Arbetsprov

’Samlaren’ får ner mörkertalet på farligt avfall i Göteborg (ur årsboken Åter vinnare för industrin utgiven av Rekord Media AB) Text: Kjell-Arne Larsson

Ett skåp som heter ’Samlaren’. Det låter som något studentikost skämt, i stil med ’Blandaren’ och mycket riktigt är studenter inblandade. En grupp designstuderande vid Chalmers har formgivit detta mycket speciella skåp. Syftet med ’Samlaren’ är dock helt seriöst, nämligen att fånga upp en viktig del av hushållens farliga avfall, en del som annars lätt hamnar i det resterande hushållsavfallet och sedan slinker ner i kraftvärmeverkens pannor.

’Samlaren’ heter egentligen ’Farligt-avfall-samlaren’. Konceptet är helt unikt i Sverige. Det togs fram av Renova i Göteborg. Samlaren ska placeras vid butiker, på arbetsplatser och i offentlig miljö. Den är ett bra komplement till de särskilda miljöstationer och de bemannade återvinningscentraler, dit man annars är hänvisad med sitt miljöfarliga avfall. Där Samlaren står i butiksmiljö blir den ett bra incitament för att kunderna ska lämna sitt farliga avfall. När man planerar köpronden i matbutiken och funderar på att ta med pantburkar, tomma förpackningar, med mera, ska man samtidigt tänka på att få med farligt avfall.

Samlaren har hittills i de flesta fall använts för glödlampor, lysrör och småbatterier, samt småelektronik som rakapparater, MP3-spelare, mobiltelefoner, leksaker och elektriska tandborstar. Även vissa andra typer av farligt avfall som sprayburkar och nagellack är möjliga att lämna i detta skåp. Inne i skåpet finns backar där avfallet faller ner. Om Samlaren står i en butik kan butikspersonal byta backarna när de blir fulla. Ett återvinningsföretag hämtar sedan backarna.

Göteborg

Konceptet provades första gången hösten 2007 i form av ett samarbete mellan Renova, Kretsloppskontoret vid Göteborgs stad och Coop. Fyra stycken Samlare placerades i butiker. Under 2008 blev ’bytet’ hela 4,5 ton. Det ska jämföras med att 16 miljöstationer under samma period kammade hem endast 5 ton.

I Göteborg används dessutom konceptet ’Farligt-avfall-bilen’ som gör regelbundna turer för att samla avfall, en slags återvinningsvärldens glassbil.

Sverige

Det är intressant att studera mängderna av farligt avfall i vårt samhälle. Enligt statistik från Avfall Sverige över behandlade mängder hushållsavfall innehåller det bland annat 26.400 ton farligt avfall. Detta innebär 2,8 kg farligt avfall per person. (Siffrorna gäller 2005. Nyare statistik finns, men är inte lika intressant i sammanhanget eftersom även impregnerat trä ingår i denna kategori från och med 2006.)

Enligt statistik från materialkretsarna år 2006 återvanns 121.900 ton elektronikavfall från hushållen. Detta innebär 13 kg per person.

Förutom den behandlade mängden på 26.400 ton farligt avfall från hushållen finns ett mörkertal. Man har uppskattat att 4000-6000 ton hamnar i hushållssoporna1 eller på andra olämpliga ställen. Detta innebär ytterligare omkring ett halvt kilo per person, förutom de 2,8 kilona.

Plockanalyser i stickprov hos Renova i Göteborg år 2007 visade att hushållssoporna innehåller 0,2 procent farligt avfall och 0,8 procent elektriskt och elektroniskt avfall. Med beaktande av siffror på avfallsunderlag och befolkningsunderlag skulle detta betyda att varje person i medeltal och årligen slänger 3,4 kg farligt/elektriskt/elektroniskt avfall i det restavfall1 som eldas.

Plockanalyser i Malmö visar siffror som stämmer ganska väl med dem i Göteborg. Cirka 1 procent av hushållssoporna i Malmö utgörs av elavfall. Varje Malmöbo lämnar 280 kg hushållsopor per år. Det innebär att varje person i genomsnitt per år slänger 2,8 kg elavfall på fel ställe. Totalt för hela landet skulle det bli 26.000 ton elavfall som alltså borde samlas in i stället, och då gärna i en ’Samlaren’, under förutsättning att avfallsstyckena inte är för stora och att respektive ’Samlare’ är uppmärkt för det elavfall man vill lämna.

 

There is no longer need for the recovery boiler. Black Liquor Gasification – A Future Competitor to the Recovery Boiler (innovation from swedish Chemrec) Text: Kjell-Arne Larsson

A milestone might be under way within the pulp&paper industry – recently a pilot plant for Black Liquor Gasification was inaugurated at Kappa Kraftliner pulp mill in Piteå, Sweden. If trials are successful, the new recovery system might be a good competitor to the traditional recovery boiler. Years of development are needed not only of the new technique itself, but also to investigate if it is commercial and has availability like the recovery boiler of some 99 %. Time and a lot of efforts will tell!

The Black Liquor Gasification (BLG) technology is interesting both for the sectors of forest industry, energy and transportation. Fully utilized, the technology might achieve a significant addition of electricity in the forest industry. But the BLG technology might also substitute up to one third of the gasoline and diesel demand today. The new pilot plant is a good example of when it’s reasonable for the state to take a considerable portion of the risks involved in the early stages of such a project. The Swedish Government support is close to 50 msek. The new pilot plant at the Kappa Kraftliner pulp mill in northern Sweden will give an important impact to the development of pressurized black liquor gasification, but to date no commercial plant is built. Weyerhaeuser New Bern in US, do has one plant, but it works under normal pressure. The New Bern plant has a capacity of 330 tDS/24 h, which correspond to 20% of the black liquor production at the mill.

Black liquor is mixed with oxygen at high temperature and pressure in a gasifier. The high pressure is worked out by the process itself. The gases are cooled in a number of steps in the lower part of the gasifier and the downloaded gas is cooled in several steps. The melt is diluted with weak wash and becomes green liquor with low concentration of sulphide.

The syngas still includes an important amount of CO, H2, and CO2. The syngas is saturated with steam at 32 bars. The gas is cooled and cleaned from particles in a Counter Current Condensator. After cooling, the gas is mainly built up by CO, H2 and CO2. Besides one could find some hydrogen sulphide and methane. Other sulphur compounds and gases are present in relatively small portions.

In a further Gas Clean-up stage you will find an Absorber and a Stripper, where the hydrogen sulphide and other sulphur compounds are separated and taken away. Eventually there might be a need for a further step where unwanted COS is transformed to hydrogen sulphide. This will then be converted to elementary sulphur and after adding white liquor you will get the digester liquor with polysulfide. The main portion of the gas is syngas used either in a Combined Cycle or in a Chemical Synthesis Unit. In the Combined Cycle, the gas is passing a Gas Turbine producing electricity. The exhaust gases are then burned in an exhaust combuster producing high- and low-pressure steam. The high-pressure steam is feeding a steam turbine for further electricity production. The alternative is to fed the syngas to a Chemical Synthesis Unit for production of motor gas or chemicals.

 

Gör det så svårt som möjligt för möglet!

(tidningen Fastighet&Bostadsrätt utgiven av Rekordmedia)

Text och foto: Kjell-Arne Larsson

Bilden visar hussvamp. När angreppet spridit sig är loppet kört.

Många innemiljöproblem är relaterade till biologiska processer. Mögel på fuktiga vindar, i ytterväggar, i krypgrunder, i reglade golv och i våtrum; kan leda till inte enbart att trä och andra organiska material bryts ner, utan mögel kan också orsaka dålig lukt. Många mögeltyper kan bilda gifter. Våtrummen som är till för vår egen hygien kan orsaka mögelhärjningar som gör både hus och människor sjuka. Ytterväggar och golv som aldrig får chans att torka ut, skapar gynnsam miljö för mögel.

