Influência do armazenamento na qualidade fisiológica de sementes de Caesalpinia pyramidalis Tul.

Objetivou-se com este trabalho apontar as melhores condições de armazenamento das sementes de C. pyramidalis (catingueira), visando ao estabelecimento de protocolos que possam servir de base para outras espécies do semiárido nordestino brasileiro. Sementes de catingueira foram armazenadas por 0, 3, 6 e 9 meses em ambiente de laboratório e em geladeira, nas embalagens saco de papel Kraft e saco de polietileno. A cada período de armazenamento, as sementes foram avaliadas quanto ao percentual de germinação (G%), ao tempo médio de germinação (Tm), à velocidade média de germinação (Vm), ao índice de velocidade de germinação (IVG) e ao conteúdo de água (Ca). Observou-se elevada taxa de germinação das sementes nos diferentes tratamentos propostos aos três (89,25%), seis (88,5%) e nove (91%) meses de armazenamento, sendo tais índices, inclusive, muito próximos ou ligeiramente superiores à taxa de germinação inicial (90%). O armazenamento favoreceu significativamente a elevação das taxas de IVG das sementes para índices superiores àquele verificado nas sementes recém-coletadas (11,24 aos 3 meses; 9,79 aos 6 meses; 10,29 aos 9 meses e 7,70 no mês zero). Os resultados indicaram que as sementes de catingueira possuem comportamento ortodoxo quanto à tolerância à secagem e ao armazenamento e que a possibilidade de manutenção de sementes viáveis em diferentes ambientes a um baixo custo pode ser uma boa estratégia para fornecimento de sementes em qualquer época do ano.

Germinação de sementes de Caesalpinia pyramidalis Tul. (Catingueira) submetidas a deficiência hídrica

A disponibilidade hídrica é um dos principais fatores ambientais capaz de influenciar o processo de germinação de sementes. Nessas condições, a habilidade das sementes em manter sua viabilidade durante o armazenamento pode ser uma vantagem adaptativa de espécies encontradas em diferentes biomas, especialmente na caatinga. Objetivou-se, com este trabalho, avaliar a influência do armazenamento na tolerância das sementes de catingueira (Caesalpinia pyramidalis Tul.) à restrição hídrica, utilizando-se como agente osmótico o polietilenoglicol 6000 (PEG 6000). Sementes de catingueira foram armazenadas por 0, 3 e 6 meses em temperatura ambiente e acondicionadas em sacos de papel kraft, avaliando-se a influência dos diferentes potenciais osmóticos (0,0; -0,2; -0,4; -0,6; -0,8; -1,0 e -1,2 MPa) das soluções de PEG 6000 sobre a porcentagem de germinação (G%), no tempo médio de germinação (Tm), na velocidade média de germinação (Vm) e no índice de velocidade de germinação (IVG) das sementes. Observou-se que a interação entre o armazenamento e os tratamentos osmóticos influenciou significativamente as variáveis cinéticas de germinação avaliadas, exceto a Vm. Em todos os meses avaliados, a redução da água disponível no meio afetou no decréscimo da G%, da Vm e do IVG e na elevação do Tm das sementes. A tolerância à deficiência hídrica nas sementes de catingueira foi relativamente alta, tendo como limite a faixa entre -0,8 e -1,0 MPa. A identificação dos fatores ambientais que governam a germinação das sementes, como a disponibilidade hídrica, representa uma importante ferramenta na interpretação do comportamento ecológico das espécies em hábitats naturais.

Avaliação do potencial do grits como material de construção na produção de tijolos de solo-cimento

O "grits" é um resíduo sólido de características arenosas e coloração acinzentada, gerado pela indústria de polpa kraft durante a etapa de recuperação do licor branco empregado no cozimento dos cavacos de madeira. O objetivo deste trabalho foi estudar o potencial do grits como material de construção, considerando-se a sua empregabilidade na fabricação de tijolos de solo-cimento. Para a determinação da quantidade ideal de resíduo a ser utilizada, foram estudados os traços em volume 1:14:0; 1:10,5:3,5; 1:7:7; 1:3,5:10,5; e 1:0:14 de cimento, solo e grits, respectivamente. Os materiais foram caracterizados por meio de ensaios de análise granulométrica, limite de liquidez e limite de plasticidade, e os resultados foram de acordo com as prescrições normativas. O ensaio prático da caixa também foi usado para verificar os materiais, e os resultados atenderam às recomendações. Uma vez realizado o ensaio de compactação para obter o teor de umidade ótima, os tijolos foram produzidos com 90% desse valor, pois a resistência à compressão é favorecida com o material do ramo seco. No entanto, durante a moldagem não foi possível produzir tijolos com os traços 1:3,5:10,5 e 1:0:14, pois, nesses casos, as misturas de solo-cimento-grits não apresentaram plasticidade suficiente. Os tijolos produzidos com os demais traços foram, então, submetidos a ensaios de resistência à compressão e de absorção. Em relação à resistência à compressão, aos 28 dias todos os traços apresentaram valores médios superiores ao estabelecido pela normalização, que é de 2,0 MPa. Os tijolos fabricados com maior quantidade de grits apresentaram melhor desempenho no que se refere à resistência mecânica. Assim, este estudo não apenas apresenta o benefício ambiental de destinar corretamente o resíduo, como também contribui com novos materiais para a construção civil.

