Evaluation of Carbide Waste Lime for Soil Stabilization, Progress Report, HR-111

A lime by-product from the manufacture of acetylene from calcium carbide will be commercially available in Iowa. Since the cost of carbide waste lime f.o.b. source is only about half that of ordinary commercial lime, this material was investigated for potential uses in soil stabilization. The by-product lime is calcium hydroxide in a water slurry with approximately 40% solid concentration. Its effectiveness at stabilizing soils was checked by comparing with commercial high-calcium and dolomitic monohydrate varieties of lime. This was done by soil strength and plasticity tests in addition to studies of the reaction products by X-ray diffraction and chemical methods.

Evaluation of Fly Ash in Portland Cement Concrete Paving in Woodbury County, Iowa, Final Report, HR-201, 1980

The earliest overall comprehensive work on the use of fly ash in concrete was reported by Davis and Associates of the University of California in 1937. Since that time, there have been numerous applications of the use and varying propertions of fly ash in portland cement concrete mixes. Fly ash is a pozzolanic powdery by-product of the coal combustion process which is recovered from flue gases and is, generally associated with electric power generating plants. Environmental regulations enacted in recent years have required that fly ash be removed from the flue gases to maintain clean air standards. This has resulted in an increased volume of high quality fly ash that is considered a waste product or a by-product that can be utilized in products such as portland cement concrete. There are several sources of the high quality fly ash located in Iowa currently producing a combined total of 281,000 tons of material annually.

Production of Acetic Acid for CMA Deicer, HR-304, 1988

Although the overall objective for undertaking this project is to help decide on the best way to produce CMA, the tasks to be performed deal primarily with acetic acid itself. The objectives of our part of this project can be restated here: A. Evaluate the cost and composition of potential low-cost fermentation substrates that are available in large quantity at central locations in Iowa. B. Compare the nutritional and physiological properties of a variety of homoacetogenic bacteria relative to acetic acid production, based on information available in the literature. C. Using both of these pools of information, evaluate the possibilities for use of substrates for acetic acid production that are significantly cheaper than the previous sugar, starch hydrolysate or whole corn based studies; also, compare the different acetogens encountered with the most commonly discussed acetogen, Clostridium thermoaceticum; arrive at conclusions on 1-3 of the best agriculture-derived substrates that should be further examined, and on 1-3 of the best organisms to evaluate experimentally. D. Collect experimental data at the tube and fermentor scale on 1-2 of the possibilities in C above. E. Comment on our understanding of acetic acid production possibilities from our perspective as microbiologists, and provide all this above information to Paul Peterschmidt for him to consider for his portion of this report. F. In addition, we would like to point out the possible advantage of examining the use of an agricultural by-product, corn steep liquor, as a direct, non-fermented feedstock for a non-acetic acid deicer.

Fate of the herbicide glyphosate and its metabolite AMPA in soils and their transfer to surface waters: A multi-scale approach in the Lavaux vineyards, western Switzerland

