Bioplastproduktion från skogsindustriellt avloppsvatten : En energiteknisk och ekonomisk utvärdering för att producera polyhydroxyalkanoater på Gruvöns Bruk

Detta är en M1-uppsats från Karlstads universitet/Fakulteten för hälsa, natur- och teknikvetenskap (from 2013)

Sammanfattning: I framtiden kommer avfall att behöva hanteras cirkulärt och resurser tas om hand för att möta hårdare framtida miljökrav. Ett miljöproblem som lyfts de senaste åren är nedskräpning där plast ofta nämns som ett exempel. Plast är ett viktigt material och används i stora delar av samhället. Det är hållbart och har ett högt nedbrytningsmotstånd vilket har bidragit till materialets popularitet. Dock leder dess egenskaper till problem om materialet hamnar i naturen eller havet. Ett alternativ till konventionellt tillverkad plast som senare år har fått uppmärksamhet är bioplast. Ett sätt att tillverka bioplast är från polymerer som kallas polyhydroxyalkanoater (PHA). PHA är biologiskt lättnedbrytbara, biobaserade och förnyelsebara polymerer och benämns som framtidens polymerer av forskare. Polymererna kan tillverkas från mixade bakteriekulturer som bland annat hittas i skogsindustriella avloppsvatten. Fördelar med att använda en mixad istället för en monobakteriekultur är reducerade kostnader i produktionen. De höga kostnaderna för produktionen är en nackdel och lyfts fram som ett hinder för att en storskalig industriell produktion kan ske lönsamt enligt tidigare studier. Kostnaderna för extraktionen av polymererna utgör ungefär 70 % av de totala produktionskostnaderna. I det här arbetet har sex olika teoretiskt uppbyggda system som producerar färdiga PHA polymerer från skogsindustriellt avloppsvatten undersökts med Gruvöns bruks biologiska reningsanläggning, Multibio, som utgångspunkt. Systemen som undersöktes var kombinationer av olika sätt att fermentera avloppsvattnet och därefter extrahera polymererna. Målet var finna det system som var mest ekonomiskt försvarbart med ett syfte att analysera olika system som kan bidra till en ekonomisk hållbar tillväxt. För att beräkna flöden av massa och energi upprättades en beräkningsmodell i Matlab Simulink, där dagsdata från 2019 matades in. Resultaten från mass- och energianalysen importerades därefter till Microsoft Excel och en kalkyl byggdes. Resultaten visade att systemet med fermentering vid inloppstemperaturen på flödet och en kombination av högtryckshomogenisering och enzymextraktion producerade upp till 650 ton PHA per år och även generade en vinst på cirka 20 miljoner kronor om året. Med hjälp av nuvärdesmetoden itererades en högsta tillåten grundinvestering fram för att systemet ska vara avbetalat efter 15 år som slutade på cirka 150 miljoner kronor. I studien förekommer osäkerheter som efter analyser och diskussion är rekommenderade att utredas vidare som bland annat efterhanteringen av de nya kemikalier som uppstår med det nya systemet och indata på priser till kalkylen. Av studiens resultat dras slutsatsen att potential finns för att produktion av PHA från skogsindustriellt avloppsvatten kan ske med en ekonomisk hållbarhet men att fortsatta studier är nödvändiga på grund av osäkerheterna i arbetet.

  HÄR KAN DU HÄMTA UPPSATSEN I FULLTEXT. (följ länken till nästa sida)