Ilmaan johdettavien päästöjen tarkkailun luotettavuus sellutehtaalla

Suomen ympäristönsuojelulaki (86/200) velvoittaa toiminnanharjoittajia olemaan selvillä päästöistään ja hakemaan ympäristöluvan ympäristön pilaantumisen vaaraa aiheuttavalle toiminnalle. Sellutehtaat tuottavat tietoa merkittävimmistä ilmaan johdettavista päästöistään mittaamalla niitä jatkuvatoimisesti. Tuloksia käytetään tiedottamisessa ja päätöksenteossa. Yksi tärkeimmistä käyttökohteista on ympäristöluvan ehtojen täyttymisen seuranta. Mittaustulosten on oltava luotettavia. Luotettavuutta voidaan arvioida vertailumittauksien ja mittausepävarmuustarkastelujen avulla. Tässä työssä määritettiin mittausepävarmuudet Imatran tehtaiden kuorikattilan (LCP-kattila) NOX-mittaukselle sekä sellutehtaan meesauunien ja soodakattiloiden mittauksille. Tämän jälkeen tarkasteltiin, kuinka mittausepävarmuus huomioidaan ympäristö¬luparajaseurannassa. Lopuksi arviointiin, kuinka jatkuvatoimisten mittalaitteiden laadunvarmistusstandardia SFS-EN 141481 voidaan soveltaa Imatran tehtailla. Tarkastellut jatkuvatoimiset mittaukset todettiin varsin luotettaviksi. Etenkin NOx¬mittaukset ovat luotettavia. Kuorikattila 2:lla luotettavuutta heikentää mittauspaikan epä¬edustavuus. Rikin yhdisteiden (SO2 ja TRS) mittausten luotettavuus on alhaisempi, koska mitattavat pitoisuudet ovat pieniä. Mittausten luotettavuus on kuin vertailumittausten. Kuorikattila 2:lla Mittausepävarmuus huomioidaan NOX-pitoisuuden lupaseurannassa LCP-asetuksen mukaisesti. Sellutehtaan TRS-päästöillä mittausepävarmuus voidaan huomioida joko LCP-asetuksen mukaisesti tai tilastomatemaattisesti. Kummallakin tavalla saadaan negatiivisia luparajaan verrattavia keskiarvoja. Standardia SFS-EN 141481 voidaan soveltaa kuorikattilalla mutta sellutehtaalla se voi olla epäkäytännöllistä, eikä välittömästi paranna mittausten luotettavuutta

Sähkö- ja lämpöenergian tuotantomenetelmien ympäristöllisen kilpailukyvyn määrittäminen alueellista energiajärjestelmää suunniteltaessa

Työssä tarkasteltiin sähkö- ja lämpöenergian tuotantomenetelmien ympäristöllistä kilpailukykyä osana yhdyskunnan energiajärjestelmää. Sähkö- lämpöenergian tuotantomenetelmiä vertailtiin keskenään aiheutuvien kasvihuonekaasupäästöjen perusteella. Tarkastelu toteutettiin elinkaariarviointimenetelmällä. Työssä mallinnettiin pääasiassa uusiutuviin energialähteisiin perustuvia menetelmiä yhdyskunnan vuotuisen sähkö- ja lämpöenergiantarpeen täyttämiseksi. Elinkaariarviointimallin avulla vertailtiin keskenään aurinko- ja tuulisähköpainotteista ja CHP-painotteista energiajärjestelmää. Lisäksi työssä arvioitiin aurinko- ja tuulisähköntuotantoa sekä CHP-tuotantoa nettoenergianäkökulmasta. Työn tulosten pohjalta voidaan olettaa, että kokonaisvaltaisesti paras energianhankintavaihtoehto on usean eri sähkö- ja lämpöenergiantuotantomenetelmän yhdistelmä. Alhainen päästötaso tietyssä kategoriassa on yhdentekevää, jos energiaa ei ole saatavissa silloin, kun sitä tarvitaan. Lisäksi on tärkeää huomata, että uusiutuvien energialähteiden hyödynnettävyys riippuu vahvasti alueellisista erityispiirteistä, kuten aurinko- ja tuuliolosuhteista. Tästä johtuen kestävän energiajärjestelmän suunnittelussa alueellisten ominaisuuksien huomiointi on tärkeää. Mikä tietyllä alueella osoittautuu parhaimmaksi ratkaisuksi, ei välttämättä ole sitä toisenlaisessa ympäristössä.

