Biopolttoaineiden lisäämismahdollisuudet kaukolämmön tuotannossa pienen kokoluokan tuotantolaitoksissa Lahden seudulla

Tämä diplomityö on tehty IMMU-hankkeeseen, jossa selvitetään konkreettisia keinoja ilmastonmuutoksen hillintään Lahden seudulla. Diplomityössä tarkastellaan mahdollisuuksia lisätä biopolttoaineita pienen kokoluokan kaukolämmön tuotantolaitoksissa. Teoria osuuden pohjalta luodaan skenaariot Nastolaan ja Vääksyyn (Asikkala). Skenaarioissa tarkastellaan biopolttoaineiden lisäämisen vaikutuksia kasvihuonekaasu- ja hiukkaspäästöihin käyttämällä elinkaariarviointimenetelmää. Taloudellisia seikkoja tarkastellaan laskemalla takaisinmaksuaikoja eri biolaitosratkaisuille nettonykyarvomenetelmällä. Tutkimuksen tuloksena saatiin, että kasvihuonekaasupäästöt tuotannon elinkaaren ajalta vähenevät eniten tuottamalla kaukolämmön perustuotanto Nastolassa ja Vääksyssä bio-CHP-laitoksella haketta polttamalla. Kiinteitä biopolttoaineita poltettaessa tulevat kuitenkin suurimmat hiukkaspäästöt, mikä vaikuttaa asuinympäristön viihtyvyyteen tuotantolaitoksen läheisyydessä. Bio-CHP-laitoksen investointikustannukset ovat suurimmat ja takaisinmaksuaika pisin. Nastolan kulutusperusteisiä päästöjä pystytään vähentämään eniten investoimalla biolämpölaitokseen tai bio-CHP-laitokseen. Päästöjä Nastolassa pystyttäisiin kyseisillä investoinneilla vähentämään enimmillään 6,4 %. Lahti energian kokonaispäästöjä pystyttäisiin enimmillään vähentämään noin 1,6 %. Johtopäätöksenä tutkimuksesta voidaan sanoa, että kasvihuonekaasupäästöjä pystytään vähentämään investointien avulla. Toiset ratkaisut ovat vain kalliimpia kuin toiset. Lisäksi kiinteitä biopolttoaineita käytettäessä jotkut poltto-ominaisuudet voivat heiketä esim. verrattuna maakaasun polttoon. Biopolttoaineiden lisäämisellä kuitenkin päästään irti riippuvuudesta fossiilisiin polttoaineisiin kuten öljyyn ja maakaasuun. Investointeja tehdessä on vaikea sanoa suoraan, mikä vaihtoehto on paras tapa tuottaa kaukolämpöä. Investointipäätöksiä tehdessä päätökseen vaikuttaa se, mitä tuotannon ominaispiirteitä painotetaan eniten.

Survival and Quality of Life among Patients with Severe Lower Extremity Peripheral Arterial Disease

Lower extremity peripheral arterial disease (PAD) is associated with decreased functional status, diminished quality of life (QoL), amputation, myocardial infarction, stroke, and death. Nevertheless, public awareness of PAD as a morbid and mortal disease is low. The aim of this study was to assess the incidence of major lower extremity amputation due to PAD, the extent of reamputations, and survival after major lower extremity amputation (LEA) in a population based PAD patient cohort. Furthermore, the aim was to assess the functional capacity in patients with LEA, and the QoL after lower extremity revascularization and major amputation. All 210 amputees due to PAD in 1998–2002 and all 519 revascularized patients in 1998–2003 were explored. 59 amputees alive in 2004 were interviewed using a structured questionnaire of QoL. Two of each amputee age-, gender- and domicile-matched controls filled in and returned postal self-administered QoL questionnaire as well as 231 revascularized PAD patients (the amount of these patients who engaged themselves to the study), and one control person for each patient completed postal self-administered QoL questionnaire. The incidence rate of major LEA was 24.1/100 000 person-years and it was considerably high during the years studied. The one-month mortality rate was 21%, 52% at one-year, and the overall mortality rate was 80%. When comparing the one-year mortality risk of amputees, LEAs were associated with a 7.4-fold annual mortality risk compared with the reference population in Turku. Twenty-two patients (10%) had ipsilateral transversions from BK to AK amputation. Fifty patients (24%) ended up with a contralateral major LEA within two to four amputation operations. Three bilateral amputations were performed at the first major LEA operation. Of the 51 survivors returning home after their first major LEA, 36 (71%) received a prosthesis; (16/36, 44%) and were able to walk both in- and outdoors. Of the 68 patients who were discharged to institutional care, three (4%) had a prosthesis one year after LEA. Both amputees and revascularized patients had poor physical functioning and significantly more depressive symptoms than their controls. Depressive symptoms were more common in the institutionalized amputees than the home-dwelling amputees. The surviving amputees and their controls had similar life satisfaction. The amputees felt themselves satisfied and contented, whether or not they lived in long-term care or at home. PAD patients who had undergone revascularizations had poorer QoL than their controls. The revascularized patients’ responses on their perceived physical functioning gave an impression that these patients are in a declining life cycle and that revascularizations, even when successful, may not be sufficient to improve the overall function. It is possible that addressing rehabilitation issues earlier in the care may produce a more positive functional outcome. Depressive symptoms should be recognized and thoroughly considered at the same time the patients are recovering from their revascularization operation. Also primary care should develop proper follow-up, and community organizations should have exercise groups for those who are able to return home, since they very often live alone. In rehabilitation programs we should consider not only physical disability assessment but also QoL.

