Forest Biomass Resources and Technological Prospects for the Production of Second-generation Biofuels in Finland by 2020

Introduction of second-generation biofuels is an essential factor for meeting the EU’s 2020 targets for renewable energy in the transport sector and enabling the more ambitious targets for 2030. Finland’s forest industry is strongly involved in the development and commercialising of second-generation biofuel production technologies. The goal of this paper is to provide a quantified insight into Finnish prospects for reaching the 2020 national renewable energy targets and concurrently becoming a large-scale producer of forest biomass based second-generation biofuels feeding the increasing demand in European markets. The focus of the paper is on assessing the potential for utilising forest biomass for liquid biofuels up to 2020. In addition, technological issues related to the production of second-generation biofuels were reviewed. Finland has good opportunities to realise a scenario to meet 2020 renewable energy targets and for large-scale production of wood based biofuels. In 2020, biofuel production from domestic forest biomass in Finland may reach nearly a million ton (40 PJ). With the existing biofuel production capacity (20 PJ/yr) and national biofuel consumption target (25 PJ) taken into account, the potential net export of biofuels from Finland in 2020 would be 35 PJ, corresponding to 2–3% of European demand. Commercialisation of second-generation biofuel production technologies, high utilisation of the sustainable harvesting potential of Finnish forest biomass, and allocation of a significant proportion of the pulpwood harvesting potential for energy purposes are prerequisites for this scenario. Large-scale import of raw biomass would enable remarkably greater biofuel production than is described in this paper.

Ensimmäisen ja toisen sukupolven nestemäisten liikennebiopolttoaineiden kasvihuonekaasupäästöjenvertailu

Elinkaariarviointia voidaan käyttää ensimmäisen ja toisensukupolven nestemäisten liikennebiopolttoaineiden kasvihuonekaasupäästöjen ja primäärienergian kulutuksen vertailuun. Elinkaariarviointia käyttämällä pyritään tuottamaan luotettavaa tietoa koko elinkaaren ajalta. Nestemäisiä liikennebiopolttoaineita käsittelevissä tutkimuksissa elinkaari jaetaan yleensä kahteen osaan,joista suurempi painoarvo on elinkaaren alkuosalla. Tässä diplomityössä tehdään yksinkertaistettu elinkaariarviointi selluloosaetanolin ja Fischer-Tropsch-dieselin elinkaaren alkuosalle ja verrataan niitä sitten ohraetanoliin ja rypsimetyyliesteriin. Tässä työssä keskitytään primäärienergian kulutukseen sekä hiilidioksidi-, metaani- ja dityppioksidipäästöihin. Selluloosaetanolin raaka-aineena tarkasteltiin ruokohelpeä, Fischer-Tropsch-dieselin raaka-aineena metsätähdettä. Diplomityö osoitti, että toisen sukupolven nestemäisten liikennebiopolttoaineiden tuotannossa kuluu vähemmän primäärienergiaa ja syntyy vähemmän kasvihuonekaasupäästöjä kuin ensimmäisen sukupolven nestemäisten liikennebiopolttoaineiden tuotannossa. Sama tulos on saatu myös muissa aihetta käsittelevissä tutkimuksissa.

Digitaalisen television soveltuvuus tietoyhteiskunnan tarpeisiin, case Kuopion Kaapelitelevisio Oy

Tutkielmassa selvitetään Kuopion Kaapelitelevisio Oy:n toteuttaman digitaalisen television ominaisuuksia ja niiden sopivuutta tietoyhteiskunnan vaatimuksiin. Tietoyhteiskunnassa tiedosta on tullut tärkein yritysten pääoma. Yritysten välinen toiminta on tiedon siirtämistä palvelun tuottajalta palvelun kuluttajalle. Jotta edellä mainitut asiat ovat mahdollista, tarvitaan tiedon valtatie, joka koostuu tieto-, perus-, varus-, liityntä ja siirtopalvelusta sekä palvelun tuottajista palvelimineen että käyttäjistä päätelaitteineen. Itse tieto liikkuu siirtotietä pitkin. Kuopion Kaapelitelevisio Oy:n ensimmäisen sukupolven digitaalinen televisio täyttää tiedon valtatien ominaisuudet vain varuspalveluiden osalta. Kaikki muut internetistä tutut peruspalvelut eivät ole mahdollisia. Tuleva toisen sukupolven digitaalinen televisio, jossa on mukana MHP-palvelualusta, MHP-digisovittimet ja interaktiivisuuden tuova paluukanava mahdollisuuden tehdä digitaalisesta televisiosta internetin ja mobiiliverkkojen kaltainen monipalveluverkko. Uuden toisen sukupolven digitaalisen television palveluiden tuottamisen suurin este on digisovittimien tulevat myyntiin vasta syksyllä 2003. Tällä hetkellä ainut MHP-digisovitin, Sony Wega NX100, on hinnaltaan noin 4000 €. Tutkimuksen tuloksia tullaan hyödyntämään digitaalisen television kehitystyössä Kuopion Kaapelitelevisio Oy.ssä