Avaliação da utilização de composto orgânico produzido a partir dos resíduos de fábrica de celulose quanto aos níveis de organoclorados e metais

Lodos gerados em Estações de Tratamento de Efluentes de fábricas de celulose kraft branqueada podem conter metais pesados e compostos organoclorados mesmo para fábricas que possuam sequências de branqueamento ECF (livres de cloro elementar), devido à presença de dióxido de cloro. Neste trabalho, buscou-se avaliar o potencial de absorção de metais pesados e compostos organoclorados (PCDD e PCDF) por Brassica juncea, utilizando como substrato o composto orgânico constituído por lodo biológico de uma Estação de Tratamento de Efluentes por lodos ativados misturado com cascas de eucalipto de uma fábrica de celulose brasileira. As plantas de Brassica juncea foram cultivadas em vasos de 0,63 dm³ em casa de vegetação, durante 73 dias. Os seguintes parâmetros foram monitorados no substrato e nas plantas: Fe, Mn, Pb, Ni, Cu, Zn, Cr, Cl-, carbono orgânico total e AOX (compostos organo-halogenados adsorvíveis). Os níveis de metais pesados presentes no solo após a aplicação do composto ficaram dentro de faixas permissíveis da legislação brasileira para aplicação de composto orgânico para uso agrícola. Traços de PCDD e PCDF foram encontrados no substrato em concentrações menores do que 0,5 ng I-TEQ/kg (ppt). Tais valores ficaram abaixo de 17 ng I-TEQ/kg, considerado o limite mais exigente de qualidade de compostos adotados na Alemanha e no Canadá.

Vårdandets imperativ i de yttersta livsrummen : hermeneutiska vårdande samtal inom den rättspsykiatriska vården

Avhandlingen söker en djupare förståelse för vad som är det vårdande för människor som befinner sig i djupt lidande som gränsar till det outhärdliga lidandet. Människans övergripande livsrum är sammansatt av flera mindre rum dit tillträde ges i olika omfattning. Vissa av människans handlingar innebär att de rum som ger möjlighet till näring och växt är stängda. Endast de yttersta livsrummen återstår att vistas i. Vårdaren bör vara beredd att ge sig in i dessa tillsammans med patienten. Fokus är på vad som är det vårdande i en samtalsform som här benämns hermeneutiska vårdande samtal. Patienterna som samtalen förs med befinner sig inom rättspsykiatrisk vårdkontext. Där vårdas människor, som överlämnats till vård efter att de begått brottsliga handlingar. Skälet till att de vårdas och inte befinner sig i fängelse är att de befunnits lida av en allvarlig psykisk störning (som den juridiska termen lyder). Grunden för samtalen är den caritativa vårdvetenskapen där ethos anger tonen och riktningen. Substansen i samtalen hämtas från de filosofiska fundamenten varat och transcendensen, det Oändliga samt gränssituation. En annan del av samtalsplattformen utgörs av några centrala begrepp såsom lidande, livsförståelsemörker och försoning. Skönlitterära texter, poesi och musik har även utgjort en viktig förutsättning för samtalen att växa sig mot allt större djup. Samtalen ses som en gemensam bildningsresa för forskaren och forskningspersonen som handlar om att lämna det bekanta för det främmande och sedan återvända som en annan. Rytmen och rörelsen i samtalen är väsentliga för uppnåendet av den horisontsammansmältning som kan leda fram till en gemensam förståelse av saken, det vill säga vad som är det vårdade. Resultatet framträder genom en mönsterskapande fas, ett sökandet efter det universella samt en allomfattande tolkning. De mönster som visar sig är att bära och hantera skuld, lindrat lidande genom utveckling i livsförståelse, möten i vårdade gemenskap samt försoningens vandring och slutligen hopp. Dessa mönster ger glimtar av en ny förståelsehorisont. Förståelsen av vad som är det vårdande i de hermeneutiska vårdade samtalen utifrån dessa mönster, mynnar ut i följande: Den vårdade gemenskapen innebär att vårdaren är tillsammans med patienten i gränssituationen, den gemensamma förståelsen av saken betyder att patienten så småningom kan ge sig själv rätten att inneha det mänskliga ämbetet, lidandet öppnar för det universella som ibland kan ta formen av en gudstro, enda vägen till försoning är att för alltid bära skulden, reningen ger kraft samt slutligen att vara varandras hopp. Den nya förståelsen har kontextspecifika drag, men öppnar för ett vidare inseende i vad som är det vårdande för den som befinner sig i ett stort lidande. Den funna kunskapen betraktas utifrån sin universella karaktär som överförbar till andra människor och till andra vårdade kontexter än den som är aktuell i studien.