Elinkaarimallintamisen sovelluskohteiden tunnistaminen yrityksissä

Tuotteen tai palvelun aiheuttamien ympäristövaikutusten arvioimiseksi on huomioitava koko elinkaari, eli kaikki vaiheet suunnittelusta, käytöstä poistoon. Elinkaariarviointi on tehokas työkalu tähän tarkoitukseen. Elinkaariajattelua voidaan ympäristövaikutusten lisäksi soveltaa myös kustannuksiin, jolloin pystytään löytämään aidosti kokonaiskustannuksiltaan edullisimpia vaihtoehtoja. Yritysten ei tarvitse nähdä ympäristöasioita tuotantoa haittaavina kuluerinä, vaan niitä voidaan käyttää myös lisäämään kilpailuetua ja voittoja. Ympäristövaikutusten määrittämisen lisäksi elinkaariarviointia voidaan käyttää mm. tuotekehityksen apuna, tuotannon optimoinnissa, markkinoinnissa sekä kritiikin torjunnassa. Hyvin tehty elinkaarikustannuslaskenta auttaa tunnistamaan tuotteen tai palvelun eri kustannuselementit, ja tätä kautta helpottaa säästötoimien kohdistamista. Tässä työssä kehitettiin viitekehys, minkä avulla voidaan löytää elinkaariarvioinnin ja elinkaarikustannuslaskennan sovelluskohteita, jotka toisivat mahdollista lisäarvoa tarkastelluille yrityksille. Menetelmää testattiin tapaustutkimuksella kahden esimerkkitapausyrityksen avulla. Molemmille tapauksille löydettiin useita erityyppisiä sovelluskohteita. Sovelluskohteiden toteutettavuudesta päättävät yritykset eikä sitä arvioida tässä työssä.

Projektilaskentamallin kehittäminen rakennusalan pk-yrityksessä

Tutkimuksen kohdeyritys on rakennusalan pk-yritys, jonka liiketoiminta perustuu kokonaan toimitusprojekteille. Tutkimuksen tavoitteena oli kehittää kohdeyrityksen käyttöön helppokäyttöinen projektilaskentamalli, jonka avulla voidaan ennalta tunnistaa kannattamattomat toimitusprojektit. Tutkimuksessa keskitytään projektien kustannusnäkökulmaan. Tutkimus koostuu teoreettisesta kirjallisuusselvityksestä ja empiirisestä tapaustutkimuksesta. Teoreettisen aineiston ja kohdeyrityksen tietojen perusteella rakennettiin laskentamalli, jonka toimintaa tarkasteltiin esimerkkiprojektien avulla. Työn tutkimusote on konstruktiivinen, osin myös toiminta-analyyttinen. Kehitetty laskentamalli kattaa toimitusprojektin koko elinkaaren. Tarjouslaskenta-vaiheessa sen avulla tehdään päätös projektin toteutuskelpoisuudesta. Toteutus- ja seurantavaiheessa taas sillä seurataan projektin toteutuvia lukuja. Kohdeyritys voi laskentamallin avulla tunnistaa kannattamattomia projekteja, sillä tarjoushinnat tarkistetaan täyskatteellisen kustannusarvion avulla ennen projektin toteutuspäätöstä. Määrälaskennan ja täyskatteellisen laskennan ansiosta aiheuttamisperiaatetta noudatetaan kattavammin kuin kohdeyrityksen aiemmassa käytännössä.

