Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Tillverkning av polymerer från skogsindustriellt bioslam: Temperaturens inverkan på PHA-ackumulering i skogsindustriellt bioslam från Gruvöns bruk i Värmland, Sverige.
Karlstad University, Faculty of Technology and Science, Department of Energy, Environmental and Building Technology. Karlstad University, Faculty of Health, Science and Technology (starting 2013).
2019 (Swedish)Independent thesis Basic level (university diploma), 10 credits / 15 HE creditsStudent thesis
Abstract [sv]

Plast i naturliga miljöer är ett stort problem i dagens läge då materialet oftast inte är 100 %biologiskt nedbrytbart. Plasten bryts ner till bitar i mikrostorlek, dvs. under 5 mm. Mikroplasten ackumuleras i landmassor likväl som i vattendrag och hav. Eftersom materialet kan bära mycket högre koncentrationer av miljögifter än den naturliga miljön så ökar den halter cancerframkallande- och hormonstörande ämnen hos djur. Plast är bevisligen farligt förbiologisk mångfald och måste minskas.Bioplast är en plast med biologiska komponenter men behöver därför inte vara biologiskt nedbrytbar i den naturliga miljön, som t.ex. PLA, polylaktid. Den plasten är baserad på majs men endast nedbrytar i stränga industriella processer. En annan familj av polymerer som kanskapa 100 % biologiskt nedbrytbar plast är PHA, Polyhydroxyalkanoater. Det innebär att PHA bryts ned till CO2 och vatten inom de sex områdena som omfattar all naturlig miljö. I denna rapport har det undersökts producering av PHA från skogsindustriellt bioslamm. Bioslammet som det har utförst fyra försök på i denna rapport är från reningsverket som hör till Gruvöns pappersbruk. Bioslammet som har tagits är returslam efter sedimentering. Försöken som har utförts har haft temperaturbegränsningar, 20oC och 35oC, för att se hur temperaturen påverkar PHA-ackumuleringen. Det gjordes fyra försök på 10 timmar vardera, dvs. två försök på varje temperatur. Försöken utfördes i cylindriska tankar på 50-, 45-, 31-liter, anledningen att volymen skiljde mellan försöken är för att möjligheten inte alltid fanns att hämta samma mängd bioslam från Gruvön vid varje tillfälle. Försöken utfördes över tre dagar med förberedelser dag 1, utförande dag 2 och FTIR- och TOC-analyser dag 3. Under dag 2 har tillsatser av substrat varit en viktig faktor då det har varit pulsmatning med tidsintervall mellan 30- och 60 minuter. Substratet har varit ättiksyra och natriumacetat då bakterierna använder acetatet som en lättnedbrytbar kolkälla. Skillnaden mellan ättiksyra och natriumacetat är att den senare har en minimal påverkan på pH-värdet vid tillsättning. Aspekter som har undersökts i samband med försöken har varit b.la. syrehalt, pH-värde, temperatur och acetatförbrukning. Syftet har varit att få en insikt i hur temperaturen påverkar bakterierna från en blandad kultur och deras förmåga att ackumulera polyhydroxyalkanoat (PHA). Rapporten ska sedan kunna användas som beslutsunderlag vid framtida PHA-producering samt vidarestudier i ämnet. Målet med studien är att undersöka hur ackumulering av PHA och acetatförbrukningen påverkas vid 20oC respektive 35oC. Resultaten visar att de önskade temperaturerna inte riktigt uppnåddes då de blev 22oC och 33oC. Det ses tydligt att bakterierna förbrukar betydligt mindre mängder substrat vid 22oC än vid 33oC utan att PHA-ackumuleringen påverkas nämnvärt. Skillnaden i ackumuleringshastigheten mellan de två temperaturerna var såpass liten att den anses försumbar. Den maximala PHA-halten uppnåddes tyvärr inte på grund av försökens tidsbegränsning på 10 timmar.

Slutsatsen är att lägre temperaturen leder till mindre acetatförbrukning men lika hög PHA-ackumulering, att ackumuleringshastigheten är försumbar samt att 10 timmar ackumuleringstid inte var tillräckligt för att nå maximala halter av PHA. Framtida studier i ämnet borde kolla på följande problemställningar:

• SÄ-koncentrationens inverkan på acetatförbrukning och PHA-ackumulering.

• Stegrande eller kontinuerlig tillsättning av substrat.

• Temperatur och tillsättning av substrat, dess inverkan på syrehalten.

