Ligniinin hienojauhatus planeettamyllyllä

Kirjallisuusosassa tarkastellaan ligniiniä luonnon polymeerinä sekä sen kemiallisia perustietoja. Aiheena on myös sen tuotanto ja käyttö uusiutuvana raaka-ainelähteenä energian-, materiaali- ja kemikaalituotantoon sekä niiden mahdolliset tulevaisuudennäkymät. Mekaanisten prosessien osalta keskitytään kiintoaineen hienontamiseen. Lisäksi perehdytään planeettamyllyn toiminnan teoriaan sekä tuoreimpiin tutkimuksiin planeettamyllyjauhatukseen liittyen. Työn kokeellisen osan tarkoituksena oli tutkia ligniinin jauhautuvuutta, sillä partikkelien pienentämisellä voidaan kasvattaa ligniininijauheen ominaisalaa ja tasoittaa sen kokojakaumaa. Jauhautuvuuden avulla voidaan esimerkiksi arvioida ligniinille tehtävän hienojauhatuksen kannattavuutta jatkoprosesseja varten. Tutkimuskysymyksinä oli ”kuinka hyvin ligniini jauhautuu planeettamyllyllä?”, ”onko kylmäkäsittelyllä vaikutusta jauhatustulokseen?”, ”miten eri parametrit (jauhatusaika, kuulakoko ja kierrosnopeus) vaikuttavat jauhatustulokseen?” sekä ”muuttaako hienojauhatus ligniinin kemiallista koostumusta?”. Tutkittavana materiaalina oli kaupallinen kraft-ligniini ja koelaitteena käytettiin planeettamyllyä. Syötölle ja kaikille jauhatustuotteille suoritettiin partikkelikokoanalyysi, ja lisäksi syötölle ja erittäin hienoksi jauhetulle tuotteelle suoritettiin FTIR-analyysi. Kokeiden mukaan ligniini oli hyvin jauhautuvaa, eikä kylmäkäsittelyllä ollut merkittävää vaikutusta jauhatukseen. Kuulakoon pienentäminen sekä jauhatusajan ja kierrosnopeuden kasvattaminen alensivat ligniininjauheen partikkelikokoa. Lisäksi hienojauhatuksen ei todettu muuttaneen ligniinin kemiallista koostumusta.

Determinants of Polylepis (Rosaceae) Forest Distribution and Treeline Formation in the High Andes

High elevation treelines are formed under common temperature conditions worldwide, but the functional mechanisms that ultimately constrain tree growth are poorly known. In addition to environmental constraints, the distribution of high elevation forests is largely affected by human influence. Andean Polylepis (Rosaceae) forests are an example of such a case, forests commonly growing in isolated stands disconnected from the lower elevation montane forests. There has been ample discussion as to the role of environmental versus anthropogenic causes of this fragmented distribution of Polylepis forests, but the importance of different factors is still unclear. In this thesis, I studied functional, environmental and anthropogenic aspects determining Polylepis forest distribution. Specifically, I assessed the degree of genetic determinism in the functional traits that enable Polylepis species to grow in cold and dry conditions. I also studied the role of environment and human influence constraining Polylepis forest distribution. I found evidence of genetically determined climatic adaptations in the functional traits of Polylepis. High elevation species had reduced leaf size and increased root tip abundance compared to low elevation species. Thus these traits have potentially played an important role in species evolution and adaptation to high elevation habitats, especially to low temperatures. I also found reduced photosynthesis rate among high elevation tree species compared to low elevation species, supporting carbon source limitation at treelines. At low elevations, Polylepis forest distribution appeared to be largely defined by human influence. This suggests that the absence of Polylepis forests in large areas in the Andes is the result of several environmental and anthropogenic constraints, the role of environment becoming stronger towards high elevations. I also show that Polylepis trees grow at remarkably low air and soil temperatures near treelines, and present new evidence of the role of air temperatures in constraining tree growth at high elevations. I further show that easily measurable indices of accessibility are related to the degree of degradation of Polylepis forest, and can therefore be used in the rapid identification of potentially degraded Polylepis forests. This is of great importance for the conservation and restoration planning of Polylepis forests in the Andes. In a global context, the results of this thesis add to our scientific knowledge concerning high elevation adaptations in trees, and increase our understanding of the factors constraining tree growth and forest distribution at high-­elevation treelines worldwide.

