IVL Swedish Environmental Research Institute

Dagens reningsverk står inför flera utmaningar såsom skärpta reningskrav, ett förändrat klimat, krav på ökad resurseffektivitet och minskad miljöpåverkan från verksamheten. I en strävan att nå mer hållbara lösningar för avloppsvattenrening och slamhantering har IVL Svenska Miljöinstitutet och Syvab påbörjat ett långsiktigt forskningssamarbete. Under 2016 har olika aktiviteter inom områdena klimat- och miljöpåverkan, slamhantering och processoptimering genomförts.

I en scenarioutvärdering av kol-fotavtrycket för Himmerfjärdsverket har klimatpåverkan från reningsverket kartlagts och inverkan av olika processändringar utvärderats. Resultaten har visat att de dominerande källorna till klimatpåverkan är direkta utsläpp av lustgas från avloppsvattenreningen och av metan vid slamhantering. Scenarioanalysen har visat att åtgärder som vidtagits har givit en positiv effekt och att det med processoptimeringar och ökad samrötning skulle vara möjligt att nå en klimatneutral verksamhet. Rekommenderade fortsatta åtgärder riktas huvudsakligen mot de direkta emissionerna från processerna genom bättre övervakning, styrning och processändringar.

Slamtorkning som komplettering till nuvarande slamhantering har utvärderats och bedömts som en potentiellt resurseffektiv lösning. Fördelar med torkning av slammet är att slammets volym och vikt minskar vilket minskar transportarbetet avsevärt, emissioner av växthusgaser vid lagring och spridning av slam kan minskas och gödselvärdet i slammet ökas. Innan tillämpning i full skala kan bli aktuellt kvarstår dock att torkning godkänns som hygieniseringsmetod för slam.

Eftersom slutanvändning av slam har stor betydelse i nuläget och för arbetet med alternativa slamhanteringsmetoder har en kartering av slamsammansättningen genomförts. Flera slamprover analyserades av olika externa laboratorier för fosfor, metaller och läkemedelsrester. Resultaten visade en stor spridning av uppmätta koncentrationer vilket illustrerar vilken svår matris slam är att analysera. Resultaten visar också att valet av analysföretag skulle kunna påverka om kravet för kvoten mellan kadmium och fosfor klaras eller inte. Även svårigheten att analysera läkemedelsrester i slam har visats genom karteringen.

Som ytterligare ett led i arbetet mot en effektivare slamhantering har det gjorts en vidareutveckling av det substratverktyg som 2015 utvecklades i samarbete mellan Syvab och IVL. Verktyget har gjorts mer användarvänligt och kan användas både för uppföljning och prognostisering av metallhalter och gaspotential vid mottagande av olika externa substrat till rötningen.

Även verksamhetens totala miljöpåverkan har kartlagts för driften av nuvarande och framtida anläggning. Den totala miljöpåverkan från processen minskas i framtidsscenariet, främst på grund av dagens höga miljöpåverkan, vilken blir tydlig vid jämförelse mot andra reningsverk som utvärderats med samma metodik. Huvudanledningen till dagens höga miljöpåverkan är en hög kemikalieförbrukning, där metanol som extern kolkälla till efterdenitrifikationen står för ett mycket stort bidrag. Himmerfjärdsverket står inför en ombyggnation för att möta skärpta utsläppskrav. Med syfte att kunna testa scenarier och ändringar inför ombyggnationen, under ombyggnationen och efter driftsättning av den nya vattenreningslinjen har en dynamisk processmodell tagits fram. Detta arbete är i ett tidigt skede, men resultat från körningarna med modellen har visat att den framtida processen uppnår utsläppskravet på kväve utan behov av extern kolkälla.

För att kvantifiera eventuella besparingar vid lägre rötningstemperaturer gjordes fullskaleförsök med rötning vid olika mesofila temperaturer. Resultaten indikerar att det för Syvabs nuvarande process ger en försumbar effekt att variera temperaturen, dock ses en potential till nettobesparing/-vinst om Syvabs uppvärmningslösning kan förbättras.

