Business Sphere, Vol. 19, no.1

Ethanol, the clean-burning, high octane fuel distilled from Iowa’s corn fields, has the potential to free the U.S. from its foreign oil dependence. Transforming corn into ethanol, however, takes energy, usually in the form of natural gas or coal. Ames-based Frontline BioEnergy is developing biomass-to-energy conversion methods that reduce an ethanol plant’s consumption of fossil fuels, making ethanol an even greener product. As Iowa’s ethanol industry continues to grow, developing energy from biomass could result in huge savings for the state’s production facilities.

Fossil resource depletion and climate change emissions: the role of physical constrictions

[spa] En lo que concierne al cambio climático, los pronósticos de cercanos picos de combustible fósiles parecen buenas noticias pues la mayoría de las emisiones proceden de la quema de combustibles fósiles. Sin embargo, esto podría resultar engañoso de confirmarse las enormes estimaciones de reservas de carbón pues puede divisarse un intercambio de combustible fósiles con baja concentración de carbono (petróleo y gas) por otros de mayor (carbón). Ciñéndonos a esta hipótesis desarrollamos escenarios donde tan pronto el petróleo y el gas natural alcanzan su cénit la extracción de carbón crece lo necesario para compensar el descenso de los primeros. Estimamos las emisiones que se deriva de tales supuestos y las comparamos con el peor escenario del IPCC. Si bien dicho escenario parece improbable concluimos que los picos de petróleo y gas no son suficientes para evitar peligrosas sendas de gases de efecto invernadero. Las concentraciones de CO2 halladas superan con creces las 450 ppm sin signos de remisión.

Growth of seedlings of pigeon pea (Cajanus cajan (l.) millsp), wand riverhemp (Sesbania virgata (cav.) pers.), and lead tree (Leucaena leucocephala (lam.) de wit) in an arsenic-contaminated soil

Phytoremediation strategies utilize plants to decontaminate or immobilize soil pollutants. Among soil pollutants, metalloid As is considered a primary concern as a toxic element to organisms. Arsenic concentrations in the soil result from anthropogenic activities such as: the use of pesticides (herbicides and fungicides); some fertilizers; Au, Pb, Cu and Ni mining; Fe and steel production; coal combustion; and as a bi-product during natural gas extraction. This study evaluated the potential of pigeon pea (Cajanus cajan), wand riverhemp (Sesbania virgata), and lead tree (Leucaena leucocephala) as phytoremediators of soils polluted by As. Soil samples were placed in plastic pots, incubated with different As doses (0; 50; 100 and 200 mg dm-3) and then sown with seeds of the three species. Thirty (pigeon pea) and 90 days after sowing, the plants were evaluated for height, collar diameter and dry matter of young, intermediate and basal leaves, stems and roots. Arsenic concentration was determined in different aged leaves, stems and roots to establish the translocation index (TI) between the plant root system and aerial plant components and the bioconcentration factors (BF). The evaluated species showed distinct characteristics regarding As tolerance, since the lead tree and wand riverhemp were significantly more tolerant than pigeon pea. The high As levels found in wand riverhemp roots suggest the existence of an efficient accumulation and compartmentalization mechanism in order to reduce As translocation to shoot tissues. Pigeon pea is a sensitive species and could serve as a potential bioindicator plant, whereas the other two species have potential for phytoremediation programs in As polluted areas. However, further studies are needed with longer exposure times in actual field conditions to reach definite conclusions on relative phytoremediation potentials.

Fossil resource depletion and climate change emissions: the role of physical constrictions

[spa] En lo que concierne al cambio climático, los pronósticos de cercanos picos de combustible fósiles parecen buenas noticias pues la mayoría de las emisiones proceden de la quema de combustibles fósiles. Sin embargo, esto podría resultar engañoso de confirmarse las enormes estimaciones de reservas de carbón pues puede divisarse un intercambio de combustible fósiles con baja concentración de carbono (petróleo y gas) por otros de mayor (carbón). Ciñéndonos a esta hipótesis desarrollamos escenarios donde tan pronto el petróleo y el gas natural alcanzan su cénit la extracción de carbón crece lo necesario para compensar el descenso de los primeros. Estimamos las emisiones que se deriva de tales supuestos y las comparamos con el peor escenario del IPCC. Si bien dicho escenario parece improbable concluimos que los picos de petróleo y gas no son suficientes para evitar peligrosas sendas de gases de efecto invernadero. Las concentraciones de CO2 halladas superan con creces las 450 ppm sin signos de remisión.

