande metod är att öka de ytliga aktiva grupperna (SOCs) på träkolet, som har hög affinitet för metalljoner i vattenlösningar, med hjälp av oxidanter som ozon eller salpetersyra.

Hydrogen (H₂) is a promising fuel to decarbonize hard-to-electrify sectors and help coun-tries achieve their climate goals. However, most hydrogen produced worldwide is obtained from non-abated fossil fuels, a depleting natural resource and the main contributor to cli-mate change. In the last decades, biomass-to-hydrogen technologies have been developing as an emerging solution to displace the use of fossil fuels in the hydrogen sector. However, the environmental sustainability of bioenergy systems must be evaluated from a life-cycle perspective to ensure a better environmental performance than the fossil counterparts they intend to replace. This study consists of a cradle-to-gate consequential LCA (cLCA) on the multi-stage biomass gasification process WoodRoll© developed by the Swedish company Cortus AB to evaluate the potential environmental consequences of deploying this technol-ogy to produce high-purity hydrogen fuel from wood chips. This study shows that the system under study can deliver low-carbon hydrogen fuel and significantly improve its environmen-tal performance by using the main hydrogen production plant’s by-product (residual gasi-fication biochar) in the steel-making industry to replace pulverized coal. However, further conclusions on other impact categories are challenging to draw due to the lack of comparable studies. This study also showcases the need for further research in methane emissions dur-ing wood chips storage and the carbon sequestration potential of residual biochars produced by multi-stage gasification processes.

Hard carbon is regarded as one of the most promising anode materials for sodium-ion battery. However, the ash content of the hard carbon anode inherited from the precursor have several negative impacts on the electrochemical performance of hard carbon. The traditional method utilizes strong inorganic acid washing to reduce the ash content of hard carbon. However, this method results in heavy environment pressure and safety hazards. Therefore, it’s necessary to exploring an alternative ash content removal method which is safer and environment friendly.

This project develops an environmentally friendly approach to remove ash from hard carbon by using acetic acid. This approach effectively reduces the ash content and enhances the electrochemical performance of the hard carbon anode. The ash content of hard carbon decrease from 1.57 wt% to 0.655 wt% after the 4 mol /L acetic acid treatment. The two-step treatment process also studied in this project and shows a better ash removal ability than one-step treatment process. The ash content of 4 mol /L acetic acid and 20 wt% KOH only 0.28 wt%. Furthermore, the electrochemical performance of the two- step treated hard carbon exhibits notable improvements, including enhanced initial Columbic efficiency (from 84.53% to 88.11%), reversible capacity (from 244.2 mAh g-1 to 280.8 mAh g-1). The long cycle performance of chemical treated hard carbon anode need further investigations in future studies.