Reinventing the third way : towards new forms of economic and democratic conduct

Avhandlingen studerar samspelet mellan det politiska och det ekonomiska systemet genom det föregående seklet, med speciellt fokus på den nyliberala omdaning som utspelats de senaste tre årtiondena. Med en liberaliserad ekonomi och en individualiserad människa måste också det politiska systemet utformas på ett annat sätt. Gradvisa förändringar har varit synliga, som den växande nätverksorganiseringen, dvs. att olika typer av utvecklingspolitik allt mer genomförs som ett samspel mellan samhällssektorerna, istället för att enbart utföras av den offentliga sektorn som tidigare. Genom fyra fallstudier i Österbotten demonstreras hur arenor för samverkan kan konstrueras i enlighet med vad den aktuella frågan kräver. Ett exempel är det innovationsnätverk som skapats i Karleby-Jakobstad-regionen, där offentliga och privata intressenter deltar, och som samtidigt bryter traditionella administrativa gränser. Ett annat mer negativt exempel är omstruktureringsprocessen i Kaskö-regionen eft er Metsä-Botnia-fabrikens nedläggning, där småkommunproblemet tillsammans med att den privata intressenten inte haft skyldighet att samverka lett till att en tillräckligt regionalt förankrad arena för en långsiktig utvecklingspolitik inte har kunnat skapas. Det här visar på trögheten i det finska systemet, där en stark enhetsstat och en splittrad kommunal nivå ur ett historiskt perspektiv hindrat flexibla anpassningar till samhällsförändringar. Avhandlingen visar att nätverksorganiseringen bör vara en integrerad del av de representativa strukturerna för att kunna påverka processernas utfall. Avhandlingen visar framförallt att deltagande och funktionellt definierade regionala och lokala arenor har stor potential, både ekonomiskt och demokratiskt. Det handlar om att skapa en kultur med aktiverade och engagerade medborgare, vilket står i kontrast till det allt mer passiverande representativa systemet. ---------------------------------------- Väitöskirja tutkii viime vuosisadan poliittisen ja taloudellisen järjestelmän vuorovaikutusta keskittyen erityisesti kolmen viimeisen vuosikymmenen uusliberaaliseen muutokseen. Talouden liberalisoituminen ja ihmisen individualisoituminen edellyttävät myös poliittisen järjestelmän mukautumista. Asteittaisia muutoksia on ollut havaittavissa, kuten kasvava verkosto-organisaatio, toisin sanoen eri alojen kehityspolitiikkaa toteutetaan yhä enemmän eri yhteiskuntasektoreiden vuorovaikutuksena, kun aikaisemmin ainoastaan julkinen sektori vastasi kehityspolitiikan toteuttamisesta. Pohjanmaan maakunnan neljän tapaustutkimuksen avulla osoitetaan, miten vuorovaikutusareena voidaan rakentaa kulloinkin ajankohtaisen asiakokonaisuuden ympärille. Tästä esimerkkinä on Kokkola-Pietarsaari –alueen innovaatioverkosto, johon osallistuvat sekä julkiset että yksityiset sidosryhmät ja joka samalla rikkoo perinteisiä hallinnollisia rajoja. Toinen, kielteisempi esimerkki on Kaskisten alueen rakennemu utosprosessi Metsä-Botnian tehtaan sulkemisen jälkeen. Siellä pienkuntaongelma yhdistettynä siihen, että yksityinen sidosryhmä ei ole ollut velvollinen tekemään yhteistyötä, on johtanut siihen, että ei ole kyetty luomaan alueen pitkäaikaiseen kehittämiseen sitoutunutta vuorovaikutusareenaa. Tämä osoittaa suomalaisen järjestelmän kankeuden, jossa historiallisesta näkökulmasta vahva yhtenäinen valtio ja hajanainen kuntataso estävät joustavan yhteiskuntamuutoksiin sopeutumisen. Väitöskirja osoittaa, että verkosto-organisaation on oltava yhteiskunnassa vaikuttaviin rakenteisiin integroitu osa, jotta se voi vaikuttaa prosessien tuloksiin. Väitöskirja osoittaa ennen kaikkea, että osallistuvilla ja toiminnallisesti määritellyillä alueellisilla ja paikallisilla areenoilla on suuri taloudellinen ja demokraattinen potentiaali. Passivoivan edustavan järjestelmän tilalle on luotava aktiivisten ja tavoitteisiin sitoutuneiden kansalaisten vuorovaikutusjärjestelmä.