The use of herbicides in agriculture may lead to environmental problems, such as surface water pollution, with a potential risk for aquatic organisms. The herbicide glyphosate is the most used active ingredient in the world and in Switzerland. In the Lavaux vineyards it is nearly the only molecule applied. This work aimed at studying its fate in soils and its transfer to surface waters, using a multi-scale approach: from molecular (10-9 m) and microscopic scales (10-6 m), to macroscopic (m) and landscape ones (103 m). First of all, an analytical method was developed for the trace level quantification of this widely used herbicide and its main by-product, aminomethylphosphonic acid (AMPA). Due to their polar nature, their derivatization with 9-fluorenylmethyl chloroformate (FMOC-Cl) was done prior to their concentration and purification by solid phase extraction. They were then analyzed by ultra performance liquid chromatography coupled with tandem mass spectrometry (UPLC-MS/MS). The method was tested in different aqueous matrices with spiking tests and validated for the matrix effect correction in relevant environmental samples. Calibration curves established between 10 and 1000ng/l showed r2 values above 0.989, mean recoveries varied between 86 and 133% and limits of detection and quantification of the method were as low as 5 and 10ng/l respectively. At the parcel scale, two parcels of the Lavaux vineyard area, located near the Lutrive River at 6km to the east of Lausanne, were monitored to assess to which extent glyphosate and AMPA were retained in the soil or exported to surface waters. They were equipped at their bottom with porous ceramic cups and runoff collectors, which allowed retrieving water samples for the growing seasons 2010 and 2011. Results revealed that the mobility of glyphosate and AMPA in the unsaturated zone was likely driven by the precipitation regime and the soil characteristics, such as slope, porosity structure and layer permeability discrepancy. Elevated glyphosate and AMPA concentrations were measured at 60 and 80 cm depth at parcel bottoms, suggesting their infiltration in the upper parts of the parcels and the presence of preferential flow in the studied parcels. Indeed, the succession of rainy days induced the gradual saturation of the soil porosity, leading to rapid infiltration through macropores, as well as surface runoff formation. Furthermore, the presence of more impervious weathered marls at 100 cm depth induced throughflows, the importance of which for the lateral transport of the herbicide molecules was determined by the slope steepness. Important rainfall events (>10 mm/day) were clearly exporting molecules from the soil top layer, as indicated by important concentrations in runoff samples. A mass balance showed that total loss (10-20%) mainly occurred through surface runoff (96%) and, to a minor extent, by throughflows in soils (4%), with subsequent exfiltration to surface waters. Observations made in the Lutrive River revealed interesting details of glyphosate and AMPA dynamics in urbanized landscapes, such as the Lavaux vineyards. Indeed, besides their physical and chemical properties, herbicide dynamics at the catchment level strongly depend on application rates, precipitation regime, land use and also on the presence of drains or constructed channels. Elevated concentrations, up to 4970 ng/l, observed just after the application, confirmed the diffuse export of these compounds from the vineyard area by surface runoff during main rain events. From April to September 2011, a total load of 7.1 kg was calculated, with 85% coming from vineyards and minor urban sources and 15% from arable crops. Small vineyard surfaces could generate high concentrations of herbicides and contribute considerably to the total load calculated at the outlet, due to their steep slopes (~10%). The extrapolated total amount transferred yearly from the Lavaux vineyards to the Lake of Geneva was of 190kg. At the molecular scale, the possible involvement of dissolved organic matter (DOM) in glyphosate and copper transport was studied using UV/Vis fluorescence spectroscopy. Combined with parallel factor (PARAFAC) analysis, this technique allowed characterizing DOM of soil and surface water samples from the studied vineyard area. Glyphosate concentrations were linked to the fulvic-like spectroscopic signature of DOM in soil water samples, as well as to copper, suggesting the formation of ternary complexes. In surface water samples, its concentrations were also correlated to copper ones, but not in a significant way to the fulvic-like signature. Quenching experiments with standards confirmed field tendencies in the laboratory, with a stronger decrease in fluorescence intensity for fulvic-like fluorophore than for more aromatic ones. Lastly, based on maximum concentrations measured in the river, an environmental risk for these compounds was assessed, using laboratory tests and ecotoxicity data from the literature. In our case and with the methodology applied, the risk towards aquatic species was found negligible (RF<1).

Low Cost Fly Ash - Sand Stabilization Roadway, Construction Report, HR-259, 1986

Fly ash, a by-product of coal-fired electricity generating plants, has for years been promoted as a material suitable for highway construction. Disposal of the large quantities of fly ash produced is expensive and creates environmental concerns. The pozzolanic properties make it promotable as a partial Portland cement replacement in pc concrete, a stabilizer for soil and aggregate in embankments and road bases, and a filler material in grout. Stabilizing soils and aggregates for road construction has the potential of using large quantities of fly ash. Iowa Highway Research Board Project HR-194, "Mission-Oriented Dust Control and Surface Improvement Processes for Unpaved Roads", included short test sections of cement, fly ash, and salvaged granular road material mixed for a base in western Iowa. The research showed that cement fly ash aggregate (CFA) has promise as a stabilizing agent in Iowa. There are several sources of sand that when mixed with fly ash may attain strengths much greater than fly ash mixed with salvaged granular road material at little additional cost

The incidence and selection of multiple mating in plants.

