IVL Swedish Environmental Research Institute
Not a member yet
3031 research outputs found
Sort by
A case study regarding building-applied solar cells in cities
No full textMed utgångspunkt i solcellers potential avseende lokal elproduktion och klimatnytta fokuserar föreliggande projekt på förutsättningarna för urban byggnadsapplicerad solkraft, detta med fokus på möjligheter och eventuella hinder för att dimensionera anläggningar utifrån fysiska förutsättningar för att utnyttja den fulla potentialen. Projektet har, med stöd i tidigare studier, genomförts med utgångspunkten att solceller är önskvärda ur klimat- och energisystemperspektiv samt att dessa i många fall och för många aktörer är lönsamma. Samtidigt finns bilden av att regelverk för skatter och subventioner samt befintliga prismodeller inte styr mot maximering utifrån fysiska förutsättningar, en bild som bekräftades i inledande dialoger med deltagande aktörer i projektet.
Summary Report: Environmental Life Cycle Assessment of GrowOff Modular Vertical Farm
No full textThis study was developed together with Grönska Stadsodling 365. Grönska is vertical farming company that started in 2015 and has developed a large-scale vertical farm in Stockholm and modular vertical farms which are in place nationwide. Since the start, Grönska has worked to reduce the resource and energy demands in order to promote more sustainable food provisioning. This summary report provides a brief review of the environmental life cycle assessment conducted during 2022 with Grönska on their modular cabinet vertical farms, i.e. the GrowOff system. The work was conducted within the FORMAS project “Assessing and Improving the Sustainability of Urban Vertical farming Systems,” grant 2019-02049 in order to help Grönska identify hotspots and understand the sustainability of the offerings
Referensmätning av kvartsdamm inom väg- och anläggningsprojekt med fokus på arbetsmoment inom losshållning och asfaltfräsning
No full textKvarts ingår i de vanligast förekommande bergarterna i Sverige och finns därmed i många olika industriella processer som rör bearbetning av exempelvis berggrund, sand, cement och betong. Exponering för kvartsdamm via luftvägarna är hälsoskadligt och kan leda till akuta symptom på silikos (stendammslunga) såväl som kronisk sjukdom lång tid efter exponering (mer än 10 år). Andra sjukdomar som förknippas med kvartsexponering är exempelvis lungcancer, hjärt-kärlsjukdom och kronisk obstruktiv lungsjukdom (KOL). För exponering i arbetsmiljön finns ett nivågränsvärde för respirabel kvarts på 0,1 mg/m3 och i Arbetsmiljöverkets föreskrift AFS 2015:2 Kvarts - stendamm i arbetsmiljön anges att referensmätningar, det vill säga mätresultat vid likvärdiga förhållanden, kan användas för riskbedömning av exponerat arbete. I denna rapport presenteras en ansats att ta fram referensmätningar för utsatta arbetsmoment inom väg- och anläggningsprojekt med fokus på losshållning och asfaltfräsning.Totalt genomfördes 62 personburna mätningar av respirabelt damm vid 18 olika tillfällen under höst/vår samt sommarsäsong. I sammanställningen av resultaten inkluderas även 5 mätresultat för arbetsmoment inom losshållning som genomförts av andra aktörer. Vid mätningarna, som pågick under ett normalt arbetspass, fick deltagarna bära en batteridriven pump som drog luft genom en filterprovtagare med föravskiljare, vilken placerats i andningszonen. Därefter vägdes filtren för bestämning av respirabelt damm och kvartsinnehåll analyserades med röntgendiffraktion. Resultaten visar att samtliga koncentrationer av respirabel kvarts vid olika arbetsmoment inom losshållning var väl under gränsvärdet på 0,1 mg/m3 med några värden uppåt halva gränsvärdet. Även uppmätta halter av respirabelt damm var mycket låga inom losshållning, samtliga under 0,25 mg/m3, en tiondel av gränsvärdet. Koncentrationerna av respirabel kvarts inom asfaltfräsning var generellt under gränsvärdet men varierade i större utsträckning mellan de olika arbetsmomenten i fräslaget, jämfört med uppmätta dammhalter. Högst exponering noterades för deltagare som arbetade med fräsmaskiner utan hytt, samt för deltagare som övervakade fräsningen och därmed rörde sig bredvid pågående arbete. Parallella mätningar vid asfaltfräsning i Skåne och Mälardalen illustrerade betydelsen av kvartsinnehållet i berggrund/råmaterial. Skillnaden mellan mätningarna var tydlig för alla arbetsuppgifter inom fräslagen, med högre andel kvarts i dammet vid fräsning i Skåne. Våra mätningar av respirabel kvarts visade på generellt låga exponeringsnivåer vilket inte föranledde att vidare undersöka effekten av eventuella dammreducerande åtgärder inom projektet. I framtiden vore det intressant att även mäta inhalerbar fraktion för att bättre förstå hur en upplevd dammig arbetsmiljö kan reflekteras i kvarts- och dammhalter av olika partikelstorlek. Att tydliggöra vilka parametrar som är viktigast för att bedöma och hantera risk vid exponerat arbete, är fortsatt viktigt, inte minst när det kommer till att göra referensmätningar praktiskt användbara.Crystalline silica (quartz) is one of the most commonly occurring minerals in Sweden and is thus found in many different industrial processes related to the processing of, for example, bedrock, sand, cement and concrete. Exposure to crystalline silica via the respiratory tract is harmful to health and can lead to acute symptoms of silicosis as well as chronic disease long after exposure (more than 10 years). Other diseases associated with crystalline silica exposure are, for example, lung cancer, cardiovascular disease and chronic obstructive pulmonary disease (COPD). There is an occupational exposure limit value for respirable crystalline silica of 0.1 mg/m3 and in the national regulation, the Swedish Work Environment Authority (AFS 2015:2 Kvarts - stendamm i arbetsmiljön) has opened up for the use of reference measurements, i.e. measurement results under equivalent conditions, in risk assessment of exposed work. This report presents an approach to generate reference measurements for exposed work tasks within road- and construction projects with a focus on extraction of rock (including drilling, blasting etc.) and asphalt milling.A total of 62 personal measurements of respirable dust were carried out on 18 different occasions during the autumn/spring and summer season. The compilation of the results also includes 5 measurement results for drilling and blasting carried out by other actors. During the measurements, which took place during a normal work shift, the participants carried a battery-powered pump that drew air through a filter sampler with a cyclone, which was placed in the breathing zone. The filters were gravimetrically weighed to determine respirable dust and crystalline silica content was analyzed by X-ray diffraction.The results show that all concentrations of respirable crystalline silica at work tasks within rock extraction were well below the limit value of 0.1 mg/m3 with some values above half of the limit value. Measured levels of respirable dust were also very low, all below 0.25 mg/m3, one tenth of the limit value. The concentrations of respirable crystalline silica in asphalt milling were generally below the limit value but varied to a greater extent among the different work tasks within the team, compared to measured dust levels. The highest exposure was noted for participants who worked with milling machines without a cabin, as well as for participants who supervised the milling and thus moved next to work in progress. Parallel measurements during asphalt milling in Skåne and Mälardalen illustrated the importance of the crystalline silica content in bedrock/raw material. The difference between the measurements was clear for all tasks within the milling team, with a higher percentage of crystalline silica in the dust when milling in Skåne. Our measurements of respirable crystalline silica showed generally low exposure levels, which did not lead to further investigation of the possible effect of dust reduction measures. In the future, it would be interesting to also measure the inhalable fraction to better understand how a perceived dusty work environment can be reflected in crystalline silica and dust contents of different particle sizes. To clarify which parameters are most important for assessing and managing risk in exposed work is still important, not least to facilitate and make reference measurements practically useful