Modelling the super-equilibria in thermal biomass conversion : applications and limitations of the constrained free energy method

Bioenergi ses som en viktig del av det nu- och framtida sortimentet av inhemsk energi. Svartlut, bark och skogsavfall täcker mer än en femtedel av den inhemska energianvändningen. Produktionsanläggningar kan fungera ofullständigt och en mängd gas-, partikelutsläpp och tjära produceras samtidigt och kan leda till beläggningsbildning och korrosion. Orsaken till dessa problem är ofta obalans i processen: vissa föreningar anrikas i processen och superjämviktstillstånd är bildas. I denna doktorsavhandling presenteras en ny beräkningsmetod, med vilken man kan beskriva superjämviktstillståndet, de viktigaste kemiska reaktionerna, processens värmeproduktion och tillståndsstorheter samtidigt. Beräkningsmetoden grundar sig på en unik frienergimetod med bivillkor som har utvecklats vid VTT. Den här så kallade CFE-metoden har tidigare utnyttjats i pappers-, metall- och kemiindustrin. Applikationer för bioenergi, vilka är demonstrerade i doktorsavhandlingen, är ett nytt användingsområde för metoden. Studien visade att beräkningsmetoden är väl lämpad för högtemperaturenergiprocesser. Superjämviktstillstånden kan uppstå i dessa processer och det kemiska systemet kan definieras med några bivillkor. Typiska tillämpningar är förbränning av biomassa och svartlut, förgasning av biomassa och uppkomsten av kväveoxider. Också olika sätt att definiera superjämviktstillstånd presenterades i doktorsavhandlingen: empiriska konstanter, empiriska hastighetsuttryck eller reaktionsmekanismer kan användas. Resultaten av doktorsavhandlingen kan utnyttjas i framtiden i processplaneringen och i undersökning av nya tekniska lösningar för förgasning, förbränningsteknik och biobränslen. Den presenterade metoden är ett bra alternativ till de traditionella mekanistiska och fenomenmodeller och kombinerar de bästa delarna av både. --------------------------------------------------------------- Bioenergia on tärkeä osa nykyistä ja tulevaa kotimaista energiapalettia. Mustalipeä, kuori ja metsätähteet kattavat yli viidenneksen kotimaisesta energian kulutuksesta. Tuotantolaitokset eivät kuitenkaan aina toimi täydellisesti ja niiden prosesseissa syntyy erilaisia kaasu- ja hiukkaspäästöjä, tervoja sekä prosessilaitteita kuluttavia saostumia ja ruostumista. Usein syy näihin ongelmiin on prosessissa esiintyvä epätasapainotila: tietyt yhdisteet rikastuvat prosessissa ja muodostavat supertasapainotiloja. Väitöstyössä kehitettiin uusi laskentamenetelmä, jolla voidaan kuvata nämä supertasapainotilat, tärkeimmät niihin liittyvät kemialliset reaktiot, prosessin lämmöntuotanto ja tilansuureet yhtä aikaa. Laskentamenetelmä perustuu VTT:llä kehitettyyn ainutlaatuiseen rajoitettuun vapaaenergiamenetelmään. Tätä niin kutsuttua CFE-menetelmää on aiemmin sovelluttu onnistuneesti muun muassa paperi-, metalli- ja kemianteollisuudessa. Väitöstyössä esitetyt bioenergiasovellukset ovat uusi sovellusalue menetelmälle. Työ osoitti laskentatavan soveltuvan hyvin korkealämpöisiin energiatekniikan prosesseihin, joissa kemiallista systeemiä rajoittavia tekijöitä oli rajallinen määrä ja siten super-tasapainotila saattoi muodostua prosessin aikana. Tyypillisiä sovelluskohteita ovat biomassan ja mustalipeän poltto, biomassan kaasutus ja typpioksidipäästöt. Työn aikana arvioitiin myös erilaisia tapoja määritellä super-tasapainojen muodostumista rajoittavat tekijät. Rajoitukset voitiin tehdä teollisiin mittauksiin pohjautuen, kokeellisia malleja hyödyntäen tai mekanistiseen reaktiokinetiikkaan perustuen. Tulevaisuudessa väitöstyön tuloksia voidaan hyödyntää prosessisuunnittelussa ja tutkittaessa uusia teknisiä ratkaisuja kaasutus- ja polttotekniikoissa sekä biopolttoaineiden tutkimuksessa. Kehitetty menetelmä tarjoaa hyvän vaihtoehdon perinteisille mekanistisille ja ilmiömalleille yhdistäen näiden parhaita puolia.

Promoting Growth in the Use of Bioenergy in Europe by Converting Existing Coal-Fired Power Plants to Biomass

Repowering existing power plants by replacing coal with biomass might offer an interesting option to ease the transition from fossil fuels to renewable energy sources and promote a fur-ther expansion of bioenergy in Europe, on account of the potential to decrease greenhouse gas emissions, as well as other pollutants (SOx, NOx, etcetera). In addition, a great part of the appeal of repowering projects comes from the opportunity to reuse the vast existing invest-ment and infrastructure associated with coal-based power generation. Even so, only a limited number of experiences with repowering are found. Therefore, efforts are required to produce technical and scientific evidence to determine whether said technology might be considered feasible for its adoption within European conditions. A detailed evaluation of the technical and economic aspects of this technology constitutes a powerful tool for decision makers to define the energy future for Europe. To better illustrate this concept, a case study is analyzed. A Slovakian pulverized coal plant was used as the basis for determining the effects on perfor-mance, operation, maintenance and cost when fuel is shifted to biomass. It was found that biomass fuel properties play a crucial role in plant repowering. Furthermore, results demon-strate that this technology offers renewable energy with low pollutant emissions at the cost of reduced capacity, relatively high levelized cost of electricity and sometimes, a maintenance-intensive operation. Lastly, regardless of the fact that existing equipment can be reutilized for the most part, extensive additions/modifications may be required to ensure a safe operation and an acceptable performance.

Assessment of techno-economic use cases for small-scale island grids

The main objective of the study was to define the methodology for assessing the limits for application island grids instead of interconnecting with existing grid infrastructure. The model for simulation of grid extension distance and levelised cost of electricity has been developed and validated by the case study in Finland. Thereafter, sensitivities of the application limits were examined with the respect to operational environment, load conditions, supply security and geographical location. Finally, recommendations for the small-scale rural electrification projects in the market economy environment have been proposed.

Deinking sludge utilization possibilities: technical, economic, and environmental assessments