Mating with more than one pollen donor, or polyandry, is common in land plants. In flowering plants, polyandry occurs when the pollen from different potential sires is distributed among the fruits of a single individual, or when pollen from more than one donor is deposited on the same stigma. Because polyandry typically leads to multiple paternity among or within fruits, it can be indirectly inferred on the basis of paternity analysis using molecular markers. A review of the literature indicates that polyandry is probably ubiquitous in plants except those that habitually self-fertilize, or that disperse their pollen in pollen packages, such as polyads or pollinia. Multiple mating may increase plants' female component by alleviating pollen limitation or by promoting competition among pollen grains from different potential sires. Accordingly, a number of traits have evolved that should promote polyandry at the flower level from the female's point of view, e.g. the prolongation of stigma receptivity or increases in stigma size. However, many floral traits, such as attractiveness, the physical manipulation of pollinators and pollen-dispensing mechanisms that lead to polyandrous pollination, have probably evolved in response to selection to promote male siring success in general, so that polyandry might often best be seen as a by-product of selection to enhance outcross siring success. In this sense, polyandry in plants is similar to geitonogamy (selfing caused by pollen transfer among flowers of the same plant), because both polyandry and geitonogamy probably result from selection to promote outcross siring success, although geitonogamy is almost always deleterious while polyandry in plants will seldom be so.

Myynnin analyysityökalut varaosa- ja projektiliiketoiminnassa

 Diplomityössä selvitettiin Andritz Oy:n Pulp & Paper Mill Services -divisioonan myynnin analysointiin tarkoitettuja työkaluja ja tunnuslukuja varaosa- ja projektiliiketoiminnassa. Diplomityön aikana toteutetut haastattelut ja sähköpostin välityksellä lähetettävä kyselytutkimus kohdennettiin ennen kaikkea myynnistä vastuussa oleville ihmisille, kuten myyntipäälliköille, divisioonan johtohenkilöille ja tuoteryhmäjohtajille. Diplomityön aikana rakennettiin myynnin analysoinnissa käytettävät raportit SAP Business Intelligence -tietojärjestelmään. Tulevaisuudessa kohdeorganisaatio pystyy diplomityön aikana rakennettujen myynnin analysointiraporttien avulla seuraamaan ja analysoimaan myyntiä. Tutkimus oli luonteeltaan kvalitatiivinen, jossa ensin luotiin teoreettinen viitekehys tutkimalla Business Intelligence:ä, varaosa- ja projektiliiketoimintaa sekä myynnin analysoinnissa käytettäviä työkaluja. Tämän jälkeen suoritettiin kysely- ja haastattelututkimukset, joiden pohjalta saatiin tietoa kuinka Andritz:lla tällä hetkellä myyntiä analysoidaanja kuinka sitä halutaan tulevaisuudessa analysoida. Työn tuloksena saatiin teoriaa sekä haastattelu- ja kyselytutkimusta yhdistämällä rakennettua SAP Business Intelligence -tietojärjestelmään myynnin analysoinnissa käytettävät raportit. Raportit ovat myynnin perusraportti sisältäen myynnin keskei-simmät tunnusluvut, abc-analyysi myynnistä asiakkaittain ja abc-analyysi myynnistä nimikkeittäin. Työn lopussa on myös pohdittu, mitä SAP Business Intelligence -tietojärjestelmään kannattaa tulevaisuudessa rakentaa raporttien osalta ja kuinka raportteja kannattaa lähteä hyödyntämään myynnin analysoinnin näkökulmasta.

From symmetric glycerol derivatives to dissymmetric chlorohydrins

The anticipated worldwide increase in biodiesel production will result in an accumulation of glycerol for which there are insufficient conventional uses. The surplus of this by-product has increased rapidly during the last decade, prompting a search for new glycerol applications. We describe here the synthesis of dissymmetric chlorohydrin esters from symmetric 1,3-dichloro-2-propyl esters obtained from glycerol. We studied the influence of two solvents: 1,4-dioxane and 1-butanol and two bases: sodium carbonate and 1-butylimidazole, on the synthesis of dissymmetric chlorohydrin esters. In addition, we studied the influence of other bases (potassium and lithium carbonates) in the reaction using 1,4-dioxane as the solvent. The highest yield was obtained using 1,4-dioxane and sodium carbonate.

Metsäteollisuuden sivutuotepolttoaineiden hyödyntäminen Etelä-Karjalassa

Tässä diplomityössä on selvitetty merkittävimpien kotimaisten polttoaineiden määrät Etelä-Karjalassa vuonna 1999. Pääpaino työssä on metsäteollisuuden sivutuotepolttoaineiden tarkastelussa. Metsähakkeelle ja kierrätyspolttoaineille on määritetty tuotantopotentiaalit. Myös turpeen tuotantomäärät on selvitetty. Lisäksi työssä on tarkasteltu alueella sijaitsevien teollisuuslaitosten ja kuntien energialaitosten polttoaineiden käyttöä. Työn tuloksia käytetään tutkimuksen seuraavassa vaiheessa, jolloin pyritään kehittämään teollisuusyritysten ja yhdyskuntien välistä energiaintegraatiota. Etelä-Karjalan kemiallisen metsäteollisuuden oman käytön ylijäävä sivutuotepolttoaineiden määrä oli vuonna 1999 yli 230 000 k-m3 (370 GWh). Mekaanisen metsäteollisuuden vastaava luku oli noin 210 000 k-m3 (330 GWh). Puunkäyttömäärien, energiankäyttötietojen ja kirjallisuudesta saatavien osuuksien perusteella mekaanisen metsäteollisuuden sivutuotepolttoaineiden oman käytön ylijäävä määrä olisi noin 350 000 k-m3 (580 GWh). Eroa selittävät lähinnä tilastolliset virheet, sivutuoteliiketoiminnan vähyys ja vaihtoehtoiset käyttökohteet. Metsähakkeen tuotantopotentiaali oli vuoden 1999 hakkuutietoihin perustuen yli 640 000 k-m3, josta tekniset, taloudelliset ja ympäristölliset seikat huomioiden noin 210 000 k-m3 (410 GWh) olisi voitu hyödyntää energiantuotannossa. Etelä-Karjalassa vuonna 1999 syntyneistä jätemääristä olisi arvioiden mukaan voitu valmistaa noin 25 000 tonnia (100 GWh) kierrätyspolttoaineita. Kierrätyspolttoaineiden valmistus alkaa Joutsenossa vuosien 2003 - 2004 välillä. Turpeen tuotantomäärä oli vuonna 1999 noin 1 200 000 tonnia (1020 GWh). Etelä-Karjalan teollisuus ja kuntien energialaitokset käyttivät vuonna 1999 yli 17400 GWh polttoaineita. Ostopolttoaineiden tarve oli noin 4700 GWh, josta lähes 85 % täytettiin maakaasulla. Alueen kunnista kaikki, joissa ei ole kemiallista metsäteollisuutta, pystyisivät teoriassa täyttämään teollisuuden ja energialaitostensa ostopolttoaineiden tarpeen oman kunnan alueelta saatavilla kotimaisilla polttoaineilla.

Sanomavarastototeutus liiketoimintasovellusten liityntäratkaisussa

Tässä diplomityössä on tutkittu erilaisten sanomavarastoratkaisujen soveltuvuutta yrityksen liiketoimintasovellusten liityntäratkaisun sanomavarastototeutukseksi. Arvioitaviksi tuotteiksi valittiin kaksi kaupallista tuotetta (MQSeries Integrator v2 ja NEONtrack). Lisäksi työn osana toteutettiin UPM-Kymmene Oy:n sanomavarastopilotti, jonka arviointi ja testaus suoritettiin kaupallisten tuotteiden tavoin. Kaikkien arvioitujen tuotteiden toiminta perustuu asynkroniseen sanomien välitykseen sanomajonoja hyödyntäen. Työn teoriaosassa tutkittiin liiketoimintasovellusten liityntäratkaisuja, sovellusten liitettävyyttä, yleistä tietovarastotekniikkaa ja arvioitujen tuotteiden toimintaa sekä arkkitehtuuria. Käytännön osuus sisälsi sanomavarastopilotin rakentamisen, arvioitujen tuotteiden asennukset/konfiguroinnit ja tuotteiden arvioinnin sekä testauksen. Kokonaisuuden kannalta sanomavarastopilotti osoittautui parhaaksi vaihtoehdoksi. Sanomavarastopilotin toteutuksessa käytettyjen teknologioiden yleisyys UPM-Kymmene Oy:ssä tulee takaamaan tuotteen soveltuvuuden olemassa oleviin järjestelmiin sekä mahdollisuudet jatkokehitykseen.

