Blog from the Environmental Engineering Research Group at SLU
Photo: Viktoria Wiklicky
Titel: Livscykelanalys av fluglarvskompostering under storskaliga svenska förhÄllanden
Title:Life Cycle Assessment of Large Scale Fly Larvae Composting in Swedish Conditions
Credits: 30 credits
Level: Advanced
Subject: Technology or environmental science
Start: As soon as possible
Foto: Viktoria Wiklicky
Titel: Livscykelanalys av fluglarvskompostering under storskaliga svenska förhÄllanden
Title: Life Cycle Assessment of Large Scale Fly Larvae Composting in Swedish Conditions
HögskolepoÀng: 30 hp
NivÄ: Advancerad
Ămne: Teknologi eller miljövetenskap
Start: SÄ snart som möjligt
Bakgrund
Fluglarvskompostering (FLC) Àr en relativt ny och mycket effektiv metod för behandling av matavfall. Behandlingen utförs med amerikanska vapenflugslarver (Hermetia Illucens). Larverna Àr mycket effektiva nÀr det gÀller att utvinna de nÀringsÀmnen som finns i matavfallet och samla dem i sin egen biomassa. Behandlingen varar i tvÄ veckor, varefter larverna separeras frÄn behandlingsresten. Behandlingsresten kan anvÀndas pÄ samma sÀtt som traditionell kompost, men den Àr mer rik pÄ kvÀve. Larverna kan anvÀndas pÄ olika sÀtt. Optimalt kan de anvÀndas som foder för produktionsdjur, fiske och som husdjursfoder, men nuvarande lagstiftning begrÀnsar deras anvÀndning. I nuvarande lagstiftning kan larver som odlas pÄ matavfall anvÀndas som husdjursmat, rÄmaterial sÄ som proteiner, oljor och kitin och som högkvalitativt underlag för biogasproduktion. Inom en kort tid fÄr larver som odlas pÄ grönsakssubstrat anvÀndas som foder i fiskodling och eventuellt i fjÀderfÀproduktion.
Problemformulering
Forskning om FLC har utförts betrÀffande substratomvandlingen och larvernas sammansÀttning. Forskning om miljökonsekvenserna av FLC och sÀrskilt pÄ energibehovet och vÀxthusgasutslÀpp vid storskalig avfallshantering Àr fortfarande mycket begrÀnsad. Storskalig FLC befinner sig i genomförandefasen i Sverige med ett pilotanlÀggningsreningsverk som etableras i Eskilstuna vid Eskilstuna StrÀngnÀs Energi och Miljö AB avfallsbehandlingsanlÀggning. En del av genomförandet av detta pilotprojekt Àr att utföra LCA för FLC-behandling av livsmedelsavfall. Detta examensarbete kommer att ge ett stort bidrag till denna bedömning.
Utförande
Miljöteknikgruppen har forskat pÄ FLC under mÄnga Är och har samlat in nödvÀndiga data för att utföra en LCA-studie av FLC-avfallsbehandlingssystemet.
UtslÀppsuppgifterna frÄn tvÄ projekt kommer att analyseras. Luftningsbehovet som berÀknas i ett annat projekt kommer att anvÀndas som underlag för att utvÀrdera energibehovet i pilotprojektet som inrÀttas vid Eskilstuna. Temperaturdata frÄn tidigare experiment kommer att anvÀndas för att uppskatta vÀrmebehovet under olika sÀsonger under svenska förhÄllanden. De olika anvÀndningsfallen av larver kommer att jÀmföras baserat pÄ exemplen som presenteras i bakgrundssektionen.
Det förvÀntade studieomrÄdet skulle vara att berÀkna utslÀpp av vÀxthusgaser och primÀr energianvÀndning bilda storskalig fluglarvskompostering i förhÄllande till andra avfallsbehandlingsalternativ som rötning och kompostering. Eftersom denna behandlingsmetod har potential att producera djurfoder frÄn avfall, skulle detta vara ett viktigt fokus i studien.
Kompetens och erfarenhet
Tidigare erfarenhet av LCA och/eller avfallshantering Àr önskvÀrd, men inte obligatorisk.
