Hem

Urban Refinery - Ta rätt på resten

Urban Refinery - Forskarskola energisystem

Energiåtervinningen är väl utbyggd i Sverige och avfall står idag för ca 25% av fjärrvärmeproduktionen, där effektiva anläggningar och god avsättning för värme har lett till en gynnsam kostnadsbild för avfallsförbränning.

Enligt EU:s avfallshierarki ska förebyggande av avfall, återanvändning, materialåtervinning och biologisk återvinning prioriteras över energiåtervinning. Visionen är att uppnå ett mer cirkulärt system där resurser återanvänds. Trots att Sverige ligger långt framme vad gäller material- och energiåtervinning återstår fortfarande mycket för att nå denna vision. Effektivare och mer hållbart nyttjande av avfall (avfall som resurs) lyfts fram som en prioritet i förslaget till ny nationell avfallsplan.

Detta projekt fokuserar på hur befintlig infrastruktur för avfallsbehandling kan nyttjas mer effektivt än idag. Nya former av samverkan mellan termisk och biologisk avfallsbehandling skulle kunna möjliggöra produktion av nya produkter från olika avfall, minskad användning av primärresurser, ökad energieffektivitet och förbättrad ekonomi för avfallshantering, och på så sätt bidra till resurseffektiva samhällen och mer hållbara energisystem.

Projektet kombinerar teknik- och samhällsvetenskaplig forskning kring avfallssystemet som sociotekniskt system. Analys av nya processintegrationskoncept och råvaruutbyten utifrån deras energi-, resurs-, miljö- och ekonomiprestanda matchas av samhällsvetenskaplig forskning utifrån aktörs-, marknads-, och beslutsfattarperspektiv, med fokus på möjligheter för och hinder mot faktisk implementering av denna typ av nydanande koncept för avfallsbehandling. Projektet har ett starkt aktörs- och avnämarfokus.

Syfte

Detta tvärvetenskapliga doktorandprojekt har två övergripande syften:

  1. att förbättra utnyttjandet av befintliga system och infrastruktur för avfallsbehandling, för att på så sätt bidra till mer resurseffektiva samhällen och mer hållbara energisystem, och
  2. att bidra till kompetensförsörjningen och utvecklingen av energisystemforskning i Sverige.

Mål

Projektets mål är att öka kunskapen kring möjligheter för och hinder mot att använda avfallshanteringens infrastruktur för produktion av energibärare och energikrävande produkter ur existerande och framtida avfallsflöden.

Forskningsresultat

Projektet "Urban Refinery – Tar rätt på resten" genomfördes inom Forskarskolan Energisystem FoES18, finansierat av Energimyndigheten, och syftade till att integrera biologiska och termiska behandlingsprocesser för avfall för att skapa ett mer resurseffektivt och hållbart energisystem. Tre doktorandprojekt vid Luleå tekniska universitet (LTU) och Linköpings universitet (LiU) undersökte detta. En referensgrupp från olika sektorer bidrog med viktiga perspektiv.

Projektet undersökte hur man kan förbättra energiåtervinning och resursanvändning genom att kombinera biologisk och termisk behandling av organiskt avfall. Målet var att utveckla nya koncept och hanteringskedjor, bedöma deras effektivitet och identifiera hinder för implementering. Projektets största förväntad nytta är utvecklingen av tvärvetenskaplig forskningskompetens inom energisystem, som förs vidare ut i samhället via doktorer som examineras.

De tre doktorandprojekten var följande

  1. Torben Bauer (LTU Avfallsteknik): Undersökte de tvärvetenskapliga utmaningarna inom avloppsslamhantering och föreslog hållbarhetsförbättringar.
  2. Marzieh Bagheri (LTU Energiteknik): Utförde tekno-ekonomiska analyser av behandlingsscenarier för avloppsslam och identifierade ekonomiska förutsättningar och hinder.
  3. Linus Ekman Burgman (LiU Tema Teknik och social förändring): Analyserade historisk hantering av avloppsslam och dess användning.