Det är de små organismerna som är våra största fiender, mikrosvamparna och bakterierna. Svampar finns ständigt runt oss, i form av sporer i luften, ute och inne. Vintertid finns kanske 10 sporer/kubikmeter, sommartid kan de vara fler än 10.000 per kubikmeter. Sporer är spridningskroppar som slår sig ner överallt. Är det mögelsporer kan sedan mögel uppstå.

Är miljön gynnsam gror sporerna och hyfer (svamptrådar) växer ut – figur 1. De bildar mycel (nät av trådar). Könlös fortplantning sker när myceländar utbildas till konidioforer. Från dessa knoppas nya sporer av. De släpps ut i luften och livscykeln sluts.

Mögelväxt behöver värme, fukt och syre. (Bland mikroorganismer ska dock uppmärksammas att det finns bakterier som i syrefri miljö i stället nyttjar svavel.) Svampsporerna måste hitta ett bra substrat (underlag) för att gro. De utnyttjar organiskt material i trä, kartong, juteväv, stärkelselim o.d. Svampen bryter ner substratet och växer tack vare organisk och oorganisk näring.

Några mögelarter växer även om temperaturen är under 0 grader, flera börjar växa strax över noll. Frukt och ost kan ju mögla även i kylskåp. Med ökad temperatur tilltar mögelrisk och tillväxt drastiskt. Y-axeln i figur 2 visar risken för mögel och kurvorna att risken är mycket större vid 20 grader än vid 8 grader.

Vattentillgång i form av vätska och/eller ånga är nödvändig. X-axeln i figur 2 visar relativa fuktigheten (RF) i luften. Kravet beror på mögelart, men är sällan under 75 procent. Kurvorna visar att vid tilltagande fuktighet över 85 procent accelererar risken kraftigt. (X-axeln visar också ett annat fuktmått, fuktkvoten – Fk – kvoten mellan det förångningsbara vattnets vikt i ett material och materialets torra vikt).

Tiden mögelsvampen har på sig att växa har också betydelse; men figur 3 visar att det inte dröjer länge innan påväxt startar. Om t.ex. temperaturen är 23 grader och relativa fuktigheten 95 procent kommer påväxten igång på 2 veckor. Figuren gäller gran och furu.

Mögel är inget enhetligt växttaxonomiskt begrepp, men de flesta mögel tillhör Ascomycetes och Fungi Imperfecti. Den senare typen utgör en oenhetlig grupp arter som sällan eller aldrig fortplantar sig könligt, utan könlöst enligt figur 1.

Viktiga släkten av mögelsvampar är Stachybotrys, Aspergillus, Penicillium, Alternaria, Cladosporium, Mucor och Geomyces.

Mögel bryter ner trä, kartong, stärkelse o.d. Inneklimatproblem är dålig lukt. Det luktar ”helt enkelt mögel”. Flera mögelarter kan bilda mykotoxiner. Sådana kan påverka nerv- och immunsystem och ge cancer. Viktiga mykotoxiner är trikotecener, aflatoxin, atranoner, sterigmatocystin, gliotoxin och satratoxiner. Idag finns metoder att bestämma både sporkoncentration i luft och förekomst av specifika toxiner, men länkarna från mögel till hälsoeffekter är långt ifrån utredda.

Gör det svårt för möglet! Håll fukt och värme borta. Och tänk på att även i fuktig och varm luft växer inte möglet på oorganiskt material som hålls rent.

 

Measuring extensional viscosity – important step forward high performance coating colours for curtain coating (tidningen Papper&Massa) Redigering: Kjell-Arne Larsson

Curtain coating is one of the most promising technologies and has already made success in manufacturing specialty papers based on a very smooth base paper. Hopefully curtain coating in the future will have a broad range of applications, also on fairly rough surfaces. This   contact-free technology has a potential to reduce the web-breaks in the coating stations of paper machines and enhance the production economy.