This report introduces the ENPI project called “EMIR - Exploitation of Municipal and Industrial Residues” which was executed in a co-operation between Lappeenranta University of Technology (LUT), Saint Petersburg State University of Economics (SPbSUE), Saint Petersburg State Technical University of Plant Polymers (SPbSTUPP) and industrial partners from both Leningrad Region (LR), Russia and Finland. The main targets of the research were to identify the possibilities for deinking sludge management scenarios in co-operation with partner companies, to compare the sustainability of the alternatives, and to provide recommendations for the companies in the Leningrad Region on how to best manage deinking sludge. During the literature review, 24 deinking sludge utilization possibilities were identified, the majority falling under material recovery. Furthermore, 11 potential utilizers of deinking sludge were found within the search area determined by the transportation cost. Each potential utilizer was directly contacted in order to establish cooperation for deinking sludge utilization. Finally, four companies, namely, “Finnsementti” – a cement plant in Finland (S1), “St.Gobian Weber” – a light-weight aggregate plant in Finland (S2), “LSR-Cement” – a cement plant in LR (S3), and “Rockwool” – a stone wool plant in LR (S4) were seen as the most promising partners and were included in the economic and environmental assessments. Economic assessment using cost-benefit analysis (CBA) indicated that substitution of heavy fuel oil with dry deinking sludge in S2 was the most feasible option with a benefit/cost ratio (BCR) of 3.6 when all the sludge was utilized. At the same time, the use of 15% of the total sludge amount (the amount that could potentially be treated in the scenario) resulted in a BCR of only 0.16. The use of dry deinking sludge in the production of cement (S3) is a slightly more feasible option with a BCR of 1.1. The use of sludge in stone wool production is feasible only when all the deinking sludge is used and burned in an existing incineration plant. The least economically feasible utilization possibility is the use of sludge in cement production in Finland (S1) due to the high gate fee charged. Environmental assessment was performed applying internationally recognized life cycle assessment (LCA) methodologies: ISO 14040 and ISO 14044. The results of a consequential LCA stated that only S1 and S2 lead to a reduction of all environmental impacts within the impact categories chosen compared to the baseline scenario where deinking sludge is landfilled. Considering S1, the largest reduction of 13% was achieved for the global warming potential (GWP), whereas for S2, the largest decrease of abiotic depletion potential (ADP) was by 1.7%, the eutrophication potential (EP) by 1.8%, and a GWP of 2.1% was documented. In S3, the most notable increase of ADP and acidification potential (AP) by 2.6 and 1.5% was indicated, while the GWP was reduced by 12%, the largest out of all the impact categories. In S4, ADP and AP increased by 2.3 and 2.1% respectively, whereas ODP was reduced by 25%. During LCA, it was noticed that substitution of fuels causes a greater reduction of environmental impact (S1 and S2) than substitution of raw materials (S3 and S4). Despite a number of economically and environmentally acceptable deinking sludge utilization methods being assessed in the research, evaluation of bottlenecks and communications with companies’ representatives uncovered the fact that the availability of the raw materials consumed, and the risks associated with technological problems resulting from the sludge utilization, limited the willingness of industrial partners to start deinking sludge utilization. The research results are of high value for decision-makers at already existing paper mills since the result provide insights regarding alternatives to the deinking sludge utilization possibilities already applied. Thus, the research results support the maximum economic and environmental value recovery from waste paper utilization.

Economic Burden of Psoriasis

Psoriasis may cause a substantial economic burden to patients, health service providers, third parties, and the society as a whole. However, all of these costs may not be adequately considered when assessing the treatment costs for psoriasis. Psoriasis may negatively affect work productivity as psoriasis has a relatively high incidence in working age people that lead to possible costs because of lost productivity. The aims of this thesis were to estimate the economic burden of psoriasis particularly from patients’ and health service providers’ perspectives and to estimate the background factors (e.g., severity of psoriasis) that may have led to high costs. Another aim was to estimate the total medication costs and to estimate psoriasis’ proportion of health-related productivity losses. The patient sample was based on patients with psoriasis who visited the Department of Dermatology in Turku University Hospital during a one-year study period. These patients were sent a questionnaire. From the patients who gave consent, medication information, clinical information, and number of visits to Turku University Hospital were collected. This data was linked to the information from the questionnaire. Overall psoriasis was estimated to cause a substantial economic burden for the patient, health service provider, health insurance system, employer, and the society as a whole. The direct costs represented only a small proportion of the overall financial burden of psoriasis, whereas indirect costs were significant. The estimated annual costs for patients and employers were almost twice the costs to health service providers or the Social Insurance Institution of Finland. In conclusion, the cost contribution of patients and employers should be considered when assessing the costs of different treatments, in addition to commonly studied direct costs of medications and costs to health service providers. Methods used to assess these costs should be well justified and be described clearly to allow comparisons between studies and to evaluate the quality of the results.

Economic and environmental evaluation of renewable energy systems

The main objective of this thesis is to evaluate the economic and environmental effectiveness of three different renewable energy systems: solar PV, wind energy and biomass energy systems. Financial methods such as Internal Rate of Return (IRR) and Modified Internal Rate of Return (MIRR) were used to evaluate economic competitiveness. Seasonal variability in power generation capability of different renewable systems were also taken into consideration. In order to evaluate the environmental effectiveness of different energy systems, default values in GaBi software were taken by defining the functional unit as 1kWh. The results show that solar PV systems are difficult to justify both in economic as well as environmental grounds. Wind energy performs better in both economic and environmental grounds and has the capability to compete with conventional energy systems. Biomass energy systems exhibit environmental and economic performance at the middle level. In each of these systems, results vary.