Iowa Power Fund Board Project Report Update, November 12, 2008

ISU’s proposed research will (1) develop methods for designing clean and efficient burners for low‐Btu producer gas and medium‐Btu syngas, (2) develop catalysts and flow reactors to produce ethanol from medium‐Btu synthesis gas, and (3) upgrade the BECON gasifier system to enable medium‐Btu syngas production and greatly enhanced capabilities for detailed gas analysis needed by both (1) and (2). This project addresses core development needs to enable grain ethanol industry reduce its natural gas demand and ultimately transition to cellulosic ethanol production.

Iowa Clean Cities Coalition, July 2014

The Iowa Clean Cities Coalition is a program that incorporates a variety of public and private stakeholders to coordinate education and technical assistance on alternative fuels and advanced vehicle technologies, especially for fleets.

Health consultation : Silver City petroleum release and municipal wells, Silver City, Mills County, Iowa (2005)

A resident of Silver City, Iowa requested the Iowa Department of Public Health (IDPH) Hazardous Waste Site Health Assessment Program to evaluate the health impacts of a petroleum release in Silver City, Iowa, and the health impacts from the presence of chemicals detected in wells utilized as the source of municipal water for the citizens of Silver City and in the treated municipal water supply. This health consultation addresses exposure to residents of Silver City to organic chemicals within the groundwater and water supply and potential health effects at the levels of exposure. The information in this health consultation was current at the time of writing. Data that emerges later could alter this document’s conclusions and recommendations.

Development of Rouble Exchange Rate in Russia

This 45th volume deals with the development of the Russian rouble, which suffered a severe depreciation crisis in 1998. In the aftermath of this event, a strong investment boom started in Russia. The new devalued rouble exchange rate gave price competitiveness to local industry. In addition to that, increasing export prices of Russian oil and natural gas deliveries have contributed to economic growth lately. Amid this boom period, inflationary pressure has remained high. Price increases have been higher than in the EU, Russia’s main trading partner. However, rouble/euro exchange rate has remained nominally rather stable in the current decade. This means, that rouble appreciates against euro in real terms, which is weakening Russia’s international competitiveness.

Optimointijärjestelmän kehittäminen sähköä ja lämpöä tuottavaan voimalaitokseen

Työn tavoitteena oli kehittää automaattinen optimointijärjestelmä energiayhtiön omistamaan pieneen sähkön- ja lämmöntuotantolaitokseen (CHP-laitos). Optimointitarve perustuu energiayhtiön sähkön hankintaan sähköpörssistä, kaasun hankintahintaan, kohteen paikallisiin sähkö- ja lämpökuormituksiin ja muihin laitoksen talouteen vaikuttaviin tekijöihin. Kehitettävällä optimointijärjestelmällä ontarkoitus tulevaisuudessa hallita useita hajautetun energiantuotannon yksiköitäkeskitetysti. Työssä kehitettiin algoritmi, joka optimoi voimalaitoksen taloutta sähkötehoa säätävillä ajomalleilla ja suoralla sähköteho-ohjeella. Työssä kehitetyn algoritmin tuottamia hyötyjä selvitettiin Harjun oppimiskeskuksen CHP-laitoksen mittaushistoriatiedoilla. CHP-laitosten käytön optimointiin luotiin keskitettyyn laskentaan ja hajautettuun ohjaukseen perustuva järjestelmä. Se ohjaa CHP-laitoksia reaaliaikaisesti ja ennustaa historiatietoihin perustuvalla aikasarjamallilla laitoksen tulevaa käyttöä. Optimointijärjestelmän toimivuus ja saatu hyöty selvitettiin Harjun oppimiskeskuksen CHP-laitoksella vertaamalla mittauksista laskettua toteutunutta hyötyä optimointijärjestelmän laskemaan ennustettuun hyötyyn.

