TIMBIO: The production of biochar from waste timber for the remediation of soil contamination

Det eksisterer store mengder lettforurenset, organisk avfall som for eksempel resttrevirke (treavfall fra rivning av hus, møbler, sagflis), hage-/skogsavfall, matavfall og kloakkslam. Et bærekraftig samfunn har behov for gode behandlingsmetoder som optimaliserer ressursutnyttelsen og minimere utslipp av miljøgifter og mikroplast fra disse avfallsfraksjonene. Biokullproduksjon gjennom pyrolyse (forbrenning uten oksygen), kan være en egnet behandlingsmetode som både er bærkraftig og som i stor grad fjerner/stabiliserer forurensning. I forstudien ble biokullets potensial som sorbent til stabilisering av forurensning i jord, eller rensing av luft og vann identifisert. Frem til nå har det vært mest fokus på biokullets egenskaper som jordforbedringsmiddel, men gjennom forstudien ble det vist at biokullets potensielle verdi som sorbent kan langt overskride verdien som jordforbedringsmiddel, opp til 10 000 NOK per tonn. En annen viktig fordel med biokullproduksjon, er at det er et tiltak mot klimaendringer. Transformasjonen av nedbrytbart karbon i organisk avfall til biokull gjør karbonet stabilt i flere tusen år og er derfor en form for karbonlagring. Det har foreløpig ikke blitt produsert funksjonalisert, "designer" biokull fra resttrevirke, kloakkslam og organisk avfall med egenskaper optimalisert for tiltak mot forurensning. Målet med hovedprosjektet vil derfor være å produsere bærekraftige produkter fra organisk avfall til behandling av forurenset jord, luft og vann. Forstudien viste at produksjon av biokullsorbenter fra organisk avfall ikke burde begrenses til resttrevirke. Produksjon av bærekraftige sorbenter har potensielt høy verdi er derfor like relevant for andre organiske avfallsfraksjoner, inkludert matavfall, kloakkslam og reject fra biogassanlegg. BIA-X nettverksmøtet og forstudien bidro til å identifisere flere konkrete partnere til et hovedprosjekt: avfall- og kloakkbehandlingsanlegg (Lindum, VEAS), en teknologiutvikler (Scanship) med et nettverk avfallsprodusenter (cruisebåtindustrien), og brukere for sorbenter til jordbehandling (Lindum), vannbehandling (Mivanor) og gass-/luktbehandling (Lindum/Clairs). Lindum ønsker valorisere resttrevirke, hageavfall, digestat og reject fra biogassanlegget sitt. VEAS ønsker valorisere kloakkslam som inneholder mikroplast og ikke-nedbrytbare miljøgifter til rene og bærekraftige biokullsorbenter. Mivanor ønsker forbedre sin innovative flokkuleringsbaserte behandling av avløpsvann, som per i dag har en effektivitet på 60-70 % for organiske miljøgifter, til et realistisk mål om 90-95 % effektivitet med designer biokull. Tittelen på det foreslåtte hovedprosjektet har blitt endret slik at den reflekterer en bredere tilnærming: VOW: Valorisering av organisk avfall til bærekraftige produkter til behandling av forurenset vann, jord og luft.

The study indicated that high value products can be created through sustainable biochar sorbents while addressing these SDGs; - SDG6, Clean Water: Biochar sorbents can be used as an innovative solution for cleaning sewage water and landfill leachate. A new consortium partner, Mivanor, will optimize its flocculation-based waste water treatment process with biochar sorbents. - SDG7, Clean Energy: Syngases and the bio-oil formed during pyrolysis can be converted to methane to be sold as an energy carrier. - SDG12: Organic waste streams are recycled into a valuable resource, improving efficient management of natural resources. Pollutants and microplastics in biowaste will be destroyed by the pyrolysis process. - SDG13, Climate change: The carbon in biochar is stable for 1000s of years, making biochar a mitigation strategy. - SDG15, Terrestrial Ecosystems: Immobilizing pollutants in soil with sorbents will reduce ecosystem stress and loss of biodiversity.

Norway has thousands of contaminated soil sites and 3.7 mill ton y-1 forestry residues. Lindum AS receives 250 000 ton y-1 waste timber residues from house and building demolition. A recent discovery is that biochar from waste timber strongly binds soil contaminants, reducing pollutant leaching to groundwater and aquatic environments, and increasing the possibilities for reuse of the contaminated soil. As co-benefits, due to the high stability of biochar and its high carbon content, the carbon in the waste timber will be sequestered (mitigating climate change). The effect of biochar on pollutant risk will be investigated for both perfluorinated compounds, "PFAS", currently at the forefront of the environmental authorities' interest, and heavy metals in shooting range soils or mine tailings. The main technologies to be investigated for "designer" biochar include activation and iron/sulphur enrichment. Thus, the primary overall objective of the project is to turn a waste into a resource by creating engineered charcoal ("biochar") from waste timber with properties optimized to immobilize organic and inorganic pollutants in contaminated soils. A combination of scientific/economic assessment is envisioned for the feasibility study. NGI will coordinate and lead the overall work, and characterize the waste timber, the biochars, and evaluate the overall environmental sustainability of the technology. Literature searches will be done for optimal processes to prepare designer biochars. To provide input for the sustainability assessment, NGI will visit an industrial-scale pyrolysis unit in Switzerland, and evaluate emissions of smoke and toxic gases, as well as the composition of the resulting biochar. Economic evaluation of various types of pyrolysis units will be done. In a possible main project, the designer biochars will be produced at an industrial scale, and tested in the field, so that the novel technology is ready for implementation.