Biokol för staden och jorden

Transkript

1 EXAMENSARBETE INOM TEKNIK, GRUNDNIVÅ, 15 HP STOCKHOLM, SVERIGE 2017 Biokol för staden och jorden - Bränslehantering i en ny biokolsanläggning HELENA SÖDERQVIST KTH SKOLAN FÖR ARKITEKTUR OCH SAMHÄLLSBYGGNAD

2 TRITA -IM-KAND 2017:02

3 Abstract Biocharhasthepotentialtoreversethetrendofincreasinglevelsofcarbondioxideinthe atmosphere.biocharhassoilimprovingpropertiesthroughitsporousstructureandlarge activeareawhichcanbeusedbyagriculture,hobbycultivationandurbangreenstructure.in aninnovativeproject,stockholmhassetupapilotplantforbiocharproduction incorporatedintoanurbanflowthatcombineswastemanagement,energyproduction,soil improvementandclimatechangemitigation.thepurposeofthissurveyistoevaluatethe importanceofbiomassprocessingbecausetheamountofenergyandresourcesinvestedin pretreatmentaffectstheoverallsustainabilitypotentialoftheproject.twodifferent processedfractionsofbiomasswereempiricallyinvestigatedintheplantduringthefirst monthsofoperation.noneofthetestedfractionsworkedsatisfactorilyinoperation.one containedtoomanysmallparticleswhichcausedproblemswithtunnelformationand feeding.theotherfractioncontainedtoomanylargepieceswhichcausedrepeated shutdowns.theanalysisshoweddisproportionatelyhighashcontentinthesecondfraction's biochar.thatmayindicatecombustion,whichshouldbeinvestigatedfurther. 1

4 Sammanfattning Biokolharpotentialattvändatrendenmedökandehalteravkoldioxidiatmosfären.Genom pyrolysformeraskoletibiomassanistabilformihundratalstilltusentalsår.ettpositivt klimatavtryckskapasgenomattavskiljakolifråndensnabbaomsättningsomförbränning ochkomposteringinnebär.biokoletharävenjordförbättrandeegenskapergenomsinporösa strukturochstoraaktivaytavilketkannyttjasavbådejordbruk,hobbyodlingochurban grönstruktur.stockholmhariettinnovativtprojektsattuppenpilotanläggningför biokolsproduktioninförlivatietturbantflöde.trädgårdsavfallifrånvillaträdgårdarmatasini biokolsanläggningen,värmensomalstrasunderprocessenväxlasmotfjärrvärmenätetoch biokoletdelasuttillboendeistadensamtanvändsistadensplanteringar. Syftetmeddennaundersökningärattutvärderabetydelsenavbiomassansbearbetning eftersommängdenenergiochresursersominvesterasiförbehandlingenpåverkarprojektets totalahållbarhetspotential.genomattpraktiskttestadettakananvändbarkunskapgagna biokolsprojektetochliknandeprojektsamtageraförstudietillvidareforskningoch utveckling. Tvåolikabearbetadefraktioneravbiomassaundersöktesempirisktianläggningenunder driftensförstamånader.analyseravbiobränslenochproduceratbiokolutfördesavett ackrediteratlaboratoriumochdriftsfunktionenobserverades.fraktionernabearbetades medolikametodervilketmedfördeolikaegenskaper.denenavaravkrossatbiomassadär storandeloorganisktmaterialföljtmedochdenandravarhuggenflisidimensionen30mm. Ingenavdetestadefraktionernafungeradetillfredställandeidrift.Denkrossadebiomassan innehöllförmycketsmåpartiklarvilketgavproblemmedvalvningochmatning.högaskhalt ochlågtvärmevärdegjordeattmycketexternenergibehövdetillföras.denflisade fraktioneninnehöllförmångabitarsomöversteg30mmvilketorsakademångadriftstopp. Analysenvisadepåhögaskhaltidenandrafraktionensbiokolvilketkantydapåatt förbränningförekommit.företeelsenbörundersökasnärmare. Pågrundavojämndriftochandraosäkerheterbörintederesultatsombalansräkningarna förkolochenergivisarbetraktassomrepresentativatalförutbytenianläggningen,utan endastliggatillgrundfördiskussion,jämförelseochplaneringavfortsattaförsök. Förstaprioritetförbiokolsprojektetbörvaraattfinnaenfungerandefraktion,exempelvis genomattsållabortdeminstapartiklarnaurkrossatmaterialelleratthuggaflisetimindre dimensioner.därefterkanvidareundersökningargörasisyfteattjusterasystemetföratt förbättraegenskaperhosbiokoletochdessproduktionsprocess. 2

5 Förord Arbetetmedbiokolsanläggningenharvaritenlärorik,spännandeblandningavpraktikoch teori.jagärgladöverattfåhavaritmedochbidragittillutvecklingenavstockholmbiochar Projekt,somärettspännandeochinnovativtprojekt.Jaghoppasattmittarbeteskabidratill ökadkunskapombiokoldessproduktion.jagvilltackamattiasgustafsson,projektledareför BiokolsprojektetochgrundareavBranschföreningenBiokolSverigesamtCeciliaSundberg, lektorvidinstitutionenförindustriellekologividkth,sombådamedsittstorakunnandeoch erfarenhetavbiokolvaritoumbärligaförstudien.tillsistvilljagtackaminfamiljsommed änglarstålamodstöttarmig,utaneräringetmöjligt HelenaSöderqvistmaj2017 3

6 4 Innehållsförteckning 1.Inledning Bakgrund Syfte Mål Avgränsningar Metod Litteraturstudie Fraktionsval Provtagningsmetod Analysmetoder Driftstörning Teori VadärBiokol? Biokoletsegenskaperochdessanvändningsområden Mildrarklimatförändringargenomattminskamängdenkoldioxidtillatmosfären Energiproduktion Avfallshantering Jordförbättringochminskatläckageavnäringsämnen Standardförbiokol EuropeanBiocharCertificate StandardförbiokoliSvenskkontext Framställningsprocesserförbiokol Pyrolys Processtyp Temperatur Hastighet Biokolsprojektetsstrategi Pyreg Specifikautmaningarmedbränsleförbiokol Fukthalt Storleksreduktion Matning Projektetsallmännaförutsättningar Biomassa Fraktionsval Intressantaanalyser Balansöverprocessen Molärarelationer Bränsletsdimension,fukthaltochvärmevärde Resultat Översiktavanalysresultat Bränsletsegenskaper Energibalans Kolbalans Utbyteavbiokol Biokoletsinnehållavväteochsyre Funktionidrift Diskussion Resultatenstillförlitlighet Diskussionavrespektivefraktion Förslagtillvidarestudierförbiokolsprojektet Slutsats...26 Litteraturförteckning...27

7 5 1.Inledning 1.1Bakgrund Koldioxidhalteniatmosfärenärförhöjdpågrundavmänskligaktivitetoch klimatförändringarnabidrartillextremaväderförhållandeochsurahav.smältandeisarger högrehavsnivåermenorsakaräventorkaochvattenbrist.mångaolikanaturligasystem påverkasvilketpåverkarmänniskordirektochindirekt(ipcc,2014).denhuvudsakliga orsakentilldenökandeandelenkoldioxidiatmosfärenärattmänniskorförbrännerfossila energirikakolinlagringarsomolja,kolochgasochfrisätterdärmeddetkolsomunder miljonerårlagratsinimarkenpågrundavofullständignedbrytning. Förbränningavfossilabränslenkanjämförasmedförbränningavbiomassa,somärförnybar ietthundraårigtperspektivochansessaknanettoutsläppavkoldioxidvidförbränningen eftersomdenkoldioxidsomsläppsutocksåharbunditsinvidbiomassanstillväxt.närvi betraktarpotentialenförbiokolsomkoldioxidinlagringsmetodärdetjustdenna koldioxidcykelvivillpåverka.genomatttillverkabiokolgenompyrolysavbiomassakan koletbrytasuturdenkortakretsloppsominnebärattkoldioxidentillåtsfrisättasur biomassanochiställetbindakoletifastformsombrytsnedlångsamtimarken(shackleyet al.2016,ss.12).meddennametodierforderligskalaantashaltenavkoldioxidvisläpperut iatmosfärenkunnapåverkas.detbiokolsomproducerasvidpyrolysenhardessutomengod förmågaatthållavattenochnäringsämnenpågrundavkoletsunikaytstruktur.dessa egenskapergörattbiokoletlämparsigvälförjordförbättring. StockholmVattenochAvfallharerhållitfinansielltstödförettbiokolsprojektavBloomberg PhilanthropiesgenomtävlingenMayorChallenges.Itävlingenheterprojektet Stockholm BiocharProject ochisvenskkontextochhärefterirapportenbenämnsprojektet Biokolsprojektet.PilotanläggningenplacerasiHögdalenochärdenförstaavfyra anläggningarenligtplaneringen(stockholmvattenochavfall,2017).fortumvärmeoch TrafikkontoretiStockholmärdelaktigaiprojektetochkommerdistribueradenvärme respektiveanvändadetbiokolsomalstrasiprocessen.bränsletillanläggningenär trädgårdsavfallsominsamlatsistockholmsområdet.biokoletfrånförsöksanläggningenska användasistockholmsstadsplanteringarsamtdelasuttillboendeistockholm.projektet sägsvaradenförstaurbanakolsänkanisittslagochfortumutryckerglädjeiattkunna levereravärmemedklimatavtryckirättriktning(fortum,2015). Biokolsprojektetärmenatattvaraendelistadensavfallshanteringochgenomenmedveten hanteringskacirkuläraflödeninomstadenskapas.ettholistiskperspektivpåprojektet adderarmångafördelartillvarandra.stockholmarnasträdgårdsavfallanvändssombränsle förattproduceravärmeochdenvärdefullajordförbättrarenbiokol,somkommerattgagna stadensträdochgrönområden.koletsomistabilformförstillbakatillmarkenharpotential attgeenbetydandeminskningavkoldioxidiatmosfären(lehmannjoseph,2009,s.8). MattiasGustafssonsomärprojektledareförbiokolsprojektetbedömerattutmaningen främstärbränslet.idagfinnsrelativtvälsorteratträdgårdsavfallatttillgåifrån

8 Återvinningscentralen(ÅVC)trädgårdiHögdalenmenävenandraträdgårdsavfallsströmmar kommervaraaktuella(gustafsson,2017).svårighetenliggeriattbearbetaträdgårdsavfallet tilllämpligformförprocessenutanattanvändaförmycketenergi,eftersomdåbåde ekonomiskochekologiskhållbarhetiprojektetminskar.enlämpligformpåbränsletskainte orsakaproblemmeddenmekaniskadriften. Behovetavförbehandlingärenintressantfrågaeftersomdetmotiverarivilkengrad sorteringochbearbetningavbränsletsomärmotiverat.dennastudieärpraktisktorienterad därolikatyperavförbehandlingtestasempirisktianläggningen.analysavdespecifika bränslefraktionernaochderaskorresponderandebiokolsproduktkanävenviden fungerandeprocesspåvisautbyteavenergi,biokolskvalitetochkvantitetkopplattillett specifiktbränsle.resultatetkananvändaspraktisktinombiokolsprojektetochbidratillen optimeringavhelaproduktionsprocessen,menkanävenvetenskapligtanvändasförvidare forskningombiokol. 1.2Syfte Syftetmedstudienärattökakunskapsunderlagetförproduktionavbiokolfrån trädgårdsavfallochpåsåsättmöjliggöraenbättreproduktionsprocessavbiokoliden undersöktaanläggningenochideanläggningarsomplanerasinomprojektet.kunskapen kanävenanvändasiandraliknandeprojektsamtfungerasomförstudietillvidareforskning ochutveckling. 1.3Mål Måletärattpraktisktundersökabränslefraktionermedolikasammansättningoch bearbetning,samtattidentifieraegenskapersomledertilldriftsstörningochdiskuteradessa ochvidbehovföreslåförändringarochvidareforskning. 1.4.Avgränsningar Studiensmålärattpraktisktutvärderaolikabränslefraktionerförattproducerabiokoli biokolsprojektet.undersökningarnabegränsastillattrörafaktorerdirektkoppladetillden praktiskadriften,snarareänbiokoletsegenskaper.biokoletsegenskaperärcentraltför hållbarhetspotentialeniprojektetmenärirrelevantattutvärderainnanenfungerande process,medlämpligtbearbetatbiobränslefinns.förekommandeanalyseravbiokolets egenskaperirapportenliggersåledestillgrundfördiskussionomfraktionensfunktionoch skaintesessomrepresentativaföranläggningen. Biokolsanläggningeninstalleras,startasochkalibrerassamtidigtsomtesternapåolika bränslefraktionergörs,därförskapasenkomplexsituationdärmångaolikatingkanpåverka driftenocharbetetmedanläggningenmenävenkanpåverkabiokoletsegenskaper.orsaker tillstörningarvarierarbrettochhariblanddirektkopplingtillbränsletvilketärhögst relevantfördennaundersökningochhardärförengivenplatsförresultatet.övrigakända driftstörningarinkluderasinteirapportenomdetinteverkarhapåverkanpåbiokolets egenskaper. 6