Nationell luftövervakning : Sakrapport med data från övervakning inom Programområde Luft t. o. m. 2021
No full textNaturvårdsverket ansvarar för den nationella luftövervakningen i bakgrundsmiljö. I rapporten redovisas resultat från verksamheten inom Programområde Luft avseende mätningar (genomförda av IVL Svenska Miljöinstitutet (IVL), Institutionen för Miljövetenskap vid Stockholms universitet (SU), Institutionen för Mark och Miljö vid Sveriges lantbruksuniversitet (SLU), Chalmers tekniska högskola och Sveriges meteorologiska och hydrologiska institut (SMHI) till och med 2021 samt regionala modellberäkningar (utförda av SMHI) till och med 2020. För flertalet av de luftföroreningskomponenter som övervakas inom den nationella miljöövervakningen har det, sedan mätningarna startade för mellan 20 och 45 år sedan, generellt skett en avsevärd förbättring avseende såväl halter i luft som deposition i bakgrundsmiljö. Utvecklingen har dock varierat i något olika utsträckning beroende på komponenter och lokalisering i landet. Föroreningsbelastningen är oftast lägre ju längre norrut i landet man kommer. För de flesta ämnen som det finns miljökvalitetsnormer (MKN) respektive miljömål för ligger halterna avsevärt lägre än angivna gräns- och målvärden. Halterna av marknära ozon överskrider i dagsläget MKN för hälsa vid ett flertal mätstationer i södra Sverige. För såväl partiklar (i form av PM2,5) och bensen (i urban bakgrund) är risken låg att haltnivåer överstiger miljömålens preciseringar. The Swedish Environmental Protection Agency is responsible for the national air quality and precipitation monitoring in rural background areas. This report presents the results from the activities within the National monitoring programme for air pollutants including measurements (performed by IVL Swedish Environmental Research Institute (IVL), Stockholm University (SU), Swedish University of Agricultural Sciences (SLU), Chalmers University of Technology and Swedish Meteorological and Hydrological Institute (SMHI) respectively) until 2021 and modelling (performed by SMHI) until 2020 .For most of the air pollutants monitored the situation has improved significantly since the measurements started between 20 and 40 years back, regarding air concentrations as well as deposition in the rural background. The pollution load is in general decreasing the further north one goes.For most of the components for which there are environmental quality standards (EQS) and environmental objectives, the concentrations are well below the limit and target values. The concentrations of ground-level ozone exceed the air quality standard for health at several locations in southern Sweden. For particles (PM2,5) and benzene (in urban background air) there is a low risk for concentration levels above the specifications of the environmental objectives
Möjligheter och hinder för en grön kemiindustri i Sverige
No full textThis report summarises the results of a set of initiatives taken to identify opportunities and obstacles for the vision to enable a safe, green and sustainable chemical industry, and ultimately reduce the exposure of humans and ecosystems to hazardous chemicals. It represents a mid-term result in the Swedish research programme Mistra SafeChem’s work to present vision and agenda for green chemistry in Sweden. The target group for this report is internal (Mistra SafeChem programme partners) as well as external for all parties interested in the transition to a safe, green and sustainable chemistry. The report is based on the results of several activities/components: an overview of existing concepts for “Green Chemistry”, industry initiatives and the EU Chemical Strategy for Sustainability; a previously published mapping of the Swedish chemical industry; a compilation and analysis of data on import, production and use of selected chemical groups from the Swedish products register and the results of interviews with representatives of chemical industries in Sweden are summarised. Based on the results of these activities a number of obstacles and opportunities have been formulated along with general conclusions and recommendations for the enabling of the transition to a safe, green and sustainable chemistry. The main conclusions can be summarised as: The EU Chemical strategy for sustainability and associated industry initiatives as well as current and planned research initiatives provide a strong framework for coordinated action towards a vision of safe, sustainable and green chemistry. Chemical value chains are complex, international/global and include all societal sectors. Mapping chemical production and use with the purpose of analysing risks and prioritising areas for action/development is thus difficult and involves many actors. The chemical industry is also a heterogenous group of companies with activities ranging from small scale production of e.g. speciality chemicals and pharmaceuticals to large-scale production of base chemicals for a variety of applications and value chains. Different parts of the chemical industry also have widely differing conditions in terms of markets and market competition, industrial infrastructure, financial strength which all affect the possibility for change and introduction of new green and sustainable production methods and products. Research, innovation and investments are central to the future development. Specific challenges are the needs for reliable and low-cost tools for assessment of chemical hazards of both new chemicals and existing chemicals in new materials and applications, and for assessing hazards and risks of chemicals and materials in a life cycle perspective. This is also important in relation to the development of methods to operationalize the Safe and Sustainable by Design concept. Other challenges are the development of innovative production processes, chemicals and materials which fulfil criteria of safety and sustainability and contribute to societal needs including abatement of climate change. Denna rapport sammanfattar resultaten av en rad initiativ som tagits för att identifiera möjligheter och hinder för visionen att möjliggöra en säker, grön och hållbar kemiindustri, och i slutändan minska exponeringen av människor och ekosystem för farliga kemikalier. Det representerar ett stegvis resultat i forskningsprogrammet Mistra SafeChems arbete med att presentera vision och agenda för grön kemi i Sverige. Målgruppen för denna rapport är interna (Mistra SafeChem-programpartners) såväl som externa för alla parter som är intresserade av omställningen till en säker, grön och hållbar kemi. Rapporten bygger på resultaten från flera aktiviteter/komponenter: en översikt över befintliga koncept för ”Grön kemi”, industriinitiativ och EU:s kemikaliestrategi för hållbarhet; en tidigare publicerad kartläggning av den svenska kemiska industrin; en sammanställning och analys av data om import, produktion och användning av utvalda kemikaliegrupper från det svenska produktregistret samt resultaten av intervjuer med företrädare för kemisk industri i Sverige sammanfattas. Baserat på resultaten av dessa aktiviteter har ett antal hinder och möjligheter formulerats tillsammans med allmänna slutsatser och rekommendationer för att möjliggöra omställningen till en säker, grön och hållbar kemi. De viktigaste slutsatserna kan sammanfattas som: EU:s kemikaliestrategi för hållbarhet och tillhörande industriinitiativ samt aktuella och planerade forskningsinitiativ ger en stark ram för samordnade åtgärder mot en vision om säker, hållbar och grön kemi. Kemiska värdekedjor är komplexa, internationella/globala och omfattar alla samhällssektorer. Att kartlägga kemikalieproduktion och användning i syfte att analysera risker och prioritera åtgärds-/utvecklingsområden är således svårt och involverar många aktörer. Kemiindustrin är också en heterogen grupp av företag med verksamhet som sträcker sig från småskalig produktion av t.ex. specialkemikalier och läkemedel till storskalig produktion av baskemikalier för en mängd olika applikationer och värdekedjor. Olika delar av kemiindustrin har också vitt skilda förutsättningar vad gäller marknader och marknadskonkurrens, industriell infrastruktur, finansiell styrka som alla påverkar möjligheten till förändring och införande av nya gröna och hållbara produktionsmetoder och produkter. Forskning, innovation och investeringar är centrala för den framtida utvecklingen. Specifika utmaningar är behovet av tillförlitliga och billiga verktyg för bedömning av kemiska faror av både nya kemikalier och befintliga kemikalier i nya material och applikationer, och för att bedöma faror och risker med kemikalier och material i ett livscykelperspektiv. Detta är också viktigt i relation till utvecklingen av metoder för att operationalisera konceptet Safe and Sustainable by Design. Andra utmaningar är utvecklingen av innovativa produktionsprocesser, kemikalier och material som uppfyller kriterierna för säkerhet och hållbarhet och bidrar till samhälleliga behov inklusive minskad klimatförändring