EU:n päästökaupan historia ja nykytila

Tässä työssä selvitetään, miten Euroopan Unionin päästökauppajärjestelmä on toiminut sen alusta vuodesta 2005 sen nykytilaan vuonna 2014. Erityisesti huomiota kiinnitetään päästöoikeuksien hintakehitykseen sekä käyttämättömien päästöoikeuksien kertymiseen. Työssä havaitaan, että ylimääräiset jaetut päästöoikeudet ovat aiheuttaneet päästöoikeuksien hinnan laskemista. Liian matalan hinnan seurauksena päästökauppa ei kannusta yrityksiä tekemään investointeja vihreään teknologiaan, vaikka se on yksi päästökauppajärjestelmän päätarkoitus YK:n ilmastosopimuksen täyttymisen varmistamisen ohella. Suurin syy käyttämättömien päästöoikeuksien kertymiseen on vuoden 2008 talouskriisi. Tätä ongelmaa korjataan väliaikaisesti siirtämällä päästöoikeuksia myöhemmin jaettavaksi. Lisää ratkaisuja odotetaan neljännelle päästökauppakaudelle.

Sinfoniaorkesterin hiilijalanjälki. Case: Sinfonia Lahti

Diplomityön tavoitteena on selvittää sinfoniaorkesterin toiminnan merkittävimmät kasvihuonekaasupäästölähteet sekä kuinka kasvihuonekaasupäästöjä voidaan vähentää ja/tai kompensoida niin, että voidaan saavuttaa hiilineutraalius. Tavoitteena on myös tutkia sinfoniaorkesterin vaikutusmahdollisuudet sen sidosryhmiin. Tuloksia tarkastellaan myös globaalissa mittakaavassa, jolloin nähdään millainen vaikutus sinfoniaorkestereiden hiilineutraaliudella olisi ilmastonmuutoksen hillinnässä. Diplomityössä esitetään ensin hiilijalanjälkilaskentaa ja musiikkiteollisuutta yleisesti, jonka jälkeen selvitetään case-tutkimuksena Sinfonia Lahden hiilijalanjälki. Hiilijalanjälkilaskenta perustuu Sinfonia Lahden antamiin tietoihin, minkä lisäksi hyödynnetään diplomityön yhteydessä tehtyjen kyselyjen tuloksia. Kyselyjen tarkoituksena on selvittää sekä Sinfonia Lahden henkilöstön että yleisön matkustustottumuksia. Sinfonia Lahden henkilöstölle järjestettiin myös workshop, jossa tutustuttiin tarkemmin ilmastonmuutokseen. Hiilineutraalius saavutetaan selvittämällä toiminnasta aiheutuvat kasvihuonekaasupäästöt. Tämän jälkeen toimintaa muutetaan vähäpäästöisemmäksi ja lopuksi jäljelle jäävät kasvihuonekaasupäästöt kompensoidaan. Vaikka Sinfonia Lahden merkittävimmät kasvihuonekaasupäästölähteet ovat liikenne sekä energiankulutus, päästövähennyksiä tulee tehdä pysyvästi kaikista mahdollisista toiminnoista. Erityisen tärkeää on saada sidosryhmät osallistumaan sinfoniaorkesterin asettamiin vähennystavoitteisiin. Kompensoinnilla on merkittävä rooli hiilineutraaliuden saavuttamisessa. Tällä hetkellä maailman sinfoniaorkesterit eivät aktiivisesti pyri hiilineutraaliin toimintaan.