Start-up of horizontal anaerobic reactors with sludge blanket and fixed bed for wastewater treatment from coffee processing by wet method

In this study it was evaluated the start-up procedures of anaerobic treatment system with three horizontal anaerobic reactors (R1, R2 and R3), installed in series, with volume of 1.2 L each. R1 had sludge blanket, and R2 and R3 had half supporter of bamboo and coconut fiber, respectively. As an affluent, it was synthesized wastewater from mechanical pulping of the coffee fruit by wet method, with a mean value of total chemical oxygen demand (CODtotal) of 16,003 mg L-1. The hydraulic retention time (HRT) in each reactor was 30 h. The volumetric organic loading (VOL) applied in R1 varied from 8.9 to 25.0 g of CODtotal (L d)-1. The mean removal efficiencies of CODtotal varied from 43 to 97% in the treatment system (R1+R2+R3), stabilizing above 80% after 30 days of operation. The mean content of methane in the biogas were of 70 to 76%, the mean volumetric production was 1.7 L CH4 (L reactor d)-1 in the system, and the higher conversions were around at 0.20 L CH4 (g CODremoved)-1 in R1 and R2. The mean values of pH in the effluents ranged from 6.8 to 8.3 and the mean values of total volatile acids remained below 200 mg L-1 in the effluent of R3. The concentrations of total phenols of the affluent ranged from 45 to 278 mg L-1, and the mean removal efficiency was of 52%. The start-up of the anaerobic treatment system occurred after 30 days of operation as a result of inoculation with anaerobic sludge with active microbiota.

Purified lignin for demanding applications

Diplomityön tarkoituksena oli puhdistaa kraft ligniiniä. Raaka-aineena käytettiin pääasiassa Lignoboost -menetelmän kaltaisella menetelmällä havupuu- mustalipeästä saostettua ligniiniä. Diplomityön ensimmäisenä tavoitteena oli löytää menetelmä, jolla voidaan poistaa kraft ligniinistä tuhkaa. Työssä raaka-aineena käytetyn saostetun ligniinin tuhkapitoisuus oli noin 3 %. Tarkoituksena oli saada laskettua tuhkapitoisuutta uudelleenlieton, suodatuksen ja pesun avulla. Työn toisena tavoitteena oli hiilihydraattien poisto kraft ligniinistä. Hiilihydraatit, pääosin hemiselluloosaa, ovat kiinnittyneet ligniiniin vahvoin kovalenttisin sidoksin. Aiempien kokemusten perusteella hemiselluloosat eivät irtoa ligniinistä vesipesun yhteydessä, vaan niiden irrottaminen vaatii onnistuakseen happo-, entsyymi- tai mikrobikäsittelyn, mikäli halutaan säilyttää ligniinin rakenne muuttumattomana. Tässä työssä käytetyt kraft ligniinin puhdistusmenetelmät olivat lietto, happohydrolyysi ja entsymaattinen hydrolyysi, joista kumpikin sisälsi ligniinin uudelleenlieton, suodatuksen ja muodostuneen kakun pesun vedellä.

Ledelse - en bevegelse i ansvar og kjærlighet

Bakgrunn for denne studien har vært en uro over markedskreftenes innflytelse i samfunnet generelt og i helsevesenet spesielt. Økonomiske organisasjonsmodeller er utviklet for det private næringsliv, hvor organisasjonens mål er å tjene penger. Når kostnadsbesparelser og effektivitet er førende tenkning i kulturen, er det en fare for at mennesket blir sett på som et verktøy eller middel for effektivisering av organisasjonen. Det synes derfor å være et behov for ny tenkning om ledelse, hvor lederens ansvar i større grad er knyttet til ansvar for medmennesket og for mellommenneskelige relasjoner, fremfor ytre strukturer og økonomiske resultater. Hensikten med denne studien har vært å studere hva ansvarlig ledelse er med bakgrunn i vårdvitenskapen, filosofiske tekster av Levinas og Gadamer, samt empirisk materiale. Studien viser at ansvarlig ledelse er styrt av et indre ansvar og har sin etiske grunn i kjærligheten til medmennesket. Ansvarlig ledelse er en del av det å være menneske, og dette innebærer å føre seg selv og andre frem mot ansvaret for de som er sårbare og hjelpeløse. Å føre andre frem mot ansvaret for medmennesket og for fellesskapet er å ivareta egen og andres verdighet ved å fremme menneskets naturlige retningsbestemmelse. Ansvaret for andre danner menneskets menneskelighet i berørthet og følsomhet ved andres smerte og lidelse. Dette vekker menneskets potensial for godhet og nestekjærlighet. Forståelsen for ansvarets betydning bidrar til et fellesskap som opprøres over den urett som rammer andre, og kjennetegnes av solidaritet med de svakeste. Studien viser at ansvarlig ledelse er å tjene den andre i stedfortredelse og ydmykhet. Den andre er den egentlige leder og ledestjerne, og den andre er den som kan avgjøre om ledelse er ansvarlig ledelse. Overført til sykehus vil dette innebære at ansvarlig ledelse er å fremme en kultur, hvor pasienten er den naturlige ledestjerne i fellesskapet. Et slikt fellesskap verner om og gir vekstvilkår for det gode vårdande. Teorimodellen om ansvarlig ledelse er rettet mot hva det innebærer å være ansvarlig som menneske. Det vises til et ansvar som kan betraktes som et vilkår, eller som en mulighet ved livet selv. Å påta seg ansvar for andre gir kraft og mot, og bidrar til at mennesket utvikler sitt iboende potensial for å kunne styres av et ”indre bør” fremfor ytre regler og direktiver. Ledelse knyttet til et slikt ansvar innebærer noe mer enn ledelse som en rolle eller funksjon i organisasjoner, da det er et ansvar som strekker seg utover det som kan rommes i en stillingsinstruks.

Suomen metsäteollisuuden päästökehitys vuoteen 2020

Metsäteollisuudessa on käynnissä rakennemuutos, joka tuo haasteita toimialan ympäristöasioiden hallintaan sekä ympäristölupia myöntävän ja valvovan viranomaisen toimintaan. Lähivuosina tulee myös runsaasti voimaan uutta lainsäädäntöä, joka vaikuttaa metsäteollisuuden ympäristöasioiden hallintaan. Tämän työn tarkoituksena oli arvioida Suomen kemiallisen metsäteollisuuden päästökehitystä vuoteen 2020 huomioiden metsäteollisuuden uusi tuotanto sekä lähivuosina voimaan tuleva ympäristölainsäädäntö, erityisesti päivitettävänä oleva massa- ja paperiteollisuuden BREF-asiakirja. Päästökehitystä arvioitiin viiden skenaarion avulla. Vesistöpäästöjen osalta tarkasteltiin COD- ja AOX-päästöjä sekä typpi- ja fosforipäästöjä, ja ilmapäästöjen osalta sellun tuotannon rikki- ja typpioksidi- sekä hiukkaspäästöjä. Massan- ja paperintuotannon oletettiin pysyvän muutaman prosentin nykyistä tasoa korkeammalla tasolla. Uuden tuotannon osalta kahdessa skenaariossa huomioitiin nestemäisten biopolttoaineiden tuotanto kolmella laitoksella, yhteensä 600 000 t/a. Päästölaskennassa käytettiin päivitettävänä olevan massa- ja paperiteollisuuden BREF-asiakirjan BAT-päätelmissä annettuja luonnoksia uusista päästötasoista. Skenaarioiden pohjalta havaittiin, että massa- ja paperiteollisuuden BAT-päätelmien mukaiset päästötasot eivät tuo merkittäviä muutoksia metsäteollisuuden vesistöpäästöihin vuoteen 2020 mennessä. Biojalosteiden tuotannon vaikutus vesistöpäästöihin todettiin myös hyvin vähäiseksi. Sen sijaan ilmaan johdettavat päästöt pienenevät huomattavasti: hiukkaspäästöt vähenivät 42–50 prosenttia uusien päästötasojen myötä. Biojalosteiden tuotannon vaikutus oli myös merkittävämpi kuin ilmapäästöihin kuin vesistöpäästöihin. Prosentuaalisesti eniten biojalostus lisäsi rikkidioksidipäästöjä.

Ultrafiltration of pulp mill bleaching effluents

Main objective of this research was to find suitable polymeric ultrafiltration membranes with high retentions, good capacities and low fouling tendencies for the E2- and EP-effluent ultrafiltration. Purpose was to treat alkaline bleaching effluents with ultrafiltration in a way that permeates of the filtrations could be recycled back to process and the consumption of fresh water in the pulp mill could be reduced significantly. In the theoretical part of this work the challenges set by the pulp and paper indus-try processes for membranes were examined. An overview of the membrane tech-nology in the pulp industry was also provided. In addition process conditions in the chemical pulp bleaching and properties of bleaching effluents were discussed in literature study. In experimental part the E2- and EP-stage bleaching effluents from Stora Enso Imatra kraft pulp mill were ultrafiltered with CR250- and CR200-filters. Suitable membranes for ultrafiltration were chosen after screening experiments. Concentra-tion experiment was made for the E2-effluent in order to estimate water saving potential. The E2-effluent was finally ultrafiltered in the pulp mill in order to test the feasibility of ultrafiltration in a real industrial environment. Good membrane for the EP-effluent ultrafiltration based on the EP-screening ex-periments was polyethersulfone membrane UP020 with cut-off value of 20 000 Da. Polysulfone membrane UFX05 with cut-off value of 5 000 Da was promising membrane for the ultrafiltration of the E2-effluent. Based on the concentration filtration of the E2-effluent with UFX05 membrane the water saving potential could be 2.2 m3/Adt for the industrial scale ultrafiltration process. Retention re-sults, such as average COD retention of 60 %, from the trial filtration at the pulp mill with UFX05 membrane were modest compared to the screening experiments, where average COD retention was 75 %. Therefore tighter ultrafiltration mem-branes should be tested for the ultrafiltration of the E2-effluent. The UP020 mem-brane seemed to be suitable for the ultrafiltration of the EP-effluent however con-centration and pilot scale ultrafiltration experiments are needed to verify this.

Patoturvallisuusopas

Uusi patoturvallisuuslaki (494/2009) tuli voimaan 1.10.2009 ja valtioneuvoston asetus patoturvallisuudesta (319/2010) 5.5.2010. Tämä patoturvallisuusopas korvaa patoturvallisuusohjeet (MMM:n julkaisuja 7/1997), jotka poistuivat käytöstä 1.10.2009. Patoturvallisuusoppaassa esitetty ei ole padon omistajaa sitovaa, vaan oppaan tarkoitus on täydentää ja selventää esimerkein ja selostuksin laissa ja asetuksessa esitettyä. Oppaassa käsitellään padon suunnittelua kuten hydrologista mitoitusta ja padon teknisiä turvallisuusvaatimuksia, padon rakentamista ja käyttöönottoa sekä vahingonvaaraselvitystä, padon omistajan turvallisuussuunnitelmaa sekä padon kunnossapitoa, käyttöä, tarkkailua, vuosi- ja määräaikaistarkastuksia. Padot luokitellaan vahingonvaaran perusteella luokkiin 1, 2 ja 3. Luokittelua ei tarvitse kuitenkaan tehdä, jos patoturvallisuusviranomainen katsoo, että padosta ei aiheudu vaaraa. Jokaiselle luokitellulle padolle on padon omistajan laadittava tarkkailuohjelma, jonka patoturvallisuusviranomainen hyväksyy päätöksellään. Padosta aiheutuvan vahingonvaaran selvittämiseksi 1-luokan padon omistajan on laadittava vahingonvaaraselvitys padosta ihmisille, omaisuudelle ja ympäristölle aihetuvasta vahingonvaarasta. Myös muusta kuin 1-luokan padosta voi patoturvallisuusviranomainen määrätä tehtäväksi vahingonvaaraselvityksen luokittelua varten. Padon omistajan on laadittava 1-luokan padolle turvallisuussuunnitelma onnettomuus- ja häiriötilanteiden varalle. Suunnitelmassa esitetään padon omistajan omatoiminen varautuminen em. tilanteiden varalle. Pelastusviranomainen arvioi tapauskohtaisesti pelastuslain mukaisen suunnitelman laatimistarpeen. Padon omistajan on toimitettava patoturvallisuusviranomaiselle tietojärjestelmään vietäväksi patoturvallisuusasetuksessa mainitut tiedot. Patoturvallisuusviranomaisen ja padon omistajan on säilytettävä kustakin luokitellusta padosta ajantasaiset tulosteet tietojärjestelmästä sekä muut padon turvallisuuden kannalta tärkeät asiakirjat patoturvallisuuskansiossa siten, että ne ovat mahdollisissa häiriötilanteissa nopeasti saatavilla.