Fullskaleförsök gjordes även med ökad belastning på en rötkammare för att studera hur metanproduktionen påverkas vid temporärt behov att stänga ner en eller flera rötkammare för underhåll eller vid substratöverskott. Med 50 % högre OLR jämfört med referensen minskade gasutbytet per kg VS med 5 %. Från fullskaleförsöken konstaterades att både temperaturvariationer och ökad belastning kunde nås utan indikationer på process- eller driftstörningar.

Några av de aktiviteter som redovisas i denna rapport kommer att fortsätta och nya aktiviteter för 2017 innefattar bland annat direkta emissioner av växthusgaser, vidare arbete med en effektiv slamhantering, utvärdering av alternativ kolkälla samt utvärdering av pilottester med MBR.

This report is only available in Swedish. English summary is available in the report.

Verktyget Tidstegen kan användas för att analysera klimatpåverkan vid val av olika energiåtgärder. Resultaten från verktyget kan med fördel användas som ett komplement till andra beslutsunderlag (ekonomi och innemiljö med mera) när ett bygg- eller fastighetsföretag står inför beslut att genomföra en investering i nybyggnation eller i ändring av en befintlig byggnad. I rapporten beskrivs resultat från fyra olika pilotprojekt som har använt verktyget för att analysera klimatpåverkan av olika energiåtgärder i byggnader. Pilotprojekten har även bidragit till utvecklingen av verktyget genom regelbunden återkoppling. Pilotprojekten har genomförts i tre olika fjärrvärmenät (Linköping, Stockholm Nordvästra samt Stockholm Södra och Centrala). Ett av pilotprojekten har även inkluderat energilösningar med fjärrkyla och två pilotprojekt har omfattat solcellslösningar. Beräkningarna i verktyget Tidstegen bygger på så kallad konsekvensanalys, som innebär att effekterna av en förändrad energianvändning analyseras. Det är alltså bara de anläggningar i energisystemet (el, fjärrvärme, fjärrkyla) som påverkas av den förändrade energianvändningen som ingår i konsekvensanalysen. Verktygets beräkningar bygger på metodik som utvecklats av IVL i flera tidigare forskningsprojekt i samarbete med representanter från bygg-, fastighets- och energibranschen.

Systemet för Byggvarudeklarationen har idag en omfattande användning och är i jämförelse med andra länder ett unikt system för miljöinformation. Systemet har i dagsläget fler än 10 000 deklarerade byggvaror. Det är accepterat av både leverantörer och användare av byggvaror som ett överenskommet format för att lämna miljöinformation. Informationen används för att dokumentera och göra miljöanpassade materialval vid nyproduktion, drift och ändring av byggnader. Innehållet i deklarationerna garanteras av den enskilde byggvaruleverantören. I föreliggande projekt har Byggvarudeklarationen uppdaterats i enlighet med förändrad lagstiftning, nya marknadskrav samt anpassats för att informationen ska kunna hanteras digitalt genom förädlingskedjan inom samhällsbyggnadssektorn. Lagstiftning som har legat till grund för uppdateringen är: - Byggproduktförordningen och kraven på prestandadeklaration -REACH, CLP och RoHS - Direktivet om offentlig upphandling

När det gäller marknadskraven är det främst de olika miljöcertifieringssystem (Miljöbyggnad, BREEAM, LEED) för byggnader som idag tillämpas i Sverige som har varit utgångspunkten för förändringarna. Det digitala formatet har utvecklats med fokus på att göra Byggvarudeklarationerna spårbara genom unika dokumentidentiteter dvs att enskilda artiklar har en koppling till en unik byggvarudeklaration. XML-schema även utvecklats utifrån det överenskomna innehållet så att all miljöinformation kan överföras digitalt. Vidare har en applikation och en databas utvecklats som ska användas av den som vill upprätta en digital byggvarudeklaration. Den nya byggvarudeklarationen innehåller följande 11 avsnitt:

1. Grunddata 2. Hållbarhetsarbete 3. Innehållsdeklaration 4. Råvaror 5. Miljöpåverkan 6. Distribution 7. Byggskede 8. Bruksskede 9. Rivning 10. Avfallshantering 11. Innemiljö

This report is only available in Swedish. English summary is available in the report.