GIS-based approach for optimization of onshore wind park infrastructure alignment in Finland

Wind power is a rapidly developing, low-emission form of energy production. In Fin-land, the official objective is to increase wind power capacity from the current 1 005 MW up to 3 500–4 000 MW by 2025. By the end of April 2015, the total capacity of all wind power project being planned in Finland had surpassed 11 000 MW. As the amount of projects in Finland is record high, an increasing amount of infrastructure is also being planned and constructed. Traditionally, these planning operations are conducted using manual and labor-intensive work methods that are prone to subjectivity. This study introduces a GIS-based methodology for determining optimal paths to sup-port the planning of onshore wind park infrastructure alignment in Nordanå-Lövböle wind park located on the island of Kemiönsaari in Southwest Finland. The presented methodology utilizes a least-cost path (LCP) algorithm for searching of optimal paths within a high resolution real-world terrain dataset derived from airborne lidar scannings. In addition, planning data is used to provide a realistic planning framework for the anal-ysis. In order to produce realistic results, the physiographic and planning datasets are standardized and weighted according to qualitative suitability assessments by utilizing methods and practices offered by multi-criteria evaluation (MCE). The results are pre-sented as scenarios to correspond various different planning objectives. Finally, the methodology is documented by using tools of Business Process Management (BPM). The results show that the presented methodology can be effectively used to search and identify extensive, 20 to 35 kilometers long networks of paths that correspond to certain optimization objectives in the study area. The utilization of high-resolution terrain data produces a more objective and more detailed path alignment plan. This study demon-strates that the presented methodology can be practically applied to support a wind power infrastructure alignment planning process. The six-phase structure of the method-ology allows straightforward incorporation of different optimization objectives. The methodology responds well to combining quantitative and qualitative data. Additional-ly, the careful documentation presents an example of how the methodology can be eval-uated and developed as a business process. This thesis also shows that more emphasis on the research of algorithm-based, more objective methods for the planning of infrastruc-ture alignment is desirable, as technological development has only recently started to realize the potential of these computational methods.

Numerical Modelling of Combustion and Emission Formation in a Diesel Engine with Different Fuel Injection Characteristics

Päästöjen vähentäminen on ollut viime vuosina tärkeässä osassa polttomoottoreita kehitettäessä.Monet viralliset tahot asettavat uusia tiukempia päästörajoituksia. Päästörajatovat tyypillisesti olleet tiukimmat autoteollisuuden valmistamille pienille nopeakäyntisille diesel-moottoreille, mutta viime aikoina paineita on kohdistunut myös suurempiin keskinopeisiin ja hidaskäyntisiin diesel-moottoreihin. Päästörajat ovat erilaisia riippuen moottorin tyypistä, käytetystä polttoaineesta ja paikasta missä moottoria käytetään johtuen erilaisista paikallisista laeista ja asetuksista. Eniten huomiota diesel-moottorin päästöissä täytyy kohdistaa typen oksideihin, savun muodostukseen sekä partikkeleihin. Laskennallisen virtausmekaniikan (CFD) avulla on hyvät mahdollisuudet tutkia diesel-moottorin sylinterissä tapahtuvia ilmiöitä palamisen aikana. CFD on hyödyllinen työkalu arvioitaessa moottorin suorituskykyä ja päästöjen muodostumista. CFD:llä on mahdollista testata erilaisten parametrien ja geometrioiden vaikutusta ilman kalliita moottorinkoeajoja. CFD:tä voidaan käyttää myös opetustarkoituksessa lisäämään paloprosessin tuntemusta. Tulevaisuudessa palamissimuloinnit CFD:llä tulevat epäilemättä olemaan tärkeä osa moottorin kehityksessä. Tässä diplomityössä on tehty palamissimuloinnit kahteen erilaisilla poittoaineenruiskutuslaitteistoilla varustettuun Wärtsilän keskinopeaan diesel-moottoriin. W46 moottorin ruiskutuslaitteisto on perinteinen mekaanisesti ohjattu pumppusuutin ja W46-CR moottorissa on elektronisesti ohjattu 'common rail' ruiskutuslaitteisto. Näiden moottorien ja käytössä olevien ruiskutusprofiilien lisäksi on simuloinneilla testattu erilaisia uusia ruiskutusprofiileja, jotta erityyppisten profiilien hyvät ja huonot ominaisuudet tulisivat selville. Matalalla kuormalla kiinnostuksen kohteena on nokipäästöjen muodostus ja täydellä kuormalla NOx-päästöjen muodostus ja polttoaineen kulutus. Simulointien tulokset osoittivat, että noen muodostusta matalalla kuormalla voidaan selvästi vähentää monivaiheisella ruiskutuksella, jossa yksi ruiskutusjakso jaetaan kahteen tai useampaan jaksoon. Erityisen tehokas noen vähentämisessä vaikuttaa olevan ns. jälkiruiskutus (post injection). Matalat NOx-päästöt ja hyvä polttoaineen kulutus täydellä kuormalla on mahdollista saavuttaaasteittain nostettavalla ruiskutusnopeudella.