• Tidsaspekt vid PHA-ackumulering.

Dessa problemställningar har tagits fram utifrån denna rapport, dvs. vilka faktorer som uppmärksammades till att ha potential till att vara viktiga inför PHA-produktion i pilotskala.

Abstract [en]

Plastic in natural environments is a big problem in today's situation as the material is usuallynot 100 % biodegradable. The plastic is broken down into pieces of micro-size, meaning below 5 mm. The micro-plastic accumulates in landmasses as well as in watercourses and oceans. Because the material can carry much higher concentrations of environmental toxins than the natural environment, it increases the levels of carcinogenic and endocrine disruptors in animals. Plastic is apparently dangerous for biodiversity and must be reduced. Bioplastic is a plastic with biological components but therefore does not have to bebiodegradable in the natural environment, such as PLA, polylactide. The plastic is based on corn but only degrades in severe industrial processes. Another family of polymers capable of producing 100 % biodegradable plastic is PHA, Polyhydroxyalkanoates. This means that PHA is broken down into CO2 and water in the six areas that cover all natural environments. In this report, the production of PHA from forest industrial biosludge has been investigated. The biological sludge that has been used in four attempts in this report is from the sewagetreatment plant that belongs to Gruvön's paper mill. The sludge that has been taken is the returnsludge after sedimentation. The attempts that have been performed have had temperature limitations of 20°C and 35°C, to see how the temperature affects PHA accumulation. Four attempts were done in 10 hours each, meaning two attempts at each temperature. The attempts were carried out in cylindrical tanks of 50-, 45-, 31-liter, the reason that the volume differed between the attempts is because the possibility was not always available to retrieve the same amount of bio-sludge from Gruvön on each occasion. The attempts were carried out over three days with preparations on day 1, execution on day 2 and FTIR- and TOC-analyzes on day 3. During day 2, additions of substrate have been an important factor since there has been pulse feeding with time intervals between 30- and 60 minutes. The substrate has been acetic acid and sodium acetate since the bacteria use the acetate as an easily degradable carbon source. The difference between acetic acid and sodium acetate is that the latter has a minimal effect on the pH-value when added. Aspects that have been investigated in connection with the attempts have been e.g. oxygen content, pH-value, temperature and acetate consumption. The purpose has been to gain an insight into how the temperature affects the bacteria from a mixed culture and their ability to accumulate polyhydroxyalkanoate (PHA). The report should then be used as a basis for decision-making in future PHA production and further studies on the subject. The aim of the study is to investigate how the accumulation of PHA and acetate consumptionis affected at 20oC and 35oC, respectively.The results show that the desired temperatures were not really achieved when they became 22°C and 33°C. It is clearly seen that the bacteria consume considerably smaller amounts of substrate at 22oC than at 33oC without the PHA accumulation being significantly affected. The difference in the rate of accumulation between the two temperatures was so small that it is considered negligible. The maximum PHA content was unfortunately not achieved due to the 10 hour attempt time limit. The conclusion is that the lower temperature leads to less acetate consumption but equallyhigh PHA accumulation and that the difference in accumulation rate between the two temperatures is negligible and last that 10 hours of accumulation time was not sufficient to reach maximum levels of PHA. Future studies on the subject should look at the following issues:

• The impact of SE concentration on acetate consumption and PHA accumulation.

• Increasing or continuous addition of substrate.

• Temperature and addition of substrate, its impact on oxygen content.

• Time aspect of PHA accumulation.

These issues have been developed on the basis of this report, meaning which factors were highlighted to have the potential to be important for PHA production on a pilot scale.

Place, publisher, year, edition, pages
2019. , p. 21
National Category
Engineering and Technology
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kau:diva-75494OAI: oai:DiVA.org:kau-75494DiVA, id: diva2:1366913
Subject / course
Environmental and Energy Systems
Educational program
Bachelor of Science in Enviromental and Energy Engineering, 180 hp
Supervisors
Examiners
Available from: 2019-10-31 Created: 2019-10-31 Last updated: 2019-10-31Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(994 kB)4 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 994 kBChecksum SHA-512
bca79e1f0743b5d8c976e560e2cca63955254688fa3f0712b1e9565c694a6ede9d5eee27d0a7f947f541ad2ae798a4f9efccf731cb5318137d37323a80ddad92
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Department of Energy, Environmental and Building TechnologyFaculty of Health, Science and Technology (starting 2013)
Engineering and Technology

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 4 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 27 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf