Puupelletin hybridipoltto

Diplomityö on tehty osana laajempaa kehitysprojektia. Kehitysprojektin tavoitteena on kehittää poltin jossa polttoaineena käytetään kevyt polttoöljyä ja puupellettiä. Työ on jaettu kahteen osioon, kirjallisuus- ja tutkimusosioon. Kirjallisuusosiossa on käsitelty kehitystyön pohjana käytettyä teoriatietoa. Tutkimusosassa esitellään laitteistolle tehdyt savukaasumittaukset.

Corrosion behaviour of boiler tube materials during combustion of fuels containing Zn and Pb

Många förbränningsanläggningar som bränner utmanande bränslen såsom restfraktioner och avfall råkar ut för problem med ökad korrosion på överhettare och/eller vattenväggar pga. komponenter i bränslena som är korrosiva. För att minimera problemen i avfallseldade pannor hålls ångparametrarna på en relativt låg nivå, vilket drastiskt minskar energiproduktionen. Beläggningarna i avfallseldade pannor består till största delen av element som är förknippade med högtemperaturkorrosion: Cl, S, alkalimetaller, främst K och Na, och tungmetaller som Pb och Zn, och det finns också indikationer av Br-förekomst. Det låga ångtrycket i avfallseldade pannor påverkar också stålrörens temperatur i pannväggarna i eldstaden. I dagens läge hålls temperaturen normalt vid 300-400 °C. Alkalikloridorsakad (KCl, NaCl) högtemperaturkorrosion har inte rapporterats vara relevant vid såpass låga temperaturer, men närvaro av Zn- och Pb-komponenter i beläggningarna har påvisats förorsaka ökad korrosion redan vid 300-400 °C. Vid förbränning kan Zn och Pb reagera med S och Cl och bilda klorider och sulfater i rökgaserna. Dessa tungmetallföreningar är speciellt problematiska pga. de bildar lågsmältande saltblandningar. Dessa lågsmältande gasformiga eller fasta föreningar följer rökgasen och kan sedan fastna eller kondensera på kallare ytor på pannväggar eller överhettare för att sedan bilda aggressiva beläggningar. Tungmetallrika (Pb, Zn) klorider och sulfater ökar risken för korrosion, och effekten förstärks ytterligare vid närvaro av smälta. Motivet med den här studien var att få en bättre insikt i högtemperaturkorrosion förorsakad av Zn och Pb, samt att undersöka och prediktera beteendet och motståndskraften hos några stålkvaliteter som används i överhettare och pannväggar i tungmetallrika förhållanden och höga materialtemperaturer. Omfattande laboratorie-, småskale- och fullskaletest utfördes. Resultaten kan direkt utnyttjas i praktiska applikationer, t.ex. vid materialval, eller vid utveckling av korrosionsmotverkande verktyg för att hitta initierande faktorer och förstå deras effekt på högtemperaturkorrosion.

Pellettilämmityksen kannattavuus

Tässä opinnäytetyössä tutkittiin pellettilämmityksen kannattavuutta uudisrakentamisen pientalokiinteistöissä vertailemalla sen energiatehokkuutta, hyötyjä ja haittoja, sekä taloudellista kannattavuutta verrattuna muihin uudisrakentamisessa yleisesti käytössä oleviin lämmitysmuotoihin. Työn tavoitteena on arvioida pellettilämmityksen kokonaiskustannuksia, mahdollisesti saavutettavaa säästöä suhteessa muihin lämmitysmuotoihin sekä polttoaineen hintaa ja saatavuutta. Pellettilämmitystä tarkastellaan vuoden 2012 Suomessa voimassa olevien rakennusmääräysten mukaisesti uudisrakennettavassa pientalosovelluksessa. Lämmitystapavertailusta esitetään vertailevia laskelmia ja taulukoita sekä herkkyysanalyysi, joiden avulla arvioidaan vuosittaisia kustannuksia sekä saavutettavaa säästöä eri lämmitysjärjestelmien kesken tietyn pitoajanjakson aikana.