Cesarean section - short term maternal complications related to the mode of delivery

Cesarean section (CS) is the most common major surgery performed on women worldwide. CS can save the life of the mother or the fetus, but is associated with the typical complications of any major surgery: hemorrhage, infection, venous thromboembolism and complications of anesthesia, sometimes leading to maternal death. Recently there have been several reports from well resourced countries on increased severe maternal morbidity and even mortality. Increased rates of CS, obesity and older mothers may explain this rise. The aim of this thesis is to study the rates and risk factors of short term maternal complications associated with CS. Also, we compared maternal morbidity by mode of delivery and over time. The complication rates were assessed in a prospective study involving 2496 CS performed in the 12 largest delivery units in Finland in 2005. The rates of severe complications were studied by mode of delivery in a register-based study comparing national cohorts in 1997 and 2002. The impact of several risk factors on severe maternal morbidity by mode of delivery was studied in a register-based study of all singleton deliveries in 2007-2011. In the prospective study, 27% of the women who underwent CS had one or more intraoperative or postoperative complications during their hospital stay, and 10% had a severe complication. In the register-based study the incidence of life-threatening maternal complications was 7.6 in 1000 deliveries. The incidence was lowest for vaginal delivery (VD), followed by instrumental VD and elective CS, and highest in emergency CS. An attempt of VD, including the risks associated with emergency CS, seems to be the safest mode of delivery, even for most high-risk women.

Radar cross-section measurement using the Doppler effect

In this Master Thesis we discuss issues related to the measurement of the effective scattering surface, based on the Doppler Effect. Modeling of the detected signal was made. Narrowband signal filtering using low-frequency amplifier was observed. Parameters of the proposed horn antennas were studied; radar cross section charts for three different objects were received.

Kylmälaitekoneikon runkorakenteen kehittäminen

Kylmälaitekoneikot ovat kylmäkomponentteja sisältäviä rakenteita, joiden avulla toteutetaan suurten tilojen, kuten elintarvikemyymälöiden sisäilman jäähdytys. Lisäksi koneikkojen avulla jäähdytetään matalampiin lämpötiloihin pienempiä kylmähuoneita. Osa koneikoista ottaa talteen kylmäprosessissa syntyvän lämmön, jota hyödynnetään tilojen lämmityksessä. Tämän diplomityön tavoitteena oli suunnitella ja mitoittaa kahdeksalle eri kylmälaitekoneikolle entistä kustannustehokkaammat runkorakenteet, jotka ovat niin kestäviä, että koneikkoja on mahdollista pinota tilan säästämiseksi kolme päällekkäin. Lisäksi runkorakenteilta vaadittiin helppoa kuljetettavuutta, hyviä kiinnitysominaisuuksia ja korroosionkestävyyttä. Aluksi työssä selvitettiin runkorakenteisiin kohdistuvat vaatimukset, jonka jälkeen materiaalin valinta tehtiin materiaaliin kohdistuvien vaatimusten perusteella. Rakenteiden palkit mitoitettiin tarvittavan taivutusvastuksen ja kiepahduksen mukaan. Pilarit puolestaan mitoitettiin nurjahduksen ja kaksiaksiaalisen taivutustilan perusteella. Tämän jälkeen mitoitettiin eri sauvojen väliset hitsi- ja ruuviliitokset siten, että rakenne hajoaa ylikuormitustilanteessa mahdollisimman turvallisesti. Työssä tehdyt laskelmat varmennettiin elementtimenetelmän avulla ja lopullisille rakenteille tehtiin elementtimenetelmällä vielä ominaistaajuusanalyysejä. Lopuksi työssä suunniteltiin runkorakenteille sopiva korroosionsuojaus.