Mobiilitehdaskonseptin soveltaminen puutalotuotantoon

Tullit ja kuljetuskustannukset haittaavat suomalaisten puutuotteiden hintakilpailua Venäjällä, mikä on luonut tarpeen uudenlaisten toimintamallien kehittämiselle. Tutkimuksen hypoteesina on, että soveltamalla teorioita mobiilista tuotantojärjestelmästä puutalotuotantoon pystytään vastaamaan aluerakennustoiminnan ongelmiin ja saavuttamaan kustannusetuja. Tämän työn tavoitteena on antaa yritysjohdolle kuvaus siirrettävän talotehtaan tuotantokonseptista ja arvioida toiminnan kannattavuutta. Työn tulosten avulla pyritään vastaamaan kysymyksiin: millainen on siirrettävä puutalotehdas ja onko mobiilitehdaskonsepti puutalotuotannossa taloudellisesti kannattava. Tutkimusta tarkastellaan Venäjän liiketoiminta- ja Venäjän puurakentamiskontekstissa. Tutkimus on laadullinen tapaustutkimus, jossa käytettiin useiden menetelmien yhdistelmää. Tutkimusmenetelmät sisälsivät sekä teknisen suunnittelun että kannattavuuden arvioinnin menetelmiä. Työn tekninen osa perustui tehdassuunnittelun ja konseptin kehittämisen menetelmiin. Taloudellisessa tarkastelussa käytettiin tuloslaskelmaa sekä tuottoasteen ja takaisinmaksuajan menetelmiä. Eri tekijöiden vaikutusta kannattavuuteen arvioitiin herkkyysanalyysilla. Työssä esitellään mobiilin talotehtaan tehdassuunnitelma ja tuotantokonsepti sekä sivutaan logistista konseptia. Mobiiliin talotehtaaseen sovellettiin mobiilitehdaskonseptia ja verstastuotantomallia. Mobiili talotehdas koostuu kokoonpanolinjasta, jota täydennetään esivalmistusverstailla. Investoinnille laskettiin kannattavuutta kuvaavat tunnusluvut, joiden perusteella mobiilitehdas todettiin kannattamattomaksi ja riskialttiiksi. Kannattavuuden epävarmuutta analysoitiin herkkyysanalyysillä. Kannattavuuteen vaikuttavat merkittävästi muuttuvien kustannusten ja myyntihinnan muutokset. Työssä annetaan toimenpide-ehdotuksia siirrettävän talotuotannon konseptin kehittämiseen. Keskeiset jatkotutkimuskohteet liittyvät mobiilitehtaan elinkierron toimintojen ja osakonseptien kehittämiseen.

Hakun kulutusosien materiaalivaihtoehdot sellutehtaan puunkäsittelylaitoksen erilaisiin prosessiolosuhteisiin

Selluteollisuuden puunkäsittelylaitoksilla laitteiden kuluminen on prosessin luonteesta johtuen suurta ja kulumisen aiheuttamat kunnossapitokustannukset laitteiden elinkaaren aikana ovat huomattavia. Näissä olosuhteissa toimivan hakun osien kulumista on tutkittu ja tutkimusten pohjalta on kehitetty kulutusta kestäviä materiaalivaihtoehtoja. Vaihtoehtojen vertailut prosesseittain kuitenkin puuttuvat. Terävasteen osalta tutkimus- ja kehitystyötä on tehty vähän. Tässä diplomityössä selvitetään ja vertaillaan hakun kulutusosien kulumismekanismeja, osien materiaalivaihtoehtoja, valmistus- ja kunnostusmenetelmiä ja -kustannuksia laitteen elinkaaren aikana kolmessa erilaisessa puunkäsittelyprosessissa. Työssä annetaan suosituksia kuhunkin prosessiin ja kunnossapitostrategiaan parhaiten soveltuvista ratkaisuista. Työn Case-osuudessa tutkitaan uusia kulutusta kestäviä materiaalivaihtoehtoja terävasteelle. Case-tutkimuksen tuloksena löydettiin terävasteelle kolme uutta materiaalivaihtoehtoa sekä muita vaihtoehtoja, joiden käyttökelpoisuutta kannattaa tutkia lisää. Samalla saatiin terävasteelle parempaan laatuun pystyvä ja kilpailukykyisempi toimittaja. Tutkimuksen perusteella saatiin uusia suosituksia myös muiden kulutusosien materiaali- ja/tai pinnoitusvaihtoehdoiksi. Tuloksista voidaan mainita lisäksi, että kulutusosille löydettiin suositeltavimmat elinkaarikustannuksiltaan edullisimmat vaihtoehdot. Kulutusosien kunnostamiseen liittyen havaittiin, että kunnostaminen on kannattavaa yhtä poikkeusta lukuun ottamatta. Kunnostusprosessista löydettiin kehitettävää. Työn tuloksena saatiin myös useita uusia kehittämisideoita ja runsaasti suosituksia jatkotoimenpiteistä. Hakun kulutusosien nykytilasta saatiin hyvä käsitys ja kattava tietopaketti.