Long term trials with membrane bioreactor for enhanced wastewater treatment coupled with compact sludge treatment
No full textHenriksdals reningsverk i Stockholm byggs nu ut och om för ökad kapacitet (från 0,8 till 1,6 miljoner PE) och för förbättrad reningsgrad (6 mg TN/l, 0,20 mg TP/L, 5 mg BOD7/l). Projektet inkluderar uppgradering av den befintliga konventionella aktivslamprocessen till en ny membranbioreaktorprocess (MBR) med mer än 1,6 m2 installerad membranyta. Det inkluderar även utökad förbehandling och ett nytt steg för primärslamförtjockning. Termofil rötning av tjockt slam (~6 % TS) vid hög organisk belastning och relativt låg uppehållstid kommer ersätta dagens mesofila rötning. För att öka kunskapen om MBR-teknik i nordiskt klimat har Stockholm Vatten och Avfall (SVOA) och IVL Svenska Miljöinstitutet genomfört långtidsstudier på en membranprocess i pilotskala på FoU-anläggningen Hammarby Sjöstadsverk, som ligger i anslutning till Henriksdals reningsverk. MBR-piloten togs i drift 2013 och byggdes om till sin nuvarande utformning under 2016. År 2017 kompletterades MBR-piloten med en slamlinje för att kunna studera olika aspekter av slamrötning.Under 2021 kördes MBR-piloten med ett fast inflöde på 4,1 m3/h, vilket är 37 % högre än det designade medelflödet, med externt tillförskaffad glycerol och internt producerad VFA-kolkälla för efterdenitrifikation. Aluminium (PAX) användes i stället för trevärt järn (PIX) som komplement till tvåvärt järn (FeSO4) för fosforutfällning. Detta gjordes för att testa driftstrategin för den första MBR-linjen i Henriksdals reningsverk. Medelhalter av kväve och fosfor i utgående vatten var 3,9 mg TN/L respektive 0,07 mg TP/L, vilket innebär att utsläppsvärden uppfylldes även i år. För att uppnå detta krävdes 8,6 g Fe2+/m3 och 0,9 g Al3+/m3. Under försök med fluxförhöjare tillsattes totalt 17,8 g järn (Fe2++ Fe3+)/m3. Glyceroldosen motsvarade 17,3 g COD/m3, och för användning av internt producerad VFA motsvarande dosen 15,5 g COD/m3. Den något högre förbrukningen av fosforfällningskemikalier jämfört med 2020, 1,29 mol metall per mol avlägsnad fosfor, berodde främst på en lägre bio-P aktivitet under 2021. År 2021 var fosforsläppshastigheten mycket låg under våren, ex. < 1 g PO4-P/kg VSS,h i juni men återhämtade sig under sommaren med t.ex. 5,5 g PO4-P/kg VSS,h i juli, efter att doseringen av skumdämpare stoppades. Järn- och aluminiumhalten i det aktiva slammet var 6,2 respektive 0,7 %. Genomsnittlig total slamålder under 2021 var 17,2 dagar och luftad medelslamålder var 7 dagar. Nitrifikation var alltid komplett med utgående ammoniumkoncentrationer under 2 mg/L, förutom vecka 25. Tester med användning av internt producerad VFA som kolkälla visade att den specifika COD-förbrukningen var nästan densamma som för glycerol när man jämförde årsgenomsnittet från 2021 och 2020. Utgående nitrat och total kvävereduktion var liknande under försöket med VFA som resten av året, då glycerol användes. Liksom tidigare år rengjordes membranen i membrantank 1 (MT1) med oxalsyra och membranen i MT2 med citronsyra. Båda membranen rengjordes också med natriumhypoklorit. Membranen kördes med ett genomsnittligt flux på 21 till 25 L/(m2·h), men med startvecka 25 testades fullskaledesignens maximala nettoflux på 30 L/(m2·h) i piloten under 25 veckor. Netto-TMP varierade mellan 49 och 218 mbar för MT1 och mellan 51 och 146 mbar för MT2. TMP reducerades efter varje återhämtningsrengöring (RC) med hypoklorit, men effekten varade inte länge. Permeabiliteten var generellt över 200 L/(m2·h·bar) under hela 2021–2022 för båda membranen. Återhämtningsrengöringar gjordes två gånger med hypoklorit och en gång med syror under 2021. Under 2022 genomfördes en slutlig RC, först med hypoklorit sedan med syror. Den första RC för MT1 resulterade i en tydlig ökning av permeabiliteten efter rengöring. För MT2 var den största ökningen av permeabiliteten resultatet av en citronsyra-MC (en vecka efter hypoklorit-RC). Följande RC i slutet av 2021 och i mars 2022 hade tydliga men mindre positiva inverkan på permeabiliteten. Före den första RC var permeabiliteten högre för MT1 (rengöras med oxalsyra) jämfört med MT2 (rengöras med citronsyra). Efter de första RC hade båda membranen liknande permeabilitet. Som ett resultat av den tuffa driftstrategin från vecka 25 2021 minskade permeabiliteten ganska snabbt efter RC. MT2 nådde en stabil nivå runt 250-300 L/(m2·h·bar) medan MT1 sjönk ytterligare till som lägst 200 L/(m2·h·bar). Utsläpp av klorerade föreningar mättes under den slutliga återställningsrengöringen med natriumhypoklorit. Utsläppsprocessen var långsammare än förväntat och generellt sett observerades inga tydliga tecken på dämpning av utsläppen under provtagningens 21 timmar. Även om sammansatta prover på flera timmar under natten inte ger tillräckligt med detaljer, drogs slutsatsen att utsläppen kan vara skadliga under hela RC-processen ur ett exponeringsperspektiv. Exempelvis nådde trikloramin sin topp vid 36 gånger den rekommenderade gränsen, klorgas vid 73 % av korttidsexponeringsgränsen (15 min exponering) och kloroform vid 9 % av den yrkesmässiga exponeringsgränsen (genomsnittlig arbetsdag på 8 timmar). För att följa upp tidigare mätningar av växthusgaserna lustgas (N2O) och metan (CH4) genomfördes en ny mätkampanj under flera månader i 2021. Generellt sett var utsläppen som observerades 2021 betydligt högre än i tidigare kampanjer och särskilt höga N2O-utsläpp från membrantanken kunde observeras. Någon tydlig orsak kunde inte identifieras men den högre inkommande belastningen med bibehållna reningskrav och ett "bättre" provtagningsupplägg kan delvis vara en förklaring. I samarbete med Kemira genomfördes tester med en fluxförhöjande produkt (flux enhancer). Ingen uppenbar positiv eller negativ förändring i permeabiliteten på grund av dosering av fluxförhöjare kunde dock identifieras utifrån de kontinuerliga processparametrar som övervakades och vanliga variationer i permeabilitet samt effekten av membranrengöring. Eftersom skumbildning är ett vanligt fenomen i MBR-anläggningar genomfördes tester med ett skumdämpande medel som doserades i pulser och kontinuerligt till den biologiska behandlingen under perioden med kraftig skumbildning (mars-juni). Även om skumning inte upphörde helt så kunde en god minskning och kontroll av skumning uppnås. En optimal effekt konstaterades vid en kontinuerlig dos på > 10 ppm. Men även om produkten har visat sig ha en positiv effekt på skumning i MBR-piloten, framstår inte en permanent användning i fullskala som ekonomiskt genomförbar på grund av den höga förbrukningen. Tester med reducerat RAS-flöde från 4×Qin enligt design till 2×Qin syftade till att minska energiförbrukningen. Ett minskat RAS-flöde skulle dock innebära en ökad slamkoncentration i membrantankarna, vilket kan ha negativa effekter på membranets prestanda med mer igensättning, vilket i sin tur kan leda till ökad luftning för membranrengöring och behov av tätare membrantvättar. Projektgruppen kunde dock inte observera några negativa effekter av det minskade RAS-flödet på membranets prestanda. Under 2021 genomfördes tester med övergång från mesofil till termofil rötning, avvattning av rötslam efter mesofil och termofil rötning, samt termofil rötning vid