Suomen mahdollisuudet vaikuttaa Euroopan unionin lainsäädäntömenettelyyn

Väitöstutkimuksen kohteena on säädösten valmistelu ja niitä koskevaa päätöksenteko Euroopan unionissa erityisesti siitä näkökulmasta, miten Suomen kaltainen pieni jäsenvaltio voi vaikuttaa EU-säädöksiin. Väitöskirjassa analysoidaan unionin toimielinten välillä vallitsevaa dynamiikkaa ja Suomen asemaa erityisesti EUT-sopimuksen 289 artiklan 1 kohdan ja 294 artiklan mukaisessa tavallisessa lainsäätämisjärjestyksessä. Lissabonin sopimuksen voimaantulon jälkeen tavallinen lainsäätämisjärjestys, joka aiemmin tunnettiin yhteispäätösmenettelynä, on selvästi yleisin lainsäädäntömenettely unionissa. Väitöskirja koostuu kuudesta erillisjulkaistusta pääosin vertaisarvioidusta artikkelista ja niitä täydentävästä ja kokoavasta yhteenveto-osasta. Kirjan tämä painos sisältää vain yhteenvetoluvun, ei erikseen julkaistuja artikkeleita. Väitöskirjassa hyödynnetään eurooppaoikeuden ja politiikan tutkimuksen kirjallisuutta. Metodologisesti väitöstutkimus edustaa empiiristä oikeustutkimusta, jossa yhdistyy lainopillinen analyysi ja empiiristen, tässä tapauksessa lähinnä laadullisten aineistojen analyysi. Yhteenvedossa on seurattu lainsäädäntömuutoksia ja oikeuskäytäntöä 10. huhtikuuta 2015 asti. Väitöskirjatutkimuksen kantavana teemana on oikeuden ja politiikan suhde EUlainsäätämisessä. Artikkeleita ja yhteenvetoa sitovat yhteen kaksi yleisen tason argumenttia. Ensiksi, EU:n lainsäädäntömenettelyä koskevat oikeussäännöt ja institutionalisoituneet käytännöt luovat kehikon toimielinten sisäiselle päätöksenteolle sekä niiden välisille poliittisluonteisille neuvotteluille, vaikkakaan sääntöihin ja käytäntöihin ei yleensä ole tarvetta nimenomaisesti vedota menettelyn kuluessa. Toiseksi, koska Suomen kaltaisen pienen jäsenvaltion muodollinen valta – siis äänimäärä neuvostossa – on hyvin rajallinen, suomalaisten ministerien ja virkamiesten tulisi hyödyntää erilaisia epävirallisia vaikuttamiskanavia, jos halutaan vahvistaa Suomen tosiasiallista vaikutusvaltaa menettelyssä. Unionin lainsäädäntötoiminta ei tyypillisesti ole rationaalisen mallin mukaan etenevää päätöksentekoa, vaan tempoilevaa ja vaikeasti ennakoitavaa kamppailua eri preferenssejä edustavien toimijoiden välillä. Väitöskirjan ensimmäisessä artikkelissa analysoidaan säädösvalmistelua ja lainsäätämismenettelyä unionissa vaihe vaiheelta. Johtopäätöksenä todetaan, että unioniin on syntynyt yhteispäätösmenettelyn, sittemmin tavallisen lainsäätämisjärjestyksen myötä uudenlainen lainsäätämiskulttuuri, jolle on leimallista tiiviit yhteydet komission, Euroopan parlamentin ja neuvoston välillä. Toimielimet ottavat nykyisin joustavasti huomioon toistensa kantoja menettelyn edetessä, mikä mahdollistaa sen, että valtaosa EU-säädöksistä voidaan hyväksyä jo ensimmäisessä käsittelyssä. Toisessa tutkimusartikkelissa analysoidaan komission asemaa unionin toimielinrakenteessa. Artikkelissa tarkastellaan komission aloiteoikeutta sekä komission