Puolustusmateriaalin elinkaarihinta

Teknologian kehitys on johtanut asejärjestelmien yksikköhintojen nousuun. Samaan aikaan myös vaatimukset järjestelmien kunnossapitoon liittyen kasvavat. Asejärjestelmien monimutkaistuessa yhä tärkeämpään rooliin hankintahinnan ohella nousee järjestelmien elinjaksonaikaiset kokonaiskustannukset. Työssä selvitettiin puolustusmateriaalin suorituskyvyn elinjaksonaikaista kustannusrakennetta. Lisäksi tarkasteltiin suorituskyvyn ylläpitoon liittyen kustannusten nousua ja tähän johtaneita keskeisimpiä syitä. Työn lopussa selvitettiin ylläpitokustannusten kasvuun liittyen kunnossapidon vaatimusten kasvua ja asejärjestelmien monimutkaistumisen tuomia haasteita. Työ toteutettiin kirjallisuustutkimuksena. Suorituskyvyn kustannusrakenteen tarkastelun kohteena työssä käytettiin hävittäjälentokonetta. Tutkimus osoittaa, että tällaisen asejärjestelmän suorituskyvyn ylläpitämisen kustannukset nousivat reilun 10 vuoden tarkastelujakson aikana noin 70 prosenttia.

Genetic transformation of Eucalyptus camaldulensis by agrobalistic method

Eucalyptus stands in the setting of worldwide forestry due to its adaptability, rapid growth, production of high-quality and low cost of wood pulp fibers. The eucalyptus convetional breeding is impaired mainlly by the long life cycle making the genetic transformation systems an important tool for this purpose. However, this system requires in vitro eficient protocols for plant induction, regeneration and seletion, that allow to obtain transgenic plants from the transformed cell groups. The aim of this work was to evaluate the callus formation and to optimize the leaves and callus genetic transformation protocol by using the Agrobacterium tumefaciens system. Concerning callus formation, two different culture media were evaluated: MS medium supplemented with auxin, cytokinin (M1) and the MS medium with reduced nitrogen concentration and supplemented with auxin, cytokinin coconut water (M2). To establish the leave genetic transformation, those were exposed to agrobiolistics technique (gene gun), to tissue injury, and A. tumesfasciens EHA 105 contening the vetor pCambia 3301 (35S::GUS::NOS), for gene transference and to establish the callus transformation thoses were exposed only to A. tumefasciens. For both experiments, the influence of different infection periods was evaluated. The M2 medium provided the best values for callus sizea and fresh and dry weight. The leaves genetic transformation using the agrobiolistics technique was effective, the gus gene transient expression could be observed. No significant differences were obtained in the infection periods (4, 6 and 8 minutes). The callus genetic transformation with A. tumefaciens also promotend the gus gene transient expression on the callus co-cultiveted for 15 e 30 minutes. The transformed callus was transfered to a regeneration and selection medium and transformed plants were obtained.