Piikarbidipuolijohdekomponentit tehoelektroniikassa

Piikarbidi (SiC) on tunnettu korkealuokkaisena hioma-aineena ja hiekkapaperin pin-noitteena yli 100 vuoden ajan. Nykyisin ainetta käytetään pääasiassa puolijohteiden raaka-aineena. Piikarbidi on puolijohteena ylivoimainen tavanomaiseen piihin (Si) verrattuna lähes joka suhteessa johtuen sen kiderakenteesta, mutta sen valmistus on osoittautunut erittäin monimutkaiseksi johtuen pääasiassa vaikeudesta kasvattaa riittävän suuria ja laadukkaita SiC-kiteitä. Siksi tehoelektroniikan SiC-puolijohdekomponenttien laajamittaista käyttöä joudutaan yhä odottamaan. Tässä diplomityössä tehdään perusteellinen selvitys, miten piikarbidin valmistuspro-sessit eroavat normaaleista piin valmistusprosesseista, mitä etuja piikarbidin käytöllä saavutetaan ja vastaavasti mitä varjopuolia sillä on. Työssä selvitetään tällä hetkellä markkinoilla olevien SiC-tehopuolijohdekomponenttien ominaisuuksia, ketkä ovat teh-neet tutkimusta alalla, sekä esitetään arvioita SiC-tekniikan tulevaisuuden näkymistä.

On Transmission System Design for Wireless Broadcasting

This thesis considers aspects related to the design and standardisation of transmission systems for wireless broadcasting, comprising terrestrial and mobile reception. The purpose is to identify which factors influence the technical decisions and what issues could be better considered in the design process in order to assess different use cases, service scenarios and end-user quality. Further, the necessity of cross-layer optimisation for efficient data transmission is emphasised and means to take this into consideration are suggested. The work is mainly related terrestrial and mobile digital video broadcasting systems but many of the findings can be generalised also to other transmission systems and design processes. The work has led to three main conclusions. First, it is discovered that there are no sufficiently accurate error criteria for measuring the subjective perceived audiovisual quality that could be utilised in transmission system design. Means for designing new error criteria for mobile TV (television) services are suggested and similar work related to other services is recommended. Second, it is suggested that in addition to commercial requirements there should be technical requirements setting the frame work for the design process of a new transmission system. The technical requirements should include the assessed reception conditions, technical quality of service and service functionalities. Reception conditions comprise radio channel models, receiver types and antenna types. Technical quality of service consists of bandwidth, timeliness and reliability. Of these, the thesis focuses on radio channel models and errorcriteria (reliability) as two of the most important design challenges and provides means to optimise transmission parameters based on these. Third, the thesis argues that the most favourable development for wireless broadcasting would be a single system suitable for all scenarios of wireless broadcasting. It is claimed that there are no major technical obstacles to achieve this and that the recently published second generation digital terrestrial television broadcasting system provides a good basis. The challenges and opportunities of a universal wireless broadcasting system are discussed mainly from technical but briefly also from commercial and regulatory aspect

Christina Rossetti's "Goblin market" : Milton revised or revived?

The present study examines Christina Rossetti's (1830-94) best-known poem "Goblin Market" (1859) as a response to John Milton's (1608-74) Paradise Lost (1667) and Paradise Regained (1674). Rossetti's poem relates to Milton's twin epics with a surprising degree of complexity, something that the thesis demonstrates through a large number of hitherto unexplored textual parallels. In its recontextualisation of Rossetti's poetry, this study balances interpretative strategies evolved by feminism with more historicist readings. SinceGilbert and Gubar's landmark feminist work of 1979, it has become something of a critical commonplace that Milton was a figure of patriarchal oppression whom women writers have challenged through revision. As a consequence, intertextual Rossetti studies have tended to emphasise such a revisionist element in her achievement. But if we place "Goblin Market" within the larger context of Rossetti's thoughts on religion and poetry throughout her writing, and if we de-emphasise the dichotomy between Rossetti and her male precursor, alternative patterns of reading begin to emerge. This thesis argues that Rossetti's aim was not only to revise Milton but also to revive him. It develops this point in several ways: first, by introducing the subject and theoretically arguing that literary allusiveness is not necessarily a matter of oedipal or feminist envy only (Chapter One); second, by determining the nature and extent of Rossetti's Miltonic allusions in terms of theme, imagery and language (Chapter Two);and third, by examining their function in terms of argument (Chapters Three andFour). I n an age of increasing religious doubt, Rossetti's poetry provided a subtle challenge not so much to Milton as to the emerging scepticism and aestheticism in Victorian society and its art-world, and not least to the secular tendencies of the second generation of Pre-Raphaelites, including Dante Gabriel Rossetti. Christina Rossetti was ahead of her time (and perhaps ours) in seeing the feminist potential in both John Milton and the Christian message. In the soul's relation to Christ, gender does not matter. What matters is the individual's quest for salvation, a quest in which poetry is a sacramental act, with a transformative, unifying function. Rossetti's poems both depict and constitute such a quest for union with God, on the assumption that God's word offers a pathway that is open to men as well as women.