puheenjohtajan ja sen jäsenten valintamenettelyjä siitä näkökulmasta, edistääkö komissio todella unionin yleistä etua itsenäisenä ja riippumattomana, kuten EU-sopimuksen 17 artiklassa edellytetään. Tiettyjen järjestelyjen myötä Euroopan parlamentin ja komission suhde on kehittynyt siihen suuntaan, että komissio toimii jossain määrin parlamentille vastuunalaisena hallituksena. Artikkelissa kritisoidaan, että kehitys ei välttämättä lähennä kansalaisia unionin toimielimiin ja että kehitys omiaan vaarantamaan komission aseman verrattain riippumattomana välittäjänä trilogeissa. Kolmas artikkeli sisältää tapaustutkimuksen kuluttajille myönnettäviä luottoja sääntelevän direktiivin (2008/48/EY) valmisteluvaiheista. Tapaustutkimus konkretisoi Suomen hallituksen edustajien tekemän EU-vaikuttamisen keinoja, vahvuuksia ja kehittämiskohteita. Artikkelissa todetaan, että Suomelle aivan keskeinen vaikuttamisresurssi ovat sellaiset virkamiehet, jotka hallitsevat niin käsiteltävän säädöshankkeen sisältökysymykset kuin unionin päätöksentekomenettelyt ja toimielinten institutionalisoituneet käytännöt. Artikkelissa tehdyt empiiriset havainnot jäsenvaltioiden välillä käydyistä neuvotteluista tukevat konstruktiivisen mallin perusoletuksia. Neljännessä artikkelissa, joka on laadittu yhteistyönä professori Tapio Raunion kanssa, analysoidaan unioniasioiden kansallista valmistelua ja tarkemmin ottaen sitä, miten Suomen neuvottelukannat muotoutuvat valtioneuvoston yhteensovittamisjärjestelmän ylimmällä tasolla EU-ministerivaliokunnassa. Artikkelissa todetaan laajan pöytäkirja-aineiston ja sitä täydentävän haastatteluaineiston pohjalta, että EUministerivaliokunnan asialistan laadinta on delegoitu kokonaisuudessaan asiantuntijavirkamiehille. Lisäksi asialistan muotoutumiseen vaikuttaa luonnollisesti unionin toimielinten, erityisesti Eurooppa-neuvoston agenda. Toisaalta, EU-ministerivaliokunnan kokouksissa ministerit yksin tekevät päätöksiä ja linjaavat Suomen EU-politiikkaa. Viidennessä artikkelissa selvitetään, miten olisi toimittava, jos pyritään siihen, että uusi tai muutettu EU-säädös vastaisi mahdollisimman pitkälti Suomen kansallisesti määriteltyä neuvottelukantaa. Tehokkainta on vaikuttaa aloiteoikeutta lainsäädäntömenettelyssä käyttävään komissioon, tarvittaessa myös virkahierarkian ylimmillä tasoilla, sekä tehdä yhteistyötä muiden jäsenvaltioiden kanssa, erityisesti puheenjohtajavaltion, tulevien puheenjohtajavaltioiden ja suurten jäsenvaltioiden kanssa. Mikäli käsittelyssä oleva EU-säädöshanke arvioidaan kansallisesti erityisen tärkeiksi tai ongelmalliseksi, tulisi vaikuttamistoimia laajentaa kattamaan myös Euroopan parlamentin avainhenkilöitä. Kuudennessa artikkelissa analysoidaan suomalaisen kansalaisyhteiskunnan ja etujärjestöjen vaikutusmahdollisuuksia EU-asioiden valmistelussa. Johtopäätöksenä todetaan, että muodollinen yhteensovittaminen EU-valmistelujaostojen laajan kokoonpanon kokouksissa ei ole sidosryhmille ensisijainen eikä tehokkain vaikuttamisen