The energy use of buildings affects the entire energy system. Choosing climate-friendly energy solutions and renovation strategies in the building stock is thus an important part of the transition to a more sustainable energy system. The construction industry and the real-estate sector have been lacking practical tools to assess the climate implications of different energy solutions in buildings, accounting for the interaction with the energy system.

We developed a tool for calculating the climate impact of a change in a new or rebuilt building, taking into account the interaction between the building and the overall energy system, regarding greenhouse gas emissions. The tool is called Tidstegen and is based on a methodology that has been developed in several research projects. The methodology takes into account the point in time when the building uses and/or produces electricity, heat and cooling, and also the development of the energy systems over time. It analyzes the consequences of changes. This is usually referred to as an environmental assessment from the decision perspective or consequential assessment. It is an established approach in life cycle assessment. The calculations include consequences that occur in the local district heating system and also in the North European electricity system.

The Tidstegen tool allows for making more informed decisions when renovating and building new properties. It can be used by, e.g., property owners, consultants, municipalities or builders as one of several decision-support tools when making decisions on energy efficiency measures or investments to produce renewable electricity, heating or cooling at, on, or in the building. In the tool Tidstegen you compare a building with energy measures to a reference building, which is similar but without the measures being installed. The Tidstegen tool can also be used by energy companies for the climate assessment of, for example, different investments in their district-heating networks.

The user of the tool feeds it with energy data (on produced and used electricity, heating and cooling) for the reference building and for each of the case studies to be analyzed. The reference building, which could be a current building in the case of retrofitting or a base alternative in the case of new construction, is entered by the user. Energy data should have a high time resolution, where hourly data is preferred. If the building is connected to a district-heating network, the user selects this district-heating system if it is available in the tool. Otherwise, the idea is that the local energy company adds new district-heating data in the tool according to a specified method. Initially there will be three modelled district-heating grids available in the tool, a small, a middle-sized and a large, if local data is not available. Data on the electricity system (North European) is already in the tool with three future scenarios that are updated by the coordinators of the tool. The tool then calculates the difference in climate impact between each case study and the reference building and presents the results in numbers, diagrams and bars.

The calculations currently only consider energy use and energy conversion during the operational phase. Energy used to produce building materials has not been included in the project. For this there are other tools available.

There are currently several activities where a tool like Tidstegen would be very useful. The benefits for the construction and real estate industry are, among other things, that they are able to plan energy solutions from a climate perspective at an early stage and that they can better see the consequences of different choices, even if the consequences of energy conversion occur beyond the borders of Sweden. Energy companies see the benefit in that climate-smart decisions in buildings will help the energy system to develop in a sustainable direction. To accomplish that, tools and environmental assessment methods like the Tidstegen are needed.

The actual consequences of a measure are always uncertain. Tidstegen estimates the consequences with models, which are always simplifications of the complex reality. Results from the tool Tidstegen will also probably be considered controversial for some, and the results are not always intuitive. This type of system effects should rather be seen as indicative and used for increased understanding of the systems to which the building is connected, rather than counting the exact climate impact for different energy solutions.

A widespread use of the tool, however, requires that it is user-friendly and free of bugs. Our next step is therefore to test the tool in several pilot projects. As new knowledge and new data are generated, the tool will also need to be updated to avoid becoming outdated. After the pilot projects have been carried out the tool will be available on IVL:s webpage.

Detta är en delrapport från programmet Mistra Digital Forest. Rapporten beskriver den inledande utvecklingen av verktyget BioMapp. Vidare beskrivs vilka digitala data som kan användas som indata för att driva simuleringar med verktyget samt hur den fortsatta utvecklingen planeras inom Mistra Digital Forest. BioMapp är tänkt att användas för att bidra till en ökad förståelse av hur den skogliga råvaran fördelas på olika produktgrupper, samt för att beräkna ett antal håll­barhets­­indikatorer för varje steg i förädlingsprocessen. Dessutom ska BioMapp kunna visualisera och beräkna effekter av ändrade strategier i råvaruförsörjningen, tex om flödet av skogsråvara styrs till industri­kunden baserat på ved- och fiberegenskaper i högre grad än i dag.

This report is only available in Swedish.