Kontakt: Mattias Eriksson eller Evgheni Ermolaev, Institutionen för energi och teknik, SLU
Email: mattias.eriksson@slu.se eller evgheni.ermolaev@slu.se
Telefon: 018-671732
Den 25 mars gav sig tre av gruppens medlemmar, Prithvi Simha, Giulio Zorzetto, och Caroline Karlsson av till Finland med en slÀpvagn fullastad med komponenter som bildar ett urinsorteringssystem. De tog nattfÀrjan och nÄdde destinationen nÀsta dag, dÄ de fortsatte resan till Tammerfors. PÄ plats i Tammerfors ska de nu med hjÀlp av den finska parten av projektet installera komponenterna i en portabel toalett. Urinsorteringssystemet berÀknas vara igÄng första veckan i mars.
Efter en veckas tid i Tammerfors, Finland var gruppen klara med installationen av urintorkningssystemet i Biomajatoaletten. Systemet inhyses i en portabel trailer som innehÄller en pissoar och en urinsorterande torrtoalett. Urinen behandlas genom alkalinisering och koncentrering, en metod som har tagits fram och utvecklats av vÄr forskargrupp under flera Ärs tid. Urintorkningen, som upptar en yta pÄ endast 0,75 m2, har kapacitet att omvandla 30 l urin per dag till ett torrt gödsel med hög nÀringsÀmneskoncentration.
Den fjÀrde mars transporterade gruppen och övriga parter i MORTTI-projektet toaletten 100 km vÀst om Tammerfors. Toaletten Àr nu i bruk och tanken Àr att anvÀndningen ska fortskrida Ätminstone tre mÄnader till.
Kretsloppstekniksgruppen har sedan början av Äret jobbat pÄ att konstruera ett pilotsystem för urintorkning. Flera medlemmar i gruppen har deltagit i utformandet, byggnationen, simuleringen samt testandet av systemet, som har kapacitet att behandla 30 l urin per dag pÄ en yta mindre Àn 1 m2. Under perioden utfördes flera experiment bÄde inom- och utomhus, se bilderna ovan. Idén Àr att systemet ska installeras i en portabel toalett i Finland under första veckan av mars med mÄlet att behandla 30 l urin per dag.
Flera uppdateringar kommer!
I slutet av Januari presenterade Kristina Lundgren sitt examensarbete pÄ Uppsala universitet. MÄlet med exjobbet var att öka förstÄelsen kring hur bakterier pÄverkar fluglarvskompostering med den amerikanska vapenflugan. I projektet isolerades bakterier frÄn den amerikanska vapenflugans Àgg vilka sedan ympades in i matavfall strax innan larver tillsattes. Resultaten pekade pÄ att varken överlevnaden, total larvbiomassa eller materialreduktion pÄverkades av tillsats av bakterier till substratet. Variationen i resulterande larvbiomassa och materialreduktion minskade dock nÀr en eller flera bakterier ympades in i matavfallet. DÀrmed blev systemet mer förutsÀgbart vilket Àr sÀrskilt intressant för uppskalning. Att fluglarvskompostering kan anvÀndas för att producera vÀrdefulla produkter from organiskt avfall intresserade mÄnga i publiken. BÄde storskalig produktion och bakteriers potentiella positiva effekt i andra substrat diskuterades efter presentationen.
Just at the end of January, Kristina Lundgren presented her master thesis at Uppsala University. The aim of the thesis was to increase the understanding of how bacteria may affect fly larvae composting with the black soldier fly. The results showed no significant impact on the survival, final biomass or reduction of substrate when bacteria isolated from BSF eggs where inoculated into the substrate (food waste). However, interestingly the variation in resulting biomass and material reduction was decreased when any bacteria or group of bacteria were added to the food waste. Hence, the system became easier to predict, which especially is desirable when scaling up the system. The audience seemed intrigued by fly larvae composting as a waste management tool and had questions both regarding large scale facilities and the possibility that inoculation bacteria might yield positive effects in other substrates.