hög organisk belastning (OLR) och låg hydraulisk uppehållstid (HRT) i slampiloten. Resultat visar att övergången från mesofil till termofil rötning kan ske utan större problem om den organiska belastningen minskades lite vid den mest kritiska temperaturen och att stabil drift uppnåddes efter 10-12 dagar. Att utvärdera avvattningen av mesofilt och termofilt rötat slam var svårare och inga tydliga skillnader kunde observeras. En slutsats var dock att de metoder som användes för att bestämma avvattningsbarhet eller optimal polymerdos inte framstår som tillförlitliga. Försök med hög organisk belastning vid termofil rötning visade att rötkammarens prestanda kunde bibehållas upp till en OLR på cirka 4 kg VS/m3, d och en HRT på 12 d. När belastningen ökades ytterligare och HRT minskade, minskade prestandan vad gäller utrötningsgrad och biogas-/metanproduktion, även om själva reaktordriften fortfarande var stabil. Den totala resursåtgången i piloten visade att konsumtionen av glycerol var densamma som för den framtida Henriksdalsdesignen, även om kvävebelastningen i piloten var 21 % högre och den genomsnittliga totala kvävekoncentrationen i utgående vatten var med 3,9 mg TN/L lägre än design på 6 mg TN/L. Järn-/metallförbrukningen var också 73 % av den framtida Henriksdalsdesignen, även om fosforbelastningen till piloten var cirka 50 % högre jämfört med designvärden och utgående fosfatkoncentrationerna låg under målkoncentrationen. Detta förklaras främst av EBPR-aktiviteten i pilotprojektet. Dessutom var förbrukningen av rengöringskemikalier lägre än den framtida Henriksdalsdesignen även om inflödet till piloten var 30 % högre än designen.Henriksdal wastewater treatment plant (WWTP) in Stockholm is currently being extended and rebuilt for increased capacity (from 0.8 to 1.6 million PE) and enhanced treatment efficiency (6 mg TN/L, 0.20 mg TP/L, 5 mg BOD7/L). The reconstruction includes retrofitting of the existing conventional activated sludge (CAS) tanks with a new membrane bioreactor (MBR) process containing 1.6 million m2 of membrane area. It also includes extended pretreatment and a new treatment step for thickening of primary sludge. Digestion of thick sludge (~6 % TS) will be done at thermophilic conditions, unlike today’s mesophilic operation, with high organic load and relatively short retention time. To increase the knowledge of MBRs in Nordic conditions, Stockholm Vatten och Avfall (SVOA) and IVL Swedish Environmental Research Institute have conducted long-term MBR studies in pilot scale at the R&D-facility Hammarby Sjöstadsverk, located on the premises of the Henriksdal WWTP. The MBR-pilot was taken into operation in 2013 and was reconstructed to its current configuration in 2016. In 2017 the MBR pilot was supplemented with a sludge treatment line to study different aspects of sludge digestion. During 2021, the MBR-pilot was operated at a fixed inflow of 4.1 m3/h, which is 37 % higher than the design average flow, with externally provided glycerol as well as internally produced VFA as carbon source for post-denitrification. Aluminum (PAX) was used instead of Ferric (PIX) as complement to Ferrous (FeSO4) for phosphorous precipitation. This was done to test the operational strategy for the first MBR line in Henriksdal WWTP. The average effluent concentration of nitrogen and phosphorus was 3.9 mg TN/L and 0.07 mg TP/L, respectively, which means that the effluent requirements were met also this year. To achieve this, 8.6 g Fe2+/m3 and 0.9 g Al3+/m3 was required. During flux enhancer trials a total of 17.8 g iron (Fe2+ + Fe3+)/m3 was added. The glycerol dose was equivalent to 17.3 g COD/m3 and for internally produced VFA the dose equivalent was 15.5 g COD/m3. The slightly higher consumption of phosphorus precipitation chemicals compared to 2020, 1.29 mole metal per mole of phosphorus removed, was mainly due to a lower enhanced biological phospho¬rus removal (EBPR) activity in 2021. In 2021 the phosphorous release rates were low during the spring and showed < 1 g PO4-P/kg VSS,h in June but recovered in the summer with 5.5 g PO4-P/kg VSS,h in July after the defoaming agent dosing was stopped. The iron and aluminum content in the activated sludge was 6.2 and 0.7 %, respectively. Average total sludge age during 2021 was 17.2 days and average aerated sludge age was 7 days. Nitrification was always complete with ammonia concentrations below 2 mg/L except week 25. Test with use of internally produced VFA as carbon source showed that the specific COD consumption was almost the same as for glycerol when comparing the yearly average from 2021 and 2020. Effluent nitrate and total nitrogen removal was similar during the trial with VFA as the rest of the year, when glycerol was used. Like previous years, the membranes in membrane tank 1 (MT1) was cleaned with oxalic acid and the membranes in MT2 with citric acid. Both membranes were also cleaned with sodium hypochlorite. The membranes were operated with an average net flux around 21 to 25 L/(m2·h) but starting from week 25, the flux was increased to 30 L/(m2·h) which is the design net max flux of the full scale MBR in Henriksdal and was tested in the pilot for 25 weeks. The net TMP varied between 49 and 218 mbar for MT1 and between 51 and 146 mbar for MT2. TMP was reduced after each recovery cleaning (RC) with hypochlorite, but the effect did not last long. The permeability was generally above 200 L/(m2·h·bar) throughout 2021-2022 for both membranes. Recovery cleanings were done twice with hypochlorite and once with acids during 2021. During 2022 a final RC, first with hypochlorite then with acids was carried out. The first RC for MT1 resulted in a clear increase in permeability after cleaning. For MT2 the major increase in permeability was the result of a citric acid MC (one week after the hypochlorite RC). The RCs at the end of 2021 and in March 2022 had clear but smaller positive impact on permeability. Prior to the first RCs, permeability was higher for MT1 (cleaned with oxalic acid) compared to MT2 (cleaned with citric acid). After the first RCs, both membranes had similar permeability. As a result of the tough operational strategy from week 25 2021, permeability decreased quite quickly after RCs. MT2 reached a stable level around 250-300 L/(m2·h·bar) while MT1 decreased even more, to as low as around 200 L/(m2·h·bar). Emission of chlorinated compounds in the off-gas ventilation were measured during the final sodium hypochlorite recovery cleaning. The emission process was slower than expected and generally no clear sign of attenuation of emissions was observed during the 21 hours of sampling. Although composite samples of several hours during the night are not providing enough details, it was concluded that the emissions can be harmful during the entire RC process from an exposure perspective. Trichloramine peaked at 36 times the recommended limit, chlorine gas at 73 % of the short-term exposure limit (15 min exposure), and chloroform at 9 % of the occupational exposure limit (8-hour workday average).To follow up previous measurements of greenhouse gases nitrous oxide (N2O) and methane (CH4), a new campaign was performed during several months in 2021. Generally, emissions observed in 2021 were significantly higher than in previous campaigns in the pilot and especially high N2O-emissions from the membrane-tank could be identified. No clear reason could be identified but the increased incoming load with a maintained effluent quality and a “better” sampling setup may partly be an explanation.In collaboration with Kemira, tests with a flux enhancer product were performed in 2021. However, no obvious positive or negative change in permeability due to dosing of flux enhancer was possible to identify based on continuously monitored process parameters and commonly observed variations in permeability and effect of membrane cleaning. As the formation of foam is a common phenomenon in MBR plants, tests with an antifoaming agent were done by dosing in batches and continuously to the biological treatment during the period of heavy foaming (March-June). Even if foaming was not avoided, a good reduction and control of foaming could be achieved. An optimal effect was achieved with continuous