Kunnossapidon kustannusmalli: riskit ja hyödyt yritysverkostossa

Tämän tutkimuksen päätavoitteena oli yhdistää riski- ja hyötykomponentit aiemmassa tutkimuksessa rakennettuun kunnossapidon kustannusmalliin. Jotta tämä voitiin tehdä, täytyi ensiksi määrittää mitä riskejä ja hyötyjä esiintyy kunnossapidon yritysverkostossa laitekohtaisella tasolla eri toimijoiden näkökulmista.Tutkimuksen metodologian perusta oli konstruktiivinen tutkimus. Lähdeaineisto koostui teollisuuden kunnossapitoa, verkostoitumista, elinkaariajattelua, riskienhallintaa sekä hyötyjä käsittelevistä oppikirjoista, tieteellisistä julkaisuista, artikkeleista ja opinnäytetöistä. Empiriaosan materiaalina käytettiin valittujen yritysten julkisia aineistoja. Työn keskeiset tulokset liittyvät uuteen kunnossapidon kustannusmalliin, joka ottaa huomioon riski- ja hyötykomponentit laitekohtaisella tasolla sekä myös verkosto- ja elinkaarinäkökulman. Kustannusmallissa esiintyvien hyötyjen oli katsottu saavutettavan riskienhallinnan kautta. Riskienhallinnalla voidaan vaikuttaa kunnossapidon kustannuksiin. Kustannusmallia voidaan hyödyntää kustannusten, riskien ja hyötyjen tasapuoliseen jakoon yritysverkostossa. Kustannusmallin empiirinen testaus rajattiin tämän tutkielman ulkopuolelle.

Huolto– ja kunnossapitoliiketoiminnan tuotteistaminen

Tässä diplomityössä pyritään selvittämään, mitä kaikkea huolto– ja unnossapitosopimuksiin perustuvan liiketoiminnan tuotteistamiselta vaaditaan. Kyseisiä palveluita halutaan markkinoida uusien kerrosleiju–teknologiaan (BFB) perustuvien voimakattilatoimitusten yhteydessä. Diplomityön kirjallisessa osiossa asiaa tutkitaan ensin palveluliiketoimintaan ja tuotteistamiseen liittyvien seikkojen näkökulmasta sekä esitellään kunnossapidon teoriaa ja eri strategiakonsepteja sekä tunnuslukuja. Tutkimuksen empiirisessä osassa luodaan toimintamalli huolto– ja kunnossapitosopimuksia varten. Toimintamallissa pyritään löytämään laitekohtaisesti optimaalinen kunnossapitostrategia soveltaen RCM–menetelmään eli luotettavuuskeskistä kunnossapitotapaa. Käytettäviä kunnossapitostrategioita ovat parantava, ennakoiva, kuntoon perustuva ja korjaava kunnossapito. Optimoinnin päämäärä on saavuttaa mahdollisimman korkea tuotantovarmuus kustannustehokkaasti. Lisäksi työssä arvioidaan eri kunnossapitoresurssien tarve ensimmäisen kymmenen käyttövuoden ajalle. Toinen tutkimustavoite on saattaa elinkaarenseurantatyökalun kehittämisprojekti alkuun. Elinkaarenseurantatyökalulla halutaan seurata eri laitteiden elinkaaren vaihetta sekä löytää paras mahdollinen ajotapojen ja elinkaaren suhde. Työssä saavutettiin kunnossapito–ohjelma ja arvio eri resurssien tarpeesta voimakattilan laitteille. Resurssitarvearvio sisältää arvion työvoiman tarpeesta henkilötyötunteina sekä vaihdettavien vara– ja kulutusosien määrän.

