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.

Uniformity of dry bacteriorhodopsin films

Bacteriorhodopsin (BR) is a light-sensitive protein, which is a promising material for various technical applications, such as photosensors. The quality of dry thick BR photosensors depends on few performance characteristics. Uniformity of parameters, which have the impact on such characteristics, should be maintained during the preparation or otherwise compensated afterwards. In this thesis, uniformity examination techniques were studied. Experimental setups, which operate, based on studied techniques, were designed. Experiments, which were conducted on constructed setups, revealed a list of dependencies between BR properties and allowed to evaluate properties of sensors.

The role of auditors in the Finnish limited liability companies as to solvency test in the context of asset distribution

Suomen osakeyhtiölain mukaan varoja ei saa jakaa, jos jaosta päätettäessä tiedetään tai pitäisi tietää yhtiön olevan maksukyvytön tai jaon aiheuttavan maksukyvyttömyyden. Ongelmallista on, että maksukykyä ei ole selvästi määritelty laissa tai hallituksen esityksessä. Tilintarkastuslain mukaan tilintarkastajan on siten huomautettava, jos maksukykytestiä on rikottu, mutta tilintarkastaja joutuu yleensä määrittelemään tällaiset huomauttamista vaativat tilanteet itse. Maksukykytestistä on kirjoitettu suomalaisessa yhtiöoikeuden ja laskentatoimen kirjallisuudessa melko kattavasti. Kuitenkin tilintarkastajaa koskeva näkökulma on saanut osakseen suhteellisen vähän huomiota. Tästä näkökulmasta on kirjoitettu vain joitakin korkeakoulujen tutkielmia sekä lyhyehköjä ammatillisia seminaariesityksiä. Tämän tutkielman tavoitteena on ollut koota laaja yleiskuva siitä, miten tilintarkastajat itse kokevat asemansa ja tehtävänsä yllä kuvatuissa tilanteessa. Tutkielmassa on käyty läpi aikaisempaa yhtiöoikeuden ja laskentatoimen kirjallisuudessa ja seminaariesityksissä esitettyä aineistoa. Lisäksi tutkielmaa varten tehtiin suomalaisille tilintarkastajille kohdennettu Internet-pohjainen kysely. Tutkielma selkeyttää kuvaa siitä, miten tilintarkastajat toimivat yllä kuvatussa tilanteessa ja miten he ovat sopeuttaneet toimiaan yhteiskunnan institutionaalisen asetelman muututtua. Kirjallisuuden pohjalta tapahtuva teoreettinen analyysi on yhdistetty kyselyyn siitä, miten tilintarkastajat käytännössä toimivat. Tutkimuksen perustana olevaa tietoa on analysoitu pääosin kyselytutkimuksen menetelmin, mutta myös tilastollisen tutkimuksen menetelmiä on käytetty. Tutkielman tuloksena tutkielmassa selvitetään tilintarkastajan tehtäviä maksukykytestin yhteydessä. Tuloksena voidaan myös todeta, että tilintarkastaja ei suorita varojenjaossa tarvittavan maksukyvyn arvioinnin kannalta keskeisiä tarkastustoimenpiteitä ainoastaan tilikauden päättymisen jälkeen. Päinvastoin, tällaisia tarkastustoimenpiteitä suoritetaan enemmän tai vähemmän koko tilintarkastuksen aikana. Lisäksi vaikuttaisi siltä, että tilintarkastajan oma suhtautuminen maksukykytestiin on ainakin jossain määrin merkityksellinen sen kannalta, kuinka paljon tarkastustoimenpiteitä tehdään ja kuinka paljon maksukyvystä ja siihen liittyvistä puutteista raportoidaan yhtiön johdolle.

