Gas Emissions from Contaminated Fibrous Sediments in Sweden | Gasutsläpp från svenska fiberbankar

Gas Emissions from Contaminated Fibrous Sediments in Sweden The discharge of untreated wastewater from pulp and paper mills have resulted in the accumulation offibrous sediments on the bottom of many nearby aquatic recipients. Some accumulations are multiplemeters thick and consist almost entirely of cellulose fibre or wood chips; these are called fiberbanks.The often hypoxic conditions and high organic content in fiberbanks makes them favourable for methaneproducing microorganisms, and gas release by ebullition has been observed. CH4 has high globalwarming potential and this study therefore aims to investigate GHG emissions from Swedish fiberbanks.Since methanogenesis is influenced by temperature and organic content, the gas ebullition is expectedto vary with season and between fiberbanks. As such it was necessary to examine differences inebullition rate, bubble volume and bubble quantity between different fiberbanks and to test the influenceof temperature on ebullition. To achieve this, the gas ebullition from two fiberbanks with very differentcomposition (Väja and Sandviken), were investigated using optical ebullition sensors measuring thequantity and volume of released gas bubbles. The ebullition measurements were performed in laboratoryat room temperature (20oC) and with sediments in incubation (4 – 15oC). The results indicate differencesin both ebullition rate and mean bubble volume between these two fiberbanks, with only minordifferences in the quantity of bubbles released. In a period of stable ebullition over five consecutivedays, sediment from Väja released 83 – 90% larger volumes of gas per day, and also produced bubblesthat were on average 67 – 89 % larger in volume when compared to Sandviken. The incubationexperiments show that ebullition from both fiberbanks increases exponentially with temperature, at ratessimilar to those found in natural sediments (Väja Q10 3.9, Sandviken Q10 4.9). The rate of accelerationin ebullition from both sediments is very strong >10oC, which is also similar to what has been observedin natural sediments. If estimating the combined GHG emissions from Swedish fiberbanks based on theresults from this study, it shows that fiberbanks could emit as much as 550 000 – 900 000 tonnes of CO2equivalents annually. That would correspond to 1.1 – 1.7% of the combined annual Swedish GHGemissions in 2018, and with fiberbank ebullition showing such a strong temperature dependence, thatestimate would grow rapidly when water temperatures increase with a warming climate

Utsläpp av orenat processvatten från svensk pappersindustri har resulterat i ansamlingar av fiberhaltigasediment på botten av närliggande vattendrag. På vissa platser bildar de fiberhaltiga sedimenten flerameter tjocka fiberbankar som består nästan uteslutande av cellulosafibrer eller träflis. Det högaorganiska innehållet i fiberbankarna resulterar ofta i syrefria förhållanden vilket gör dem gynnsammaför metanproducerande mikroorganismer, och frisläppning av gasbubblor har observerats. Metangasbidrar starkt till växthuseffekten och det här projektet utformades därför med huvudmålet att uppskattaväxthusgasutsläppen via ebullition från svenska fiberbankar. Eftersom metangasproduktionenförväntades variera beroende på temperatur och fiberbankskomposition, undersöktes skillnader igasutsläpp från två olika fiberbankar, gällande koncentrationen på utsläppt gas, mängd utsläppt gas,volym på bubblor, antal bubblor, samt hur gasutsläppen från fiberbankarna påverkades av temperatur.Undersökningen inkluderade sediment från två fiberbankar med väldigt olika sammansättning (Väja ochSandviken) och gasutsläppen studerades med hjälp av optiska sensorer i rumstemperatur och underinkubation vid temperaturer från 4 – 15oC. Data från undersökningarna användas sedan till att uppskattade årliga växthusgasutsläppen från svenska fiberbankar. Resultaten indikerar att det är stora skillnader imängden utsläppt gas och volymen på frisläppta bubblor mellan dessa två fiberbanksediment, menendast små skillnader i antalet frisläppta bubblor. Fiberbankssediment från Väja släppte ut en 83 - 90%större gasvolym per dag och producerade också i genomsnitt 67 - 89% större bubblor jämfört medsediment från Sandviken. Inkubationsexperimenten visar att gasutsläppen från de bådafiberbanksedimenten ökar exponentiellt med temperatur, och tilltar i liknande hastighet som hosnaturliga sediment (Väja Q10 3.9, Sandviken Q10 4.9). Ökningen i gasutsläpp vid temperaturer över 10oCär mycket stark hos båda sedimenten, vilket också liknar observationer från naturliga sediment. Närresultaten används för att uppskatta växthusgasutsläppen från den totala mängden fiberbanksedimentsom kan finnas i Sverige, visar de att fiberbankar kan släppa ut så mycket som 550 000 - 900 000 tonCO2-ekvivalenter årligen. Det skulle innebära 1.1 – 1.7% av de sammanlagda årliga svenskaväxthusgasutsläppen.