Palveluliiketoimintamallin kehittäminen teolliselle laitetoimittajalle

Tässä tutkimuksessa käsitellään teollisuuden palveluliiketoimintaa. Yritykset ovat perinteisesti saavuttaneet kilpailuetua markkinoilla tuottamalla teknisesti innovatiivisia koneita ja laitteita, mutta viime vuosien aikana yritykset ovat havainneet tarpeen myös palveluliiketoiminnan kehitykselle. Kohdeyrityksenä on teollisuudelle korkealuokkaisia mittalaitteita kehittävä ja valmistava yritys. Tutkimuksen tarkoituksena oli kehittää uusi innovatiivinen vuokraukseen perustuva palveluliiketoimintamalli perinteisen hankinnan sijaan. Olennaisena osana uuteen palveluliiketoimintamalliin liittyi myös tuotteen elinkaarikustannusten selvittäminen ja laskeminen. Toisena tutkimuksen kohteena oli selvittää semi-kvalitatiivisen kyselytutkimuksen avulla, miten yrityksen asiakkaat ja henkilökunta näkevät palveluiden tuottamisen nykytilan ja mitä haasteita palveluliiketoimintaan siirtyminen aiheuttaa organisaatiolle. Työn teoriaosuudessa käsiteltiin palveluliiketoimintaa eri näkökulmista, palvelun laadun muodostumista sekä uuden liiketoimintamallin kehittämistä Osterwalderin Canvas mallin avulla. Lisäksi käsiteltiin elin-kaarilaskennan soveltamista palveluliiketoiminnassa sekä eri investointimalleja teollisiin palveluihin. Kyselytutkimuksen tulosten perusteella asiakkaiden ja yrityksen henkilökunnan näkemykset erosivat palvelun laadun ja prosessien nykytilasta. Asiakkaat arvostivat palvelut paremmalle tasolle kuin henkilökunta. Tulosten perusteella yrityksen olisi kohdennettava resursseja sisäisten prosessien parantamiseen ja kehitettävä organisaatiota enemmän palveluorientoituneeksi. Tuotteen elinkaarikustannukset onnistuttiin selvittämään hyvin ja niiden avulla pystyttiin luomaan sekä yritykselle kannattava että asiakkaille houkutteleva palveluliiketoimintamalli, jonka avulla yrityksen on mahdollista palvella asiakkaitaan entistä paremmin.

Production of Mg(OH)2 from Mg-silicate rock for CO2 mineral sequestration

Sequestration of carbon dioxide in mineral rocks, also known as CO2 Capture and Mineralization (CCM), is considered to have a huge potential in stabilizing anthropogenic CO2 emissions. One of the CCM routes is the ex situ indirect gas/sold carbonation of reactive materials, such as Mg(OH)2, produced from abundantly available Mg-silicate rocks. The gas/solid carbonation method is intensively researched at Åbo Akademi University (ÅAU ), Finland because it is energetically attractive and utilizes the exothermic chemistry of Mg(OH)2 carbonation. In this thesis, a method for producing Mg(OH)2 from Mg-silicate rocks for CCM was investigated, and the process efficiency, energy and environmental impact assessed. The Mg(OH)2 process studied here was first proposed in 2008 in a Master’s Thesis by the author. At that time the process was applied to only one Mg-silicate rock (Finnish serpentinite from the Hitura nickel mine site of Finn Nickel) and the optimum process conversions, energy and environmental performance were not known. Producing Mg(OH)2 from Mg-silicate rocks involves a two-staged process of Mg extraction and Mg(OH)2 precipitation. The first stage extracts Mg and other cations by reacting pulverized serpentinite or olivine rocks with ammonium sulfate (AS) salt at 400 - 550 oC (preferably < 450 oC). In the second stage, ammonia solution reacts with the cations (extracted from the first stage after they are leached in water) to form mainly FeOOH, high purity Mg(OH)2 and aqueous (dissolved) AS. The Mg(OH)2 process described here is closed loop in nature; gaseous ammonia and water vapour are produced from the extraction stage, recovered and used as reagent for the precipitation stage. The AS reagent is thereafter recovered after the precipitation stage. The Mg extraction stage, being the conversion-determining and the most energy-intensive step of the entire CCM process chain, received a prominent attention in this study. The extraction behavior and reactivity of different rocks types (serpentinite and olivine rocks) from different locations worldwide (Australia, Finland, Lithuania, Norway and Portugal) was tested. Also, parametric evaluation was carried out to determine the optimal reaction temperature, time and chemical reagent (AS). Effects of reactor types and configuration, mixing and scale-up possibilities were also studied. The Mg(OH)2 produced can be used to convert CO2 to thermodynamically stable and environmentally benign magnesium carbonate. Therefore, the process energy and life cycle environmental performance of the ÅAU CCM technique that first produces Mg(OH)2 and the carbonates in a pressurized fluidized bed (FB) were assessed. The life cycle energy and environmental assessment approach applied in this thesis is motivated by the fact that the CCM technology should in itself offer a solution to what is both an energy and environmental problem. Results obtained in this study show that different Mg-silicate rocks react differently; olivine rocks being far less reactive than serpentinite rocks. In summary, the reactivity of Mg-silicate rocks is a function of both the chemical and physical properties of rocks. Reaction temperature and time remain important parameters to consider in process design and operation. Heat transfer properties of the reactor determine the temperature at which maximum Mg extraction is obtained. Also, an increase in reaction temperature leads to an increase in the extent of extraction, reaching a maximum yield at different temperatures depending on the reaction time. Process energy requirement for producing Mg(OH)2 from a hypothetical case of an iron-free serpentine rock is 3.62 GJ/t-CO2. This value can increase by 16 - 68% depending on the type of iron compound (FeO, Fe2O3 or Fe3O4) in the mineral. This suggests that the benefit from the potential use of FeOOH as an iron ore feedstock in iron and steelmaking should be determined by considering the energy, cost and emissions associated with the FeOOH by-product. AS recovery through crystallization is the second most energy intensive unit operation after the extraction reaction. However, the choice of mechanical vapor recompression (MVR) over the “simple evaporation” crystallization method has a potential energy savings of 15.2 GJ/t-CO2 (84 % savings). Integrating the Mg(OH)2 production method and the gas/solid carbonation process could provide up to an 25% energy offset to the CCM process energy requirements. Life cycle inventory assessment (LCIA) results show that for every ton of CO2 mineralized, the ÅAU CCM process avoids 430 - 480 kg CO2. The Mg(OH)2 process studied in this thesis has many promising features. Even at the current high energy and environmental burden, producing Mg(OH)2 from Mg-silicates can play a significant role in advancing CCM processes. However, dedicated future research and development (R&D) have potential to significantly improve the Mg(OH)2 process performance.