Developing markets of energy biomass – local and global perspectives

The thesis explores global and national-level issues related to the development of markets for biomass for energy. The thesis consists of five separate papers and provides insights on selected issues. The aim of Paper I was to identify methodological and statistical challenges in assessing international solid and liquid biofuels trade and provide an overview of the Finnish situation with respect to the status of international solid and liquid biofuels trade. We found that, for the Finnish case, it is possible to qualify direct and indirect trade volumes of biofuels. The study showed that indirect trade of biofuels has a highly significant role in Finland and may be a significant sector also in global biofuels trade. The purpose of Paper II was to provide a quantified insight into Finnish prospects for meeting the national 2020 renewable energy targets and concurrently becoming a largescale producer of forest-biomass-based second-generation biofuels for feeding increasing demand in European markets. We found that Finland has good opportunities to realise a scenario to meet 2020 renewable energy targets and for large-scale production of wood-based biofuels. The potential net export of transport biofuels from Finland in 2020 would correspond to 2–3% of European demand. Paper III summarises the global status of international solid and liquid biofuels trade as illuminated by several separate sources. International trade of biofuels was estimated at nearly 1 EJ for 2006. Indirect trade of biofuels through trading of industrial roundwood and material by-products comprises the largest proportion of the trading, with a share of about two thirds. The purpose of Paper IV was to outline a comprehensive picture of the coverage of various certification schemes and sustainability principles relating to the entire value-added chain of biomass and bioenergy. Regardless of the intensive work that has been done in the field of sustainability schemes and principles concerning use of biomass for energy, weaknesses still exist. The objective of Paper V was to clarify the alternative scenarios for the international biomass market until 2020 and identify the underlying steps needed toward a wellfunctioning and sustainable market for biomass for energy purposes. An overall conclusion drawn from this analysis concerns the enormous opportunities related to the utilisation of biomass for energy in the coming decades.

Etologian suuria nimiä

Kirjallisuusarvostelu

Biopolttoaineiden ongelmat

Biopolttoaineilla on tärkeä rooli tulevaisuuden energiahuollossa. Biopolttoaineiden käyttöä pyritäänkin lisäämään monin keinoin. Ensimmäisen sukupolven biopolttoaineet ovat jo olleet aikansa markkinoilla ja toisen sukupolven polttoaineet ovat saapumassa markkinoille. Tässä työssä tutkitaan eri biopolttoaine vaihtoehtoja ensimmäisestä toiseen sukupolveen sekä tutkitaan niiden käytön ongelmia. Biopolttoaineiden käyttö on lisääntynyt huomattavasti viime vuosien aikoina, jonka myötä on tullut esiin monia ongelmia. Ongelmia aiheuttavat niin ilmastolliset, taloudelliset, teknologiset kuin valtapoliittiset asiat.

Integration of biofuel production. How pyrolysis and torrefaction can be integrated

The main goal of this work is to clarify the idea of two thermochemical conversion processes of biomass - pyrolysis and torrefaction and to identify possible ways how and where exactly these processes can be integrated. Integration into CHP power plant process was chosen as one of the most promising ways. Multiple product development was determined by means of this integration concept. The analysis of the possible pros and cons was made based on some experimental data collected from the previous studies related to the topic of my work. In addition, one real integrated case was represented in the last part of the work. Finally, to highlight the main idea brief summarizing was done.