Selvitys käytöstä poistettujen kaatopaikkojen pinta- ja pohjavesitarkkailusta Uudellamaalla

Tässä selvityksessä on tarkasteltu Uudenmaan vanhoja kaatopaikkoja, joilla on voimassa oleva velvoitetarkkailuohjelma. Kaatopaikkoja on yhteensä 30 ja ne on poistettu käytöstä vuosien 1975–2008 välillä. Kaatopaikoilla käytöstä poistamisen jälkeen tehdyt sulkemistoimenpiteet ovat vaihdelleet jonkin verran ja kaatopaikat ryhmittyvät parhaiten sen mukaan, koska ne on poistettu käytöstä. Sulkemistoimenpiteiden vaatimukset ovat riippuneet kulloinkin voimassa olleesta lainsäädännöstä. Tarkastellut kaatopaikat on jaettu käytöstä poistamisen hetkellä voimassa olleen lainsäädännön mukaan kolmeen ryhmään: ympäristönsuojelulain mukaan suljetut (2000-), jätelain mukaan suljetut (1997–1998) ja jätehuoltolain mukaan suljetut (1975–1996) kaatopaikat. Lisäksi jätehuoltolain aikana käytöstä poistetut kaatopaikat on jaettu neljään ryhmään: yhdyskuntajätteen kaatopaikat, teollisuusjätteen kaatopaikat, kaatopaikan käytöstä poistamisen jälkeen kompostointi- tai maankaatopaikkoina toimineet kaatopaikat sekä kaatopaikan käytöstä poistamisen jälkeen jäteasemina toimineet kaatopaikat. Muutamaa poikkeusta lukuun ottamatta kaatopaikoilla toteutetut sulkemistoimenpiteet vastaavat käytöstä poistamishetkellä voimassa olleita säädöksiä. Oman lukunsa muodostavat ne kaatopaikat, joilla sulkemissuunnitelma on tehty vaatimusten mukaisesti, mutta sen toteutukseen ei vieläkään ole ryhdytty, vaikka kaatopaikka on poistettu käytöstä vuosia tai jopa vuosikymmeniä sitten. Lähes joka toisella tarkastelluista kaatopaikoista sulkemisrakentaminen on vielä kesken. Näistä kaatopaikoista kuudella sulkemista ei ole vielä edes aloitettu. Lisäksi osalla jo suljetuista kaatopaikoista sulkemistoimenpiteet ovat jääneet osittain puutteellisiksi. Ongelmallisinta on ollut kaatopaikkoja ohjaavan lainsäädännön hidas kehittyminen – vaatimukset nykytiedon pohjalta tarpeeksi huolellisiin sulkemistoimenpiteisiin kirjattiin valtioneuvoston kaatopaikkapäätökseen vasta vuonna 1997. Pitkien siirtymäsäännösten vuoksi näitä tarkkoja säädöksiä on vaadittu vasta ympäristönsuojelulain mukaan suljetuilta kaatopaikoilta. Suurin osa Uudenmaan kaatopaikoista on kuitenkin poistettu käytöstä 1990-luvun aikana. Riittämättömät sulkemistoimenpiteet ovat havaittavissa useiden tarkasteltujen kaatopaikkojen jälkitarkkailutuloksissa. Kaatopaikkavesi sisältää rehevöittäviä, happea kuluttavia sekä haitallisia aineita ja yhdisteitä, joiden leviämistä kaatopaikan alapuolisiin vesistöihin ja pohjavesiin ei ole estetty tarpeeksi tehokkaasti. Tämän vuoksi ympäristö- ja terveysriskejä aiheuttavat kaatopaikkojen pinta- ja pohjavesivaikutukset voivat jatkua vuosikymmeniä kaatopaikan sulkemisen jälkeen. Pinta- ja pohjavesivaikutusten merkittävyyden arvioinnissa velvoitetarkkailujen vuosiraportit ja niiden luotettavuus ovat avainasemassa. Tarkkailun lopettaminen on mahdollista, jos useiden tarkkailuvuosien aikana on havaittu laskevat trendit eri aineiden pitoisuuksissa sekä tieto siitä, että kaatopaikka on suljettu asianmukaisesti.