Energiansäästökohteiden kartoitus konepajateollisuuden yrityksessä

Tämän diplomityön tavoitteena on kartoittaa Vaahto Oy:n Hollolan tehtaan energiankulutus ja energiansäästökohteet. Ensin tutkittiin tehtaan energiankulutus ja energiankulutuksen jakautuminen. Tutkimuksessa käytettiin saatavilla olevia kulutustietoja, luettiin konekirjoja sekä haastateltiin tehtaan työntekijöitä. Lisäksi tehdashallien lämmityslaitteiden hyötysuhteet mitattiin. Tutkimuksen päätavoite oli selvittää, miksi tehtaan lämmitysenergiankulutus on kasvanut ja kannattaisiko rakennusten lämmittämiseen käyttää vaihtoehtoista lämmitysmuotoa öljylämmitykselle. Potentiaalisista energiansäästökohteista tehtiin investointilaskelmat ja toimenpide-ehdotukset. Kannattaviksi toimenpiteiksi tutkimuksessa todettiin: lämmityspolttoaineen vaihtaminen maakaasuun, nosto-ovien hankkiminen, paineilmaverkon huolto, paineilmakompressorin lämmöntalteenotto, tehdastilojen sisälämpötilan tarkastus ja työnjohtotilojen ilmanvaihdon käyntiaikojen muutos. Toimenpiteillä arvioidaan vuotuisten energiakustannusten pienenevän noin 34 000 euroa. Toimenpiteiden toteuttamisen arvioidaan maksavan 135 000 ¤, mistä lämmitysjärjestelmän vaihdon osuus on 100 000 ¤.

Convergence withEU environmental legislation in Russia and Kyoto Protocol effects on certain power plants in Russia

Venäjällä uudistetaan sähkömarkkinoita. Uudistamisella pyritään vapauttamaan sähkömarkkinat ja lisäämään kilpailua energiasektorilla. Sähkömarkkinoiden vapauttamisen tarkoitus on energiasektorin hyötysuhteen nostaminen ja investointien houkutteleminen sektorille. Venäjä on ratifioinut Kioton protokollan, mikä energiasektorin kannalta on tärkeää, koska protokollan yhteistoteutusmekanismin kautta saadaan houkuteltua investointeja sektorille. Venäjän sähkömarkkinoiden vapauttamisen pitkäaikainen tähtäin on Venäjän ja Euroopan sähkömarkkinoiden integroituminen, joka tarkoittaa myös ympäristölainsäädännönyhtenäistämistä. Tämä tutkimus on osa Fortum Oyj:n tarjoamaa teknistä katselmusta Venäjällä toimivalle sähköyhtiölle, TGC-9:lle. Tässä työssä keskitytään TGC-9:n omistamien energiatuotantolaitoksien happamoitumista aiheuttaviin ilmapäästöihin ja pölypäästöihin. Tutkimuksessa pyritään myös löytämään Kioton protokollan yhteistoteutusmekanismi hyödyntämiskohteita. NOx -päästöt tulevat olemaan suurin haaste TGC-9:lle, jos ympäristöstandardit yhdenmukaistetaan. Yhteistoteutusmekanismin hyödyntämiskohteita löydettiin neljä: koksaamokaasun hyödyntäminen, maakaasun korvaaminen kuoren poltolla ja kaksi tapausta liittyen laitoksien hyötysuhteen nostamiseen.

Höyrykattiloiden säilöntä

Tässä työssäon tarkasteltu yleisesti höyrykattiloiden säilöntää. Erilaisten säilöntämenetelmien perustietojen lisäksi työssä on pyritty selvittämään eri kattilatyypeille ominaiset säilöntätavat. Märkäsäilönnän jälkeistä käyttöönottoa on pohdittu selvittämällä laskennallisesti, onko tarpeen vaihtaa kattilaan vahvasti kemikaloidun säilöntäliuoksen tilalle puhtaampaa syöttövettä. Esimerkkinä on käytetty Voikkaan paperitehtaan höyryvoimalaitoksen kattila K13:ta. Työtä tehdessä on käytetty apuna aihetta käsittelevää kirjallisuutta, jota on saatu höyrykattiloita säilöviltä voimalaitoksilta, kemikaalitoimittajilta sekä asiantuntijoiden tekemistä luentomonisteista. Lieriökattiloiden höyrypuoli säilötään lähes poikkeuksetta märkänä, sillä se on vaikea tyhjentää täysin kosteudesta. Läpivirtauskattilalaitoksella käytetään usein sekä kuiva- että märkäsäilöntää. Savukaasupuolen korroosio ehkäistään useinmiten pitämällä kattila niin lämpimänä, että kastepistealituksia ei tapahdu.