Eräällä pelkkahakkurilla tuotetun selluhakkeen laatujakauman hallinta

Tämän diplomityön tarkoituksena on selvittää eräällä pelkkahakkurilla tuotetun selluhakkeen laadun vaihtelua ja laadun hallinnan mahdollisuuksia. Tutkittu laite on Veisto Oy:n suunnittelema ja valmistama HewSaw R200 - pelkkahakkuri. Tutkimuksessa selvitetään sahauksen yhteydessä pelkkahakkurilla tuotettavaan selluhakkeeseen vaikuttavien parametrien: hakkurin pyörimisnopeuden, tukin syöttönopeuden, hakkurin terien vaihtovälin, selluhakkeen palakoon, tukkiluokan, puun lämpötilan ja puulajin välisiä korrelaatioita ja edellä mainittujen tekijöiden vaikutusta tuotettavan hakkeen palakokojakaumaan. Tämä palakokojakauma määrää selluhakkeen laadunmäärityksessä käytettävän, niin sanotun hintakertoimen. Kyseinen hintakerroin määritellään SCAN – CM 40 – standardin mukaisella seulonnalla. Tämä standardi on käytössä laadunmäärityksen perusteena kaikilla pohjoismaisilla sellutehtailla.Tutkimuksen kirjallisessa osuudessa esitellään sahateollisuuden merkittävimmät sahausmenetelmät ja sivuotteiden tuotanto . Seuraavassa osassa käsitellään erikseen selluhaketta sahateollisuuden sivutuotteena ja sen taloudellista merkitystä sahateollisuudessa. Jatkossa keskitytään selluhakkeen tuottamiseen pelkkahakkurilla ja puun työstämiseen liittyviin periaatteisiin.Tutkimuksen kokeellisessa osuudessa tutkittaan, eri sahalaitoksilta otettujen hakenäytteiden perusteella, tärkeimmiksi havaittujen tuotantoparametrien vaikutusta selluhakkeen laatuun ja saantoon. Näytteitä otettiin tutkimuksen kokeellisessa osuudessa yhteensä noin 250 kappaletta. Tutkimuksen tuloksia käsittelevässä osuudessa on annettu malli tutkitulla HewSaw R200 - pelkkahakkurilla tuotetun selluhakkeen laadun ja määrän arvioimiseen.

Sivuainevirtojen paikallinen energiahyötykäyttö: toiminnan kannattavuus ja liiketoimintamahdollisuudet

Tutkimuksen tarkoituksena on selvittää sivuainevirtojen paikallisen energiahyötykäytön kannattavuutta ja liiketoimintamahdollisuuksia. Sivuainevirtojen energiahyötykäytöllä tarkoitetaan jäteperäisen polttoaineen käyttöä energiantuotannossa. Tässä tutkimuksessa on keskitytty erilliskerätystä energiajätteestä valmistetun kierrätyspolttoaineen (REF) käyttöön hajautetuissa pienen kokoluokan lämmöntuotantolaitoksissa, tarkasteltava laitoskoko on alle 10 MW. Tällä hetkellä uhkakuvana on, että muuttavan lainsäädännön seurauksena jätteiden energiahyötykäytön kustannukset kohoavat tulevaisuudessa ja näin ollen toiminta pienissä laitoksissa voi muuttua taloudellisesti kannattamattomaksi. Työssä on selvitetty kahden toimivan case-tapauksen avulla paikallisen jätteiden energiahyötykäytön kustannusrakennetta sekä toiminnan jatkomahdollisuuksia uudistuvan lainsäädännön velvoitteet täyttäen. Virtain kaupungin tapauksessa selvitetään paikallisen kaukolämpölaitoksen mahdollisuuksia jatkaa REFin käyttöä turpeen ohella rinnakkaispolttotilanteessa. Etelä-Karjalan tapauksessa paikallisen sivuainevirtojen energiahyötykäytön kannattavuutta selvitetään uuden laitosinvestoinnin näkökulmasta. Molempien case-tapausten tulosten perusteella on lisäksi kartoitettu alan liiketoimintamahdollisuuksia.