Characterisation of Laser Beam and Paper Material Interaction

It is known already from 1970´s that laser beam is suitable for processing paper materials. In this thesis, term paper materials mean all wood-fibre based materials, like dried pulp, copy paper, newspaper, cardboard, corrugated board, tissue paper etc. Accordingly, laser processing in this thesis means all laser treatments resulting material removal, like cutting, partial cutting, marking, creasing, perforation etc. that can be used to process paper materials. Laser technology provides many advantages for processing of paper materials: non-contact method, freedom of processing geometry, reliable technology for non-stop production etc. Especially packaging industry is very promising area for laser processing applications. However, there are only few industrial laser processing applications worldwide even in beginning of 2010´s. One reason for small-scale use of lasers in paper material manufacturing is that there is a shortage of published research and scientific articles. Another problem, restraining the use of laser for processing of paper materials, is colouration of paper material i.e. the yellowish and/or greyish colour of cut edge appearing during cutting or after cutting. These are the main reasons for selecting the topic of this thesis to concern characterization of interaction of laser beam and paper materials. This study was carried out in Laboratory of Laser Processing at Lappeenranta University of Technology (Finland). Laser equipment used in this study was TRUMPF TLF 2700 carbon dioxide laser that produces a beam with wavelength of 10.6 μm with power range of 190-2500 W (laser power on work piece). Study of laser beam and paper material interaction was carried out by treating dried kraft pulp (grammage of 67 g m-2) with different laser power levels, focal plane postion settings and interaction times. Interaction between laser beam and dried kraft pulp was detected with different monitoring devices, i.e. spectrometer, pyrometer and active illumination imaging system. This way it was possible to create an input and output parameter diagram and to study the effects of input and output parameters in this thesis. When interaction phenomena are understood also process development can be carried out and even new innovations developed. Fulfilling the lack of information on interaction phenomena can assist in the way of lasers for wider use of technology in paper making and converting industry. It was concluded in this thesis that interaction of laser beam and paper material has two mechanisms that are dependent on focal plane position range. Assumed interaction mechanism B appears in range of average focal plane position of 3.4 mm and 2.4 mm and assumed interaction mechanism A in range of average focal plane position of 0.4 mm and -0.6 mm both in used experimental set up. Focal plane position 1.4 mm represents midzone of these two mechanisms. Holes during laser beam and paper material interaction are formed gradually: first small hole is formed to interaction area in the centre of laser beam cross-section and after that, as function of interaction time, hole expands, until interaction between laser beam and dried kraft pulp is ended. By the image analysis it can be seen that in beginning of laser beam and dried kraft pulp material interaction small holes off very good quality are formed. It is obvious that black colour and heat affected zone appear as function of interaction time. This reveals that there still are different interaction phases within interaction mechanisms A and B. These interaction phases appear as function of time and also as function of peak intensity of laser beam. Limit peak intensity is the value that divides interaction mechanism A and B from one-phase interaction into dual-phase interaction. So all peak intensity values under limit peak intensity belong to MAOM (interaction mechanism A one-phase mode) or to MBOM (interaction mechanism B onephase mode) and values over that belong to MADM (interaction mechanism A dual-phase mode) or to MBDM (interaction mechanism B dual-phase mode). Decomposition process of cellulose is evolution of hydrocarbons when temperature is between 380- 500°C. This means that long cellulose molecule is split into smaller volatile hydrocarbons in this temperature range. As temperature increases, decomposition process of cellulose molecule changes. In range of 700-900°C, cellulose molecule is mainly decomposed into H2 gas; this is why this range is called evolution of hydrogen. Interaction in this range starts (as in range of MAOM and MBOM), when a small good quality hole is formed. This is due to “direct evaporation” of pulp via decomposition process of evolution of hydrogen. And this can be seen can be seen in spectrometer as high intensity peak of yellow light (in range of 588-589 nm) which refers to temperature of ~1750ºC. Pyrometer does not detect this high intensity peak since it is not able to detect physical phase change from solid kraft pulp to gaseous compounds. As interaction time between laser beam and dried kraft pulp continues, hypothesis is that three auto ignition processes occurs. Auto ignition of substance is the lowest temperature in which it will spontaneously ignite in a normal atmosphere without an external source of ignition, such as a flame or spark. Three auto ignition processes appears in range of MADM and MBDM, namely: 1. temperature of auto ignition of hydrogen atom (H2) is 500ºC, 2. temperature of auto ignition of carbon monoxide molecule (CO) is 609ºC and 3. temperature of auto ignition of carbon atom (C) is 700ºC. These three auto ignition processes leads to formation of plasma plume which has strong emission of radiation in range of visible light. Formation of this plasma plume can be seen as increase of intensity in wavelength range of ~475-652 nm. Pyrometer shows maximum temperature just after this ignition. This plasma plume is assumed to scatter laser beam so that it interacts with larger area of dried kraft pulp than what is actual area of beam cross-section. This assumed scattering reduces also peak intensity. So result shows that assumably scattered light with low peak intensity is interacting with large area of hole edges and due to low peak intensity this interaction happens in low temperature. So interaction between laser beam and dried kraft pulp turns from evolution of hydrogen to evolution of hydrocarbons. This leads to black colour of hole edges.