Kasvihuonekaasujen päästökaupan ohjausvaikutus sellutehtaan prosessien ja laitteiden kehityksessä

EU:n päästökaupan ensimmäinen jakso alkoi 1.1.2005. Päästökauppa on aiheuttanut sen piiriin kuuluvalle teollisuudelle monia haasteita ja riskejä kasvavien kustannusten muodossa. Massa- ja paperiteollisuus on päästökaupanpiiriin kuuluva teollisuudenala, johon päästökaupan kustannukset vaikuttavat haitallisesti globaalin hinnoittelun vuoksi. Massa- ja paperiteollisuudelle päästökaupasta voi koitua kustannuksia päästöoikeuksien ostamisesta, sähkön, polttoaineiden ja kemikaalien hinnan noususta sekä raaka-ainehuollon vaikeutumisesta. Toisaalta tehtaat voivat hyötyä päästökaupasta alittaessaan päästöoikeutensa tai myydessään sähköä ulkopuoliseen verkkoon. Massa- ja paperiteollisuudessa sähköä kuluu enimmäkseen pumppauksiin eli massan siirtoon ja mekaanisen massan valmistukseen. Suurimpia sähköenergian kuluttajia sellun valmistuksessa ovat soodakattila, puunkäsittely, valkaisu ja lajittelu. Lämpöä tarvitaan haihdutus-, kuivaus- ja keittoprosesseissa. Kemikaaleista klooridioksidin valmistuksessa käytettävä natriumkloraatti on kustannusten kannalta merkittävin kemikaali. Tässä työssä tutkittiin päästökaupan aiheuttamien kustannusten vähentämismahdollisuuksia kohdetehtaalla. Suurin potentiaali liittyy meesauunissa poltettavan maakaasun korvaamiseen mäntyöljyllä tai biomassan kaasutuskaasulla. Kemikaalikulutuksen osalta happidelignifiointi on merkittävin mahdollisuuskustannusten alentamiseksi. Lisäksi päästökaupan kustannuksia voidaan alentaa muun muassa oikealla mitoituksella ja sekundäärilämpöjen optimaalisella käytöllä.

Teknisten häiriöiden analysoinnin toimintamalli paperitehtaan kunnossapidossa

Tässä diplomityössä tarkastellaan käyttökokemustietojen ja erityisesti häiriötietojen analysoinnin käyttömahdollisuuksia käyttövarmuuden ja kunnossapidon kehittämisessä. Työn tavoitteena on löytää sopiva toimintamalli häiriötietojen kirjaamiseen ja analysointiin kohdeorganisaatiossa. Työn teoriaosassa tarkastellaan kunnossapitoon ja käyttövarmuuteen liittyviä tekijöitä yleisesti. Lisäksi tarkastellaankunnossapidon ja käyttövarmuuden kehittämiseen ja optimointiin liittyviä malleja. Erityisesti tarkastellaan käyttökokemustietojen kirjaamista ja analysointia. Esimerkkinä käydään lyhyesti läpi käyttökokemustietojen hyödyntäminen kaasu- ja öljyteollisuudessa. Työn empiriaosassa kartoitetaan ja arvioidaan kohdeorganisaation käyttökokemustietojen kirjausten ja analysoinnin nykytilaa. Tässä yhteydessä käydään läpi käytössä olevan toiminnanohjaus- ja raportointijärjestelmän ominaisuudet tietojen hyödyntämisen kannalta. Työn lopputuloksena suositellaan kehitystoimenpiteitä tietojen kirjaamisen ja analysoinnin käytäntöihin ja toiminnanohjausjärjestelmän työkaluihin liittyen.

Maakaasun reaalisuuskertoimen määrittäminen

Tässä työssä tutkitaan venäläisen maakaasun reaalisuuskertoimen arvoa painealueella 70-230bar ja lämpötiloissa 0-77°C. Kaasun reaalisuuskertoimella kompensoidaan todellisen kaasun p-V-T suhteiden poikkeamaa ideaalikaasun tilayhtälöön verrattuna. Reaalisuuskertoimella on vaikutusta kaasun ennakoituun käyttäytymiseen etenkin korkeissa paineissa ja matalissa lämpötiloissa. Työhön sisältyy niin teoreettinen kuin kokeellinenkin osuus. Työn aluksi selvitetään muutamia peruskäsitteitä, sekä ideaalikaasun tilayhtälöä ja kineettistä kaasuteoriaa. Tämän jälkeen tarkastellaan teoreettisia reaalisuuskertoimen määrittämiseen käytettäviä laskentakaavoja, sekä niiden antamia reaalisuuskertoimen arvoja. Myös seoskomponenttien, kuten typen, hiilidioksidin, etaanin ja propaanin vaikutusta kaasuseoksen reaalisuuskertoimen arvoon tutkitaan. Kokeellisessa osassa mitataan reaalisuuskertoimen arvoja erikseen työtä varten suunnitellun laitteiston avulla.