9 2.Metod 2.1Litteraturstudie Eninledandelitteraturstudieombiokoldärhuvudfokusvardenvetenskapligtförankrade kunskapenombiokoletsproduktionochanvändningsområden.tvåböckerutmärktesigsom särskiltanvändbaraikunskapsbyggandet.denena, BiocharforEnvironmentalManagement ScienceandTechnology (2009)ärskrivenavLehmannochJosephsomkommitattblien klassikeribiokolskretsarsamt BiocharinEuropeanSoilsandAgriculture Scienceand Practice (2016)avShachleyetal.,somharettmoderntochEuropeisktperspektivpå biokolensproduktionochanvändningsområden. 2.2Fraktionsval Praktiskbetydelseochmöjligtgenomförandeprägladeurvaletavbränslefraktioner. Bränslefraktion1(F1).KrossatochsiktatmaterialfrånÅVCLövsta.Enligtuppgiftfrån Wiggebyträdgård,somutförbearbetningen,ärdettamaterialetifrånkrossade stubbar,därdestörrebitarnasållatsborttillvärmeverken.materialetharenmycket finfördeladdimensionochförmodashaenhöginblandningavoorganisktmaterial. Materialetbearbetadesidecember2016. Bränslefraktion2(F2)BlandatträdgårdsavfallifrånÅVCTrädgårdHögdalen,höggsi endimensionom30mmmedettefterföljandesållpå40mm.materialet bearbetadesimars. 2.3Provtagningsmetod Samtligaprovtogsmedsträvanattvararepresentativaförhelafraktionen.Allaprovpå bränsletogsimångasmåportioneröverhelatillgängligavolymenförattundvikaatt punktvisavariationerskatillåtasdomineraprovet.provtagning,förpackningochtransport genomfördesenliganvisningfrånlaboratorieföretageteurofins.volymenpåprovernavar10 dm 3 biobränsleoch6dm 3 biokol. 2.4Analysmetoder Förattdefinieravilkaegenskaperhosbiokoletsomvarintressanta,relevantaochmöjliga, undersöktesdeneuropeiskastandardenförbiokolsamtbiokolsanläggningenstillverkare, Pyreg skravpåbränsletsegenskaperföranläggningen.sedanvaldesrelevantaegenskaper hosbiobränsletochbiokoletutförattundersökas.deproversomtogsanalyseradesunder april2017avackrediteradeeurofins.biokolsprojektetberörfleraolikaområdenochdet finnsmångaolikaegenskaperattanalysera,somnäringsinnehåll,förmågaatthållavatten specifikytamedmera.undersökningensanalyserbegränsastillattundersökaegenskaper koppladetilldenpraktiskadriftensomfukthalt,värmevärdeochstorleksfördelning. Dessutomundersöktesnågraegenskaperavtydligrelevansförhållbarhetspotentialenför 7

10 biokolssystem,somenergiochkolbalansöverprocessensamtinnehållavsyreochvätei biokoletvilketkankopplastillkoletsstabilitet. Enligtenergiprincipenkanenergiinteskapasellerförstöras,endastombildas.Dettainnebär attenberäkningkangörasgenomattjämföraenergiinnehålletibiobränsletochbiokolet. Energiinnehålletrefererasenaskmängdochblirdåjämförbarmellanbränsleochkol.Askan antasinertochkonstantgenomprocessen.iettidealtsystemutanvärmeförluster representerardifferensenenergiettteoretisktmöjligtutbyteavenergi.påsammasättkan ävenkolsominlagrasibiokolet,respektiveavgår,beräknasgenomattkopplamängdenkol tillreferensen1kgaska.skillnadenikolinnehållmellanbränsleochbiokolmotsvararden mängdsomavgåtttillatmosfäreniprocessen. 2.5Driftstörning Denprimäraproduktenavdennaundersökningärutvärderingavdriftrelaterad bränslehantering.därföringårallaproblemochstörningaravdriftenkoppladetillbränslets egenskaperiresultatet.driftstörningarochförsökattlösadessaobserveradesoch analyserades.uppstartavanläggningenmedfördeandraejbränslerelateradeproblemsom kundepåverkadriftochprodukt(ochdärmedmätresultat).ävendessanoterades. 3.Teori 3.1VadärBiokol? Biokolärdenfastaproduktsomproducerasnärbiomassahettasuppmedbegränsadeller ingentillgångtillsyre,såkalladpyrolys.detsomskiljerbiokolifrånexempelvisträkolär främsthurdenäravseddattanvändaseftersombådeframställningochproduktkanvara lika(lehmannjoseph,2009,s.1).biokoläravsettattanvändasijordenellerandra miljöförbättrandesammanhang,jämförtmedträkolsomfrämstbetraktassomen energibärare. 3.2Biokoletsegenskaperochdessanvändningsområden Detfinnsihuvudsakfyragodaskältillatttillverkabiokol.Dessakanverkatillsammansföratt skapagodsynergieffektavaktivitetenmenävenimindreskalakanenellerfleraavdessa faktorerkombinerasförattbidratillbättrevillkorförmiljöochmänniska(lehmann Joseph,2009,s.5).Defyraanledningarnaär:mildraklimatförändringarna,energiproduktion, avfallshanteringochjordförbättring. 8

11 3.2.1Mildrarklimatförändringargenomattminskamängdenkoldioxidtill atmosfären Detfinnsnästanfyragångersåmycketkollagratijordensomkoldioxidiatmosfärenoch omsättningenavdetatmosfäriskakoletärsåsnabbattallkoldioxidiatmosfärenhar passeratbiosfärenunderen14årsperiod.ombaraenbråkdelavdetcirkulerandekoletkan stabiliserasiformavbiokolkanstorskillnadförmängdenkoldioxidiatmosfären åstadkommas(lehmannjoseph,2009,s.9). Koletibiomassanomformasunderpyrolysentillenstabilringformadmolekylstruktursom bildarstabilakomplex.dettagermaterialetförmågaattståemotdenbiologiska nedbrytningsprocessensomgörattkoletavgårsomkoldioxidtillatmosfären.andelenkoli biokoletberorpåandelenkolibiomassanmenävenpåuppehållstidochtemperatur.det sominteärkolibiokoletärmineralerochinertaämnensominteavgårvidpyrolysenoch benämnssamlatföraskhalt.andelenpotentielltstabiltkoliblandatträbränsleapproximeras till80%avtotalaandelenkolibränslet,vilketinnebäratt20%avkoletärflyktigtochkan avgåsomkoldioxidunderpyrolysenellervaralättnedbrutetibiokolet(shackleyetal.2016, ss.4555). Hurlängekoletkanfinnasimarkeninnandetbrytsnedberorpåmångaolikafaktorer,dels yttresomtemperatur,syretillförselochaktivtmikroliv,menävenpåhurstabiltkoletär. Stabilitetenibiokoletochdärmednedbrytningstidenberoravdeningåendefördelningen mellanstabiltochlabiltkol,vilketpåverkasavingåendebiomassa,pyrolysprocessens temperaturochhastighetdärenhögretemperaturtenderarattgeettbiokolmedhögre andelstabiltkoleftersomstörreandelinstabiltavgåripyrolysen.detstabilabiokoletbryts nedlångsamtmendetråderinteenighetomhurlångsamt,dettakanberopåsvårigheten medattgöraexperimentsomsimulerarenutvecklingsomspännerhundratals,kanske tusentalsår.manhardockfunnitbiokolijordbruksmarkersomärdateradetill år gamla(shackleyetal.2016,ss ).närmanundersökervilkaegenskaperhosbiokolet somtydligtpåverkarstabilitetenfinnermanattavsaknadavsyreiförhållandetillkoli biokoletärenavdem,dettaberorförmodligenpåattdestabilasteringformade kolstrukturernaformerasutansyre.manhargenomförsökuppskattathalveringstiderför koletdärresultatethartydligkorrelationmedhaltenavsyreiförhållandetillkol.exempelvis gavhalten(o/c)0,320,72enhalveringstidmellan100500årmedan0,06gav1000åroch 0,01gav1400år(Spokas,2010) Energiproduktion Biokolsproduktionskaintebetraktassomenenergilösningutansnararesomenmiljölösning medenergisombiprodukt.genomatttatillvarapåenerginsomalstrasanvändsalla processensproduktersomresurser.eftersomproduktenbiokolinnehållerenergirika kolföreningargerenergiprincipenattmindrevärmegenererasvidpyrolysänvidfullständig förbränning.dettakanhastorbetydelseförområdeniutvecklingsländersomförlitarsigpå enbegränsadmängdbiomassaförsinenergiförsörjning.dockkanövergångtillugnarsom 9

12 byggerpåpyrolysgemöjlighettillattanvändaenstörrevariationavbiomassasamtgeen renareinomhusmiljö.(lehmannjoseph,2009,s.7) 3.2.3Avfallshantering Biokolkanproducerasifrånenmängdolikabiomassorochavfallsåsomslam,resterfrån jordbrukochdjurhållning,biologisktindustriavfallochträdgårdsavfall.iettinternationellt perspektivkanpyrolysavdessaavfallsströmmargenereramångafördelarsomminskade volymer,minskadetransporterochminskatläckageavmetanfråndeponier(lehmann Joseph,2009,s.6). Biokolsprojektetskaanvändaträdgårdsavfallsomidagförbrännsikraftvärmeverk.När kvaliténochefterfråganärtillräckligtäckerintäktenhanteringskostnadernameniannatfall måsteavfalletomhändertasmotbetalningochblirdärmedenkostnad.(gustafsson,2017) Sverigeharettvälutarbetatsystemförförbränningavavfallochdetärförbjudetatt deponeraorganisktavfallsedan2008.vidbästascenarioutanbiokolsproduktionförbränns biomassanikraftvärmeverketochenerginkanåteranvändas.vidpyrolysienmodern anläggninggenererarbiomassanenmindremängdenergimenävenenprodukt,vilket innebärattenergiochmaterialharåteranvänts.dettaärenönskvärdutvecklingenligteu s avfallshierarkiochdärförenligtprincipenenbättreavfallshantering(eu,2008) Jordförbättringochminskatläckageavnäringsämnen DetäldstaochmestkändaexempletpåbiokoletseffektfinnsiAmazonas.Därharman funnitspåravstoracivilisationermedetthållbartfungerandejordbrukidenannarsmagra jorden.härärjordensvart,bördigochfullavbiokol.biokolökarjordensförmågaatthålla vatten,ökarphvärdetochskaparenattraktivmiljöförettriktmikroliv.detärgenerellt svårtattpåvisaattetteventuelltresultatbaraberorpåbiokoleteftersomjordbrukären kompliceradprocess(lehmannjoseph,2009,s.208).dethargjortskontrolleradeförsök förundersökaomproduktionenökarnärbiokoladderastilljorden(shackleyetal.2016,s. 117).Biokoltillfördesijämförbarmängdpåsjuolikaplatsermedolikajordtyper.Påkortsikt pekarresultatetpåattredanbördigaområdenfårmindreelleringeneffektmedanmagrare områdenökarskörden,mendelångsiktigaeffekternaärsvåraattundersöka.pådeplatser sombiokoletinteharmärkbareffektpåjordensinnehållkaneffektenändåvarapositiv eftersomstrukturenpåverkasochkanexempelvisminskaproblemmedvattensjukjord. Biokoletfrånträdbränsleharoftastettmodestnäringsvärde,mendessförmågaattbuffra näringsämnenkanhaenutjämnandeeffektiodlingssammanhang.dettakanminska behovetavtillfördnäringeftersomdenmängdsomtillförsävenstannarijorden.koletsyta fungerarsomenjonbytarmassaijordenochpåverkarävenphvärdetochgerenkalkande effektsomökarbuffringskapaciteten(shackleyetal.2016,ss.9395).biokoletsporösa strukturökarjordensförmågaatthållavatten,samtidigtsomdräneringenförbättras.på ytanochiporernaikoletskerenmängdolikareaktionerochmikrolivetblirmeraktivt. Bruketavbiokolierforderligmängdverkarpåverkahaltenavhumusijorden, kalkningsbehovet,vattenhanteringenochjordensstruktur. 10