One research group in Finland had their focus on measuring the extensional viscosity of the coating colours. The work is a collaboration between Kemira Oyj, which develop chemicals for coating colours, and Research Center at UPM-Kymmene, a paper maker not yet practicing curtain coating, but open for the possibilities. At Kemira, Mari Ojanen is responsible for the research and UPM is represented by Tarja Sinkko, Leena Kunnas and Matti Lindeman.

The starting point for the Finnish group was, that when one try normal coating colours in curtain coating, this will lead to runnability problems and surface defects, especially at high speeds. Coating colours must be prepared just for curtain coating and reliable analysis methods are needed then.

The operating window of the curtain coater is limited by two factors. The free falling curtain may break up at low coating speeds when the flow rate is very low (about 1 cm3/s/cm) due to insufficient surface tension of the coating colour. At high coating speeds, the curtain goes through harsh extension at the impingement of the curtain on paper. Extension of coating colour may cause cracks on the coating layer. Both the above-mentioned problems can be prevented with the addition of small amounts of suitable additives into the coating colour. This is why measuring and controlling the dynamic surface tension and the extensional viscosity of curtain coating colour is an important part of curtain coating development. Maximum bubble pressure method for dynamic surface tension and CaBER (Capillary Breakup Extensional Rheometer) method for extensional viscosity, are the most commonly used analyzing methods for curtain coating colours. However CaBER is not a reliable tool for extensional viscosity, because the measurement accuracy depends on measurer, quality and amount of the sample and other coating colour properties. ACA Systems’ EXTV-device for measuring extensional viscosity was tested as an alternative to CaBER. EXTV-device is an ACAV2 capillary viscometer accessory.

 

Molybden – en faktasamling

(tidningen Nordiska Industriprojekt)

Text: Kjell-Arne Larsson

Ordet molybden kommer från lat. molybdaena och grek. molybdos (molubdos=bly) som betecknade en odefinierad grupp ämnen som påminde om bly genom att de var blygrå och gav ett mörkt streck när man ritsade med dem. Molybdenglans, blyglans och grafit hade samma egenskap härvidlag. Det dröjde innan själva metallen molybden upptäcktes. Den svenske kemisten Carl Wilhelm Scheele kom ämnet på spåren. Han värmde mineralet molybdenglans och framställde ett ämne han kallade molybdenjord. Senare prövade kemisten Hjelm att reducera ”molybdenjorden” med kol och då fick han fram kolhaltig molybdenmetall.

Molybdenglans består kemiskt av molybdendisulfid som bygger upp det viktigaste molybdenmineralet på jorden. Det är vanligt i bl.a. Skandinavien och Nordamerika. Våra nordiska fyndigheter har i allmänhet låga halter molybden. Ett historiskt viktigt molybdenbrott är Knaben i Vest Agder i Norge. Näst vanligaste molybdenmineralet är wulfenit PbMoO4. Medelförekomsten av grundämnet molybden i jordskorpan är 15 g/ton.

Molybden är en metall med silvervit yta. Ämnet är hårt. Föga flyktigt. Smältpunkt ca 2615 °C. Kokpunkt ca 4800 °C. Vid rumstemperatur är ämnet mycket beständigt och reagerar inte lätt med andra ämnen i luft eller vatten. Metallen börjar oxidera först vid 400 – 500 °C. Molybden är motståndskraftigt mot icke oxiderande syror, men angrips lättare av oxiderande syror.

Grundämnet har atomnummer 42. I periodiska systemet tillhör molybden kromgruppen tillsammans med krom, volfram och uran. Molybden har elektronkonfigurationen 2-8-18-14. Yttre skalet har 5 elektroner i 4d-orbitalen och 1 elektron i 5s-orbitalen. Molybden har samma typ av konfiguration med 5 d-elektroner och 1 s-elektron som krom. Volfram har däremot ett yttre skal med 4 elektroner i 5d-orbitalen och 2 elektroner i 6s-orbitalen. Man skulle därför vänta sig att molybden kemiskt är mer likt krom än volfram. Men molybden har mer gemensamt med volfram. Det beror bland annat på atomradierna. Krom som är minst har kovalent radie 1.17 Å, medan molybden och volfram är nästan lika med 1.29 respektive 1.30 Å. Att volfram inte har större radie beror på lantanoidkontraktionen.

