Epsilon Archive for Student Projects

Abstract

Using biofuels from regeneration cuttings is becoming more common in Sweden. Ash from the combustion of biofuels contains many valuable nutrients and base cations. The Swedish Forest Agency recommends that ash should be recycled to clearings where biofuels have been removed, to avoid future impoverishment of Swedish woodlands. In Jämtland, in northern Sweden, a large quantity of biofuels are taken out from cuttings but ash recycling has not yet been tried. The aim of this thesis was to examine the conditions for ash recycling in Jämtland regarding to soil chemistry and heavy metal content in soil and biofuels. To achieve that, a survey of which soils that are most suitable for ash recycling was included; and the heavy metal content in biofuels was examined, to see if biofuels from areas with large metal amounts in the soil contained more heavy metals than other biofuels. Twenty biofuel samples were collected from incoming transports from the woodlands of Jämtland to the heatand power plant in Östersund. The material was dried and sorted into needle fractions and branch fractions. The material was then milled. Analyses of As, Cr, Pb, Hg, Ni, Cu, Cd and Zn were carried out by ICPMS. The results show that needles from Jämtland contain more heavy metals and arsenic than needles from other regions in Sweden. Branches from Jämtland do not contain more heavy metals and arsenic than average. Three samples of non sorted biofuel material were also analyzed by ICPMS. The results show that they contain more heavy metals than the sorted and brushed material taken from the same places. This can be due to occurrence of minerogenic materials in the nonsorted samples. The correlation between heavy metal concentrations in soil and needles, as well as the correlation between heavy metal concentrations in soil and branches, were both weak. The reasons for this can be that the heavy metal concentrations in soil vary a lot in a small area. Suitable lands for ash recycling in Jämtland are mainly the area around the lake Storsjön. There, the content of nitrogen in the soil is high enough to allow an increase in tree growth after ash supply. A lot of biofuels are taken out from cuttings there too. This study demonstrates that minerogenic material that contaminates the biofuel during preparation and transport can affect how high the content of heavy metals become in the ashes; and that the variation in soil geochemistry can be quite large within a small area.

Att ta ut biobränsle i form av grenar och toppar från föryngringsavverkningar blir allt vanligare i Sverige. Den aska
som blir kvar efter förbränning av biobränslen innehåller många värdefulla näringsämnen inklusive baskatjoner.
Skogsstyrelsen rekommenderar idag att aska återförs på platser där biobränsle tagits ut, för att undvika framtida
utarmning av den svenska skogsmarken. I Jämtland tas relativt mycket GROT ut från avverkningar, men ännu har
askåterföring inte prövats. Det övergripande syftet med detta examensarbete var att undersöka förhållandena för
askåterföring i Jämtlands län utifrån markkemi och tungmetallinnehåll i mark och GROT. Delmålen var att göra en
översiktlig studie över skogsmarkernas lämplighet för askåterföring och att undersöka om GROT från områden med
höga tungmetallhalter i marken innehöll mer tungmetaller än den GROT som Skogsstyrelsen baserat sina gränsvärden
på. 20 GROT-prover samlades in från inkommande transporter från Jämtlands skogsmarker till kraftvärmeverket
i Östersund. Materialet torkades och sorterades i barrfraktioner och grenfraktioner samt maldes. Analyser på As,
Cr, Pb, Hg, Ni, Cu, Cd och Zn i proverna gjordes med ICP-MS. Dessutom gjordes en analys av lämpliga marker för
askåterföring i Jämtland. Resultaten visar att barren innehöll ovanligt mycket av flera av de testade tung- och halvmetallerna,
medan grenarna inte skiljde sig nämnvärt i tungmetallinnehåll från grenar tagna från andra områden i Sverige.
Dessa uppvisade i flera fall istället lägre innehåll än vad som är vanligt i Sverige. Tre prover med osorterat blandat
material från GROT analyserades också med ICP-MS. Dessa uppvisade högre tungmetallhalter än de sorterade och
borstade barr- och grenfraktionerna, vilket kan bero på förekomst av minerogent material. Korrelationerna mellan
tungmetallhalter i SGU:s närliggande markprovytor och i barr- och grenproverna var mycket små, mellan 0,004 och
0,102 utom för zink, där den var något högre. Detta kan bero på att markkoncentrationerna av tungmetaller varierar
mycket i liten skala. Lämpliga marker för askåterföring i Jämtland är främst Storsjöområdet där bördigheten är förhållandevis
hög, mycket GROT tas ut och halten av tungmetaller är så pass hög att ingen nettotillförsel av tungmetaller
bör ske, även om askan marginellt överskrider Skogsstyrelsens gränsvärden. Slutsatser av studien är bl.a. att det
minerogena material som följer med GROTen vid transport och bearbetning kan ha stor betydelse för innehållet av
tungmetaller i askan, och att variationen i markgeokemi kan vara ganska stor inom ett litet område.