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.

Location intelligence strategisen päätöksenteon tukena

Kilpailuetua tavoittelevan yrityksen pitää kyetä jalostamaan tietoa ja tunnistamaan sen avulla uusia tulevaisuuden mahdollisuuksia. Tulevaisuuden mielikuvien luomiseksi yrityksen on tunnettava toimintaympäristönsä ja olla herkkänä havaitsemaan muutostrendit ja muut toimintaympäristön signaalit. Ympäristön elintärkeät signaalit liittyvät kilpailijoihin, teknologian kehittymiseen, arvomaailman muutoksiin, globaaleihin väestötrendeihin tai jopa ympäristön muutoksiin. Spatiaaliset suhteet ovat peruspilareita käsitteellistää maailmaamme. Pitney (2015) on arvioinut, että 80 % kaikesta bisnesdatasta sisältää jollakin tavoin viittauksia paikkatietoon. Siitä huolimatta paikkatietoa on vielä huonosti hyödynnetty yritysten strategisten päätösten tukena. Teknologioiden kehittyminen, tiedon nopea siirto ja paikannustekniikoiden integroiminen eri laitteisiin ovat mahdollistaneet sen, että paikkatietoa hyödyntäviä palveluja ja ratkaisuja tullaan yhä enemmän näkemään yrityskentässä. Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää voiko location intelligence toimia strategisen päätöksenteon tukena ja jos voi, niin miten. Työ toteutettiin konstruktiivista tutkimusmenetelmää käyttäen, jolla pyritään ratkaisemaan jokin relevantti ongelma. Konstruktiivinen tutkimus tehtiin tiiviissä yhteistyössä kolmen pk-yrityksen kanssa ja siihen haastateltiin kuutta eri strategiasta vastaavaa henkilöä. Tutkimuksen tuloksena löydettiin, että location intelligenceä voidaan hyödyntää strategisen päätöksenteon tukena usealla eri tasolla. Yksinkertaisimmassa karttaratkaisussa halutut tiedot tuodaan kartalle ja luodaan visuaalinen esitys, jonka avulla johtopäätöksien tekeminen helpottuu. Toisen tason karttaratkaisu pitää sisällään sekä sijainti- että ominaisuustietoa, jota on yhdistetty eri lähteistä. Tämä toisen tason karttaratkaisu on usein kuvailevaa analytiikkaa, joka mahdollistaa erilaisten ilmiöiden analysoinnin. Kolmannen eli ylimmän tason karttaratkaisu tarjoaa ennakoivaa analytiikkaa ja malleja tulevaisuudesta. Tällöin ohjelmaan koodataan älykkyyttä, jossa informaation keskinäisiä suhteita on määritelty joko tiedon louhintaa tai tilastollisia analyysejä hyödyntäen. Tutkimuksen johtopäätöksenä voidaan todeta, että location intelligence pystyy tarjoamaan lisäarvoa strategisen päätöksenteon tueksi, mikäli yritykselle on hyödyllistä ymmärtää eri ilmiöiden, asiakastarpeiden, kilpailijoiden ja markkinamuutoksien maantieteellisiä eroavaisuuksia. Parhaimmillaan location intelligence -ratkaisu tarjoaa luotettavan analyysin, jossa tieto välittyy muuttumattomana päätöksentekijältä toiselle ja johtopäätökseen johtaneita syitä on mahdollista palata tarkastelemaan tarvittaessa uudelleen.