13 Biokoletsytaärfinporigochpartikelnstotalaytaärstor.Biokoletsytapergramvarierarfrån någrakvadratcentimetertillhundratalskvadratmeter(shackleyetal.2016,ss.5762). Biokoletsytakanjämförasmedaktivtkolsomharenytaomminst1000kvadratmeterper gram.denstoraytanattraherarbådesvagtladdadepartiklarsomnäringsämnenmenäven störreorganiskamolekylervilketskaparförutsättningarförattpartiklarskabindatillden ochdärförkanbiokolmedstorytaanvändasförattfångauppochrenabortoönskade föroreningarochläckandenäringsämnen. Ideturbanasamhälletkanbiokolkommaattfåenviktigplats.TrafikkontoretiStockholm harunderenperiodanväntbiokoliväxtbäddaristadsmiljömedgodaresultat(stockholm Stad,2017).BjörnEmbrénäransvarigför40000trädistadenochhartagitframen blandningavnäringsberikadbiokolochmakadamsomettalternativtillandraändliga materialistadensplanteringar.biokolsblandningenärbeständigochbrytsnerlångsamt jämförtmedvanligjordochbiokoletsstrukturgörattbäddenabsorberarvattensamthåller näringsämnensamtidigtsomdräneringenfungerarbättreochmarkensyresätts.resultatet harvaritöverraskandebraochembrénmenarattträdenmårbetydligtbättre.förutsaman attettträdbehövde7årpåsigattbörjaväxaistockholmmenibiokolsbäddarnabörjarde växanästandirekt(ritzén,2016).medbiokoliväxtbäddarnakanstadskontoretplantera känsligareträdsomexempelvismagnoliaochkörsbär,iställetförderobustalindarnaoch lönnarnasommantraditionelltanvänderistaden. 3.3Standardförbiokol IdagfinnsinomEUingenregleringsomberörbiokol.Utankravpåproduktionochönskvärda egenskaperpåbiokoletriskerarmarknadenattproduceradåligaellertillochmed miljöskadligaprodukterochsaluförademsombiokol.initiativförfrivilligindustriellstandard förbiokolisyfteattdefinierabiokolochdessönskadeegenskaperharihuvudsakmynnatut itvåolikadefinitioner(shackleyetal.2016,s.42).internationalbiocharinitiativeutvecklade enstandard2012ochsamtidigtpubliceradeseuropeanbiocharcertificate(ebc)den standardsomnuoftaanvändsieuropa.biokolsprojektetvillpåsiktcertifierasittbiokol enligtdeneuropeiskastandarden,ebc,därförärdetdenstandardsomrapportenhärefter refererartill EuropeanBiocharCertificate EuropeanBiocharCertificatesyftartillattetableraenstandardförbiokolsproduktionoch produktförattkvalitetssäkraochcertifierabiokolpåmarknaden. Denfrivilligacertifieringeninnebärattproduktionenföljerderiktlinjersomangesför råvaran,processenochkoletsegenskaper.detfinnstvånivåerpåcertifieringen,basicoch premium.nedanbeskrivsrelevantakraviurval(ebc,2012). Bränsle - Godkändbiomassaärlistad,förvissakategorierfinnsspecifikakrav. - Råvaranmåstevarafrifrånoorganiskaföroreningar,målarfärgochlösningsmedel. - Ombiomassanodlasdirektförändamåletmåstedetskehållbart.Ombiomassanär skogskalämplighållbarhetsmärkningsomfscellermotsvarandefinnas. - Bränsletfårintefraktasförlångasträckor.Övregränsär80km. 11

14 Produktion - Underenproduktionsseriefårtemperaturenintevarierameräntotalt20%och bränsletssammansättningfårintevarieramerän15%totalt.omdettaskerräknas detsomennyserieochnyaprovermåstegöras.enproduktionsserieärmaximaltett år. - Pyrolysprocessenskravpåyttreenergifårinteöverstiga8%(premium)och4% (basic)avbiomassansvärmevärdeochingenfossilenergifåranvändasförattvärma reaktorn. - Pyrolysgasenmåsteinsamlasellerbrännas.Förbränningenmåsteförhållasigtill nationellagränsvärden. - Värmensomgenererasvidpyrolysenmåstetastillvara. Biokoletsegenskaper - Biokoletsegenskaperanalyserasenligtangivenmetod. - Biokolmåsteinnehållaminst50%(DM)kol. - DenmolärarelationenH/C org måstevaramindreän0.7ocho/c org mindreän Flyktigaorganiskaföreningarskamätasochnoteras. - Näringsinnehållmedavseendepåkväve,fosfor,kalium,magnesiumochkalciumska analyserasochlistas. - Innehålletavbly,kadmium,koppar,nickel,kvicksilver,zink,kromocharsenikmåste varamindreänangivnatröskelvärdenförbasicrespektivepremium. - BiokoletskamärkasmedpHvärde,skrymdensitet,askochvatteninnehållsamt koletsspecifikayta StandardförbiokoliSvenskkontext DeneuropeiskastandardensomovanbeskrivsharsittursprungiSchweiz,dettainnebäratt standardensgränsvärdenhargrundaspådärgällandenationelllagstiftningochejärdirekt applicerbarisvenskproduktion.absolutatalförstandardenärdärförinterelevantaatt beskrivadåsvensklagkanställabådehögreochlägrekrav.speciellageografiska förutsättningarråderförsverigeslångaland,vilketgörattdenövregränsenom80kmför bränslefraktkanverkabegränsandeförenönskadutveckling.gällandeinnehålletav tungmetallerimaterialsomspridspååkerochmarkvarierartillåtnahalterkraftigtmellan EUländer.År2018kommerbiokoliniEU sgödselförordningvilketkommerattunderlätta förproducenterochbrukare(gustafsson,2017). Biokolkanhärröraurenmängdolikaslagsbiologiskamaterial,somexempelvisavloppsslam därmängdentungmetallerkanvaraavbetydandemängder.detärhögstrelevantatt definieratillåtnahaltereftersommängdentungmetallersomspridsinaturenskabegränsas enligtmiljömålet Giftfrimiljö (Naturvårdsverket,2016).Detfinnsenskillnadijämförelsen avtungmetallhalteribiokolsomtillförsjordenochannatgödselmedel.eftersombiokolär beständigtochintebehövertillföraskontinuerligt,såkommertungmetallerinteatt ackumulerasijordenpåsammasättsomnärmanårefterårtillsättergödsel(lehmann Joseph,2009).AnläggningeniHögdalenkommerendastattprocessaträdgårdsavfallvilket förväntasgenereraettbiokolmedgodsäkerhetsmarginaltillangivnagränserförtungmetall halter. 12

15 3.4Framställningsprocesserförbiokol 3.4.1Pyrolys Pyrolysärdenprocessdärtermisktsönderfallavorganisktmaterialskerutan,ellermed mycketbegränsad,tillgångtillsyre.detbildastreprodukteriolikafaserunderprocessen, pyrolysgas,pyrolysvätskaochbiokol.biokoletbeståravstabiltkol,envarierandemängd flyktigaföreningarsamtaskabeståendeavoorganiskamineralerochinertapartiklar (Brownsort,2009).Pyrolysvätskansomiblandbenämnsbiooljabeståravvatten,tjäraoch hydrofilaorganiskaföreningarsomkondenseratut.pyrolysgasenbestårihuvudsakavmetan koldioxidkolmonoxidochvätgas Processtyp Ensatsvisprocessinnebärattensatsbiobränslepackasochprocessasienbehållaresom efterpyrolystömsochpackaspånytt.metodenärarbetsintensivmenharsällanproblem medbiomassansformochsammansättningochkanhanterasmedenklamedel.en kontinuerligprocessmatasmedbiomassaochgenomprocessenflyttasbiomassangenom anläggningenochkommerutsombiokol.processenkräveroftakostsamutrustningmen mindrearbetskraftdådenväläridrift(shackley,ruysschaert,glaser,zwart,2016,ss.22 33).Processtypenharhögrekravpåförbehandlingavbiomassanmenåandrasidankan processenvarasjälvdrivandegenomattdenpyrolysgassomdrivsuturupphettadbiomassa användstillatthettauppannanbiomassa Temperatur Pyrolysenkanskeietttemperaturintervallpå Cmentypiskti C. Temperaturenpåpyrolysenpåverkarmångaegenskaperhosbiokoletsåsomutbyteoch innehållavsyreochväte,därenhögretemperaturgenerelltmedförettlägreutbytemen ävenettstabilarekoldåhaltenavväteochsyresänks.temperaturenochuppehållstidenär tvåviktigadriftsparametrarochnågotmanbörkunnaläsaavpåenmodernpyrolysenhet (Shackleyetal.2016,ss.21,36) Hastighet Snabbpyrolysskervidentemperaturom Cochhettasdåuppfortareän100 Cper minut.uppehållstidenärkortochbränsledimensionenmåstevarasålitensomnågra millimeter.långsampyrolysharenlångsammareuppvärmningshastighetsomöverstiger 100 Cperminutochuppehållstidenvarierarmellan10minuterupptillfleradagarberoende påvilkentekniksomanvänds(shackleyetal.2016,ss.2233).detfinnsäventeknikerdär mikrovågorochvakuumanvändsmendessateknikersaknarrelevansförstudiendå huvudsakligenlångsampyrolysienkontinuerligprocessäraktuell.utbytetavbiokolär störreförlångsampyrolysmedansnabbgenererarenstörreandelgas. 13

16 4.Biokolsprojektetsstrategi Projektetbehövdeenanläggningochprocesssomkundeanpassastillettcirkulärtflödei stadenvilketblandannatinnebärmöjlighettillattkunnatatillvarapådenvärmesom alstrasochattprocessenärsjälvgående,stabil,säkerochlättskött.nedanbeskrivsvaletav enhetochenhetensfunktion,samtvilkaspecifikavillkorsystemetmedför.dessutom behandlasgenerellaproblemmedbränsleförbiokolsamtvilkaförutsättningar biokolsprojektetharförattförhållasigtilldessa.tillsistberörsdeanalysersomär intressantaochrelevantaförbiokolsprojektet. 4.1Pyreg500 TyskaPyregvaldesefterupphandling.ModellenheterPyreg500ochbyggerpålångsam pyrolysienkontinuerligprocess.anläggningenharkapacitetattproducera300tonbiokol perårochkapacitetföringåendebränsleär500kw.pyrolysgasensomproduceras förbrännsochvärmenändvändsipyrolysensomärautotermdåbränslehållertillräcklig energivärdeiförhållandetillfukthalt.denöverskottsvärmesomalstras,upptill150kw, växlasmotfjärrvärmenätet.driftenkanövervakasochmanövreraspåplatsellerviadelad skärmpåtimeviewersominstallerassomenapplikationitelefonenellerpådatorn. Driftstoppkrävsengångperveckaförkontrollochunderhåll.Underlagförillustrationifigur 1ochförklaringarnedanharhämtatsfråndenskärmdelningsomvisaraktuellaparametrari driftensamtpyreg sproduktspecifikationförenheten(bilaga3). Figur1.Principskissöverprocessenvisadmedtypiskatemperaturerunderdrift.Siffrornaifigurenanvändsför beskrivning(nedan)avförloppetibiokolsanläggningen.ritadmedunderlagfrånpyreg. Bränsletscykelstartarmedattbiobränsletmatasinienstorcisternmedkapacitetatthålla bränsleförcirka48timmar.dettaärtillvaltfördenhäranläggningenförattkunnahaen automatisk,arbetsfritillförselavbränsleunderexempelvishelger.cisternenärkonformad 14