keino. Sen sijaan korostuvat epäviralliset yhteydet toimivaltaisen ministeriön vastuuvirkamieheen kotimaassa ja vaikuttaminen eurooppalaisen kattojärjestön välityksellä. Väitöskirjan yhteenveto-osassa on eritelty, missä EU:n säädösvalmistelun ja lainsäätämismenettelyn vaiheissa Suomen kaltaisella pienellä jäsenvaltiolla on parhaat edellytykset vaikuttaa valmisteltavana olevaan säädökseen. Parhaat vaikutusmahdollisuudet ovat aivan EU-säädöksen elinkaaren alkuvaiheessa, kun komissio on vasta käynnistämässä uutta säädösvalmistelua. Väitöstutkimuksessa todetaan, että varhaista kannanmuodostusta ja sen mahdollistamaa ennakkovaikuttamista on Suomessa kyetty kehittämään etenkin niissä poliittisesti, taloudellisesti tai oikeudellisesti tärkeissä hankkeissa, joissa hallituksen kannanmuodostus tapahtuu EU-ministerivaliokunnassa. Muissa unionin säädöshankkeissa ennakollisen vaikuttamisen intensiteetti näyttäisi vaihtelevan, riippuen muun muassa toimivaltaisen ministeriön keskijohdon ja ylimmän johdon sitoutumisesta. Toinen Suomelle otollinen vaikuttamisen ajankohta on silloin, kun komission antamaa ehdotusta käsitellään asiantuntijavirkamiesten kesken neuvoston työryhmässä. Tehokas vaikuttaminen edellyttää, että Suomea neuvotteluissa edustavat henkilöt kokoavat ”samanmielisistä” jäsenvaltioista kaksoisenemmistösäännön mukaisen voittavan koalition. Viimeinen vaikuttamisen ikkuna aukeaa silloin, kun Coreper-komiteassa laaditaan neuvoston puheenjohtajalle neuvottelumandaattia toimielinten välisiin trilogeihin tavallisen lainsäätämisjärjestyksen ensimmäisessä käsittelyssä. Tässä varsin myöhäisessä menettelyvaiheessa vaikuttaminen on pienen jäsenvaltion näkökulmasta jo selvästi vaikeampaa. Väitöskirja sijoittuu luontevasti osaksi valtiotieteellistä eurooppalaistumis-kirjallisuutta siltä osin, kuin siinä on tutkittu EU-jäsenyyden vaikutuksia kotimaisiin hallinnon rakenteisiin ja politiikan asialistaan. Kuten tunnettua, Suomen EU-politiikka rakentuu eduskunnalle vastuullisen valtioneuvoston varaan. Väitöskirjassa ei kuitenkaan ole otettu erityiseen tarkasteluun perustuslakiin sidottua eduskunnan ja hallituksen yhteistoimintaa EU-asioissa. Sen sijaan on tutkittu unioniasioiden valmistelua ja yhteensovittamista valtioneuvoston sisällä. Kun EU-asioiden yhteensovittamisjärjestelmää luotiin, pidettiin tärkeänä, että jokaisessa säädöshankkeessa ja politiikkahankkeessa kyetään muodostamaan kansallisesti yksi ja yhtenäinen neuvottelupositio. Yhtenäisen kansallisen linjan ajamisen katsottiin parantavan Suomen asemaa unionin päätöksenteossa. Väitöskirjassa todetaan johtopäätöksenä, että EU-asioiden kansallinen valmistelujärjestelmä toteuttaa sille asetetut tavoitteet käytännössä varsin hyvin. Merkittävin kehittämiskohde liittyy kansallisen EU-valmistelun reaktiivisuuteen. Jos Suomi haluaa vaikuttaa yhä vahvemmin EU-lainsäätämiseen, Suomelle tärkeät hankkeet pitäisi tunnistaa jo varhaisessa vaiheessa ja priorisoida selkeästi niiden hoitamista ministeriöissä.

