Kan forskning kring avfallshantering i rymden ge uppslag för en mer effektiv avfallshantering på jorden?

Transkript

1 AES LRR Kan forskning kring avfallshantering i rymden ge uppslag för en mer effektiv avfallshantering på jorden? Stina Jansson Kemiska institutionen, Umeå universitet stina.jansson@umu.se 1

2 MIN BAKGRUND Lektor i förbränningskemi/ termisk miljökemi vid Kemiska institutionen

3 MIN BAKGRUND

4 Applikationer med biokol Bildning av organiska miljöföroreningar MIN FORSKNING Bränslesammansättningens inverkan på emissioner Termisk behandling av biomaterial

5

6

7 VAD ÄR AVFALL? According to Nationalencyklopedin: "Allehanda rester som anses sakna bruksvärde..." Enligt EU:s avfallsdirektiv: "an object the holder discards, intends to discard or is required to discard." Enligt branschorganisationen Avfall Sverige: Det finns inget avfall!

8 VAD ÄR AVFALL? Avfallshierarkin: Motverka uppkomst av avfall Minimering Återanvändning Återvinning Kompostering, rötning eller annan biologisk behandling Energiåtervinning Deponering

9 AVFALLSHANTERING I RYMDEN 2030 planerar NASA att landa den första bemannade rymdfärjan på Mars. Det finns dock en hel del frågor som man måste hitta lösningar på, och avfallshanteringen är en av dessa.

10 TRASH-TO-GAS

11 TRASH-TO-GAS

12 MEN VAD BESTÅR AVFALLET AV? Avfall som uppkommer under en lång resa måste brukas som en resurs! Besättning på 4 personer, 360 dagars rymdfärd, producerar ca 2500 kg avfall. Exempel från Mars Orbiter Mission (MOM)

13 OM MITT PROJEKT Thermal treatment and sanitation of waste to yield chars and gaseous fuels Huvudsyftet är att göra en parallell utvärdering av tre olika termokemiska omvandlingstekniker (steam reforming, torrefiering och mikrovågsassisterad pyrolys) för omvandling av avfallsmaterial som genereras under långa rymdfärder till kol och gas. Är en avknoppning/add-on till Trash-to-Gas-projektet som NASA driver.

14 Trash-to-Gas Trash-to-Char

15 TERMISKA OMVANDLINGSTEKNIKER GASIFICATION COMBUSTION Oxygen supply PYROLYSIS Microwave pyrolysis Slow pyrolysis Fast pyrolysis TORREFACTION Temperature

16 MIKROVÅGS- PYROLYS TORREFIERING 6

17 MIKROVÅGS- PYROLYS TORREFIERING

18 Giftiga/miljöskadliga ämnen Gas Termisk behandling Kondensat Fasta produkter Giftiga/miljöskadliga ämnen Användning i rymden eller i habitat

19 Men kan vi inte helt enkelt göra oss av med avfallet genom att slänga ut det i rymden, eller lämna det på Mars?

20 AVFALLSHANTERING SYFTET MED TRASH-TO-GAS I RYMDEN Det vi avser att göra är att: Stabilisera/hygienisera avfallet (inkl. humanavfallet), och reducera vikt och volym. Producera gas som kan användas som bränslegas för framdrivning eller kurskorrigeringar, eller som kan släppas ut på ett säker sätt Producera kolmaterial som kan användas som adsorbenter eller odlingsmedium Omhändertagande av avfall efter landning nära ett ton avfall som förts tillbaka från internationella rymdstationen ISS!

21 MEN VAD VAD BESTÅR BESTÅR AVFALLET AVFALLET AV? AV? Avfall som genereras under resan till Mars o Besättning på 4 personer, 360 dagars rymdfärd, ger ca 2500 kg avfall o Avfallet består av matförpackningar (papper, plast, metallfolie, oäten mat), kläder/handdukar, pappersmaterial, humanavfall, tejp, MAGS (blöjmaterial) Simulerat avfall används för att på ett vetenskapligt sätt testa och jämföra behandlingsmetoderna o 40.3% vattenhalt o 5.9% askhalt o 33.8% kolhalt Avfall från rymdfärja Matavfall

22 MEN Men VADvad BESTÅR består avfallet AVFALLET av? AV? VAD BESTÅR AVFALLET AV? Simulerat avfall enligt NASAs recept:

23 VAD BESTÅR AVFALLET AV? Matavfall (mat, polyeten, Alu folie, nylon) Rengöring (handdukar, shampoo, tandkräm, lite plast) Diverse (hand/ansiktsservetter, näsdukar, desinfekt.trasor, silvertejp, nitrilhandskar, papper) MAGs Fekalier Urin

24

25 KOL SOM ODLINGSMEDIUM

26 MÅNGA FRÅGOR ÅTERSTÅR Behov av sortering, och/eller förbehandling? Hantering av material som inte kan omvandlas till gas eller kol? Bildning av eventuellt hälsofarliga/giftiga ämnen? Hur funkar processerna i mikrogravitation? Kan man gå tillbaka till materialurvalssteget och identifiera/välja material baserat på deras hela livscykel och optimerat nyttjande?

27 Eftersom Sverige är världsledande på tyngdlöshetstester kommer vi att testa teknikerna i försök med 6-12 minuters tyngdlöshet, med sondraket vid Esrange i Kiruna.

28 KAN ASTRONAUTER SOPSORTERA?

29 KAN ASTRONAUTER SOPSORTERA? Detta testades nyligen när sex forskare fick bo i 8 månader på vulkanen Mauna Loa på Hawaii, i en miljö som skulle simulera en Mars-expedition (Hawaii Space Exploration Analog and Simulation (HI-SEAS)).

30 KAN ASTRONAUTER SOPSORTERA? Gruppen fick inte ha någon fysisk kontakt med människor annat än de andra i gruppen. Dessutom var det en 20 minuters fördröjning i alla kommunikationer, och de var tvungna att ha rymddräkt på vid alla tillfällen då de var utanför anläggningen.

31 KAN ASTRONAUTER SOPSORTERA? Och resultatet? Svar JA! Testgruppen var visserligen inte astronauter utan forskare, men de klarade av att sortera sitt avfall under dessa förhållanden (och framför allt är det en fråga om tid, inte kunskap)

32 Så, tillbaka till frågan vi inledde med: Kan forskning kring avfallshantering i rymden ge uppslag för en mer effektiv avfallshantering på jorden?

33 Så, tillbaka till frågan vi inledde med: Kan forskning kring avfallshantering i rymden ge uppslag för en mer effektiv avfallshantering på jorden? Waste is opportunity - Annie Meier, research engineer vid NASA/KSC Avfall är det som är kvar, när fantasin tagit slut - Christian Ekberg, professor och forskare vid Competence Centre Recycling (CCR) på Chalmers Tekniska Högskola.

34 RELEVANS FÖR LIVET PÅ JORDEN

35 RELEVANS FÖR LIVET PÅ JORDEN

36 RELEVANS FÖR LIVET PÅ JORDEN

37 mina inspirerande samarbetspartners: Paul Hintze och Annie Meier, NASA/KSC Prof. Cherie Yestrebsky, University of Central Florida Gunnar Florin, Swedish Space Corporation finansiärerna: Vinnova SWECO Stiftelsen J Gust Richerts Minne ETT TACK TILL

38 Och tack till er för att ni lyssnat! Har ni några frågor?