dosages of > 10 ppm. However, even though the product has shown to have a positive effect in the MBR-pilot, a permanent use in full-scale may not be economically feasible due to the high consumption.Test with a reduced RAS flow from the design value of 4×Qin to 2×Qin was done with the aim to reduce energy consumption for pumping. A reduced RAS flow would however imply an increased sludge concentration in the membrane tanks, which may have negative effects on the membrane performance with more clogging and consequently increased aeration for membrane scouring and need for more frequent membrane cleaning. However, no negative effects of the reduced RAS-flow could be seen on the membrane performance. During 2021, tests with a transition from mesophilic to thermophilic anaerobic digestion, dewatering of digested sludge after mesophilic and thermophilic digestion, and thermophilic digestion at high organic loading rate (OLR) and low hydraulic retention time (HRT) were performed in the sludge pilot. Results show that the transition from mesophilic to thermophilic digestion can be done without any major problems if the load was reduced during the most critical temperatures and that stable operation was achieved after 10-12 days. Evaluating the dewatering of mesophilically and thermophilically digested sludge was more difficult and no clear differences could be observed. However, it was concluded that used methods for determining dewaterability or optimal polymer dose are not reliable. Trials with high organic loading rate at thermophilic digestion showed that the digester performance could be maintained up to an OLR of around 4 kg VS/m3, d and an HRT of 12 d. When the load is further increased and HRT decreased, the performance in terms of VS reduction and biogas-/methane production decreased although the reactor operation was still stable. The overall resource consumption in the pilot showed that the consumption of glycerol was the same as for the future Henriksdal design, even though the nitrogen load in the pilot was 21 % higher and the average effluent total nitrogen concentration was 3.9 mg TN/L compared to the design of 6 mg TN/L. Also, the iron/metal consumption was 73 % of the future Henriksdal design, although the phosphorus load to the pilot was about 50 % higher compared to design values and effluent phosphate concentrations were below the target concentration. This is mainly explained by the EBPR activity in the pilot. Also, the consumption of cleaning chemicals was lower than the future Henriksdal design although the inflow to the pilot was 30 % higher than design
Knowledge base for informed management of OSPAR-listed Mytilus and Ostrea beds. Part 2 - Methods for restoration and protection of Mytilus and Ostrea beds
No full textTvåskaliga blötdjur (bivalver) som blåmusslor (Mytilus edulis) och ostron (Ostrea edulis) är nyck-elarter i kustekosystem och de bidrar både till ökad biologisk mångfald genom att skapa livsmiljöer för andra organismer och till flera andra viktiga ekosystemtjänster. Under de senaste åren har både Mytilus- och Ostrea-bankar minskat i antal och omfattning i Europa, och det finns också starka indikationer på en liknande situation för Mytilus i Sverige. För Ostrea saknas generellt kunskap om populationsstorlekar, vilket gör bedömningar av populationsutveckling problema-tisk. Bevarandeåtgärder som beståndsförstärkning och -restaurering ökar därför i omfattning allt eftersom biodiversitet förloras, och det finns ett växande intresse för att återställa habitat skap-ade av musslor och ostron på många platser i världen. Den hotbildsanalys som genomförts av OSPAR för Mytilus- och Ostrea-bankar i Europa indikerar att den primära orsaken till förlust av bivalvbankar i Europa är överexploatering och habitatför-lust, samt sjukdomsutbrott orsakade av patogener. Svenska bivalvbestånd är dock mer eller mindre förskonade från dessa påverkansfaktorer. Andra faktorer kan dock också påverka populationsutvecklingen. Till exempel finns det en oro bland förvaltande myndigheter att det invasiva stillahavsostronet kommer att försämra förutsättningarna för livskraftiga bestånd av Mytilus och Ostrea i Sverige. Sammantaget finns det goda skäl till att utforska vilka möjliga alternativ som finns för förstärkning av Mytilus- och Ostrea-populationerna och vilka metoder som skulle kunna användas om stillahavsostron visar sig vara ett hot mot våra inhemska bivalvpopulationer. Syftet med detta projekt var därför att ta fram ett kunskapsunderlag för utformning av förvaltningsmodeller för skydd av Sveriges populationer av Mytilus och Ostrea. En del i detta arbete utgörs av kunskaps-byggande kring möjliga åtgärder kopplat mot restaurering av bivalvbankar genom till exempel bortrensning av stillahavsostron ur bivalvbankar eller beståndsförstärkning. Sammanfattningsvis genomfördes ett antal olika aktiviteter som redovisas i denna rapport, bland annat ett rensningsförsök i vilket stillahavsostron avlägsnades ur både Mytilus- och Ostrea-bankar, ett beståndsförstärkningsförsök med Ostrea i vilket yngel av Ostrea placerades på olika lokaler, och flera olika studier rörande beståndsförstärkning av Mytilus, bland annat inklu-derande studier av biologiska förutsättningar och metodik kring beståndsförstärkning. Rensningsförsöken visade att det var möjligt att rensa bort stillahavsostron ur bivalvbankar men att detta är tidskrävande och komplicerat, speciellt i samband med Mytilus-bankar. Effekten av rensningen var kortvarig avseende antal stillahavsostron, redan ett år efter rensningsinsatsen var antalet stillahavsostron likvärdigt med antalet före rensningen. Återkoloniseringen skiljde sig åt mellan lokaler, men vilka faktorer som påverkade återkoloniseringen är inte klarlagt. Biomassan av stillahavsostron var på flera av försökslokalerna inte i nivå med före rensningsinsatserna vid projektets slut. Bättre tekniker behöver utvecklas för mer resurseffektiva insatser om denna typ av aktivitet ska genomföras regelbundet. Metoder för att ta hand om skördad biomassa av stillahavsostron behöver också utvecklas. Beståndsförstärkningsförsöken visade också de på att det var möjligt att återetablera bivalvbankar på pilotskala. Även på lokaler med goda förhållanden kommer dock målarten att minska efter utläggning. I försöken var till exempel överlevnaden av Ostrea (ca 30-50 mm längd vid ut-läggning) på den bästa lokalen ca 16 procent efter 2 år, och för Mytilus minskade täckningsgra-den av råmussla (dvs. en blandning av stora och små musslor) med nästan 50 procent på ett år och överlevnaden var ca 20 procent under samma period. Generellt observerades predation vara ett problem för båda arterna. Små och mellanstora Mytilus påverkades mycket av ejder, medan krabbor orsakade hög dödlighet för Ostrea. Lokalspecifika förhållanden var också av stor betydelse för försökens framgång. Exempel på faktorer som diskuteras i denna rapport är förutom förekomst av predatorer också isläggning, substrat, möjlighet till inflyttning av organismer för restaureringsförsök/aktiviteter, djup och exponering. Det är tydligt att mycket är att vinna på ett gediget förarbete innan beståndsförstärkningsaktiviteter initieras. Erfarenheterna från projektet visar också på vikten av skydd mot exploatering av de restaurerade bestånden samt en god relat-ion till myndigheter och markägare. En unik aktivitet i projektet som, till vår vetskap, inte testats tidigare är nyttjandet av restmuss-lor från kommersiell musselproduktion för beståndsförstärkning av Mytilus. Genom att använda spillmusslor skapas ökad cirkularitet och förbättrat resursutnyttjande inom vattenbruksproduktionen, samt att både ekologiska och ekonomiska vinster erhålls då viktiga naturmiljöer återskapas samtidigt som vattenbruksföretagen får minskade kostnader för deponi av spill från produktionen. Det kvarstår dock att utreda hur omfattande denna typ av aktivitet kan bli, då målet inom musselodlingen naturligtvis är att producera en produkt utan påväxt. I tillägg måste reglerings-mässiga förutsättningar för denna typ av nyttjande utredas. Slutligen diskuteras i rapporten ett antal utvecklingsområden som bör utredas vidare inför fram-tida beståndsförstärkningsförsök. Sammantaget kan konstateras att ett fortsatt arbete med