Efeitos da suplementação do 17beta-estradiol no dano oxidativo cardíaco de ratas submetidas à privação dos hormônios ovarianos

OBJETIVO: avaliar o estresse oxidativo em tecido cardíaco de ratas ooforectomizadas, com ou sem terapia hormonal. MÉTODOS: ratas Wistar foram divididas em três grupos: grupo controle (GC), grupo ooforectomizada (GO) e grupo ooforectomizada + suplementação hormonal (GOS). A privação estrogênica foi obtida pela ooforectomia bilateral. Uma semana após a ooforectomia, um pellet de 1,5 mg de 17beta-estradiol foi implantado nos animais do grupo GOS. Nove semanas após a ooforectomia, o tecido cardíaco foi obtido para a análise do estresse oxidativo por meio da medida da quimiluminescência e da atividade das enzimas antioxidantes catalase (CAT), superóxido dismutase (SOD) e glutationa peroxidase (GPx). RESULTADOS: a quimiluminescência estava aumentada no GO (7348±312 cps/mg proteína) quando comparado ao GC (6250±41 cps/mg proteína, p<0,01), mas não houve diferença significante entre GC e GOS (6170±237 cps/mg proteína). A ooforectomia reduziu a atividade da SOD (22%, p<0,001) e da CAT (35%, p<0,05) no GO comparado ao GC. A terapia hormonal normalizou a atividade das enzimas antioxidantes no GOS. Não houve significância estatística na atividade da GPx quando os grupos estudados foram comparados. CONCLUSÕES: a privação dos hormônios ovarianos induziu aumento do estresse oxidativo e redução das defesas antioxidantes no tecido cardíaco. No entanto, a terapia hormonal preveniu o estresse oxidativo após a ooforectomia, provavelmente devido a um aumento das enzimas CAT e SOD no músculo cardíaco. Esses achados sugerem uma importante participação do estresse oxidativo nas disfunções cardiovasculares observadas em mulheres após a menopausa, reforçando a importância da terapia hormonal para o manejo dos riscos de doenças cardiovasculares neste grupo de mulheres.

Experimental and discrete element simulation studies of bell-less charging of blast furnace

This thesis presents an experimental study and numerical study, based on the discrete element method (DEM), of bell-less charging in the blast furnace. The numerical models are based on the microscopic interaction between the particles in the blast furnace charging process. The emphasis is put on model validation, investigating several phenomena in the charging process, and on finding factors that influence the results. The study considers and simulates size segregation in the hopper discharging process, particle flow and behavior on the chute, which is the key equipment in the charging system, using mono-size spherical particles, multi-size spheres and nonspherical particles. The behavior of the particles at the burden surface and pellet percolation into a coke layer is also studied. Small-scale experiments are used to validate the DEM models.

BIOTULI - Selvitys bioliiketoiminnan uusista liiketoimintamahdollisuuksista ja -malleista

Tämä raportti on osa BIOTULI-projektia, jossa tutkitaan biojalostamoiden uusia tuotteita ja liiketoimintamalleja. Raportin tavoitteena on selvittää, millaisilla liiketoimintamalleilla BIOTULI-projektissa löytyneitä potentiaalisia bioliiketoimintamahdollisuuksia pystytään hyödyntämään pk-yrityksen näkökulmasta. Tavoitteena on myös tutkia millaisen toimitusketjun liiketoimintamalli vaatii, ja millä edellytyksillä sen toteuttaminen on kannattavaa. Raportissa tarkastellaan torrefioinnin ja lämmöntuotannon yhdistämistä sekä BIOTULI-projektissa kehitetyn uuden erottelumenetelmän hyödyntämistä biohajoavan desinfiointiaineen valmistuksessa. Selvitystyö toteutettiin asiantuntijahaastatteluiden ja kirjallisuuskatsauksen perusteella. Molemmille casetapauksille muodostettiin liiketoimintamalli sekä arvioitiin sen toteutettavuutta ja kehitysnäkymiä. Torrefioinnin ja lämmöntuotannon yhdistäminen ei tehdyn analyysin perusteella ole tällä hetkellä kannattavaa, mutta muutokset markkinatilanteessa voivat muuttaa tilannetta tulevaisuudessa. Biohajoavan desinfiointiaineen valmistuksessa on potentiaalia kannattavaan liiketoimintaan, mutta tutkimus on vielä kesken, joten tarkkaa liiketoiminnan tai sen kannattavuuden arviointia ei vielä voi tehdä. Työn tuloksia voi käyttää pohjana tarkemmille kannattavuusarvioille.