After a week in the city of Tampere in Finland, our team over there finished integrating a urine drying bed into the Biomaja toilet. The entire toilet is on a trailer, making it portable and houses a dry urinal and a urine diverting dry toilet. The urine treatment is done by alkaline dehydration, a technology developed by our research group and which we have been pursuing for several years now. The urine treatment unit requires an area of just 0.75 m2 and has a capacity of processing 30 L urine/day into a dry, nutrient-rich fertiliser.
On the 4th of March, members of our group that travelled to Finland, along with partners from the MORTTI project transported the integrated toilet 100 km west of Tampere. The toilet is now very much operational, and is intended to be used for a period of at least 3 months.
Dagligen lÀcker vÀxthusgaser ut till atmosfÀren vÀrlden över som pÄverkar klimatet negativt. Dessa lÀckage sker bland annat frÄn illa skötta och oplanerade deponier dÀr mycket organiskt avfall hamnar. Vad kan göras för att fÄ ut nÄgot utav vÀrde frÄn organiskt avfall och förhindra att det hamnar pÄ deponier vilket skulle minska utslÀppen av vÀxthusgaser? Den amerikanska vapenflugans larver kan anvÀndas för detta ÀndamÄl dÄ de livnÀr sig pÄ organiskt avfall och kan halvera mÀngden avfall. Larverna kan separeras frÄn det behandlade avfallet och anvÀndas i djurfoder och behandlingsresten kan anvÀndas som organiskt gödningsmedel. Resurserna i det organiska avfallet behöver Äterinföras i kretsloppet för att skapa ett hÄllbart samhÀlle dÄ tillgÄngarna pÄ jorden sinar, detta genom att avfallet omvandlas och att resurserna i avfallet anvÀnds.
Eftersom att det Àr förbjudet att utfodra produktionsdjur med animaliska biprodukter enligt artikel 22.1.b i Europaparlamentets och rÄdets förordning (EG) nr 1774/2002, sÄ kan inte larverna utfodras med organiskt avfall dÄ flugan anses vara ett produktionsdjur. Vegetabiliska substrat Àr dÀremot tillÄtna att utfodra fluglarverna med men det behövs mer kunskap om hur larverna ska kunna tillgodogöra sig den svÄrtillgÀngliga nÀringen i dessa substrat. En lösning skulle kunna vara att förbehandla substratet vilket undersöktes i denna studie dÀr förbehandlingarna utfördes med svamp respektive med ammoniumlösning.
Syftet med denna studie var att utvÀrdera utslÀpp av vÀxthusgaserna koldioxid, lustgas och metangas samt ammoniak frÄn fluglarvskompostering och hur effektivt fluglarvskomposteringen fungerar för nedbrytning av vegetabiliska substrat. För mer ingÄende information om Àmnet hittas i rapporten, upplagd i Diva.
Every day, greenhouse gases leak out to the atmosphere around the world, which has a negative impact on the climate. These leakages occur, among other things, from poorly managed and unplanned landfills where a lot of the organic waste ends up. What can be done to get something out of value from organic waste and prevent it from ending up in landfills, which would reduce greenhouse gas emissions? The black soldier fly larvae can be used for this purpose as they feed on organic waste and can halve the amount of waste. The larvae can be separated from the treated waste and then be used in animal feed and the treatment residue can be used as an organic fertilizer. The resources in the organic waste need to be reintroduced into the cycle in order to create a sustainable society since the assets of the earth are declining, this by converting waste and using the resources in waste.
Since it is prohibited to feed production animals with animal by-products according to Article 22 (1) (b) of Regulation (EC) No 1774/2002 of the European Parliament and of the Council, the larvae cannot be fed organic waste because the fly is considered to be a production animal. Vegetable substrates, on the other hand, are permitted to feed the larvae, but more knowledge is needed on how the larvae can absorb the difficult nutrients of these substrates. One solution could be to pretreat the substrate, which was investigated in this study where the pretreatments were performed with fungi or with ammonium solution, respectively.
The purpose of this study was to evaluate emissions of greenhouse gases, carbon dioxide, nitrous oxide and methane gas, and ammonia from fly larvae composting and how efficiently fly larvae composting works for the degradation of vegetable substrates. For more detailed information on the subject, read the thesis (in Swedish) or abstract (English), published in Diva.