17 ochibottendriverenomblandareruntbränsletsomportionsvisdrasuppavenskruvtillen mindreinmatningsbehållare(1ifigur1).inmatningenreglerasmedenoptisksensorsom noterarmängdeniinmatningsbehållaren.ibottenfinnstvåingångartillmatarskruvarnasom driverframbränslettillsäkerhetsventileninnanreaktorn.härfallerbränsletnerochskiljs fråndetbakomvarandematerialetsomensäkerhetsåtgärdförattförhindrabaktändningi kontaktmedreaktorn. Idetvåparallellareaktorernaskruvasflisetframgenomeninretrummamedandetvärms avderökgasersomfyllerdenyttretrumman(2ifigur1).hastighetenpåskruvenär temperaturregleraddärenhögretemperaturbetingarenhögrehastighetisyfteattbränslet skahinnaförkolnameninteförbrännas.typiskpyrolysiprocessenharuppehållstidica7 minuterireaktorn,itemperaturintervallet350 C700 Cochmedettundertryckpå50Pa. Biomassanvärmsgradvis.Torkningefterföljsavavdrivningavflyktigaämnen.Temperaturen ärnuhögochdetärdensyrefattigamiljönsomgörattmaterialetinteantänderoch förbränns.deavdrivnaämnenaavgårsompyrolysgasochbiooljaigasfasochledsutur reaktorntillförbränning.närbiomassanharpasseratgenomreaktornärdetbiokolsom matasutmedskruvar(3ifigur1)tillenkylandevattenduschsomsäkerställeratt temperatureninteärmerän40 Cnärbiokoletmatasuttillsäckarna. Dengassomavgårunderpyrolysenledsgenomencyklon(4ifigur1)somavskiljerfasta partiklarsomföljtmedgasen.dessapartiklarläggstillbiokolströmmenmedangasenförstill förbränningskammarendärdenförbränns.förattfåönskadtemperatur(900 C1050 C) reglerasförbränningenavpyrolysgasmedsyrerikinluftochkväverikförbränningsluftmen ävenmedexternstödgasunderuppstartellernärvärmevärdetiflisetinteärtillräckligtför attprocessenskavaraautoterm(5ifigur1).dehetarökgasernafrånförbränningenledssen tillbakatillreaktornförattvärmafliset(6ifigur1)ochdärefterväxlasvärmenmot fjärrvärmenätet(7ifigur1). 4.2Specifikautmaningarmedbränsleförbiokol DenskruvtekniksomPyreg500använderärutveckladförattprocessaavvattnatslammen haranpassatsförattpassaförflertyperavbränslen.dekravsompyregställerpåbränsletär att95%skavaramellan5mikrometeroch25millimeterochingenbitfårvarastörreän30 millimeter.fukthaltenskavaramaximalt50%dm(ts)ochvärmevärdethögreän10mj/kg (LT)(bilaga3).Bränslethargenerellttrehuvudsakligautmaningar:fukthalt, storleksreduktionochmatning Fukthalt Utbytetavbiokolkanpåverkasavfukthalten,därenhögrefukthaltverkarökautbytetmen förändrarkvaliténtillattinnehållamindregrafen,somärdenstabilastekolformen(lehmann Joseph,2009,s.151).Fukthaltenpåverkarframförallttvåsakeriprocessen.Detenaäratt energikonsumtionenökareftersomdetkrävsmervärmeföratttorkabränslet,detandraär attitorkningsprocessenavgårfuktsomångasomblandasmedpyrolysgasensomisinturfår ettsämrevärmevärde.gemensamtpåverkardettaivilkengradprocessenärautoterm (fortgårutanexternenergi).deflestapyrolysenhetertolererarettfuktinnehållom30%men arbetaroptimaltvid10%(shackleyetal.2016,s.18). 15

18 4.2.2Storleksreduktion Deflestakontinuerligaprocesserkräverbränslesomlättkanmatasinienhetensompellets, huggetflisellerpåannatsättfinfördelatmaterial.detfinnsmångaolikasättattförbehandla ochsönderdelamaterialet(shackleyetal.2016,s.19).omstorlekenvarieraribränslet kommerävenbiokoletsegenskaperattvariera.pelleteringellerbriketteringärvanligtnär specifikakvalitetskravställsmendetkrävermycketextraenergi.enklaremetoderäratt huggaflisellerstrimlabiomassan,menävensådanametoderkräverenergiochutrustning Matning Matningavbiobränsletillenkontinuerligprocessärenkändutmaningdåmaterialetsfibriga ochlättamaterialoftaorsakarproblem(shackleyetal.2016,s.19).dettagörattspeciell utrustningoftamåsteanvändas,medmekaniskamatningsfunktionerförbiomassanföratt underlättaflödetgenomenheten.iinmatningstrattarärdetvanligtmedtunnelbildningoch valvningvilketinnebärattenhålighetbildasöverutmatningshålet.denandraviktiga aspektenpåmatningenärattdenmåsteskeutanattsyreföljermed,eftersomförbränning dåskerireaktornvilketminskarverkningsgradenochhöjerbrandrisken. 4.3Projektetsallmännaförutsättningar Redogörelseföraktuellaförutsättningariprojektet.DåingetannatnoterasärGustafsson (2017)källatillinformationiföljandeavsnitt Biomassa Biomassansomutgörråvarantillbiokoletärstockholmarnasträdgårdsavfallochprojektet utgörendelavstockholmsavfallshantering.åvcträdgårdhögdalendärprojektetär lokaliseratärbemannadochdärförärfraktionernagenerelltbättresorteradeänpå obemannadestationer.kompost,lövochfallfruktsamtstörrestubbaringårinteiden aktuellafraktionensomihuvudsakbeståravbuskar,trädochslyifrånbarrellerlövträd. Innehållochflödevarieraröveråretochvarjeårijanuariomhändertasävenenstormängd julgranar.sammansättningenpåbiomassanäringentingsomkanpåverkasochdärmedinte ettfokusområdefördennaundersökning.vadsomdäremotkanpåverkasärhurmaterialet bearbetas Fraktionsval Undersökningenskullevarapraktisktgenomförbarochtillnyttafördriftenochutgårdärför ifrånolikametoderförbearbetning.deaktuellametodernaförsönderdelningärhuggningi olikadimensionerellerkrossmedefterföljandesiktiolikadimensioner. Huggenharfördelenattmaterialetfördelasirelativtjämnstorabitarochbildarenhomogen fraktion,vilketärpositivtförprocessen.dockgaranterarintesålletattallabitarnaärmindre 16

19 ängivendimensioneftersomlängremensmalapinnarkanslinkaigenom.svårighetenmed dennametodärattmaskinenärkänsligochskulleettjärnspettråkaellerenstörrestenfölja medkankostsammaskadorpåmaskinenuppstå,vilketställerhögrekravpåvälsorterad fraktion. Alternativetärattkrossamaterialet.Dennaprocessärmindrekänsligförfrämmande föremålochmagneterrensarutmetallföremålunderprocessen.eftersommetodenär mindrekänsligkanävengrövrestubbarprocessasvilketgenererarenhögrehaltav inorganisktmaterialeftersomjordochstenföljermed.utmaningenmedkrossatmaterialär attvifårenstorvariationpådimensioner.detärönskvärtattanvändasåmycketav biomassansommöjligtmendestoraochdemycketsmådimensionernaantasgevissa problem.destörrebitarnakanfastnaochorsakadriftuppehållmedandesmåpartiklarna, enligtpyreg,orsakarmycketsotsominteärbraförprocessen.efterkrossningsiktas materialetförattavskiljastörredimensioner,somtypisktkansäljastillsombränsle,menhär finnsävenmöjlighetattavskiljadeallraminstapartiklarna.siktningdammarmycketochär intemöjligattgenomföraihögdalen,utanmåsteskepåannanplats. Närbiomassanärbearbetadochlagdpåhögbörjarsnartdenbiologiska nedbrytningsprocessenochmaterialetbörjarbrytasned.jumerfinfördelatmaterialetär destofortarepåbörjasnedbrytningeneftersomdetfinnsenstörreaktivyta.dettaärinte önskvärtförprocessendådetärjustdensnabbaomsättningenavkolsombiokolförhindrar. Tidenbiomassanlagrasinnanpyrolysenpåverkarväxthusgasutsläppeniett livscykelperspektiv(shackleyetal.2016,ss ).dessutomökaraskhaltenochett sämrevärmevärdeärattväntaibiomassan.hurdettapraktisktpåverkarprocessenärinte klart. Viktenavförbehandlingochhanteringavbränsletfårinteunderskattas.Detärviktigtatt nogaövervägasinavaleftersomallatyperavförbehandlingkräverextraenergioch utrustningavnågotslag(shackleyetal.2016,ss.1819).förbiokolsprojektetihögdalenär detdensummeradenyttanavhelasystemetsombetraktas.detsomäroptimaltförjust pyrolysenkankostamerändetsmakar,detgällerattfinnadenbästakompromissen.därför ärdetintressantattempirisktundersökahurprocessochproduktsvararpåolikafraktioner förattfinnaettoptimaltlägedärbiomassaiolikadimensionerkananvändasutanattdet negativtpåverkarprocessen. 4.4Intressantaanalyser Driftenärberoendeavdefysiskaochkemiskaegenskapernahosbränslet.Därförärdet intressantattundersökahurrespektivefraktionstorleksmässigtärsammansattsamtmäta fukthalt,värmevärdeochaskhaltibränslet.resultatetrelaterastillhurdriftenfördet specifikabränsletharfortlöptsamtjämförsmedvadpyregefterfrågarföranläggningens drift(bilaga3).relevantaparametrarisyfteattunderstödjakunskapenom kolinlagringspotentialsamtberäknabalanseröverprocessenansesvaraelementäranalys,så somkol,kväve,väteochsyrehosbådebränsleochbiokol.resultatetkanjämförasmed önskadeförhållandenistandarden(ebc,2012)menävenutgöraunderlagföridealamass ochenergibalanser. 17

20 4.4.1Balansöverprocessen Eftersomprocessenärkontinuerligbaserasbalanserförenergiochmaterialpåen referensmängdavaskasomantasvarainertochdärmedkonstantgenomprocessensamt attingetackumulerasiprocessen.irelationtillaskakandifferensenavenergioch kolinnehållibränslerespektivebiokolapproximerasochjämförasmedettteoretisktidealt utbyte.förattteoretisktkunnajämförabiomassormedolikakolinnehållberäknasinbundet koliförhållandetillingåendehalt.detteoretiskautbytetavinbundenkolärca50% (Shackleyetal.2016,s.48).Beräkningavdessabalanserkangeidealtenergiutbyteperkg bränsle,mängdkolbundetibiokoletellerutsläppttillatmosfärenperkgingåendebränsle, samtutbyteavbiokolperkgbränsle Molärarelationer Andelensyreochväteperviktvisaranalysrapporten,antalmolkandåberäknassomgerden molärarelationen.relationenskaberäknaspåkolmedorganisktursprung(o/c org ),vilketär attjämföramedalltkolidettafall,eftersommängdeninorganisktkolibiomassaär försumbarenligteurofins(2017).relationenmellansyreochkolsamtväteochkolhar riktlinjeristandardenochharbetydelseförhurstabiltkoletpotentielltär(shackleyetal. 2016,s.54).Eftersomsyreochväteavgårdådestabilagrafenliknandekolstrukturerna bildasunderpyrolysenärinnehålletiförhållandettillkolenindikationpåhurmycketav koletsomantagitenstabilmolekylstruktur(lehmannjoseph,2009,s.2) Bränsletsdimension,fukthaltochvärmevärde Siktanalysfastslårprocentuellfördelningavbränsletsstorlekar,fukthaltochvärmevärde. JämförsmedkravspecifikationfrånPyreg(bilaga3). 18