Puuhakkeen käsittely- ja poltto-ominaisuuksien parantaminen

Nykyaikana yhteiskunta tavoittelee uusiutuvaa ja ympäristöä säästävää energiantuotantoa. Biopolttoaineiden käyttö vähentää fossiilisten polttoaineiden osuutta energiantuotannossa. Jotta biopolttoaineilla voidaan korvata fossiilisia polttoaineita, biopolttoaineita täytyy jalostaa. Tämän diplomityön tarkoituksena on selvittää puuhakkeen jalostuksen merkitystä hakkeen käytölle ja kannattavuudelle. Hakkeen kuivaamisella ja seulonnalla voidaan parantaa hakkeen käsittely- ja poltto-ominaisuuksia. Kosteuden ja tasalaatuisuuden merkitys suurenee, kun haketta käytetään pienissä kattiloissa. Pienissä kattiloissa lämmöntuotannon hyötysuhde pienenee merkittävästi kosteuden suurentuessa. Tällöin polttoaineen kulutus ja energiantuotantokustannukset suurenevat. Suuremmissa kattiloissa hyvälaatuisella hakkeella on mahdollista korvata kalliimpia vara- ja huippukuormapolttoaineita, kuten öljyä. Tällöin fossiilisten polttoaineiden osuus pienenee. Lisäksi kuivaaminen ja seulominen ovat edullisia jalostusprosesseja esimerkiksi pelletin tuotantoon verrattuna.

Rapid eye movement (REM) sleep deprivation reduces rat frontal cortex acetylcholinesterase (EC 3.1.1.7) activity

Rapid eye movement (REM) sleep deprivation induces several behavioral changes. Among these, a decrease in yawning behavior produced by low doses of cholinergic agonists is observed which indicates a change in brain cholinergic neurotransmission after REM sleep deprivation. Acetylcholinesterase (Achase) controls acetylcholine (Ach) availability in the synaptic cleft. Therefore, altered Achase activity may lead to a change in Ach availability at the receptor level which, in turn, may result in modification of cholinergic neurotransmission. To determine if REM sleep deprivation would change the activity of Achase, male Wistar rats, 3 months old, weighing 250-300 g, were deprived of REM sleep for 96 h by the flower-pot technique (N = 12). Two additional groups, a home-cage control (N = 6) and a large platform control (N = 6), were also used. Achase was measured in the frontal cortex using two different methods to obtain the enzyme activity. One method consisted of the obtention of total (900 g supernatant), membrane-bound (100,000 g pellet) and soluble (100,000 g supernatant) Achase, and the other method consisted of the obtention of a fraction (40,000 g pellet) enriched in synaptic membrane-bound enzyme. In both preparations, REM sleep deprivation induced a significant decrease in rat frontal cortex Achase activity when compared to both home-cage and large platform controls. REM sleep deprivation induced a significant decrease of 16% in the membrane-bound Achase activity (nmol thiocholine formed min-1 mg protein-1) in the 100,000 g pellet enzyme preparation (home-cage group 152.1 ± 5.7, large platform group 152.7 ± 24.9 and REM sleep-deprived group 127.9 ± 13.8). There was no difference in the soluble enzyme activity. REM sleep deprivation also induced a significant decrease of 20% in the enriched synaptic membrane-bound Achase activity (home-cage group 126.4 ± 21.5, large platform group 127.8 ± 20.4, REM sleep-deprived group 102.8 ± 14.2). Our results suggest that REM sleep deprivation changes Ach availability at the level of its receptors through a decrease in Achase activity

Comparison of energy balances of steam explosion and torrefaction technologies

The present study introduce two pretreatment technologies which are torrefaction and steam explosion, and compare energy balance for both technologies to investigate and compare the use of these technologies to improve pelletization. In this research, torrefaction and steam explosion pretreatments were accomplished on the mixed small diameter wood (70%) with moisture content of 40 %, and logging residues (30%) with moisture content of 45 % at temperature 230 ̊C, and treatment duration 10 min. Competing methods were evaluated, and the results showed higher volumetric energy for steam explosion pellet than torrefied pellet.

Anti-inflammatory and antispasmodic activity of Ipomoea imperati (Vahl) Griseb (Convolvulaceae)