att följa upp pågående studier och att övervaka restaureringsframgång, att identifiera kriterier för urval av lokaler, att hitta lokalt optimerade tekniker för restaurering, samt att kvantifiera de ekosystemtjänster som dessa bivalvbankar potentiellt kan bidra med kommer att vara viktigt i arbetet framöver. En viktig del i detta är att dra lärdom av existerande kunskap men också att sätta in denna kunskap i en lokal kontext med målet att identifiera kunskapsluckor. Kombinerat kan dessa aktiviteter utgöra ett första steg mot att etablera en manual för restaurering av musslor och ostron i Sverige.Bivalve molluscs such as mussels (Mytilus edulis) and oysters (Ostrea edulis) are key species in coastal ecosystems, and contribute to increased biodiversity by creating habitats for other organ-isms and to several other important ecosystem services. In recent years, both Mytilus- and Os-trea-beds have been reported to be in decline in Europe, and there are strong indications of a similar situation also for Mytilus in Sweden. For Ostrea, there is a general lack of knowledge about population sizes, which makes assessments of population development problematic. Conservation measures such as stock enhancement and restoration are therefore increasing as biodiversity is lost, and there is a growing interest in restoring habitats created by mussels and oysters in many parts of the world. The threat analysis carried out by OSPAR for Mytilus- and Ostrea-beds in Europe indicates that the primary cause of loss of bivalves in Europe is overexploitation and habitat loss, as well as disease outbreaks caused by pathogens. The Swedish bivalve populations, however, are more or less spared from these impact factors. Nevertheless, other factors can also affect population de-velopment. For example, there is concern among management authorities that the invasive Pacific oyster may impact the populations of Mytilus and Ostrea in Sweden negatively. All in all, there are good reasons to explore the possible alternatives for supporting the development of the Mytilus- and Ostrea-populations, and also methods that could be used if the Pacific oyster prove to impact the native bivalve populations negatively. The purpose of this project was therefore to produce a knowledge base for the establishment of management models for the pro-tection of Sweden's populations of Mytilus and Ostrea. Part of this work include knowledge building, both theoretical and practical, about possible restoration measures of bivalve beds, e.g. removal of Pacific oysters or stock enhancement. To summarise, a number of performed activities are discussed in this report, including a removal experiment in which Pacific oysters were removed from both Mytilus- and Ostrea-beds, a stock enhancement experiment with Ostrea in which juveniles of Ostrea were placed on different sites, and several different studies on stock enhancement of Mytilus, including studies of biological conditions and methodology for population enhancement. The removal experiments demonstrated that it was possible to clear Pacific oysters from bivalve beds but that this is time consuming and complicated, especially in Mytilus beds. In terms of numbers of oysters the effect of the removal was short-lived. Already one year after the removal, the number of Pacific oysters was equal, or higher, to the number before the experiment. In terms of biomass, however, many of the cleared sites did not show complete recovery och the biomass of the invasive species. How long the recolonization time was before the original biomass was re-established is unknown, but calculations indicate that this time is longer than for the abundance of oysters. Better technologies must be developed for more resource-efficient efforts if this type of activity is to be carried out regularly. Additionally, ways to utilize the harvested biomass of Pacific oysters must be established. The stock enhancement experiments also showed that it was possible to re-establish bivalve beds on a pilot scale. Even in sites with good conditions, however, the target species will decrease after relaying. In the experiments performed, the survival of Ostrea (about 30-50 mm in length when re-laid) on the best sites was only about 16% after 2 years, and for Mytilus the cover of mussels (a mixture of large and small mussels) decreased by almost 50% in one year and the survival was about 20% after this period of time. In general, predation was observed to be a problem for both species. Small and medium-sized Mytilus were greatly affected by eider duck, while shore crabs caused high mortality for Ostrea. Site-specific conditions were also of great importance for the success of the experiments. Examples of factors discussed in this report are, in addition to the presence of predators, also ice-cover, substrate, the possibility of moving in organisms for resto-ration experiments/activities, depth and exposure. It is obvious that much can be gained from solid preparatory work before stock enhancement activities are initiated. The experiences from the project also illustrate the importance of protection against exploitation of the restored populations and a good relationship with authorities and landowners. A unique activity in the project that, to our knowledge, has not been tested before is the use of residual mussels from commercial mussel production for stock enhancement of Mytilus. By using waste mussels, increased circularity and improved resource utilization in aquaculture produc-tion can be achieved, with both ecological and economic gains as important natural environments are recreated and costs for waste management from production is reduced for the aquaculture companies. However, it remains to be explored how extensive this type of activity can be as the goal in mussel farming is, of course, to produce a product without fouling. In addition, the regulatory conditions for this type of use must be established.Finally, the report discusses a number of development needs that should be studied further be-fore future stock enhancement experiments. Among these aspects, monitoring of ongoing activi-ties and success rate of restoration should be implemented, guidelines for site selection should be established, optimized techniques for restoration adapted to local conditions should be devel-oped, and the ecosystem services that the bivalve beds can support should be documented in future work. An important part of this is to learn from existing knowledge but also to put this knowledge into a local context with the goal of identifying important knowledge gaps for context relevant activities. Combined, these activities can be a first step towards establishing a manual for the restoration of mussels and oysters in Sweden.C370</p
Knowledge base for informed management of OSPAR-listed Mytilus and Ostrea beds Part 3 – Assessment of conservation value of Mytilus and Ostrea beds
No full textTvåskaliga blötdjur (bivalver) som blåmusslor (Mytilus edulis) och ostron (Ostrea edulis) är nyckelarter i kustekosystem och de bidrar både till ökad biologisk mångfald genom att skapa livsmiljöer för andra organismer och till flera andra viktiga ekosystemtjänster. Under de senaste åren har både Mytilus- och Ostrea-bankar minskat i antal och omfattning i Europa, och det finns också starka indikationer på en liknande situation för Mytilus i Sverige. För Ostrea saknas generellt kunskap om populationsstorlekar, vilket gör bedömningar av populationsutveckling problematiskt. Bevarandeåtgärder som beståndsförstärkning och -restaurering ökar därför i omfattning allt eftersom biodiversitet förloras, och det finns ett växande intresse för att återställa habitat skapade av musslor och ostron på många platser i världen. Marina arter med hög spridningspotential, som till exempel Mytilus och i viss mån Ostrea, har historiskt setts som osannolika att uppvisa populationsgenetiska skillnader mellan olika geogra-fiska områden. Forskning har dock på senare tid visat att spridningsbarriärer orsakade av till exempel strömförhållanden eller skillnader i miljö är vanliga och kan resultera i genetiskt differentierade subpopulationer på geografiskt sett små skalor. Detta innebär att kunskap om populationsgenetiska mönster kan