The feasibility of torrefaction for the co-firing of wood in pulverised-fuel boilers

Torrefaction is the partial pyrolysis of wood characterised by thermal degradation of predominantly hemicellulose under inert atmosphere. Torrefaction can be likened to coffee roasting but with wood in place of beans. This relatively new process concept makes wood more like coal. Torrefaction has attracted interest because it potentially enables higher rates of co-firing in existing pulverised-coal power plants and hence greater net CO2 emission reductions. Academic and entrepreneurial interest in torrefaction has sky rocketed in the last decade. Research output has focused on the many aspects of torrefaction – from detailed chemical changes in feedstock to globally-optimised production and supply scenarios with which to sustain EU emission-cutting directives. However, despite its seemingly simple concept, torrefaction has retained a somewhat mysterious standing. Why hasn’t torrefied pellet production become fully commercialised? The question is one of feasibility. This thesis addresses this question. Herein, the feasibility of torrefaction in co-firing applications is approached from three directions. Firstly, the natural limitations imposed by the structure of wood are assessed. Secondly, the environmental impact of production and use of torrefied fuel is evaluated and thirdly, economic feasibility is assessed based on the state of the art of pellet making. The conclusions reached in these domains are as follows. Modification of wood’s chemical structure is limited by its naturally existing constituents. Consequently, key properties of wood with regards to its potential as a co-firing fuel have a finite range. The most ideal benefits gained from wood torrefaction cannot all be realised simultaneously in a single process or product. Although torrefaction at elevated pressure may enhance some properties of torrefied wood, high-energy torrefaction yields are achieved at the expense of other key properties such as heating value, grindability, equilibrium moisture content and the ability to pelletise torrefied wood. Moreover, pelletisation of even moderately torrefied fuels is challenging and achieving a standard level of pellet durability, as required by international standards, is not trivial. Despite a reduced moisture content, brief exposure of torrefied pellets to water from rainfall or emersion results in a high level of moisture retention. Based on the above findings, torrefied pellets are an optimised product. Assessment of energy and CO2-equivalent emission balance indicates that there is no environmental barrier to production and use of torrefied pellets in co-firing. A long product transport distance, however, is necessary in order for emission benefits to exceed those of conventional pellets. Substantial CO2 emission reductions appear possible with this fuel if laboratory milling results carry over to industrial scales for direct co-firing. From demonstrated state-of-the-art pellet properties, however, the economic feasibility of torrefied pellet production falls short of conventional pellets primarily due to the larger capital investment required for production. If the capital investment for torrefied pellet production can be reduced significantly or if the pellet-making issues can be resolved, the two production processes could be economically comparable. In this scenario, however, transatlantic shipping distances and a dry fuel are likely necessary for production to be viable. Based on demonstrated pellet properties to date, environmental aspects and production economics, it is concluded that torrefied pellets do not warrant investment at this time. However, from the presented results, the course of future research in this field is clear.

Commerce in disguise : war and trade in the Caribbean free port of Gustavia, 1793–1815

