Microbial life and deposits in paper machine circuits

Väitöskirjani käsittele mikrobien ja erilaisten kemikaalien rooleja saostumien ja biofilmien muodostumisessa paperi- ja kartonkikoneilla. "Saostuma" tässä työssä tarkoittaa kiinteän aineen kertymää konepinnoille tai rajapinnoille konekierroissa, jotka on tarkoitettu massasulppujen, lietteiden, vesien tai ilman kuljetukseen. Saostumasta tulee "biofilmi" silloin kun sen oleellinen rakennekomponentti on mikrobisolut tai niiden tuotteet. Väitöstyöni työhypoteesina oli, että i. tietämys saostumien koostumuksesta, sekä ii. niiden rakenteesta, biologisista, fysikaalis-kemiallisista ja teknisistä ominaisuuksista ohjaavat tutkijaa löytämään ympäristöä säästäviä keinoja estää epätoivottujen saostumien muodostus tai purkaa jo muodostuneita saostumia. Selvittääkseni saostumien koostumista ja rakennetta käytin monia erilaisia analytiikan työkaluja, kuten elektronimikroskopiaa, konfokaali-laser mikroskopiaa (CLSM), energiadispersiivistä röntgenanalyysiä (EDX), pyrolyysi kaasukromatografiaa yhdistettynä massaspektrometriaan (Py-GCMS), joninvaihtokromatografiaa, kaasukromatografiaa ja mikrobiologisia analyysejä. Osallistuin aktiivisesti innovatiivisen, valon takaisinsirontaan perustuvan sensorin kehittämistyöhön, käytettäväksi biofilmin kasvun mittaukseen suoraan koneen vesikierroista ja säiliöistä. Työni osoitti, että monet paperinvalmistuksessa käytetyistä kemikaaleista reagoivat keskenään tuottaen orgaanisia tahmakerroksia konekiertojen teräspinnoille. Löysin myös kerrostumia, jotka valomikroskooppisessa tarkastelussa oli tulkittu mikrobeiksi, mutta jotka elektronimikroskopia paljasti alunasta syntyneiksi, alumiinihydroksidiksi joka saostui pH:ssa 6,8 kiertokuitua käyttävän koneen viiravesistä. Monet paperintekijät käyttävät vieläkin alunaa kiinnitysaineena vaikka prosessiolot ovat muuttuneet happamista neutraaleiksi. Sitä pidetään paperitekijän "aspiriinina", mutta väitöstutkimukseni osoitti sen riskit. Löysin myös orgaanisia saostumia, joiden alkuperä oli aineiden, kuten pihkan, saippuoituminen (kalsium saippuat) niin että muodostui tahmankasvua ylläpitävä alusta monilla paperi- ja kartonkikoneilla. Näin solumuodoiltaan Deinococcus geothermalista muistuttavia bakteereita kasvamassa lujasti teräskoepalojen pintaan kiinnittyneinä pesäkkeinä, kun koepaloja upotettiin paperikoneiden vesikiertoihin. Nämä deinokokkimaiset pesäkkeet voivat toimia jalustana, tarttumisalustana muiden mikrobien massoille, joka selittäisi miksi saostumat yleisesti sisältävät deinokokkeja pienenä, muttei koskaan pääasiallisena rakenneosana. Kun paperikoneiden käyttämien vesien (raakavedet, lämminvesi, biologisesti puhdistettu jätevesi) laatua tutkitaan, mittausmenetelmällä on suuri merkitys. Koepalan upotusmenetelmällä todettu biofilmikasvu ja viljelmenetelmällä mitattu bakteerisaastuneisuus korreloivat toisiinsa huonosti etenkin silloin kun likaantumisessa oli mukana rihmamaiseti kasvavia bakteereja. Huoli ympäristöstä on pakottanut paperi- ja kartonkikoneiden vesikiertojen sulkemiseen. Vesien kierrätys ja prosessivesien uudelleenkäyttö nostavat prosessilämpötilaa ja lisäävät koneella kiertävien kolloidisten ja liuenneiden aineiden määriä. Tutkin kiertovesien pitoisuuksia kolmessa eriasteisesti suljetussa tehtaassa, joiden päästöt olivat 0 m3, 0,5 m3 ja 4 m3 jätevettä tuotetonnia kohden, perustuen puhdistetun jäteveden uudelleen käyttöön. Nollapäästöisellä tehtaalla kiertovesiin kertyi paljon orgaanisesti sidottua hiiltä (> 10 g L-1), etenkin haihtuvina happoina (maito-, etikka-, propioni- ja voi-). Myös sulfaatteja, klorideja, natriumia ja kalsiumia kertyi paljon, > 1 g L-1 kutakin. Pääosa (>40%) kaikista bakteereista oli 16S rRNA geenisekvenssianalyysien tulosten perusteella sukua, joskin etäistä (< 96%) ainoastaan Enterococcus cecorum bakteerille. 4 m3 päästävältä tehtaalta löytyi lisäksi Bacillus thermoamylovorans ja Bacillus coagulans. Tehtaiden saostumat sisälsivät arkkeja suurina pitoisuuksina, ≥ 108 g-1, mutta tunnistukseen riittävää sekvenssisamanlaisuutta löytyi vain yhteen arkkisukuun, Methanothrix. Tutkimustulokset osoittivat että tehtaan vesikiertojen sulkeminen vähensi rajusti mikrobiston monimuotoisuutta, muttei estänyt liuenneen aineen ja kiintoaineen mineralisoitumista.