Regioselective modification of galactose-containing polysaccharides in aqueous media

Biorefining is defined as sustainable conversion of biomass into marketable products and energy. Forests cover almost one third of earth’s land area, and account for approximately 40% of the total annual biomass production. In forest biorefining, the wood components are, in addition to the traditional paper and board products, converted into chemicals and biofuels. The major components in wood are cellulose, hemicelluloses, and lignin. The main hemicellulose in softwoods, which are of interest especially for the Nordic forest industry, is O-acetyl galactoglucomannan (GGM). GGM can be isolated in industrial scale from the waste waters of the mechanical pulping process, but is not yet today industrially utilized. In order to attain desired properties of GGM for specific end-uses, chemical and enzymatic modifications can be performed. Regioselective modifications of GGM, and other galactose-containing polysaccharides were done by oxidations, and by combining oxidations with subsequent derivatizations of the formed carbonyl or carboxyl groups. Two different pathways were investigated: activation of the C-6 positions in different sugar units by TEMPO-mediated oxidation, and activation of C-6 position in only galactose-units by oxidation catalyzed by the enzyme galactose oxidase. The activated sites were further selectively derivatized; TEMPO-oxidized GGM by a carbodiimide-mediated reaction forming amides, and GO-oxidized GGM by indium-mediated allylation introducing double or triple bonds to the molecule. In order to better understand the reaction, and to develop a MALDI-TOF-MS method for characterization of regioselectively allylated GGM, α-D-galactopyranoside and raffinose were used as model compounds. All reactions were done in aqueous media. To investigate the applicability of the modified polysaccharides for, e.g., cellulose surface functionalization, their sorption onto pulp fibres was studied. Carboxylation affects the sorption tendency significantly; a higher degree of oxidation leads to lower sorption. By controlling the degree of oxidation of the polysaccharides and the ionic strength of the sorption media, high degrees of sorption of carboxylated polysaccharides onto cellulose could, however, be obtained. Anionic polysaccharides were used as templates during laccase-catalyzed polymerization of aniline, offering a green, chemo-enzymatic route for synthesis of conducting polyaniline (PANI) composite materials. Different polysaccharide templates, such as, native GGM, TEMPO-oxidized GGM, naturally anionic κ-carrageenan, and nanofibrillated cellulose produced by TEMPO-oxidation, were assessed. The conductivity of the synthesized polysaccharide/PANI biocomposites varies depending on the polysaccharide template; κ-CGN, the anionic polysaccharide with the lowest pKa value, produces the polysaccharide/PANI biocomposites with the highest conductivity. The presented derivatization, sorption, and polymerization procedures open new application windows for polysaccharides, such as spruce GGM. The modified polysaccharides and the conducting biocomposites produced provide potential applications in biosensors, electronic devices, and tissue engineering.

Ligniinin hienojauhatus planeettamyllyllä

Kirjallisuusosassa tarkastellaan ligniiniä luonnon polymeerinä sekä sen kemiallisia perustietoja. Aiheena on myös sen tuotanto ja käyttö uusiutuvana raaka-ainelähteenä energian-, materiaali- ja kemikaalituotantoon sekä niiden mahdolliset tulevaisuudennäkymät. Mekaanisten prosessien osalta keskitytään kiintoaineen hienontamiseen. Lisäksi perehdytään planeettamyllyn toiminnan teoriaan sekä tuoreimpiin tutkimuksiin planeettamyllyjauhatukseen liittyen. Työn kokeellisen osan tarkoituksena oli tutkia ligniinin jauhautuvuutta, sillä partikkelien pienentämisellä voidaan kasvattaa ligniininijauheen ominaisalaa ja tasoittaa sen kokojakaumaa. Jauhautuvuuden avulla voidaan esimerkiksi arvioida ligniinille tehtävän hienojauhatuksen kannattavuutta jatkoprosesseja varten. Tutkimuskysymyksinä oli ”kuinka hyvin ligniini jauhautuu planeettamyllyllä?”, ”onko kylmäkäsittelyllä vaikutusta jauhatustulokseen?”, ”miten eri parametrit (jauhatusaika, kuulakoko ja kierrosnopeus) vaikuttavat jauhatustulokseen?” sekä ”muuttaako hienojauhatus ligniinin kemiallista koostumusta?”. Tutkittavana materiaalina oli kaupallinen kraft-ligniini ja koelaitteena käytettiin planeettamyllyä. Syötölle ja kaikille jauhatustuotteille suoritettiin partikkelikokoanalyysi, ja lisäksi syötölle ja erittäin hienoksi jauhetulle tuotteelle suoritettiin FTIR-analyysi. Kokeiden mukaan ligniini oli hyvin jauhautuvaa, eikä kylmäkäsittelyllä ollut merkittävää vaikutusta jauhatukseen. Kuulakoon pienentäminen sekä jauhatusajan ja kierrosnopeuden kasvattaminen alensivat ligniininjauheen partikkelikokoa. Lisäksi hienojauhatuksen ei todettu muuttaneen ligniinin kemiallista koostumusta.