bidra med värdefull information för etablering av effektiva förvaltningsstrategier för olika arter, till exempel genom analys av populationsstrukturer och spridningsmekanismer. Exempelvis är populationsgenetiska strukturer, lokala mönster i rekrytering (det vill säga bottenfällning av nya musslor eller ostron) och spridning av larver av stort värde för att säkerställa en god genetisk bas för bevarande av källpopulationer och för att bibehålla en god rekryteringsbas och spridning av nya individer. För både Mytilus och Ostrea saknas idag kunskapsunderlag om grundläggande populationsgenetiska strukturer, liksom om lokalrekryteringsmönster och larvspridning, varför en bedömning av olika bankars bevarandevärde inte är möjlig. I denna rapport presenteras det arbete som gjorts med att ta fram kunskap som kan bidra till identifiering av särskilt värdefulla Mytilus- och Ostrea-bankar för förvaltning av arterna (AP3 i projektet). Med hjälp av genetiska analyser har storskaliga mönster av utbredning av de olika ”arterna” av släktena Mytilus och Ostrea i Skagerrak studerats, samt var gränserna går mellan de olika arterna och populationerna. Målet var att analysera genetisk diversitet, förekomst av isolerade populationer samt genflöde mellan olika områden i Skagerrak samt att identifiera möjliga barriärer för larvtransport längs med Sveriges och Norges kust. Vidare studerades konnektiviteten (definierat som hur väl områden länkas till varandra genom havsströmmar, t.ex. larv-transport från en population till en annan) mellan olika populationer genom att även beräkna spridningen av partiklar (ägg och larver) från Mytilus- och Ostrea-bankar med hjälp av en oceanografisk spridningsmodell (ROMS/OpenDrift), för att se i vilken utsträckning larver transporteras mellan olika lokaler. Målet var även att identifiera viktiga områden där larver från flera områden samlas samt viktiga källregioner. Resultaten från spridningsberäkningar och genetiska data var samstämmiga för Mytilus. De visade en generell transport av larver norrut, och att lokaler i den inre skärgården var mer isolerade än i den yttre delen av skärgården, särskilt området innanför Tjörn och Orust samt Oslofjorden. En barriär observerades även mellan Tvedestrand och Kragerö längs den norska kusten. Den sydeuropeiska arten M. galloprovencialis observerades också i svenska vatten för första gången, dessutom på flera olika platser, men i en låg andel av det totala antalet provtagna musslor. Genetisk övervakning av denna främmande art är önskvärd för att studera hur förekomsten av arten utvecklas i framtiden och hur den interagerar med lokala bestånd av M. edulis. För Ostrea var de genetiska mönstren och resultaten från modelleringen mindre samstämmiga. Modelleringsresultaten visade att lokaler i den inre skärgården hade lite larvutbyte med andra områden. Lokaler i den mellersta skärgården hade mest utbyte av larver både sinsemellan och med framförallt lokaler i ytterskärgården. Genetiska data visade dock inte på någon tydlig geografisk struktur, möjligen på grund av historiska förflyttningar av ostron. Gemensamt för Mytilus och Ostrea är att larver generellt färdas i en nordlig riktning längs med Sveriges kust, och att larver från många olika populationer samlas i mellersta skärgården i området kring Kosterhavet. Här borde den genetiska diversiteten därför vara hög. Baserat på resultatet från modelleringen bakåt i tiden kan antas att viktiga källområden till larver kan finnas längre söderut mellan Öckerö och Väderöarna. Baserat på resultaten presenterade i denna rapport kan konstateras att både Mytilus- och Ostrea-populationerna i området bör förvaltas som separata sub-enheter, då det finns omfattande genetiska strukturer och spridningsbarriärer för de två arterna. Till exempel är det viktigt att bevara populationer i Göteborgsområdet samt i området runt Koster, då det ena utgör ett viktigt källområde och det andra ett viktigt område där stora mängder larver samlas. Det är också viktigt att bevara både kustnära bankar och bankar i utsjömiljöer på grund av den låga larvspridningen mellan dessa två områden. Bankarna i den mellersta skärgården får bidrag från både den yttre och inre skärgården, så det är möjligt att dessa bankar kan agera som bryggor mellan bankarna i den yttre och den inre skärgården. Vissa områden, såsom området innanför Orust och Tjörn, är mer eller mindre isolerade, vilket gör det viktigt att här skapa en lokal förvaltning som tar hänsyn till bristen på larvtransport in och ut ur området. Avseende Orustområdet är det också viktigt att i framtida undersökningar studera hur det stora antalet musselodlingar i området påverkar de vilda populationerna. Sammantaget kan konstateras att det framkommit mycket värdefull information inom detta projekt som kan bidra till framtagandet av konstruktiva och långsiktigt hållbara förvaltningsstrategier för både Mytilus och Ostrea, men att det samtidigt finns behov av ytterligare utveckling och kunskapsbyggande kring vissa aspekter, framför allt kopplat mot spridning och populat-ionsstrukturer för Ostrea samt interaktioner mellan odlade och vilda musslor.Bivalve molluscs such as mussels (Mytilus edulis) and oysters (Ostrea edulis) are keystone species in coastal ecosystems, and contribute to increased biodiversity by creating habitats for other or-ganisms and to several other important ecosystem services. In recent years, both Mytilus- and Ostrea-beds have been reported to be in decline in Europe, and there are strong indications of a similar situation also for Mytilus in Sweden. For Ostrea, there is a general lack of knowledge about population sizes, which makes assessments of population development problematic. Con-servation measures such as stock enhancement and restoration are therefore increasing as biodi-versity is lost, and there is a growing interest in restoring habitats created by mussels and oysters in many parts of the world. Marine species with high dispersal potential, such as Mytilus and to some extent Ostrea, have historically been thought unlikely to show genetic differentiation on local scales. However, it is becoming increasingly acknowledged that dispersal barriers caused by, for example, current conditions or lack of suitable habitats, are common and can result in genetically differentiated subpopulations on geographically small scales. This means that knowledge of genetic structures can contribute valuable information for the establishment of effective management strategies for different species, for example through analysis of genetic diversity and dispersal mechanisms. For example, knowledge of population structures, local recruitment patterns and dispersal of larvae are of great value to ensure a good genetic basis for the conservation of source- and sink populations and to maintain a good recruitment base and spread of new individuals. For both Mytilus and Ostrea, information about genetic structures, recruitment patterns and larval dispersal is lacking in Sweden, hence limiting the possibilities of assessing the conservation value of different bivalve beds.This report presents the work done to fill this knowledge gap and thereby support the identifica-tion of valuable Mytilus- and Ostrea-beds for species conservation (WP3 in the project). With the help of genetic analyses, large-scale patterns of distribution of the different "species" of the gene-ra Mytilus and Ostrea in the Skagerrak have been studied. The aim was to analyse genetic diversi-ty and gene flow between different areas in the Skagerrak and to identify possible barriers to larval transport along the coasts of Sweden and Norway. To further study the connectivity (de-fined as how well areas are linked to each other by sea currents, eg larval transport from one population to another) between different populations, the spread of particles (eggs and larvae) from Mytilus- and Ostrea-beds was also evaluated using an oceanographic distribution model (ROMS / OpenDrift). The aim was also to identify important areas where larvae from several areas gather (sink areas) as well as important areas which contribute to a high dispersal of larvae (source regions). The results from both the oceanographic trajectory modelling and genetic analysis were con-sistent for