Selvitys erilaisten mäntyöljynkeittoprosessien toiminnasta

Työn tavoitteena oli tutustua eri mäntyöljyprosessien toimintaan. Sulfaattisellun valmistuksessa syntyy sivutuotteena mäntyöljyä. Se tuo lisätuottoa sellutehtaalle. Nykypäivänä mäntyöljyn valmistukseen on kiinnitetty yhä enemmän huomiota uusien jalostusmahdollisuuksien vuoksi. Mäntyöljyä syntyy, kun mustalipeän pinnalta kuorittu suopa palstoitetaan sopivalla hapolla. Suopa koostuu puun uuteaineista eli hartsi- ja rasvahapoista sekä saippuattomista aineista. Suopa pitää erottaa mustalipeästä mahdollisimman hyvin, jotta se ei aiheuttaisi ongelmia sellutehtaan eri prosessin vaiheissa. Suopaa voidaan erottaa mustalipeästä säiliöerotuksena, sentrifugeilla tai hydrosykloneilla. Suovan palstoitusprosessi voi olla erä- tai jatkuvatoiminen prosessi. Jatkuvatoimisia prosesseja ovat: sentrifugi-, säiliödekantointi- ja HDS-prosessi. Mäntyöljyä voidaan käyttää kemianteollisuuden raaka-aineena tai siitä voidaan jalostaa biodieseliä. Tämä biodiesel on niin sanottua toisen polven biopolttoainetta eli se ei sisällä ravinnoksi kelpaavaa raaka-ainetta. Nykypäivänä markkinoilla on sekä eräkeitto- sekä jatkuvatoimisia prosesseja. Suovan erotussäiliöiden rinnalle on tullut uusi sentrifugeilla tapahtuva suovan erotussysteemi.

IP Telephony in Third Generation Mobile Systems: Transport Layer Dimensioning

Tämä diplomityö käsittelee kolmannen sukupolven matkaviestinjärjestelmien kuljetuskerroksen mitoitusta. Nykyisten matkapuhelinverkkojen korvaajiksi suunnitellut kolmannen sukupolven matkaviestinjärjestelmät tulevat yhdistämään perinteisen puhelinviestinnän ja uudenlaiset datapalvelut. Uudet verkot tulevat perustumaan pakettivälitteiseen tiedonsiirtoon joka mahdollistaa molempien liikennetyyppien, puheen sekä datan, siirtämisen samassa verkossa. Tämän ratkaisun uskotaan tarjoavan paremmat mahdollisuudet uusien palvelujen luomiseen ja parantavan tiedonsiirtokapasiteettia. Siirtyminen pakettivälitteiseen tiedonsiirtoon aiheuttaa kuitenkin suuria muutoksia verkkoarkkitehtuurissa. Tässä diplomityössä tarkastellaan tulevien runkoverkkojen mitoitukseen liittyviä näkökohtia sekä muodostetaan alustavia kuljetuskerroksen mitoitusohjeita. Diplomityö on tehty osaksi diplomi-insinöörin tutkintoa Lappeenrannan teknillisessä korkeakoulussa. Työ on tehty Nokia Networksin palveluksessa Helsingissä, vuoden 2000 toisella puoliskolla.

Collecting Transaction Data in a Fourth Generation Mobile Network

Tässä diplomityössä on oletettu että neljännen sukupolven mobiiliverkko on saumaton yhdistelmä olemassa olevia toisen ja kolmannen sukupolven langattomia verkkoja sekä lyhyen kantaman WLAN- ja Bluetooth-radiotekniikoita. Näiden tekniikoiden on myös oletettu olevan niin yhteensopivia ettei käyttäjä havaitse saanti verkon muuttumista. Työ esittelee neljännen sukupolven mobiiliverkkoihin liittyvien tärkeimpien langattomien tekniikoiden arkkitehtuurin ja perustoiminta-periaatteet. Työ kuvaa eri tekniikoita ja käytäntöjä tiedon mittaamiseen ja keräämiseen. Saatuja transaktiomittauksia voidaan käyttää tarjottaessa erilaistettuja palvelutasoja sekä verkko- ja palvelukapasiteetin optimoimisessa. Lisäksi työssä esitellään Internet Business Information Manager joka on ohjelmistokehys hajautetun tiedon keräämiseen. Sen keräämää mittaustietoa voidaan käyttää palvelun tason seurannassa j a raportoinnissa sekä laskutuksessa. Työn käytännön osuudessa piti kehittää langattoman verkon liikennettä seuraava agentti joka tarkkailisi palvelun laatua. Agentti sijaitsisi matkapuhelimessa mitaten verkon liikennettä. Agenttia ei kuitenkaan voitu toteuttaa koska ohjelmistoympäristö todettiin vajaaksi. Joka tapauksessa työ osoitti että käyttäjän näkökulmasta tietoa kerääville agenteille on todellinen tarve.