21 5.Resultat 5.1Översiktavanalysresultat Nedanföljerresultatetavberäkningarochenredogörelsefördriftstörningarförrespektive fraktion.bränsletsegenskaperberäknasdeutifrånleveranstillstånd(lt)sominkluderar fuktenförattverkligaförhållandenskaåterges.förandraanalyseranvändstorrsubstans (TS).Balanseröversystemetberäknasmedaskhaltsomreferens.Itabell1sammanfattasde analysresultatsomliggertillgrundförberäkningarochresultat.eurofinsfullständiga analysrapportfinnsibilaga2adochsamtligaberäkningaribilaga1. Tabell1.Analysresultatsomanväntstillberäkningar F1Bränsle F1Biokol F2bränsle F2Biokol Fukthalt(%avLT) 39,7 10,1 43,5 36,9 Askhalt(%avTS) 35,4 78,2 2,4 47,8 KolC(%avTS) 34,1 19,2 50,6 47,7 VäteH(%avTS) 3,7 0,5 5,6 1,0 SyreO(%avTS) 25,5 1,7 40,8 2,9 KväveN(%avTS) 1,12 0,44 0,55 0,54 Kal.Värmevärde(MJ/kgavLT) 8,392 5,749 11,250 10,652 Kal.Värmevärde(MJ/kgavTS) 13,922 6,397 19,916 16, Bränsletsegenskaper KravpåBränsletsomPyregharsammanfattasitabell2.KravenharhämtatsifrånPyregs produktspecifikation(sebilaga3).förf1uppnåstvåavkravenmedanminsttvåinte uppfylls.förf2uppnåsfyraavdefemkraven. Tabell2.Bränsletsegenskaper KravfrånPyreg Godkänd? F1 F2 F1 F2 Värmevärde10MJ/kg(lt) 8,392MJ/kg 11,250MJ/kg Nej Ja Torrsubstans50% ,7=60,3% ,5=56,5% Ja Ja Partikelstorlek"30mm 0%30mm 5%30mm Ja Nej Kornfördelning95%"25mm,5µm* 22,9%"0,25mm 1,1%"0,25mm?* Ja* Kvävehalt"1%(ts) 1,12% 0,55% Nej Ja Tabell2uppfördmedunderlagfrånPyregochEurofinsanalysrapportsiktanalys.*Begränsningianalysmetodendärminstaurskiljbara fraktionvar0,25mm,efterfrågadfraktionvar5µm.betydelsenavdettabehandlasidiskussionen. 19

22 5.3Energibalans Bränsletifraktion1,(F1)innehåller39,38MJ/kgaskaochbiokoletfråndettabränsle innehåller8,18mj/kgaska.differensengerattvarjekilobränsleidealtgenererar11,03mj. Avdenenergisombränsletinnehållerbevaras20,8%idetproduceradebiokolet.Bränsleti fraktion2,(f2)innehåller829,83mj/kgaskaochbiokoletfråndettabränsleinnehåller35,33 MJ/kgaska.Differensengerattvarjekilobränsleidealtgenererar19,07MJ.Avdenenergi sombränsletinnehållerbevaras4,3%idetproduceradebiokolet. 5.4Kolbalans BränsletiF1innehåller963,28gkol/kgaskaochbiokoletfråndettabränsleinnehåller 245,52gkol/kgaska.Differensenvisarattnära75%avdetingåendekoletfrisättstill atmosfärenmedan25%lagrasinibiokoletsomproduceras. BränsletiF2innehåller21080gkol/kgaskaochbiokoletfråndettabränsleinnehåller997,9 gkol/kgaska.differensenvisarattdrygt95%avdetingåendekoletfrisättstillatmosfären medan5%lagrasinibiokoletsomproduceras. 5.5Utbyteavbiokol Medaskinnehållibränslerespektivebiokolsomreferensberäknasutbytetavbiokol.Utbytet ståridirektrelationtillhurmycketbränslesomkrävsförattproducera1kgbiokol. F1behöver2,2kgbränsleförvarjekilobiokolsomproduceras,detmotsvararett massutbytepå45%.f2behöver19,9kgbränsleförvarjekilobiokolsomproduceras,det motsvararettmassutbytepå5% 5.6Biokoletsinnehållavväteochsyre Molärarelationenmellansyreochkolsamtväteochkolberäknasgenomgivenviktprocent ochatomensmolmassa.enligtebcstandardskah/c org "0,7ochO/C org "0,4.Biokoletfrån F1innehåller15,985molkol,4,960molväteoch1,0625molsyreperkgbiokol.Dettager relationernah/c=0,3103samto/c=0,06647.biokoletfrånf2innehåller39,713molkol, 9,921molväteoch1,813molsyreperkgbiokol.DettagerrelationernaH/C=0,2498samt O/C=0,0456.Bådafraktionernauppfylleralltsåstandardenskrav. 5.7Funktionidrift Fraktion1ärdetkrossadematerialetsombearbetadesidecember2016,dvsfyramånader innananvändning.f1vardetförstabränslesommatadesinefterinstallationen.inomett dygnfråndetattprocessenstartadesuppstodproblemmedtunnelbildningidenstora cisternen.trotsattenmatanderotordriverruntibottenbildadesdetenhålighetöver dennamedhårtpackatbränslesomenbarriärtillframmatningen.försökattgrävaneri cisternenmedspadeochjärnspettmisslyckadesochslutligenficksidoluckormonterasbort förattfåmaterialetattlossna.orsakentillproblemetärbränsletochävenomfenomenet medvalvningärvanligtförbiobränslemenadeteknikerifrånpyregsomvarpåplatsattdetta 20

23 intevarettvanligtproblemmedanläggningen.troligorsaksomobserveradespåplatsärför högfukthaltikombinationmedförhögandelfinfördeladepartiklar.upprepadeproblem medvalvninguppstodochganskasnartbeslutademanattordnaframettannatbränsle. Iväntanpådetnyabränsletfungeradedriftenikortaperiodervilketinnebarmånga omstarter.detta,förmodligenikombinationmedettlågtvärmevärde,leddetillattgasen somanvändsförprocesstartochstödeldningoväntattogslut.materialetfungeradesådåligt attnärdennyafraktionenfannsatttillgåflyttadesresterandematerialuturcisternen iställetförattlåtadeninmatadesatsenpasseragenomprocessen. Enannanorsaktilldriftstoppvarattvärmeväxlarenmotfjärrvärmenätetvarfelvändoch programmetejinstallerat.dettamedfördeattnärpyrolysenvälfungeradeblevsystemet snabbtöverhettateftersomingenvärmeleddesbort.fleragångeröverhettades anläggningenochautomatisksäkerhetsavstängningskedde.dettaharingenkopplingtill bränsletmenkanhapåverkatprocessenochdärmedanalysresultaten. Fraktion2ärhuggenflisidimensionen30mmmedettefterföljande40mmsåll,bearbetadi mars2017.detvarenstakaproblemmedvalvningmenbetydligtmindreänmedf1.härvar problemetiställetattvissabitarvarförstoraochorsakadedriftstopp.stoppenharskettpå olikaställenianläggningenochvidvarjestopphardriftenbehövtsstänganerochreaktorn svalnaförattrensningskakunnaske,vilketinnebärattvarjestopptarmyckettidoch resurser.storleksexempelpåbitarsomorsakatstoppären16cmlångpinnegrovsomett lillfinger,en15cmlångoch4cmbreddelavengrenochenbruten8cmlånggren.en9cm långmetallbit,förmodligenendelavettarmeringsjärn,orsakadestoppinneireaktorn. Ytterligareettframmatningsproblemuppstodpåandrasidanavreaktorndärbiokoletmatas utochsprayasmedvatten.härharnågottypavproblemmedvattenhanteringenuppstått ochresulteratiigenkorkning,vilketskapadesåntmotståndattaxelnsomdriverbiokolet framåtharvriditsönderfästetochförstörtkullagretsomaxelnvilari.reservdelarbehövde beställasifråntyskland.hurdettaproblemharpåverkatprocessenochbiokoletärsvårtatt veta. 21

24 6.Diskussion 6.1Resultatenstillförlitlighet Närbränsletsegenskaperskauppfyllaspecifikakravärdetförattdriftenskafungera.Därför ärdetnaturligtattbetraktadefaktiskaförhållandenaochinkluderafukthalteni beskrivningenavbränslet.iövrigaberäkningarangesinnehålliförhållandetilltorrsubstans, delsförattdetefterfrågasistandardenmenävenförattdetskavarajämförbartmellan olikafraktionermedolikafuktinnehåll.förberäkningaravenergibalanskandetverka märkligtattintetahänsyntillfuktinnehålletdåfuktsänkerenergivärdet,meneftersom fukthaltenibränsleochkolkanvarieraochdetärdifferensensommäts,ansesmetodenge engodapproximationförettidealtutbyte. Processensommaterialetgenomgårärkontinuerlig,vilketgördetpraktisktomöjligtatt identifieraenspecifikportionochföljadengenomprocessen.lösningenärattantaen referenssomantasoförändradgenomhelaprocessenochtilldennareferens,idettafall aska,kopplaenergiochkolinnehållförrespektivefraktionavbränsleochbiokol.metoden börgeengodapproximationförenostördpyrolysprocess.harfullständigförbränning förekommitavnågonanledningpåverkasresultatenväsentligt,eftersomdettapåverkar askhaltenibiokolet(lehmannjoseph,2009,s.55). DetintervallsomPyregangeräratt95%avmaterialetskavaramellan5µmoch25mm.Den minstadimensionifraktionsanalysensomeurofinskanurskiljaär0,25mm,vilketär50 gångerstörreän5µm.genomattvetahurmycketavfraktionensominnehållermindre dimensionerän0,25mmkandetuppskattasombetydandemängdärmindreän5µm. Provtagningenförbränsleochbiokolärgenomfördförbästamöjligarepresentativitet.För bränsletvardetmöjligtatttaproverurhelamängdenmedanbiokoletvarsvårareattfå proverfrånmångaolikaintervalliprocesseneftersombiokoletpackasisäckarochdet endastärmöjligtattkommaåtdeöversta45dmisäcken.dåmaterialetbehandlats, fraktatsochblandatsbörbränsleblandningenvararepresentativtibiokoletävenomprovet tagitrelativtpunktvis,menharvariationiprocessenförekommitkommerdenvariationen attskapapunktvisavariationer.hurmycketdetpåverkarresultatetärsvårtattsäga.ettsätt attundvikadettaproblemförframtidaprovtagningarärattbefinnasigvidanläggningen underenlängretid,exempelvisunderendag,närproduktionenpågårochtaspridda delprover.dettaharintevaritmöjligtidettainitialaskedeeftersomdriftenvaritsporadisk underuppstarten.osäkerhetieurofinsanalysmetodvarierarmellan5och15%ochär angivenförrespektiveanalysmetodianalysrapporten(bilaga2ad). 6.2Diskussionavrespektivefraktion DetdirektutmärkandefördenkrossadefraktionenF1,ärdenhögaandelenaskaibränslet. Denhögahaltenkanindikeraenstorandellövochkompostifraktionenmenkanävenbero påhögandeloorganisktmaterialsåsomsand,jordochgrus.troligorsaktilldenhöga askhaltenärdelvisförekomstenavoorganisktmaterialmenävenattmaterialetunderden långalagringstidenbörjatbrytasned.enligtuppgifthärrörmaterialetfrånkrossadestubbar 22