ISBN 978-951-765-806-5Avhandlingen studerar frihamnen Gustavia på ön S:t Barthélemy, den svenska kolonin i Västindien, under de franska revolutionskrigen 1793-1815. Syftet är att kartlägga den ekonomiska aktiviteten genom Gustavia genom ett outforskat källmaterial och analysera hamnens roll i Västindien och i den atlantiska ekonomin under krigsåren. Det viktigaste resultatet av undersökningen är att den påvisar den kortvariga men exceptionella position som Gustavia fick under krigen, vilket ledde till att stora varuflöden gick genom den svenska kolonin och att sjöfart under svensk flagg i regionen tilltog. Krigskonjunkturen hämtade till ön ett stort antal nya invånare, framförallt från angränsande karibiska kolonier men också från USA och Europa. Frihamnen och ön fungerade kort under några decennier som en global marknadsplats i Västindien för handelsmän som kringgick blockader och handelsförbud. Vidare närmar sig även avhandlingen frågor om Sveriges engagemang i slavhandeln på ett systematiskt sätt, och demonstrerar att den svenska slavhandeln var mer omfattande än den tidigare forskningen visat, speciellt efter att rörelsen för slavhandelns förbud fått ett starkt fäste i Storbritannien. De tidigare stora internationella undersökningarna om slavhandeln har ofta missat det svenska inslaget. S:t Barthélemy har fått relativt lite uppmärksamhet i den svenska historieforskningen, och har ofta skildrats som ett exotiskt och ganska betydelselöst inslag i Sverige 1800-talshistoria. Mycket av den tidigare forskningen präglas av det nationalhistoriska perspektivet med kolonins länkar till Stockholm i blickfånget. Avhandlingen påvisar att länkarna mellan kolonin och Stockholm var fåtaliga och att dess ekonomiska betydelse för Sverige var ytterst liten. Däremot omvärderar avhandlingen kolonins betydelsefulla roll i ett större internationellt sammanhang. ----------------------------------------------------------- Väitöskirja käsittelee Gustavian vapaasatamaa Ruotsin Länsi-Intian siirtomaassa Saint-Barthélemyn saarella, Ranskan vallankumoussotien aikana 1793–1815. Tarkoitus on ollut kartoittaa Gustavian kautta kulkevaa taloudellista toimintaa tutkimattomien lähteiden avulla ja arvioida sataman asemaa Länsi-Intiassa sekä atlanttisessa taloudessa sotavuosina.Väitöskirjan tärkein tulos osoittaa sataman sotien aikana saavuttamaa lyhytkestoista mutta poikkeuksellista roolia, mikä johti suuren kaupankäynnin saapumiseen ruotsalaissiirtomaahan sekä siihen, että merenkulku ruotsalaisen lipun alla kiihtyi Länsi-Intian alueella. Sotatalouden nousukausi aikaansai pienelle saarelle muuttoliikkeen myötä suuren väestönkasvun, jonka lähteenä olivat pääsääntöisesti lähisaaret, mutta osa uusista asukkaista tuli myös Yhdysvalloista ja Euroopasta. Gustavian vapaasatama toimi muutaman vuosikymmenen ajan globaalina markkinapaikkana Länsi-Intian kauppamiehille, joilla oli tarve kiertää kauppasaartoja ja -kieltoja. Lisäksi väitöskirja lähestyy kysymystä Ruotsin osallistumisesta orjankauppaan ja osoittaa että ruotsalainen orjakauppa oli laajempaa kuin aiempi tutkimus on väittänyt, etenkin sen jälkeen kun kansanliike orjakauppaa vastaan oli saavuttanut vahvan tuen Iso-Britanniassa. Aiemmat laajat kansainväliset kartoitukset orjakaupasta ovat usein ohittaneet ruotsalaisten osallisuutta tässä yhteydessä. Saint-Barthélemy on aiemmin saanut suhteellisen vähän huomiota ruotsalaisessa historiankirjoituksessa, ja sitä on usein hahmoteltu eksoottisena ja melko merkityksettömänä osana Ruotsin 1800-luvun historiaa. Aiempaa tutkimusta on paljolti leimannut kansallinen historiankirjoitus, jonka keskeisenä kiinnostuksena ovat olleet saaren yhteydet Tukholmaan. Väitöskirja osoittaa kuitenkin että nämä yhteydet olivat heikkoja ja että siirtomaan taloudellinen merkitys Ruotsille oli hyvinkin pieni. Toisaalta väitöskirja arvioi siirtomaan todellista ja tärkeää roolia uudelleen sijoittamalla sen isompaan kansainväliseen asiayhteyteen.

Optical and photoelectric properties of dry bacteriorhodopsin sensors

In this thesis, bacteriorhodopsin (BR) photosensor’s optical and electrical properties were studied. The BR sensor consisted of a dry film with BR in polyvinyl alcohol and covered with transparent conductors. In the experiments the BR photocycle was started with two lasers. The characteristics of the BR sensor were measured in two ways. The first approach was theoretical and it required knowing the laser parameters. The second way required assembling a measurement setup for the optical response measurements. However, no measurable results were obtained due to low laser power. The photoelectric response was measured in the experiments with two laser systems and the amplifier was tested. In the experiment with a Cavitar laser, the photoelectric response was obtained. In the experiment with FemtoFiber Pro laser, the photoelectric response was not measured. The expected amplitude of the response was obtained. The experimental data was analyzed and possible solutions for reducing the interference were given.