Ipomoea imperati (Convolvulaceae) lives on the sandy shores of the Brazilian coast and in other areas of the world. The anti-inflammatory activity of a methanol-water extract of the leaves of I. imperati was investigated in experimental models of acute and subchronic inflammation. Topical application of the extract (10 mg/ear) inhibited mouse ear edema induced by croton oil (89.0 ± 1.3% by the lipid fraction with an IC50 of 3.97 mg/ear and 57.0 ± 1.3% by the aqueous fraction with an IC50 of 3.5 mg/ear) and arachidonic acid (42.0 ± 2.0% with an IC50 of 4.98 mg/ear and 31.0 ± 2.0% with an IC50 of 4.72 mg/ear). Phospholipase A2, purified from Apis mellifera bee venom, was also inhibited by the extract (5.0 mg/ml lipid and aqueous fraction) in vitro in a dose-dependent manner (85% by the lipid fraction with an IC50 of 3.22 mg/ml and 25% by the aqueous fraction with an IC50 of 3.43 mg/ml). The methanol-water extract of I. imperati (1000 mg/kg) administered by the oral route also inhibited the formation of cotton pellet-induced granulomas (73.2 ± 1.2% by the lipid fraction and 56.14 ± 2.7% by the aqueous fraction) and did not cause gastric mucosal lesions. I. imperati extracts (10 mg/ml) also inhibited in a dose-dependent manner the muscle contractions of guinea pig ileum induced by acetylcholine and histamine (IC50 of 1.60 mg/ml for the lipid fraction and 4.12 mg/ml for the aqueous fraction). These results suggest the use of I. imperati as an anti-inflammatory and antispasmodic agent in traditional medicine.

Anti-inflammatory, antinociceptive and ulcerogenic activity of a zinc-diclofenac complex in rats

We investigated the anti-inflammatory, antinociceptive and ulcerogenic activity of a zinc-diclofenac complex (5.5 or 11 mg/kg) in male Wistar rats (180-300 g, N = 6) and compared it to free diclofenac (5 or 10 mg/kg) and to the combination of diclofenac (5 or 10 mg/kg) and zinc acetate (1.68 or 3.5 mg/kg). The carrageenin-induced paw edema and the cotton pellet-induced granulomatous tissue formation models were used to assess the anti-inflammatory activity, and the Hargreaves model of thermal hyperalgesia was used to assess the antinociceptive activity. To investigate the effect of orally or intraperitoneally (ip) administered drugs on cold-induced gastric lesions, single doses were administered before exposing the animals to a freezer (-18ºC) for 45 min in individual cages. We also evaluated the gastric lesions induced by multiple doses of the drugs. Diclofenac plus zinc complex had the same anti-inflammatory and antinociceptive effects as diclofenac alone. Gastric lesions induced by a single dose administered per os and ip were reduced in the group treated with zinc-diclofenac when compared to the groups treated with free diclofenac or diclofenac plus zinc acetate. In the multiple dose treatment, the complex induced a lower number of the most severe lesions when compared to free diclofenac and diclofenac plus zinc acetate. In conclusion, the present study demonstrates that the zinc-diclofenac complex may represent an important therapeutic alternative for the treatment of rheumatic and inflammatory conditions, as its use may be associated with a reduced incidence of gastric lesions.

Antioxidant responses of Laeonereis acuta (Polychaeta) after exposure to hydrogen peroxide

The effects of H2O2 were evaluated in the estuarine worm Laeonereis acuta (Polychaeta, Nereididae) collected at the Patos Lagoon estuary (Southern Brazil) and maintained in the laboratory under controlled salinity (10 psu diluted seawater) and temperature (20°C). The worms were exposed to H2O2 (10 and 50 µM) for 4, 7, and 10 days and the following variables were determined: oxygen consumption, catalase (CAT) and glutathione peroxidase activity in both the supernatant and pellet fractions of whole body homogenates. The concentrations of non-protein sulfhydryl and lipid peroxides (LPO) were also measured. The oxygen consumption response was biphasic, decreasing after 4 days and increasing after 7 and 10 days of exposure to 50 µM H2O2 (P < 0.05). At the same H2O2 concentration, CAT activity was lower (P < 0.05) in the pellet fraction of worms exposed for 10 days compared to control. Non-protein sulfhydryl concentration and glutathione peroxidase activity were not affected by H2O2 exposure. After 10 days, LPO levels were higher (P < 0.05) in worms exposed to 50 µM H2O2 compared to control. The reduction in the antioxidant defense was paralleled by oxidative stress as indicated by higher LPO values (441% compared to control). The reduction of CAT activity in the pellet fraction may be related to protein oxidation. These results, taken together with previous findings, suggest that the worms were not able to cope with this H2O2 concentration.