Mytilus and illustrated a general transport of larvae northwards along the coast. The results also showed that beds located in the inner archipelago were more isolated than beds in the outer part of the archipelago, especially inside of the islands Tjörn and Orust, and in the Oslo Fjord. A barrier was also observed between Tvedestrand and Kragerö along the Norwegian coast. The southern European species M. galloprovencialis was also observed in Swedish waters for the first time, in several different places, but in a low proportion of the total number of mussels sampled. Genetic monitoring of this alien species is desirable to study how the occurrence of the species develops in the future and how it interacts with local populations of M. edulis.For Ostrea, the genetic patterns and results from the oceanographic modelling were less con-sistent. The dispersal simulations showed that sites in the inner archipelago had little larval ex-change with other areas, while sites in the central archipelago had the most exchange of larvae both among themselves and, above all, with sites in the outer archipelago. The genetic data, how-ever, did not show a clear geographical structure. This is attributed to historical movements of oysters. Common to Mytilus and Ostrea is that larvae were in general transported northwards along the coast of Sweden, and that larvae from many different sites seem to gather in the archi-pelago around the Koster island (sink area). Based on the back-tracking of larvae, important source areas for larvae were found further south between Öckerö and Väderöarna (source areas). Based on the results presented in this report, it is concluded that both the Mytilus and the Ostrea populations in different geographical areas along the Swedish west coast should be managed as separate sub-units as extensive genetic structures and dispersal barriers were observed for both species. For example, it may be important to preserve populations in the Gothenburg area and in the area around Koster, as one is an important source area with the potential to contribute to significant dispersal of both species, and the other was identified to be an important sink area where large numbers of larvae gather. It is also important to preserve both nearshore and off-shore beds due to the low larval dispersal between these two environments. The bivalve beds in the central archipelago receive larvae from both the outer and the inner archipelago, so it is pos-sible that these beds can act as bridges/steppingstones and connect beds in the outer and inner archipelago. Some areas, such as the area inside the islands of Orust and Tjörn were found to be more or less isolated, illustrating the importance of local management that takes into account the lack of larval transport in and out of the area. With regard to the Orust area, it is also important to study how the large number of mussel farms in the area affect the wild populations.All in all, the project has resulted in valuable knowledge that can support the development of constructive and long-term sustainable management strategies for both Mytilus and Ostrea, but that there is also a need for further knowledge building connected to certain aspects, especially linked to the dispersal and population structures for Ostrea as well as to the interactions between farmed and wild Mytilus.C731</p
Concept design and environmental analysis of a fuel cell RoPax vessel - Report in the HOPE (Hydrogen fuel cells solutions in shipping in relation to other low carbon options) project
No full textThis report includes a ship concept design developed for a RoPax ship (a ferry transporting passengers and goods) with hydrogen fuel cell propulsion for intended operations on the route Frederikshavn (Denmark) to Gothenburg (Sweden). The assessments, performed within the HOPE (Hydrogen fuel cells solutions in shipping in relation to other low carbon options – a Nordic perspective) project, shows that it is technically feasible to build and operate such a ship with existing technology for the studied route between these two Nordic countries. Also, the costs of such a concept are assessed and compared to other fuel options including: battery-electric propulsion, electro-ammonia, electro-methanol, biomass-based methane, or fossil liquefied natural gas (LNG), as well as conventional fossil marine gas oil (MGO). The overall result from the comparative analysis of the estimated costs is that the hydrogen fuel cell ship, when assuming current or near future costs for the technology and the hydrogen, is estimated to be some 25 percent more expensive than a conventional fossil fuelled (MGO) RoPax ship (when including costs for emissions in the EU emission trading scheme). However, the cost developments are uncertain. In the case that fuel cell prices, and hydrogen prices, are decreasing, and todays cost levels of emission allowances in the EU emission trading scheme (ETS) increase, the hydrogen fuel cell ship could possibly be operated at lower total costs compared to the MGO fuelled ship. A cost benefit analysis was also performed, comparing costs linked to the technical implementation of hydrogen fuel cell solutions in shipping (with a private and social perspective) to benefits in terms of reduced external costs linked to lower emissions and potential subsides. The cost benefit assessment also confirms that the investment from a private perspective is not cost effective and that additional subsidies may be needed for investments in fuel cell hydrogen technology to take place. The cost effectiveness from a social perspective is strongly dependent on values of highly uncertain parameters. The impacts of emissions of hydrogen as fuel in a Nordic context were assessed for deployment scenarios for hydrogen and fuel cell solutions in Nordic shipping. There is a considerable potential for emission reductions both in terms of CO2, nitrogen oxides (NOX), sulphur dioxide (SO2) and particulate matter (PM) linked to the implementation of hydrogen and fuel cells in Nordic shipping, particularly in the RoPax segment, representing 30% of total CO2 emissions in 2018. Considering the relatively long lifetime of vessels, investments must be made soon to enable a hydrogen powered shipping fleet in the near future. Since it is currently not economically viable with hydrogen and fuel cells vessels there is need for subsidies and investments in pilots to develop solutions and speed up the process.
A comparative life cycle assessment and toxicity evaluation of impregnated railway sleepers
No full textA comparative life cycle assessment (LCA) of impregnated wooden sleepers is presented in this report. The included impregnation oils are linseed oil and creosote, and the environmental aspects considered here are climate change, ecotoxicity, human toxicity and the use of fossil resources. The results of the LCA indicate that the carbon footprint of the linseed oil sleeper is equal to or higher than the carbon footprint of creosote. The main contributors to the linseed oil’s carbon footprint are emissions of nitrous oxide and carbon dioxide from the use of fertilizers on the farmland and carbon dioxide emissions from fossil fuels used in tractors, lorries and for the production of steam and electricity used in the production process. Considering the ecotoxicity and human toxicity, the results indicate that the creosote sleeper performs worse than the linseed oil sleeper, which might be expected. However, depending on how the environmental burdens of linseed oil, linseed cake and straw are allocated between them (mass or economical allocation) the results for the linseed oil sleeper vary to a large extent. The results are associated with some uncertainties: for example, no full-scale production plant for linseed oil sleepers exist today meaning that the input data to some extents are based on estimations. To reduce the carbon footprint of sleepers impregnated with linseed oil, a few measures were identified. For example, by changing from diesel in tractors and trucks in the agriculture of linseed, as well as natural gas in the production process to renewable fuels. The carbon footprint can also be decreased by reusing the sleepers after their use phase.