Krom kan anta alla oxidationstal från –II till +VI. Stabilast är +III. Molybden med elektronkonfigurationen [Kr] 4d5 5s1 har liksom volfram oxidationstalen –II, 0, I, II, III, IV, V och VI. Stabilast är VI. Att den vanligaste oxiden som molybden bildar är molybdentrioxid Mo+VIO3 är därför inte förvånande.

Joniseringspotential 1 för molybden är 7.2 elektronvolt. Det kan jämföras med t.ex. 5.1 för Na, 9.2 för Au och 17.4 för F. Pauling´s elektronegativitet för molybden är 1.8. Det kan jämföras med 0.9 för Na, 2.4 för Au och 4 för F. Molybden har densitet 10.2 g/cm3.

Molybden bildar många olika oxider. Som nämnts är den vanligaste MoO3. Upphettas denna i vakuum bildas molybdendioxid Mo+IVO2. Det förekommer också oxider med strukturer med mycket komplicerade formler, t.ex. Mo8O23.

Molybden kan bilda både vattenlösliga och fasta molybdat.

Den vanligaste sulfiden är molybdendisulfid MoS2 som finns i mineralet molybdenglans, som också kallas molybdenit. Molekylerna är ordnade i skikt med relativt svaga krafter mellan skikten som därför lätt glider på varandra. Både molybden och volfram bildar dessutom sandwich-liknande strukturer där metallen har valensen +I, exempelvis (C6H6)2Mo+I och C5H5MoC6H6.

Molybden bildar också karbider och olika cyanokomplex som Mo+IV(CN)84- och Mo+V(CN)83-. Både krom, molybden och volfram bildar också karbonyler, t.ex. Mo(CO)6 , där oxidationstalet är 0.

För att framställa molybden går det att göra som Scheele gjorde och därefter som Hjelm gjorde. Molybdenglans rostas först:

2 MoS2 + 7 O2 ––> 2 MoO3 + 4 SO2

Sedan reduceras metallen med kol eller vätgas:

MoO3 + 3 H2 ––> Mo + 3 H2O

Sluttemperaturen vid reduktionen kan vara ca 1100 °C. Metallen fås i pulverform. På grund av att smältpunkten är ca 2615 °C är det energikrävande att smälta ihop pulvret. Bättre då att sintra det till metallstycken.

Molybden har i modern tid länge använts som legeringsmetall i högpresterande stål. Molybden ökar stålets seghet och möjligheterna att härda stålet. Då används krom, nickel och molybden; var för sig eller i kombination. Molybden används bl.a. då det krävs höghållfasta rostfria syrafasta stål. Vid tillverkning av verktygsstål är varmhållfasthet viktig och den får man i höglegerade stål med molybden, volfram, vanadin och kobolt. Den idag vanligaste tillämpningen då man väljer stål med molybden är när miljön är starkt korroderande, t.ex. i kontakt med havsvatten med höga kloridjonhalter.

Som nämnts har molybdendisulfid MoS2 en påtaglig skiktstruktur. Det glider lätt mellan skikten och ämnet är därför ett bra smörjmedel som fungerar även i temperaturer upp till ca 370 °C. Märk att molybdensulfid har flera likheter med grafit.

Molybdenmetallen är ovanligt motståndskraftig mot oxidation och annan nedbrytning vid rumstemperatur. Molybdendisilicid MoSi2 är också vid hög temperatur motståndskraftig mot oxidation eftersom ett skyddande kiseldioxidskikt bildas på ytan. Den har använts som motståndsmaterial vid elektrisk upphettning. Gedigen molybden har använts i metalldelar i glödlampor och elektronrör.

Kommentera