Effects of chronic corticosterone and imipramine administration on panic and anxiety-related responses

It is known that chronic high levels of corticosterone (CORT) enhance aversive responses such as avoidance and contextual freezing. In contrast, chronic CORT does not alter defensive behavior induced by the exposure to a predator odor. Since different defense-related responses have been associated with specific anxiety disorders found in clinical settings, the observation that chronic CORT alters some defensive behaviors but not others might be relevant to the understanding of the neurobiology of anxiety. In the present study, we investigated the effects of chronic CORT administration (through surgical implantation of a 21-day release 200 mg pellet) on avoidance acquisition and escape expression by male Wistar rats (200 g in weight at the beginning of the experiments, N = 6-10/group) tested in the elevated T-maze (ETM). These defensive behaviors have been associated with generalized anxiety and panic disorder, respectively. Since the tricyclic antidepressant imipramine is successfully used to treat both conditions, the effects of combined treatment with chronic imipramine (15 mg, ip) and CORT were also investigated. Results showed that chronic CORT facilitated avoidance performance, an anxiogenic-like effect (P < 0.05), without changing escape responses. Imipramine significantly reversed the anxiogenic effect of CORT (P < 0.05), although the drug did not exhibit anxiolytic effects by itself. Confirming previous observations, imipramine inhibited escape responses, a panicolytic-like effect. Unlike chronic CORT, imipramine also decreased locomotor activity in an open field. These data suggest that chronic CORT specifically altered ETM avoidance, a fact that should be relevant to a better understanding of the physiopathology of generalized anxiety and panic disorder.

Pellets de trigo e soja produzidos por extrusão

A mistura de trigo e soja representa uma importante fonte calórico-protéica com proteínas de boa qualidade. Apesar disso, a utilização da soja como ingrediente tem sido limitada pelo seu sabor de feijão cru (beany flavor), o qual é melhorado pelo processo de extrusão. Foram estudados os efeitos de umidade da mistura, Temperatura de Barril (TB) e Velocidade de Rotação de Parafuso (VRP, Nº 5) do extrusor no Índice de Expansão (IE), no Índice de Solubilidade em Água (ISA) e nas características sensoriais de pellets produzidos com mistura de trigo e soja (90:10), objetivando a otimização deste processo para a obtenção de pellets fritos com melhores qualidades sensoriais. A farinha mista crua foi extrusada em 2 umidades (32 e 35%), 4 TB (60 a 90 °C) e 4 VRP (60 a 150 rpm), totalizando 32 tratamentos. O pellet frito, preparado com a farinha mista com 32% de umidade e extrusada em 60 rpm a 80 °C, apresentou o maior IE e as melhores qualidades sensoriais (aparência, sabor e textura), sendo preferido pela equipe de provadores não treinados, tanto com sabor de bacon como com sabor de queijo.

Torrefioidun biohiilipelletin kirjallisuustutkimus ja koeajot pilottilaitoksessa

Tämä raportti käsittelee ”Torrefioidun biohiilipelletin laatu ja varastoitavuus” hankkeen tuloksia. Hankkeen tavoitteena oli tutkia torrefioidun biohiilipelletin prosessiteknologiaa, markkinoita ja tuotantokustannuksia kirjallisuustutkimusosiossa. Hankkeen päätutkimus keskittyi koeajoihin pilottilaitoksella, jossa valmistettiin biohiilipellettiä erilaisista puuraaka-aineista. Pilottilaitos oli perustettu Torrec Oy:n toimesta Etelä-Savon Energian Pursialan voimalaitoksen yhteyteen Mikkelissä ja sen tuotanto oli käynnistynyt kesällä 2014. Kaikki koe-erät valmistettiin vain käyttämällä sidonta-aineena lauhdevettä, jota oli tiivistynyt säiliön pohjalle torrefiointiprosessin aikana. Näin ollen erillistä lisäsidonta-aineita ei tarvittu, jolloin voidaan säästää tuotantokustannuksissa jatkossakin. Euroopan Unioni on asettanut 20 % tavoitteen uusiutuvien energioiden käytölle vuoteen 2020, josta biomassalla voidaan kattaa kaksi kolmannesta. Tutkimushankkeen tavoitteena oli metsään perustuvan bioenergiatuotannon lisääminen ja tuontienergian korvaaminen kotimaisella polttoaineella. Hankkeen tarkoituksena oli tutkimusanalyysien kautta kehittää uutta kilpailukykyistä teknologiavaihtoehtoa puupolttoaineiden hyödyntämiseksi. Torrefiointiteknologiaa ollaan kaupallistamassa ympäri Eurooppaa parasta aikaa ja uusia biohiilen tuotantolaitoksia on kehitteillä ja rakenteilla. Tutkimuksen tulokset osoittavat, että biohiilipelletillä on mahdollisuudet suurimittakaavaiseen energiantuotantoon laadun suhteen, kunhan sen käyttäminen tulee edullisemmaksi laitoksissa. Toisaalta, tämä kehitys vaatii tukimekanismeja valtion puolelta, jotta pelletit lähtisivät todella liikkeelle markkinoilla.