Paperitehtaan energianhuoltoratkaisut

Työssä tarkastellaan paperitehtaan tarvitsemia energiavirtoja ja niiden tuottamista paperitehtaan yhteydessä olevalla voimalaitoksella. Työn perusteella tehtiin laskentamalli, jolla voidaan vertailla esisuunnittelun alussa eri laitoskonsepteja tarkemman suunnittelun pohjaksi. Tyypillistä paperitehtaan energiantuotannolle on suuri vuosittainen huipunkäyttöaika ja energiantuotannolta vaadittava luotettavuus. Lisäksi energiantuotannon voidaan edellyttää käyttävän hyödyksi paperintuotannon sivuainevirtoja. Tarkastelu on suoritettu kannattavuustarkasteluna ottaen huomiin koko voimalaitoksen käyttöiän kustannukset. Kannattavuuteen vaikuttavat investointikustannusten lisäksi merkittävästi myös polttoainekustannukset. Herkkyystarkastelulla voidaan vertailla eri konseptien kannattavuutta eri lähtötietoarvoilla. Erilaiset maksulliset päästökiintiöt voivat muuttaa eri konseptien keskinäistä kannattavuutta. Päästökiintiöiden markkinat ovat kuitenkin vielä selkiytymättömät.

Kustannussäästöpotentiaali sivutuotekuljetuksissa

Tämä diplomityö tehtiin UPM-Kymmene Oyj:lle. Työssä tutkittiin kustannussäästöpotentiaalia hakkeiden, purujen ja kuorien kuljetuksissa uudenlaisten reittisuunnitelmien avulla. Tavoitteena oli löytää uusi tehokkaampi toimintamalli. Sivutuotevolyymeina käytettiin vuonna 2004 toteutuneita määriä ja laskelmat tehtiin vuodelta 2003 olevilla taulukkotaksoilla. Niitä ei ole päivitetty vuoden 2003 jälkeen eikä niihin ole lisätty polttoaineen hinnan noususta johtuvia korotuksia. Vertailun vuoksi liitteissä on esitetty sama laskelma vuoden 2004 sopimushinnoilla. Kustannussäästöjä saavutettiin nykytoimintamallin perusteella muodostettujen monipistekuljetusreittien sekä lineaarisen optimoinnin avulla. Optimoinnissa käsiteltiin ainoastaan koivuviiluhakkeiden ja purujen volyymeja. Monipistekuljetusreitteihin lisättiin mukaan jätepaperikuljetuksia ja vaneritehtaiden välisiä viilukuljetuksia. Niiden avulla oli mahdollista hyödyntää volyymien vastavirtoja. Kustannussäästöjen muodostumiseen vaikutti oleellisesti kuljetusten keskitetty ohjausmalli.

Yhdyskuntajätteen käsittelyä koskevien tavoitteiden saavutettavuus Etelä-Karjalassa

Tämän diplomityön tavoitteena on arvioida Etelä-Karjalan nykyisten ja mahdollisten tulevaisuuden jätteenkäsittelymenetelmien kykyä saavuttaa Euroopan Unionin ja Suomen kansalliset yhdyskuntajätettä koskevat tavoitteet. Jätteenkäsittelyvaihtoeh-doissa on erityisesti otettu huomioon sivutuoteasetuksen vaikutukset. Tutkimuksessa määritetään Etelä-Karjalassa muodostuvat biohajoavan ja muun yhdyskuntajätteen kertymät ja niiden nykyinen käsittelyn jakauma. Etelä-Karjalassa syntyi vuonna 2003 noin 56 000 tonnia yhdyskuntajätettä, josta 43 000 tonnia oli biohajoavaa. Biohajoavasta jätteestä 29 % sijoitettiin kaatopaikalle, 29 % kierrätettiin, 30 % ohjautui biologiseen hyödyntämiseen ja 12 % käytettiin energiana. Kokonaisyhdyskuntajätekertymästä 61 % hyödynnettiin. Kaatopaikkadirektiivissä on asetettu tavoitteet biohajoavan yhdyskuntajätteen kaatopaikkasijoittamisen vähentämiselle. Vuonna 2009 kaatopaikalle saa sijoittaa 50 % ja vuonna 2016 enää 35 % vuonna 1995 muodostuneesta biohajoavasta yhdyskuntajätekertymästä. Jätemäärien kasvu huomioon ottaen sekä nykyisellä jätehuoltojärjestelmällä että mahdollisilla tulevaisuuden käsittelymenetelmillä Etelä-Karjalassa saavutetaan tai jopa ylitetään kaatopaikkadirektiivissä asetetut tavoitteet.