Techno-economic assessment of novel utilization methods of biosludge

 |  Login

Show simple item record

dc.contributor Aalto-yliopisto fi
dc.contributor Aalto University en
dc.contributor.advisor Mustonen, Kati
dc.contributor.author Nuotio, Anna
dc.date.accessioned 2018-09-03T12:38:01Z
dc.date.available 2018-09-03T12:38:01Z
dc.date.issued 2018-08-28
dc.identifier.uri https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/33718
dc.description.abstract Waste and byproducts from industry should be reused or recycled instead of disposal according to environmental and political targets. However, conventional methods of biosludge handling still rely on incineration with primary sludge or even on landfilling. Thus, alternative sustainable methods for biosludge utilization should be searched. The aim of this thesis was to identify novel utilization methods for biosludge and select the most attractive alternatives for the forest industry. The studied utilization methods were aerobic digestion, anaerobic digestion, thermal drying, pyrolysis, gasification, hydrothermal carbonization (HTC) and fermentation. Based on the review, the most feasible methods were thermal drying, anaerobic digestion and hydrothermal carbonization. The selected methods were used to compose six cases which were evaluated through technical and economic aspects and compared to the conventional method of incineration. The cases were; Case 1: Thermal drying, Case 2: Thermal drying into organic fertilizer, Case 3: Thermal drying into nitrogen fertilizer, Case 4: Anaerobic digestion, Case 5: Anaerobic digestion and thermal drying into organic fertilizer and lastly Case 6: HTC. No political incentives were considered. The technical modelling consisted of configuration of process flow diagram and calculations of mass and energy balances. In the economic modelling the capital investment cost and the operation cost were estimated. With the modelling the profitability of each case was calculated. The evaluation between the cases and available literature showed that all cases induced savings compared to incineration. However, only Case 2: Thermal drying into organic fertilizer, Case 3: Thermal drying into nitrogen fertilizer and Case 5: Anaerobic digestion and thermal drying into organic fertilizer had a net present value (NPV) adjusted payback time during a 10 year time horizon. Case 3 was proposed for the most attractive alternative. However, political incentives or other factors might have a significant effect on the profitability of a case. The results showed that biosludge has various alternative utilization methods which seem feasible through preliminary assessment. The actual feasibility should be determined through detailed process design and pilot runs. en
dc.description.abstract Ympäristöllisten ja poliittisten tavoitteiden mukaan teollisuuden jätteet ja sivuvirrat tulisi ensisijaisesti uudelleenkäyttää tai kierrättää hävittämisen sijaan. Tavallisesti bioliete silti poltetaan primäärilietteen kanssa tai jopa viedään kaatopaikalle. Siksi biolietteelle tulisi löytää kestäviä vaihtoehtoisia hyödyntämismenetelmiä. Tämän työn tarkoitus oli löytää uusia hyödyntämismenetelmiä biolietteelle ja valita näistä menetelmistä metsäteollisuudelle houkuttelevin vaihtoehto. Tutkitut menetelmät olivat kompostointi, mädätys, terminen kuivaus, pyrolyysi, kaasutus ja märkäpyrolyysi. Kirjallisuustarkastelun perusteella toteutuskelpoisimmat vaihtoehdot olivat terminen kuivaus, mädätys ja märkäpyrolyysi. Valittujen teknologioiden perusteella laadittiin kuusi käyttömenetelmää, joiden kannattavuutta tarkasteltiin teknisestä sekä taloudellisesta näkökulmasta. Käyttömenetelmät olivat; menetelmä 1:terminen kuivaus, menetelmä 2: terminen kuivaus maanparannusaineeksi, menetelmä 3: terminen kuivaus typpilannoitteeksi, menetelmä 4: mädätys, menetelmä 5: mädätys ja terminen kuivaus maanparannusaineeksi sekä menetelmä 6: märkäpyrolyysi. Poliittisia kannustimia ei huomioitu laskelmissa. Teknisessä mallintamisessa määritettiin prosessikaavio sekä massa- ja energiataseet. Taloudellisessa mallintamisessa arvioitiin prosessin investointi-ja käyttökustannukset. Mallintamisen avulla jokaisen menetelmän kannattavuus laskettiin. Menetelmien vertailu osoitti, että kaikki prosessit johtivat säästöihin verrattuna polttoon. Kuitenkin vain menetelmillä 2: terminen kuivaus maanparannusaineeksi, 3: terminen kuivaus typpilannoitteeksi ja 5: mädätys ja terminen kuivaus maanparannusaineeksi oli nettonykyarvolla korjattu takaisinmaksuaika 10 vuoden tarkastelujaksolla. Menetelmä 3 todettiin houkuttelevimmaksi hyödyntämismenetelmäksi. Kuitenkin muut tekijät kuten poliittiset kannustimet saattavat vaikuttaa merkittävästi prosessin kannattavuuteen. Tulokset osoittivat, että biolietteellä on useita vaihtoehtoisia hyödyntämismenetelmiä, jotka ovat esitarkastelun perusteella kannattavia. Todellinen kannattavuus tulisi kuitenkin selvittää yksityiskohtaisella prosessisuunnittelulla ja koeajoilla. fi
dc.format.extent 114 + 6
dc.language.iso en en
dc.title Techno-economic assessment of novel utilization methods of biosludge en
dc.title Biolietteen uusien hyödyntämismenetelmien teknillis-taloudellinen arviointi fi
dc.type G2 Pro gradu, diplomityö fi
dc.contributor.school Kemian tekniikan korkeakoulu fi
dc.subject.keyword bioliete en
dc.subject.keyword lietteen hyödyntäminen en
dc.subject.keyword teknillis-taloudellinen arviointi en
dc.subject.keyword lignoselluloosa en
dc.identifier.urn URN:NBN:fi:aalto-201809034843
dc.programme.major Biomass Refining fi
dc.programme.mcode CHEM3021 fi
dc.type.ontasot Master's thesis en
dc.type.ontasot Diplomityö fi
dc.contributor.supervisor Dahl, Olli
dc.programme Master's Programme in Chemical, Biochemical and Materials Engineering fi
dc.location PK fi
local.aalto.electroniconly yes
local.aalto.openaccess no


Files in this item

Files Size Format View

There are no files associated with this item.

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Search archive


Advanced Search

article-iconSubmit a publication

Browse

My Account