Sinkityslinjan pesuosan optimointi

Työn tavoitteena oli sinkityslinjan pesuosan toiminnan optimointi. Teoriakatsauksen ja haastattelututkimusten avulla työssä selvitettiin, mitkä tekijät pesuosalla tai teräsnauhan pesua edeltävissä prosessivaiheissa vaikuttavat pesutehoon alentavasti. Pesuosan ajoparametrien muutoskokeiden avulla määritettiin kunkin pesuparametrin suhteellinen vaikutus pesutulokseen sekä pesuosan optimaaliset ajoparametrit. Vaikutuksia arvioitiin pinnanpuhtauden ja pesuvesien laboratorioanalyysien sekä prosessidatan avulla. Jätevesianalyysien ja prosessidatan avulla arvioitiin lisäksi pesuosan muutosten vaikutusta pesusta syntyviä jätevesiä käsittelevän jätevesilaitoksen toimintaan. Laitetestauksen avulla työssä kartoitettiin, mikä menetelmä pinnanpuhtauden määrittämiseen soveltuu pesuosalle parhaiten. Kustannusarvioinnilla selvitettiin, millä toimin pesuosan toimintavarmuutta on edullisinta ylläpitää. Työn tulosten pohjalta lämpötilalla todettiin olevan pesutuloksen kannalta merkittävin vaikutus. Sen sijaan kemikaaliannostelun merkitys oli vähäinen. Vesien säännöllisen uudistamisen todettiin olevan olennainen pesuvesien ylläpitokeino nykyisessä pesutilanteessa. Se todettiin lisäksi ennakoivana toimenpiteenä kannattavammaksi kuin pesuosan täystyhjäykset ongelmatilanteissa. Teippitestein määritettävälle pinnanpuhtaudelle katsottiin sopivaksi vaihteluväliksi 40–75 %. Työssä todettiin, että pesua edeltävän kylmävalssin valssiöljyn vaihto sekä valssilla tuotetun teräsnauhan pinnanpuhtaus vaikuttavat merkittävästi pesuosan toimintakykyyn ja pesuosan pyörittämisestä aiheutuviin kustannuksiin. Toimenpiteet pesuosalla vaikuttavat lisäksi jätevesilaitoksen käsittelyvaatimuksiin, joskin myös tasaavat sen toimintaa. Työssä ehdotettiin ratkaisukeinoja pesuosan toimintavarmuuden varmistamiseksi jatkossa, sekä tarjottiin työkaluja, joiden avulla tulevissa investointipäätöksissä voidaan ottaa huomioon myös pesuosan toiminnan edellytykset.

Ristinivel nelivalssaimen voimansiirrossa

Nelivalssaimia käytetään yleisesti metallinauhojen ja -levyjen kylmämuovaukseen. Valssaimissa ristinivel siirtää vääntömomenttia kahden kulmassa olevan akselin välillä. Tässä tutkimuksessa haettiin ratkaisuja nelivalssaimessa esiintyvään epäsymmetriseen taivutustarpeeseen. Valssattavat kuparinauhat alkavat aaltoilla valssaajan puolelta noin yhden millimetrin paksuudessa. Tutkimuksen tarkastelu rajattiin koskemaan vain voimansiirrossa olevaa ristiniveltä, jonka epäiltiin olevan yksi mahdollinen ongelman aiheuttaja. Tutkimuksessa selvisi, että ristinivel ei aiheuta pystysuuntaisia voimia, jotka vaikuttaisivat suoraan nauhan poikkipintaprofiiliin. Kuitenkin ristinivelen aiheuttamat vaakasuuntaiset voimat voivat vaikuttaa epäsuorasti nauhan poikkipintaprofiiliin. Laatupoikkeamien taloudellinen merkitys havaittiin pieneksi, mutta myöhemmissä prosessivaiheissa kuparinauhan epäsymmetrinen poikkipintaprofiili aiheutti ongelmia.