Mineraalien rikastusprosessin vesijalanjälki

Mineraalien rikastamiseen käytetään useita fysikaalisia ja kemiallisia menetelmiä. Prosessi sisältää malmin hienonnuksen, rikastuksen ja lopuksi vedenpoistamisen rikastelietteestä. Malmin rikastamiseen käytetään muun muassa vaahdotusta, liuotusta, magneettista rikastusta ja tiheyseroihin perustuvia rikastusmenetelmiä. Rikastuslietteestä voidaan poistaa vettä sakeuttamalla ja suodattamalla. Rikastusprosessin ympäristövaikutuksia voidaan arvioida laskemalla tuotteen vesijalanjälki, joka kertoo valmistamiseen kulutetun veden määrän. Tässä kirjallisuustyössä esiteltiin mineraalien käsittelymenetelmiä sekä prosessijätevesien puhdistusmenetelmiä. Kirjallisuuslähteiden pohjalta selvitettiin Pyhäsalmen kaivoksella valmistetun kuparianodin vesijalanjälki sekä esitettiin menetelmiä, joilla prosessiin tarvittavan raakaveden kulutusta voitaisiin vähentää. Pyhäsalmella kuparirikasteesta valmistetun kuparianodin vesijalanjälki on 240 litraa H2O ekvivalenttia tuotettua tonnia kohden. Pyhäsalmen prosessin raakaveden kulutusta voidaan vähentää lisäämällä sisäistä vedenkierrätystä. Kalsiumsulfaatin saostuminen putkiin ja pumppuihin on ilmentynyt ongelmaksi vedenkierrätyksen lisäämisessä. Kalsiumsulfaattia voidaan erottaa vedestä membraaneihin, ioninvaihtoon ja sähkökemiaan perustuvilla tekniikoilla. Vaihtoehdossa, jossa johdetaan kaikista kolmesta vaahdotuksesta saatavat rikastuslietteen ja rikastushiekan sakeutuksien ylitteet sekä suodatuksien suodosvedet samaan vedenkäsittelyyn voidaan kattaa arviolta noin 65 % koko veden tarpeesta. Raakavettä säästetään vuodessa 3,4 Mm^3 ja samalla rikastushiekka-altaiden tarvittava koko pienenee, joka vähentää ympäristöriskejä.

EU Strategy for the Baltic Sea Region: its added value in environmental social and economic dimensions

The European Council has invited the European Commission to present the first macro-regional strategy – the EU Strategy for the Baltic Sea Region (EUSBSR) on the 14th of December 2007, primarily to address collective challenges and opportunities of the Region and also to engender cohesion in support of an European integration policy. However, macro-regional strategies conceived to aid European integration and territorial cohesion were viewed by academics with skepticism, obscuring the strategies’ potential impact. This thesis intends to investigate and measure the added value of the EUSBSR in order to analyze its impact on regional development and its feasibility as a guide for future programs intending to strengthen European cohesion and integration. To determine the added value of the EUSBSR the thesis is organized into three sections, so as to address environmental, social, and economic concerns, respectively. The first case examines EU-Russia cooperation in an environmental context to investigate how environmental cooperation with an external neighbor could forge increased cohesion in a macro-regional setting. To figure the added cooperation that academic cooperation among universities would contribute to social dimension, the work has chosen several study results. Lastly, to measure out the added value for the economic strategy objective, the study employs the project for Improved Global Competitiveness in an example of ‘A Baltic Sea Region Program for Innovation, Cluster and SME-Networks’ as an economic plan.

Diel patterns and tissue-specificity of environmental responses in fish

Humans are profoundly changing aquatic environments through climate change and the release of nutrients and chemicals. To understand the effects of these changes on natural populations, knowledge on individuals’ environmental responses is needed. At the molecular level, the environmental responses are partly mediated by chances in messenger RNA and protein levels. In this thesis I study messenger RNA and protein responses to an assortment of environmental stressors in fish. As daily (diel) rhythms are known to be ubiquitous in different tissues, I particularly focus on diel patterns in the responses. The studied species are the three-spined stickleback (Gasterosteus aculeatus L.) and the Arctic char (Salvelinus alpinus L.), both of which have circumpolar distribution in the Northern hemisphere. In the first two studies, three-spined sticklebacks were exposed to both the non-steroidal anti-inflammatory drug diclofenac and low-oxygen conditions (hypoxia), and their responses measured at separate time points in the liver and gills. The results show how the seemingly unrelated environmental stressors, hypoxia and anti-inflammatory drugs, can have harmful combined effects that differ from the effects of each stressor alone. Moreover, both stressors disturbed natural diel patterns in gene expression. In the third study, I studied the responses of three-spined sticklebacks to two test chemicals: one used in hormonal medicine (17α-ethinyl-oestradiol) and one used as a plasticizer and solvent chemical (di-n-butyl phthalate). The results suggest that the phthalate can affect genes related to spermatogenesis in fish testes, while estrogen-mimicking compounds can lead to numerous disturbances in the endocrine system. In the final study, the temperature-dependence of diel rhythms in messenger RNA levels were evaluated in the liver tissue of the Arctic char, a cold-adapted salmonid. The results show that cold acclimation repressed diel rhythms in gene expression compared to warm-acclimated fish, in which the expression of hundreds of genes was rhythmic, suggesting the circadian clock of the Arctic fish species can be sensitive to temperature. Overall, the results of the thesis indicate that fishes’ responses to abiotic factors interact with their diel rhythms, and more studies on the consequences of these interactions are needed to comprehensively understand human impacts on ecosystems.