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
Sustainable use of Baltic Sea natural resources based on ecological engineering and biogas production: System analysis and case study Trelleborg
KTH, School of Industrial Engineering and Management (ITM), Industrial Ecology.
2009 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

Eutrophication is one of the most serious environmental problems in the Baltic Sea due to factors such as nutrient discharges from different sources and long residence time. Eutrophication gives rise to increased primary production, often followed by oxygen depletion and disruption of important ecosystems. An action plan has been created by the Helsinki Commission (HELCOM) in order to achieve good ecological status of the Baltic Sea in the year of 2021. According to the action plan, 21 000 tonnes of nitrogen and 290 tonnes of phosphorus shall be decreased of the annual discharge from Sweden.

The aim of methods within ecological engineering is to solve environmental problems, and the applications ranging from the harvesting of existing ecosystems to the construction of new ecosystems. This study evaluates if harvest of algae, reed, and mussels can help meeting the goals of the action plan considerably, in accordance with areas and biomass amounts that need to be harvested, and to assess the efficiency of the three biomasses with regards to nutrient reduction. The potential of harvested biomasses as substrates in biogas production and as fertilizers is investigated, and how much fossil CO2 that can be saved from being released to the atmosphere if net energy benefits, calculated from energy budgets in the biogas process, replaces fossil fuels.

Life cycle inventories which extend from the harvest (i.e. from the Baltic coast of Sweden) to the production of biogas have been made in order to investigate the biogas potential of algal, reed, and mussel biomass. Suitability of the three biomasses as fertilizers has been assessed through comparison between nutrient sufficiency of crops and nutrient contents of the three biomasses (i.e. based on quotients of nitrogen).

The quantity of biomass in the areas that can be harvested can help meeting the goals of the action plan drawn up by HELCOM, and mussels show to be most efficient with regards to nutrient reduction efficiency. Reed has the highest net energy benefit followed by algae, and both biomasses show potential of further investigation as substrates in the biogas production process. Mussels have low net energy benefit and thus are not a suitable substrate in biogas production. The three biomasses are suitable as fertilizers with respect to contents of nitrogen but the content of phosphorus occurs under the sufficiency levels for the crops (i.e. peas, grain, and sugar beets). For algae and reed, the potassium contents occur above the sufficiency level for peas and grain but under the level for sugar beets, mussels contain lower levels of potassium than the need of the investigated crops.

Abstract [sv]

Eutrofiering är ett av de största miljöhoten i Östersjön och orsakas av faktorer som utsläpp av näringsämnen från olika källor samt lång uppehållstid. Eutrofiering ger upphov till ökad primärproduktion där syrebrist och störning av viktiga ekosystem är vanliga påföljder. En aktionsplan har utformats av HELCOM som fastställer att Sverige ska reducera 21 000 ton kväve och 290 ton fosfor av de årliga utsläppen till Östersjön, med syftet att uppnå god ekologisk status år 2021. Metoder inom ecological engineering innefattar sund skörd av existerande ekosystem med syftet att lösa miljöproblem.

I den här studien undersöks om skörd av alger, vass och musslor kan hjälpa till att möta miljömålen med påtaglig effekt, samt mängder och ytor som måste skördas av de tre biomassorna. Effektiviteten med avseende på näringsreducering hos de tre biomassorna jämförs. Potentialen för användning av de skördade biomassorna som substrat i biogasproduktion samt som gödningsmedel undersöks, samt hur mycket CO2 som kan besparas att släppas ut till atmosfären om nettoenergi från energibudgetar i biogasprocessen ersätter fossila bränslen. Energibudgetar som sträcker sig från skörd till biogasproduktion har utformats samt näringsinnehåll av de tre biomassorna jämfördes med näringsbehov hos vissa grödor för att ta reda på biomassornas eventuella potential som gödningsmedel.

Beträffande biomassor och areor som finns att skörda visade det sig att metoderna kan möta miljömålen utformade av HELCOM. Musslor visade sig vara den mest effektiva biomassan att skörda med avseende på näringsämnesreducering. Vass erhöll högst nettoenergiutbyte (i.e. baserat på energibudgetarna) följt av alger, därmed finns potential för vidare undersökning av de båda biomassorna som substrat i biogasprocesser. Nettoenergiutbytet i biogasprocessen hos musslor var lågt vilket visar att musslorna inte är lämpligt som substrat. De tre biomassorna uppvisar lämplighet som gödningsmedel med avseende på kväveinnehåll men innehållet av fosfor ligger under näringsbehovet hos de grödor som undersöktes. Alger och vass uppfyller kaliumbehovet hos ärter och spannmål, men inte hos sockerbetor. Musslornas kaliuminnehåll är lägre än näringsbehovet hos samtliga grödor.

Place, publisher, year, edition, pages
2009. , 66 p.
Series
Trita-IM, ISSN 1402-7615
Keyword [en]
eutrophication, ecological engineering, biogas, LCI, Baltic Sea, reed, mussels, algae, fertilizer, CO2
Keyword [sv]
eutrofiering, ecological engineering, biogas, LCI, Östersjön, vass, blåmusslor, alger, gödningsmedel, CO2
National Category
Renewable Bioenergy Research Environmental Sciences Bioenergy
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-102552OAI: oai:DiVA.org:kth-102552DiVA: diva2:555405
Subject / course
Industrial Ecology
Educational program
Master of Science - Sustainable Technology
Uppsok
Technology
Supervisors
Examiners
Available from: 2012-11-28 Created: 2012-09-19 Last updated: 2012-11-28Bibliographically approved

Open Access in DiVA

sara_karlsson(935 kB)515 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 935 kBChecksum SHA-512
97efdf6d0019d9ff9f57ee8ecd974e59f9ce4b5b3dd0f80ac9db802ee5db11870a5fde176fc0c6929fefc574b6aa1a23184fe4c93b5fa8d5a8e84cf4bdbe2b25
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Industrial Ecology
Renewable Bioenergy ResearchEnvironmental SciencesBioenergy

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 515 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: 324 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