25 vilketinnebärattmycketjordochsandföljtmedocheftersommansållatbortdestörre bitarnaochbehållithelaresterandefraktionenharallainorganiskapartiklarochdesmå lättnedbrutnaorganiskapartiklarnaföljtmed. Resultatetavdenhögaaskhaltenärettsämrevärmevärdevilketpåverkarprocessentillatt intevarasjälvförsörjande.dessutomgenererasettkolsomenligtstandardeninnehåller alldelesförlitekol.dockbörpåpekasattvärmevärdetberäknatexklusiveaskhaltenärbättre änfördetandrabränslet.hurmycketavaskansomärbundetidebitarstörreän5µmär svårtattvetamendetkanantasattmerpartenfinnsidefinasteoorganiskaochnedbrutna partiklarna.fukthaltensompyregpekadepåsomenmöjligorsaktillvalvningvisadesigvara inomföreskrivnahaltervilkettyderpåattdenandraorsaken,förhögandelsmåpartiklar, vardenhuvudsakligaorsakentillproblemet.hurstorandelavbränsletsomverkligenär mindreän5µmärsvårtattvetamenmedhänsyntillattandelenmindreän0,25mmär 22,8%ärsannolikhetenstorattbetydandemängder,detvillsägamerän5%,ärmindreän 5µm. Detcentralaproblemetförbränsletärattdetuppstårvalvbildningochmatningsproblem somgörbränsletalltförsvårtattjobbamed.dettasammantagetmotiverarbehovetavatt avskiljademinstapartiklarnavidsållningmenävenattundvikaförlånglagringstidav bearbetatbränsle. Haltensyreochväteiförhållandetillkolhargodmarginaltillangivnatrösklar.Andelensyre på0,06647tyderenligttidigareförsök(sestycke4.2.1)påenhalveringstidpånära1000år. Andelenkolibiokoletärförlågtenligtstandarden,dettaärnaturligtmedtankepådenhöga haltenaskaibränslet.denoftastördadriftenikombinationmedettlågtvärmevärde orsakadeettfrekventbehovavtillskottavexternenergiviagasviduppstartochstöd.vidare saknadesvärmeväxlingvilketmedfördeattsystemetöverhettadesupprepadegånger.hur dettaikombinationmedettmyckethögtaskinnehållpåverkarresultatetförutbyteavkol ochenergiärsvårtattsägaochvärdenabörintetolkassomettgenerelltrepresentativt resultatförenkrossadfraktion,utanhänsynmåstetastilldeningåendehögaaskhalten,den storaandelensmåpartiklarsamtrådandedriftsförhållanden. BränsletiF2harinnehållsmässigtgodaförutsättningarförattfungerabraiprocessenmed lågaskhalt,högtenergivärdeochenligtresonemangetförf1sannoliktinteförstorandel partiklarmindreän5µm.itabell2kanutläsasattendastettkriteriuminteuppfylls, nämligenattblandningeninnehåller5%otillåtetstorabitarochdettavisarsigävenge problemfördriften.upprepadestoppberorpåattförstorabitarfastnariolikadelarav processenvilketstördriftenochpåverkarproduktionennegativt.startenergiiformavgas måstedåtillförasvidomstartochförloradproduktionsamtpersonalresurserförattlösa problemetblirkostsamt.ivissafallkandriftstoppendirekthärledastillbränsletochiandra falltillandraproblemsåsomhaverietvidkolutmatningen.gemensamtärattdet förmodligenpåverkarpyrolysprocessen,menförattförståprecishurkrävsdetdjupare undersökningarmedkontinuerligövervakning. Analysenavbiokoletvisarattaskhaltenäroväntathögiförhållandetillhaltenidetingående bränslet.variationerifrånverkligaförhållandentillföljdavmätosäkerhetkanfinnasmen dentydligaskillnadeniinbundetkoljämförtmedförväntatifraktionenvisarattenverklig 23

26 variationfinns.dettabetyderinteattdetärbränsletssammansättningsomärdetdirekta problemetutansnarareattprocessenintefungeratsomdenskulle. Undantagetmöjlighetenförosäkerheternaspåverkanpekardenhögaaskhaltenpåattstor mängdkolfaktisktharavgåttvilketbarakanförklarasmedattförbränningharförekommiti storutsträckning.pyrolysenskermedytterstbegränsatmedsyreförattförhindra förbränningochdetärsomtidigarenämntenavinmatningensutmaningaratthindrasyre ifrånattföljamedinireaktorn.enmöjlighetärattdemångastoppenorsakat syreinströmning,dockverkarintef1hapåverkatsavdettrotsmångadriftsstopp.enannan möjlighetärattnågonavdemångastorabitarnakanhapåverkatluftslussensomskahindra inflödeavsyre.ytterligareenmöjlighetärattreaktornharvaritförvarmförlängeochför mycketavkoletavgåttsompyrolysgas.ensistamöjlighetärattsyrekanhaföljtmed bränslet,menhaltensyreibränsletärinteanmärkningsvärdhögiförhållandetill askmängden.omdetvarenenskildhändelseunderenisoleradperioddärprovettogseller omdessaförhållandenråddeunderhelaperiodenärintemöjligtattavgöra. Detskaunderstrykasattresultatetförandeleninlagratkolintekanjämförasmed potentialenförkolinlagringenvidenkorrektfungerandepyrolysfördenaktuellafraktionens sammansättningutanfungerarsnararesomenindikatorpåattprocessenmåstekalibreras.i detproduceradebiokoletärhaltenkolmycketnäragränsenförgodkäntenligtstandarden ochävenomförbränningoavsiktligtharförekommitsåharvärmensomalstratsväxlatsmot fjärrvärmenätetochingenenergihargåtttillspillo.syrehaltenidetproduceradebiokolet tyderpåettmycketstabiltkolmedenhalveringstidpåöver1000år. 6.3Förslagtillvidarestudierförbiokolsprojektet Förstaprioritetärattfinnaenbearbetningavträdgårdsavfalletsomgerenfraktionsom fungerariproduktionen.därefterkanbiokoletskvalitetkopplastilldesstänktanyttoroch användningsområdenochjusteringariprocessenkanförändrabiokoletskvalitetiönskad riktning. Intressantabränslefraktionerattutvärdera: o Krossatträdgårdsavfall"30mm,processasinnannaturlignedbrytningpåbörjas(för attundersökamöjlighetenattbehållastörredelavbiomassagenomattkortaner stacktiden). o Krossatträdgårdsavfalldärstörrebitarochdeminstapartiklarnasållasbort. o Huggenflisidimensionen25mmochefterföljandesållpå30mm. Närprocessenfungerarkontinuerligtfinnsbättremöjligheterattföljaförloppetochkoppla produktionsresultattillspecifikadriftsparametrarsomuppehållstid,temperaturocheffekt somväxlasmotfjärrvärmenätet.exempelvis: o Mätamängdenstödgassomanvändsisambandmedolikatyperavbränslevilket påverkasbådeavenergiinnehållmenävenavdriftstoppochojämnmatning. o Kontinuerligövervakningavtemperaturvariationerochuppehållstidireaktornunder ettprocessintervall 24

27 Biokoletsegenskaper o Kolinlagringspotential.Dettaharundersöktsidennastudie,(förresultatseavsnitt6.4) mendetärviktigtattupprepadetnärenfungerandeförbehandlingavbiomassan funnitsochprocessenfungerarsomdetärtänkt. - Hurstorandelavkoletibiomassanärmöjligattbindainibiokolet? - Hurstabiltärkoletibiokolet? o Undersökaintressantaegenskaperförjordförbättringisyfteattunderbyggakunskapen förbådeprivatanvändningiträdgårdar,istadensplanteringarochiförlängningenför jordbruket. - Specifikyta,somärenviktigegenskapdådenpåverkarbiokoletsförmågaattbinda näringsämnenochvatten(shackleyetal.2016,ss.5759).enökadytabetyderäven ökadaktivitetiytansmikrolivperviktbiokol.analysavytareakanskegenombet analys. - Förmåganatthållavattenharkopplingtillytareamenkanundersökasdirekt.EBC (2012)förespråkarattdetundersöksgenomattblötläggabiokoletunder24timmar ochsenavlägsnafrittvattengenomattplacerabiokoletpåensandbädd.sedanvägs provetföreochefterkontrolleradtorkningochpåsåsättkanmängdenvattenmätas. o Vidarefinnsandraintressantaegenskaperattundersöka,iflerafallhandlardetom innehållavettvisstämne,dettaärenrelativtenkelsakattundersökaviaolika detektionsmetoderilaboratoriet.dock,ärdenintressantafrågansnararevadavdetta somfaktisktblirtillgängligtijordenochfaktisktgerpåverkan.eftersomdettaskeri komplexanaturligamiljöerkandetvaramotiveratmedautentiskaförsökövertidföratt utvärderaeffektenpåföljandepunkter: - Innehållavtungmetallerochutfällningsrisk - Förmågaattadsorberatungmetaller - Näringsinnehållochdesstillgänglighet - Förmågaattadsorberanäringsämnen - PåverkanpåjordenspHvärde Förbättrainmatningssystemet Befintligteknikfördenkontinuerligaprocessenbörkunnaförbättras.Enalternativ inmatningsomärmindrekänsligskullespararesurserochenergisomidagmåsteläggaspå förbehandlingavbränsle.dennainmatningsteknikbordekunnautvecklasochskullegagnas avvidarestudieravolikalösningar. 25

28 7.Slutsats Sammanfattningsviskansägasattingenavdetestadefraktionerafungeradetillfredställande idriften.denkrossadefraktioneninnehöllförmycketsmåpartiklarviketgavproblemmed valvningochmatning.högaskhaltochlågtvärmevärdegjordeattmycketexternenergi behövdetillförasvilketinteärönskvärt.enförbättringavliknandematerialskullekunnaske genomattsållabortdeminstapartiklarna. Denflisadefraktioneninnehöllförmångabitarsomöversteg30mmvilketorsakademånga driftstopp.lösningenärattflisaimindredimensionerochminskasålletsstorlek.denhöga haltaskasomansamlatsibiokolettyderpåattförbränningförekommitochattföreteelsen börundersökasnärmare.direktkopplingtillbränsletkanejpåvisas. Pågrundavojämndriftochandraosäkerheterbörintederesultatsombalansräkningarna förkolochenergivisarbetraktassomrepresentativatalförutbytenianläggningen,utan endastliggatillgrundfördiskussion,jämförelseochplaneringavfortsattaförsök. 26

29 Litteraturförteckning Brownsort,P.A.(2009).BiomassPyrolysisProcesses:PerformanceParametersandTheir InfluenceonBiocharSystemBenefits.AdissertationpresentedforthedegreeofMaster Science.Edinburgh:UniversityofEdinburgh. EBC.(2012).EuropeanBiocharCertificateGuidlinesforaSustainableProductionofBiochar. Arbaz,Switzerland:EuropeanBiocharFoundation. biochar.org/en/download(den ) EU.(2008).EuropaparlamentetsochRådetsdirektiv2008/98/EG.Direktiv. Eurofins.(2017).Telefonkontaktmedlaboratoriepersonalinföranalyseravbränsleochkol. Fortum.(2015).Biokolfårstadenattväxaochutsläppenattminska.Stockholm,Sverige. Pressmeddelande(den ). attvaxaochutslappenattminska/ Gustafsson,M.(2017).ProjektledareiStockholmBiocharProject,påuppdragavStockholm VattenochAvfall. IPCC,(2014).ClimateChange2014:SynthesisReport.ContributionofWorkingGroupsI,II andiiitothefifthassessmentreportoftheintergovernmentalpanelonclimatechange [CoreWritingTeam,R.K.PachauriandL.A.Meyer(eds.)].IPCC,Geneva,Switzerland Lehmann,J.,Joseph,S.(2009).BiocharforEnvironmentalManagement:Science, TechnologyandImplementation(andrauppl.).Derby:Routledge. Naturvårdsverket.(2016).miljömål.se.Hämtatfrånhttp:// Giftfrimiljo/(den ) Ritzén,J.(2016).Hansbiokolsmagigörstantillenexotiskträdgård.Artikeli DagensNyheterStockholm(den ). Shackley,S.,Ruysschaert,G.,Glaser,B.,Zwart,K.(2016).BiocharinEuropeanSoilsand Agriculture,SienceandPractice.NewYork:Routledge. Spokas,K.A.(2010).Reviewofthestabilityofbiocharinsoils:predictabilityofO:Cmolar ratios.carbonmanagement,1(2)s.295. StockholmStad.(2017).Hämtatfrånhttp:// natur/trad/biokol/(den ) 27

30 28 StockholmVattenochAvfall.(2017).BiokolUförettgrönareStockholm.Hämtat frånstockholmvattenochavfall: projektet(den ) Bilaga1. Samtligaberäkningaranvänderdataifråneurofinsanalysrapport,sedennaförfullständigaresultatsamt aktuellmätosäkerhet.(bilaga2ad) Energibalansochutbyteavbiokol Antaganden:Idealtsystemutanförluster,askaniprocessenärinertochdärmedkonstantgenomhela förloppet. Fastställerreferensmängden1kgaskaochberäknarenergin,EsomJ/kgaska Ingåendevärdenerhållessomviktprocent(TS),respektiveMJ/kg(TS).konverterastillreferensmängdenför beräkningar.resultatetkonverterassedantillbakatilllämpligtjämförbarenhet,idettafall,energimängd genereradperkgprocessatbränsle. Beräkningarnagerävenuppgifterommassutbytetavbiokoliförhållandetillbränsle. F1 F1Bränsle Askhalt35,4% Kalorimetrisktvärmevärde13,922MJ/kg E(F1B)=(13,922/0,354=)39,33MJ/kgaska(Energiibränslet) F1Kol Askhalt78,2% Kalorimetrisktvärmevärde6,397MJ/kg E(F1K)=(6,397/0,782=)8,18MJ/kgaska(Energiibiokolet) Utbyteavenergi: #E(F1)=E(F1B)E(F1K)=39,33 8,18=31,15MJ/kgaska(Skillnadienergiinnehållmellanbränsleochbiokol) #E(F1)=31,15MJ/kgaska Konverterarifrånreferenssystemet,31,15*0,354=11,027MJ/kgbränsle. Idealtutbyteavenergiiprocessenifrån1kgbränsleberäknastill11,026MJ. Andelenergiibränsletsombevarasibiokolet: (Beräknatmedreferensen1kgask E(F1K)/E(F1B)=8,18/39,33=0,208 20,8%avenergiinnehålletiF1bränsletbevarasidetproduceradebiokolet.

31 29 Utbyteavbiokol: Mängdenaskaibiokoletiförhållandetillaskhaltibränsle,indikeraratt2,2kgbränslegenererar1kgbiokol, vilketmotsvararetttotaltmassutbytepå45%. F2 F2Bränsle Askhalt2,4% Kalorimetrisktvärmevärde19,916MJ/kg E(F2B)=(19,916/0,24)=82,983MJ/kgaska F2Kol Askhalt47,8% Kalorimetrisktvärmevärde16,889MJ/kg E(F2K)=(16,889/0,478)=35,33MJ/kgaska Utbyteavenergi: #E(F2)=E(F2B)E(F2K)=82,983 3,533=79,450MJ/kgaska #E(F2)=79,450MJ/kgaska Konverterarifrånreferenssystemet,79,450*0,24=19,068MJ/kgbränsle. Idealtutbyteavenergiiprocessenifrån1kgbränsleberäknastill19,068MJ. Andelenergiibränsletsombevarasibiokolet: (Beräknatmedreferensen1kgask E(F2K)/E(F2B)=3,533/82,983=0, ,3%avenergiinnehålletiF2bränsletbevarasidetproduceradebiokolet. Utbyteavbiokol: Mängdenaskaibiokoletiförhållandetillaskhaltibränsle,indikeraratt19,9kgbränslegenererar1kgbiokol, vilketmotsvararetttotaltmassutbytepå5%. Kolbalans Antaganden: Askaniprocessenärinertochdärmedkonstantgenomhelaförloppet. Fastställerreferensmängden1kgaskaochberäknarandelenkolsomkgC/kgaska Ingåendevärdenerhållessomviktprocent(torrsubstans).konverterastillreferensmängdenförberäkningar. Resultatetkonverterassedantillbakatilllämpligtjämförbarenhet,idettafall,#C/C Bränsle. F1 F1Bränsle Askhalt=35,4%

32 Kolhalt,C=34,1% C(F1B)=(34,1/35,4)=0,963kgkol/kgaska F1Kol Askhalt78,2% Kolhalt,C=19,2 C(F1K)=(19,2/78,2)=0,2455kgkol/kgaska #C(F1)=C(F1B) C(F1K)=0,963 0,2455=0,7175kgkol/kgaska #C/C F1Bränsle = 0,7175 0,963 =0,7451 Nästan25%avdetingåendekoletbindsibiokoletmedan75%avgåripyrolysen. F2 F2Bränsle Askhalt=2,4% Kolhalt,C=50,6% C(F2B)=(50,6/2,4)=21,08kgkol/kgaska F2Kol Askhalt47,8% Kolhalt,C=47,7% C(F2K)=(47,7/47,8)=0,9979kgkol/kgaska #C(F2)=C(F2B) C(F2K)=21,08 0,9979=20,08kgkol/kgaska #C/C F2Bränsle = 20,08 21,08 =0,9526 Nästan5%avdetingåendekoletbindsibiokoletmedan95%avgåripyrolysen. Syre_ochväteinnehållibiokolet Denmolärarelationenväterespektivesyreiförhållandetillmängdenkolskautvärderas.Ingåendevärdenfrån eurofinsanalysrapportangesiinnehållperviktprocentochräknasomtillantalmolenligtn=m/moch respektiveatomsmolmassa,msomangesitabellen. C 12,01115g/mol H 1,00797g/mol O 15,9994g/mol Antarreferens1kgbiokol F1Biokol C=19,2%(Ger192gkolperkgbiokol) n c =192/12,01115=15,985mol/kgbiokol H=0,5%(Ger5gväteperkgbiokol) 30

33 n H =5/1,00797=4,960mol/kgbiokol O=1,7%(Ger17gsyreperkgbiokol) n o =17/15,9994=1,0625mol/kgbiokol Moläraförhållandenerhålles: H/C(F1)=4,960/15,985=0,3103(tröskelvärdeIBC0,7) O/C(F1)=1,0625/15,985=0,06647(tröskelvärdeIBC0,4) F2Biokol C=47,7%(Ger477gkolperkgbiokol) n c =477/12,01115=39,713mol/kgbiokol H=1%(Ger10gväteperkgbiokol) n H =10/1,00797=9,921mol/kgbiokol O=2,9%(Ger29gsyreperkgbiokol) n o =29/15,9994=1,8125mol/kgbiokol Moläraförhållandenerhålles: H/C(F2)=9,921/39,713=0,2498(tröskelvärdeIBC0,7) O/C(F2)=1,8125/39,713=0,0456(tröskelvärdeIBC0,4) 31

34 Eurofins Environment Testing Sweden AB Box Lidköping Tlf: Fax: Stockholm Vatten Avfall AB Mattias Gustafsson BGC, STH STOCKHOLM AR-17-SL EUSELI Í%R%^Â8WSÎ Kundnummer: SL Analysrapport Uppdragsmärkn. Biokolsprojektet Provnummer: Provbeskrivning: Matris: Provet ankom: Utskriftsdatum: Provmärkning: Biobränsle "Biokol i staden" F1B Provtagare Helena Söderqvist Analys Resultat Enhet Mäto. Metod/ref Provberedning krossning, malning 1.0 SS-EN 14780:2011 Fukthalt 39.7 % 10% SS-EN ISO ,2,3:2015 Askhalt 35.4 % Ts 10% SS-EN-ISO 18122:2015 Askhalt lev.tillstånd 21.3 % 10% SS-EN-ISO 18122:2015 Flykthalt 53.6 % Ts 5% SS-EN ISO 18123:2015 Flykthalt lev.tillstånd 32.3 % 5% SS-EN ISO 18123:2015 Svavel S % Ts 10% SS-EN ISO 16994:2015 mod Svavel S lev.tillstånd % 10% SS-EN ISO 16994:2015 mod Klor Cl % Ts 15% SS-EN ISO 16994:2015 Klor Cl lev.tillstånd % 15% SS-EN ISO 16994:2015 Kol C 34.1 % Ts 5% SS-EN ISO 16948:2015 Kol C lev.tillstånd 20.5 % 5% SS-EN ISO 16948:2015 Väte H 3.7 % Ts 10% SS-EN ISO 16948:2015 Väte H Lev.tillstånd 6.7 % 10% SS-EN ISO 16948:2015 Kväve N 1.12 % Ts 10% SS-EN ISO 16948:2015 Kväve N Lev.tillstånd 0.68 % 10% SS-EN ISO 16948:2015 Syre O (beräknat) 25.5 % Ts SS-EN 14918:2010 Syre O Lev.tillstånd (beräknat) 50.7 % SS-EN 14918:2010 C-fix (beräknat) 11.0 % Ts 7% * C-fix lev.tillstånd (beräknat) 6.6 % 7% * Denna rapport är elektroniskt signerad. Förklaringar Laboratoriet/laboratorierna är ackrediterade av respektive lands ackrediteringsorgan. Ej ackrediterade analyser är markerade med * Mätosäkerheten, om inget annat anges, redovisas som utvidgad mätosäkerhet med täckningsfaktor 2. Undantag relaterat till analyser utförda utanför Sverige kan förekomma. Ytterligare upplysningar samt mätosäkerhet och detektionsnivåer för mikrobiologiska analyser lämnas på begäran. Denna rapport får endast återges i sin helhet, om inte utförande laboratorium i förväg skriftligen godkänt annat. Resultaten relaterar endast till det insända provet. AR-007v15 Sida 1 av 2

35 AR-17-SL EUSELI Í%R%^Â8WSÎ SS-EN 14918:2010 1) MJ/kg kcal/kg MWh/ton Kalorimetriskt värmevärde Effektivt värmevärde Leveranstillstånd Torrt prov Konstant volym Lev.tillstånd Konstant volym Torrt prov Konstant volym tp askfritt Konstant tryck Lev.tillstånd Konstant tryck Torrt prov Konstant tryck tp askfritt ) Mätosäkerhet 5% Siktanalys EN-ISO ,2:2016* Fraktion (mm) Vikt (g) Vikt % Ack. Vikt % passerat 40 mm mm mm ,25 mm < Fraktion Utförande laboratorium/underleverantör: Eurofins Environment Testing Sweden AB, SWEDEN Lars Rosengren, Rapportansvarig Denna rapport är elektroniskt signerad. Denna rapport är elektroniskt signerad. Förklaringar Laboratoriet/laboratorierna är ackrediterade av respektive lands ackrediteringsorgan. Ej ackrediterade analyser är markerade med * Mätosäkerheten, om inget annat anges, redovisas som utvidgad mätosäkerhet med täckningsfaktor 2. Undantag relaterat till analyser utförda utanför Sverige kan förekomma. Ytterligare upplysningar samt mätosäkerhet och detektionsnivåer för mikrobiologiska analyser lämnas på begäran. Denna rapport får endast återges i sin helhet, om inte utförande laboratorium i förväg skriftligen godkänt annat. Resultaten relaterar endast till det insända provet. AR-007v15 Sida 2 av 2

36 Eurofins Environment Testing Sweden AB Box Lidköping Tlf: Fax: Stockholm Vatten Avfall AB Mattias Gustafsson BGC, STH STOCKHOLM AR-17-SL EUSELI Í%R%^Â8WU3Î Kundnummer: SL Analysrapport Uppdragsmärkn. Biokolsprojektet Provnummer: Provbeskrivning: Matris: Provet ankom: Utskriftsdatum: Provmärkning: Kol "Biokol i staden" F1K Provtagare Helena Söderqvist Analys Resultat Enhet Mäto. Metod/ref Provberedning krossning, malning 1.0 EN 14780:2011/EN 15443:2011/SS :1992/SS 1871 Fukthalt 10.1 % 10% EN ,2,3:2009 mod/ ,2,3:2011 mod/ss187 Askhalt 78.2 % Ts 10% EN 14775:2009/EN 15403:2011/SS :1984 mod Askhalt lev.tillstånd 70.3 % 10% EN 14775:2009/EN 15403:2011/SS :1984 mod Flykthalt 8.4 % Ts 5% EN 15148:2009/EN 15402:2011 Flykthalt lev.tillstånd 7.5 % 5% EN 15148:2009/EN 15402:2011 Svavel S % Ts 10% SS :1991/EN 15289:2011 mod/en 15408:2011 mod Svavel S lev.tillstånd % 10% SS :1991/EN 15289:2011 mod/en 15408:2011 mod Klor Cl % Ts 15% EN 15289:2011/EN 15408:2011/SS :1995 Klor Cl lev.tillstånd % 15% EN 15289:2011/EN 15408:2011/SS :1995 Kol C 19.2 % Ts 5% EN 15104:2011/EN 15407:2011 Kol C lev.tillstånd 17.3 % 5% EN 15104:2011/EN 15407:2011 Väte H 0.5 % Ts 10% EN 15104:2011/EN 15407:2011 Väte H Lev.tillstånd 1.5 % 10% EN 15104:2011/EN 15407:2011 Kväve N 0.44 % Ts 10% EN 15104:2011/EN 15407:2011 Kväve N Lev.tillstånd 0.40 % 10% EN 15104:2011/EN 15407:2011 Syre O (beräknat) 1.7 % Ts EN 14918:2010 annex E/EN 15400:2011 annex E/ASTM-D Syre O Lev.tillstånd (beräknat) 10.5 % EN 14918:2010 annex E/EN 15400:2011 annex E/ASTM-D C-fix (beräknat) 13.4 % Ts 7% * C-fix lev.tillstånd (beräknat) 12.1 % 7% * Denna rapport är elektroniskt signerad. Förklaringar Laboratoriet/laboratorierna är ackrediterade av respektive lands ackrediteringsorgan. Ej ackrediterade analyser är markerade med * Mätosäkerheten, om inget annat anges, redovisas som utvidgad mätosäkerhet med täckningsfaktor 2. Undantag relaterat till analyser utförda utanför Sverige kan förekomma. Ytterligare upplysningar samt mätosäkerhet och detektionsnivåer för mikrobiologiska analyser lämnas på begäran. Denna rapport får endast återges i sin helhet, om inte utförande laboratorium i förväg skriftligen godkänt annat. Resultaten relaterar endast till det insända provet. AR-007v15 Sida 1 av 2