Studies on diamond-like carbon and novel diamond-like carbon polymer hybrid coatings deposited with filtered pulsed arc discharge method

The main obstacle for the application of high quality diamond-like carbon (DLC) coatings has been the lack of adhesion to the substrate as the coating thickness is increased. The aim of this study was to improve the filtered pulsed arc discharge (FPAD) method. With this method it is possible to achieve high DLC coating thicknesses necessary for practical applications. The energy of the carbon ions was measured with an optoelectronic time-of-flight method. An in situ cathode polishing system used for stabilizing the process yield and the carbon ion energies is presented. Simultaneously the quality of the coatings can be controlled. To optimise the quality of the deposition process a simple, fast and inexpensive method using silicon wafers as test substrates was developed. This method was used for evaluating the suitability of a simplified arc-discharge set-up for the deposition of the adhesion layer of DLC coatings. A whole new group of materials discovered by our research group, the diamond-like carbon polymer hybrid (DLC-p-h) coatings, is also presented. The parent polymers used in these novel coatings were polydimethylsiloxane (PDMS) and polytetrafluoroethylene (PTFE). The energy of the plasma ions was found to increase when the anode-cathode distance and the arc voltage were increased. A constant deposition rate for continuous coating runs was obtained with an in situ cathode polishing system. The novel DLC-p-h coatings were found to be water and oil repellent and harder than any polymers. The lowest sliding angle ever measured from a solid surface, 0.15 ± 0.03°, was measured on a DLC-PDMS-h coating. In the FPAD system carbon ions can be accelerated to high energies (≈ 1 keV) necessary for the optimal adhesion (the substrate is broken in the adhesion and quality test) of ultra thick (up to 200 µm) DLC coatings by increasing the anode-cathode distance and using high voltages (up to 4 kV). An excellent adhesion can also be obtained with the simplified arc-discharge device. To maintain high process yield (5µm/h over a surface area of 150 cm2) and to stabilize the carbon ion energies and the high quality (sp3 fraction up to 85%) of the resulting coating, an in situ cathode polishing system must be used. DLC-PDMS-h coating is the superior candidate coating material for anti-soiling applications where also hardness is required.

Language and the Circuits of Power in a Merging Multinational Corporation

We argue in this paper that corporate language policies have significant power implications that are easily overlooked. By drawing on previous work on power in organizations (Clegg, 1989), we examine the complex power implications of language policy decisions by looking at three levels of analysis: episodic social interaction, identity/subjectivity construction, and reconstruction of structures of domination. In our empirical analysis, we focus on the power implications of the choice of Swedish as the corporate language in the case of the recent banking sector merger between the Finnish Merita and the Swedish Nordbanken. Our findings show how language skills become empowering or disempowering resources in organizational communication, how these skills are associated with professional competence, and how this leads to the creation of new social networks. The case also illustrates how language skills are an essential element in the construction of international confrontation, lead to a construction of superiority and inferiority, and also reproduce post-colonial identities in the merging bank. Finally, we also point out how such policies ultimately lead to the reification of post-colonial and neo-colonial structures of domination in multinational corporations.

Language and the circuits of power in a merging multinational corporation

We argue in this paper that corporate language policies have significant power implications that are easily overlooked. By drawing on previous work on power in organizations (Clegg, 1989), we examine the complex power implications of language policy decisions by looking at three levels of analysis: episodic social interaction, identity/subjectivity construction, and reconstruction of structures of domination. In our empirical analysis, we focus on the power implications of the choice of Swedish as the corporate language in the case of the recent banking sector merger between the Finnish Merita and the Swedish Nordbanken. Our findings show how language skills become empowering or disempowering resources in organizational communication, how these skills are associated with professional competence, and how this leads to the creation of new social networks. The case also illustrates how language skills are an essential element in the construction of international confrontation, lead to a construction of superiority and inferiority, and also reproduce post-colonial identities in the merging bank. Finally, we also point out how such policies ultimately lead to the reification of post-colonial and neo-colonial structures of domination in multinational corporations.