Small scale energy production in Helsinki Metropolitan area in emission trading point of view

Emission trading with greenhouse gases and green certificates are part if the climate policy the main target of which is reduce greenhouse gas emissions. The carbon dioxide and fine particle emissions of energy production in Helsinki Metropolitan area are calculated in this study. The analysis is made mainly by district heating point of view and the changes of the district heating network are assessed. Carbon dioxide emissions would be a bit higher, if the district heating network is expanded, but then the fine particle emissions would be much lower. Carbon dioxide emissions are roughly 10 % higher, if the district heating network is expanded at same rate as it has in past five years in the year 2030. The expansion of district heating network would decrease the fine particle emissions about 40 %. The cost of the expansion is allocated to be reduction cost of the fine particle emissions, which is considerably higher than the traditional reduction methods costs. The possible new nuclear plant would reduce the emissions considerably and the costs of the nuclear plant would be relatively low comparing the other energy production methods.

Free Flap Monitoring. Using Tissue Oxygen Measurement and Positron Emission Tomography

Aims:This study was carried out to evaluate the feasibility of two different methods to determine free flap perfusion in cancer patients undergoing major reconstructive surgery. The hypotheses was that low perfusion in the flap is associated with flap complications. Patients and methods: Between August 2002 and June 2008 at the Department of Otorhinolaryngology – Head and Neck Surgery, Department of Surgery, and at the PET Centre, Turku, 30 consecutive patients with 32 free flaps were included in this study. The perfusion of the free microvascular flaps was assessed with positron emission tomography (PET) and radioactive water ([¹⁵O] H₂O) in 40 radiowater injections in 33 PET studies. Furthermore, 24 free flaps were monitored with a continuous tissue oxygen measurement using flexible polarographic catheters for an average of three postoperative days. Results: Of the 17 patients operated on for head and neck (HN) cancer and reconstructed with 18 free flaps, three re-operations were carried out due to poor tissue oxygenation as indicated by p_tiO₂ monitoring results and three other patients were reoperated on for postoperative hematomas in the operated area. Blood perfusion assessed with PET (BF_PET) was above 2.0 mL / min / 100 g in all flaps and a low flap-to-muscle BFPET ratio appeared to correlate with poor survival of the flap. Survival in this group of HN cancer patients was 9.0 months (median, range 2.4-34.2) after a median follow-up of 11.9 months (range 1.0-61.0 months). Seven HN patients of this group are alive without any sign of recurrence and one patient has died of other causes. All of the 13 breast reconstruction patients included in the study are alive and free of disease at a median follow-up time of 27.4 months (range 13.9-35.7 months). Re-explorations were carried out in three patients due data provided by p_tiO₂ monitoring and one re-exploration was avoided on the basis of adequate blood perfusion assessed with PET. Two patients had donorsite morbidity and 3 patients had partial flap necrosis or fat necrosis. There were no total flap losses. Conclusions: P_tiO₂ monitoring is a feasible method of free flap monitoring when flap temperature is monitored and maintained close to the core temperature. When other monitoring methods give controversial results or are unavailable, [₁₅O] H₂O PET technique is feasible in the evaluation of the perfusion of the newly reconstructed free flaps.