De viktigaste resultaten är att (i) Effektiv hantering av avloppsslam kräver kombinerade tekniska, ekonomiska och sociala lösningar; (II) Uppdaterad lagstiftning och förbättrad samverkan mellan aktörer är nödvändigt för att övervinna nuvarande utmaningar och (III) Integration av biologiska och termiska metoder kan återvinna värdefulla resurser.

Som innovativa metoder undersöktes (a) Hydrotermisk karbonisering (HTC) som förbättrar avvattning, minskar energibehov och möjliggör fosforåtervinning, är dock ekonomiskt utmanande på grund av höga startkostnader, (b) Tillsats av Aska i rötkammaren vilket förkortar biologisk behandling från 15–20 dagar till fyra da-gar och utvinner gas effektivare och är särskilt fördelaktigt för mindre samhällen, och (c) en Kombination av biologiska och termiska behandlingsprocesser för att optimera energiåtervinning och resursutvinning, särskilt fosfor och kalium.

Projektets resultat har rapporterats i flera vetenskapliga publikationer samt presenterats vid konferenser, workshoppar och möten med intressenter. Fyra övergripande slutsatser redogör för både publicerade resultat och metaslutsatser baserade på kombinerade insikter:

  • Föråldrade lagar och osäkerhet hindrar framsteg inom avloppsslamhantering.
  • HTC och askbehandling erbjuder potential men kräver ekonomiska och tekniska justeringar.
  • Forskningsfokus har skiftat från bortskaffning till resursutvinning, men det finns luckor i ekonomisk lönsamhet och implementering av ny teknik.
  • För att uppnå hållbara lösningar krävs omfattande strategier för slamhantering.

Läs slutrapport här

Publikationer

Marzieh Bagheri, Torben Bauer, Linus Ekman Burgman, Elisabeth Wetterlund. (2023) Fifty years of sewage sludge management research: Mapping researchers' motivations and concerns, Journal of Environmental Management, Volume 325, Part A, 2023, 116412, ISSN 0301-4797, https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2022.116412.

Bagheri, M.; Öhman, M.; Wetterlund, E. Techno-Economic Analysis of Scenarios on Energy and Phosphorus Recovery from Mono- and Co-Combustion of Municipal Sewage Sludge. Sustainability 2022, 14, 2603. https://doi.org/10.3390/su14052603

Linus Ekman Burgman, Björn Wallsten, (2021). Should the Sludge Hit the Farm? – How Chemo-Social Relations Affect Policy Efforts to Circulate Phosphorus in Sweden,
Sustainable Production and Consumption, Volume 27, Pages 1488-1497, ISSN 2352-5509, https://doi.org/10.1016/j.spc.2021.03.011.

Torben Bauer, Linus Ekman, Lale Andreas, Anders Lagerkvist (2020). Effects of the Different Implementation of Legislation Relating to Sewage Sludge Disposal in the EU Detritus, Vol. 10 , s. 92-99 http://www.diva-portal.org/smash/record.jsf?pid=diva2:1429374

Personer i projektet

Forskningsledare

Lale Andreas, biträdande professor, Luleå tekniska universitet

Övriga projektdeltagare

  • Harald Rohracher, professor, LiU
  • Anders Lagerkvist, senior professor, Luleå tekniska universitet
  • Marzieh Bagheri (har disputerat)
  • Torben Bauer (har disputerat)
  • Linus Ekman Burgman, postdoktor, LiU

Projektpartners

  • Luleå tekniska universitet
  • Linköpings universitet

Läs mer om FoES

Energi finns överallt. Landskap med solnedgång

Forskarskola Energisystem

Forskarskolan har till syfte att öka kunskapen och förståelsen om hur energisystemets utveckling beror av samspelet mellan tekniken och det omgivande samhällets regelsystem, politiska beslutsprocesser och olika aktörers intressen och ageranden.

Taggar