37 AR-17-SL EUSELI Í%R%^Â8WU3Î SS-EN14918/15400/ISO1928 1) MJ/kg kcal/kg MWh/ton Kalorimetriskt värmevärde Effektivt värmevärde Leveranstillstånd Torrt prov Konstant volym Lev.tillstånd Konstant volym Torrt prov Konstant volym tp askfritt Konstant tryck Lev.tillstånd Konstant tryck Torrt prov Konstant tryck tp askfritt ) Mätosäkerhet 5% Utförande laboratorium/underleverantör: Eurofins Environment Testing Sweden AB, SWEDEN Lars Rosengren, Rapportansvarig Denna rapport är elektroniskt signerad. Denna rapport är elektroniskt signerad. Förklaringar Laboratoriet/laboratorierna är ackrediterade av respektive lands ackrediteringsorgan. Ej ackrediterade analyser är markerade med * Mätosäkerheten, om inget annat anges, redovisas som utvidgad mätosäkerhet med täckningsfaktor 2. Undantag relaterat till analyser utförda utanför Sverige kan förekomma. Ytterligare upplysningar samt mätosäkerhet och detektionsnivåer för mikrobiologiska analyser lämnas på begäran. Denna rapport får endast återges i sin helhet, om inte utförande laboratorium i förväg skriftligen godkänt annat. Resultaten relaterar endast till det insända provet. AR-007v15 Sida 2 av 2

38 Eurofins Environment Testing Sweden AB Box Lidköping Tlf: Fax: Stockholm Vatten Avfall AB Mattias Gustafsson BGC, STH STOCKHOLM AR-17-SL EUSELI Í%R%^Â8WT*Î Kundnummer: SL Analysrapport Uppdragsmärkn. Biokolsprojektet Provnummer: Provbeskrivning: Matris: Provet ankom: Utskriftsdatum: Provmärkning: Biobränsle "Biokol i staden" F3B Provtagare Helena Söderqvist Analys Resultat Enhet Mäto. Metod/ref Provberedning krossning, malning 1.0 SS-EN 14780:2011 Fukthalt 43.5 % 10% SS-EN ISO ,2,3:2015 Askhalt 2.4 % Ts 10% SS-EN-ISO 18122:2015 Askhalt lev.tillstånd 1.3 % 10% SS-EN-ISO 18122:2015 Flykthalt 80.4 % Ts 5% SS-EN ISO 18123:2015 Flykthalt lev.tillstånd 45.4 % 5% SS-EN ISO 18123:2015 Svavel S % Ts 10% SS-EN ISO 16994:2015 mod Svavel S lev.tillstånd % 10% SS-EN ISO 16994:2015 mod Klor Cl % Ts 15% SS-EN ISO 16994:2015 Klor Cl lev.tillstånd <0.010 % 15% SS-EN ISO 16994:2015 Kol C 50.6 % Ts 5% SS-EN ISO 16948:2015 Kol C lev.tillstånd 28.6 % 5% SS-EN ISO 16948:2015 Väte H 5.6 % Ts 10% SS-EN ISO 16948:2015 Väte H Lev.tillstånd 8.1 % 10% SS-EN ISO 16948:2015 Kväve N 0.55 % Ts 10% SS-EN ISO 16948:2015 Kväve N Lev.tillstånd 0.31 % 10% SS-EN ISO 16948:2015 Syre O (beräknat) 40.8 % Ts SS-EN 14918:2010 Syre O Lev.tillstånd (beräknat) 61.7 % SS-EN 14918:2010 C-fix (beräknat) 17.3 % Ts 7% * C-fix lev.tillstånd (beräknat) 9.8 % 7% * Denna rapport är elektroniskt signerad. Förklaringar Laboratoriet/laboratorierna är ackrediterade av respektive lands ackrediteringsorgan. Ej ackrediterade analyser är markerade med * Mätosäkerheten, om inget annat anges, redovisas som utvidgad mätosäkerhet med täckningsfaktor 2. Undantag relaterat till analyser utförda utanför Sverige kan förekomma. Ytterligare upplysningar samt mätosäkerhet och detektionsnivåer för mikrobiologiska analyser lämnas på begäran. Denna rapport får endast återges i sin helhet, om inte utförande laboratorium i förväg skriftligen godkänt annat. Resultaten relaterar endast till det insända provet. AR-007v15 Sida 1 av 2

39 AR-17-SL EUSELI Í%R%^Â8WT*Î SS-EN 14918:2010 1) MJ/kg kcal/kg MWh/ton Kalorimetriskt värmevärde Effektivt värmevärde Leveranstillstånd Torrt prov Konstant volym Lev.tillstånd Konstant volym Torrt prov Konstant volym tp askfritt Konstant tryck Lev.tillstånd Konstant tryck Torrt prov Konstant tryck tp askfritt ) Mätosäkerhet 5% Siktanalys EN-ISO ,2:2016* Fraktion (mm) Vikt (g) Vikt % Ack. Vikt % passerat 40 mm mm mm ,25 mm < Fraktion Utförande laboratorium/underleverantör: Eurofins Environment Testing Sweden AB, SWEDEN Lars Rosengren, Rapportansvarig Denna rapport är elektroniskt signerad. Denna rapport är elektroniskt signerad. Förklaringar Laboratoriet/laboratorierna är ackrediterade av respektive lands ackrediteringsorgan. Ej ackrediterade analyser är markerade med * Mätosäkerheten, om inget annat anges, redovisas som utvidgad mätosäkerhet med täckningsfaktor 2. Undantag relaterat till analyser utförda utanför Sverige kan förekomma. Ytterligare upplysningar samt mätosäkerhet och detektionsnivåer för mikrobiologiska analyser lämnas på begäran. Denna rapport får endast återges i sin helhet, om inte utförande laboratorium i förväg skriftligen godkänt annat. Resultaten relaterar endast till det insända provet. AR-007v15 Sida 2 av 2

40 Eurofins Environment Testing Sweden AB Box Lidköping Tlf: Fax: Stockholm Vatten Avfall AB Mattias Gustafsson BGC, STH STOCKHOLM AR-17-SL EUSELI Í%R%^Â8WV<Î Kundnummer: SL Analysrapport Uppdragsmärkn. Biokolsprojektet Provnummer: Provbeskrivning: Matris: Provet ankom: Utskriftsdatum: Provmärkning: Kol "Biokol i staden" F3K Provtagare Helena Söderqvist Analys Resultat Enhet Mäto. Metod/ref Provberedning krossning, malning 1.0 EN 14780:2011/EN 15443:2011/SS :1992/SS 1871 Fukthalt 36.9 % 10% EN ,2,3:2009 mod/ ,2,3:2011 mod/ss187 Askhalt 47.8 % Ts 10% EN 14775:2009/EN 15403:2011/SS :1984 mod Askhalt lev.tillstånd 30.1 % 10% EN 14775:2009/EN 15403:2011/SS :1984 mod Flykthalt 11.1 % Ts 5% EN 15148:2009/EN 15402:2011 Flykthalt lev.tillstånd 7.0 % 5% EN 15148:2009/EN 15402:2011 Svavel S % Ts 10% SS :1991/EN 15289:2011 mod/en 15408:2011 mod Svavel S lev.tillstånd % 10% SS :1991/EN 15289:2011 mod/en 15408:2011 mod Klor Cl % Ts 15% EN 15289:2011/EN 15408:2011/SS :1995 Klor Cl lev.tillstånd % 15% EN 15289:2011/EN 15408:2011/SS :1995 Kol C 47.7 % Ts 5% EN 15104:2011/EN 15407:2011 Kol C lev.tillstånd 30.1 % 5% EN 15104:2011/EN 15407:2011 Väte H 1.0 % Ts 10% EN 15104:2011/EN 15407:2011 Väte H Lev.tillstånd 4.8 % 10% EN 15104:2011/EN 15407:2011 Kväve N 0.54 % Ts 10% EN 15104:2011/EN 15407:2011 Kväve N Lev.tillstånd 0.34 % 10% EN 15104:2011/EN 15407:2011 Syre O (beräknat) 2.9 % Ts EN 14918:2010 annex E/EN 15400:2011 annex E/ASTM-D Syre O Lev.tillstånd (beräknat) 34.6 % EN 14918:2010 annex E/EN 15400:2011 annex E/ASTM-D C-fix (beräknat) 41.1 % Ts 7% * C-fix lev.tillstånd (beräknat) 25.9 % 7% * Denna rapport är elektroniskt signerad. Förklaringar Laboratoriet/laboratorierna är ackrediterade av respektive lands ackrediteringsorgan. Ej ackrediterade analyser är markerade med * Mätosäkerheten, om inget annat anges, redovisas som utvidgad mätosäkerhet med täckningsfaktor 2. Undantag relaterat till analyser utförda utanför Sverige kan förekomma. Ytterligare upplysningar samt mätosäkerhet och detektionsnivåer för mikrobiologiska analyser lämnas på begäran. Denna rapport får endast återges i sin helhet, om inte utförande laboratorium i förväg skriftligen godkänt annat. Resultaten relaterar endast till det insända provet. AR-007v15 Sida 1 av 2

41 AR-17-SL EUSELI Í%R%^Â8WV<Î SS-EN14918/15400/ISO1928 1) MJ/kg kcal/kg MWh/ton Kalorimetriskt värmevärde Effektivt värmevärde Leveranstillstånd Torrt prov Konstant volym Lev.tillstånd Konstant volym Torrt prov Konstant volym tp askfritt Konstant tryck Lev.tillstånd Konstant tryck Torrt prov Konstant tryck tp askfritt ) Mätosäkerhet 5% Utförande laboratorium/underleverantör: Eurofins Environment Testing Sweden AB, SWEDEN Lars Rosengren, Rapportansvarig Denna rapport är elektroniskt signerad. Denna rapport är elektroniskt signerad. Förklaringar Laboratoriet/laboratorierna är ackrediterade av respektive lands ackrediteringsorgan. Ej ackrediterade analyser är markerade med * Mätosäkerheten, om inget annat anges, redovisas som utvidgad mätosäkerhet med täckningsfaktor 2. Undantag relaterat till analyser utförda utanför Sverige kan förekomma. Ytterligare upplysningar samt mätosäkerhet och detektionsnivåer för mikrobiologiska analyser lämnas på begäran. Denna rapport får endast återges i sin helhet, om inte utförande laboratorium i förväg skriftligen godkänt annat. Resultaten relaterar endast till det insända provet. AR-007v15 Sida 2 av 2

42 SPECIFICATIONS PYREG 500 Combustion chamber PYREG reactor Receiver tank Discharge High-temperature heat exchanger Field cabinet 1 Individual components of the PYREG P-500 module All dimensions in mm; subject to changes A PYREG P-500 module consists of a PYREG module container and an exhaust technology container: PYREG MODULE CONTAINER (9.000 x x 2.800; total weight approx. 14 t) Receiver Tank PYREG reactor Combustion chamber Screw conveyor for ash discharge EXHAUST TECHNOLOGY CONTAINER (not shown; x x 2.800; total weight approx. 4 t) High-temperature heat exchanger Field cabinet with automation technology Fan for exhaust gas and combustion air Exhaust gas scrubber (optional) Cooling fan PYREG GmbH Version 10/2015 1