Mild Cognitive Impairment and Early Detection of Alzheimer`s Disease. A Positron Emission Tomography Study

Alzheimer`s disease (AD) is characterised neuropathologically by the presence of extracellular amyloid plaques, intraneuronal neurofibrillary tangles, and cerebral neuronal loss. The pathological changes in AD are believed to start even decades before clinical symptoms are detectable. AD gradually affects episodic memory, cognition, behaviour and the ability to perform everyday activities. Mild cognitive impairment (MCI) represents a transitional state between normal aging and dementia disorders, especially AD. The predictive accuracy of the current and commonly used MCI criteria devide this disorder into amnestic (aMCI) and non-amnestic (naMCI) MCI. It seems that many individuals with aMCI tend to convert to AD. However many MCI individuals will remain stable and some may even recover. At present, the principal drugs for the treatment of AD provide only symptomatic and palliative benefits. Safe and effective mechanism-based therapies are needed for this devastating neurodegenerative disease of later life. In conjunction with the development of new therapeutic drugs, tools for early detection of AD would be important. In future one of the challenges will be to detect at an early stage these MCI individuals who will convert to AD. Methods which can predict which MCI subjects will convert to AD will be much more important if the new drug candidates prove to have disease-arresting or even disease–slowing effects. These types of drugs are likely to have the best efficacy if administered in the early or even in the presymptomatic phase of the disease when the synaptic and neuronal loss has not become too widespread. There is no clinical method to determine with certainly which MCI individuals will progress to AD. However there are several methods which have been suggested as predictors of conversion to AD, e.g. increased [11C] PIB uptake, hippocampal atrophy in MRI, low CSF A beta 42 level, high CSF tau-protein level, apolipoprotein E (APOE) ε4 allele and impairment in episodic memory and executive functions. In the present study subjects with MCI appear to have significantly higher [¹¹C] PIB uptake vs healthy elderly in several brain areas including frontal cortex, the posterior cingulate, the parietal and lateral temporal cortices, putamen and caudate. Also results from this PET study indicate that over time, MCI subjects who display increased [¹¹C] PIB uptake appear to be significantly more likely to convert to AD than MCI subjects with negative [¹¹C] PIB retention. Also hippocampal atrophy seems to increase in MCI individuals clearly during the conversion to AD. In this study [¹¹C] PIB uptake increases early and changes relatively little during the AD process whereas there is progressive hippocampal atrophy during the disease. In addition to increased [¹¹C] PIB retention and hippocampal atrophy, the status of APOE ε4 allele might contribute to the conversion from MCI to AD.

In vivo imaging of vascular adhesion protein 1 - preclinical studies with positron emission tomography

The golden standard in nuclear medicine imaging of inflammation is the use of radiolabeled leukocytes. Although their diagnostic accuracy is good, the preparation of the leukocytes is both laborious and potentially hazardous for laboratory personnel. Molecules involved in leukocyte migration could serve as targets for the development of inflammation imaging agents. An excellent target would be a molecule that is absent or expressed at low level in normal tissues, but is induced or up-regulated at the site of inflammation. Vascular adhesion protein-1 (VAP-1) is a very promising target for in vivo imaging, since it is translocated to the endothelial cell surface when inflammation occurs. VAP-1 functions as an endothelial adhesion molecule that participates in leukocyte recruitment to inflamed tissues. Besides being an adhesion molecule, VAP-1 also has enzymatic activity. In this thesis, the targeting of VAP-1 was studied by using Gallium-68 (68Ga) labeled peptides and an Iodine-124 (124I) labeled antibody. The peptides were designed based on molecular modelling and phage display library searches. The new imaging agents were preclinically tested in vitro, as well as in vivo in animal models. The most promising imaging agent appeared to be a peptide belonging to the VAP-1 leukocyte ligand, Siglec-9 peptide. The 68Ga-labeled Siglec-9 peptide was able to detect VAP-1 positive vasculature in rodent models of sterile skin inflammation and melanoma by positron emission tomography. In addition to peptides, the 124I-labeled antibody showed VAP-1 specific binding both in vitro and in vivo. However, the estimated human radiation dose was rather high, and thus further preclinical studies in disease models are needed to clarify the value of this imaging agent. Detection of VAP-1 on endothelium was demonstrated in these studies and this imaging approach could be used in the diagnosis of inflammatory conditions as well as melanoma. These studies provide a proof-of-concept for PET imaging of VAP-1 and further studies are warranted.