Kriteeristö energiatehokkuuden toteutumiseksi kaupungin julkisissa rakennushankkeissa

Työssä esitetään kriteeristö tehostamaan energiatehokkuuden toteutumista kaupungin julkisissa rakennushankkeissa. Kriteeristön tarkoituksena on edistää julkisen uudisrakennushankkeen energiatehokkuutta, ottaen huomioon hankkeen kokonaistaloudellisuus. Energiatehokkuutta ja kokonaistaloudellisuutta kunnallisessa rakentamisessa stimuloivat mm. kansainvälisten ja kansallisten sopimusten energiansäästötavoitteet, sekä kuntien tiukka budjettitilanne. Jotta kokonaistaloudellisuustavoitteet täyttyisivät, työssä käytettiin hyväksi elinkaariajattelutapaa. Työssä selvitettiin kirjallisuuden ja ammattilaisten haastattelujen tarjoaman tiedon pohjalta, mitkä näkökohdat vaikuttavat julkisen palvelurakennuksen energiatehokkuuteen sen elinkaaren eri vaiheissa. Hankitun tiedon avulla luotiin kaupungin rakennusinvestointien hankinnasta vastaavien tahojen käyttöön tarkoitettu kriteeristö, joka auttaa tunnistamaan ja valitsemaan energiatehokkuuden ja kokonaistaloudellisuuden kannalta parhaimmat hankkeen toteutustavat. Jatkotoimenpiteenä työssä laadittua kriteeristöä tullaan kehittämään edelleen case-kohteista saatavien kokemusten perusteella. Tutkimus osoitti, että uudisrakentamisen energiataloudellisuuden lisäksi on panostettava energiataloudelliseen korjausrakentamiseen, koska olemassa oleva rakennuskanta muodostaa merkittävän osan kaupungin energiankulutuksesta.

Comparison of sustainability of technologies for water desalination

The aim of this work is to perform an in-depth overview on the sustainability of several major commercialized technologies for water desalination and to identify the challenges and propose suggestions for the development of water desalination technologies. The overview of those technologies mainly focuses on the sustainability from the viewpoint of total capital investment, total product cost, energy consumption and global warming index. Additionally, a systematic sustainability assessment methodology has been introduced to validate the assessment process. Conclusions are:1) Reverse osmosis desalination (RO) plants are better than multi-stage flash distillation (MSF) desalination plants and multiple-effect distillation (MED) desalination plants from the viewpoint of energy consumption, global warming index and total production cost; 2)Though energy intensive, MSF plants and MED plants secure their advantages over RO plants by lower total capital investment, wider applicability and purer water desalted and they are still likely to flourish in energy-rich area;3) Water production stage and wastewater disposal stage are the two stages during which most pollutant gases are emitted. The water production stage alone contributes approximately 80~90% of the total pollutant gases emission during its life cycle; 4)The total capital cost per m3 desalted water decreases remarkably with the increasing of plant capacity. The differences between the capital cost per m3 desalted water of RO and other desalination plants will decrease as the capacity increases; 5) It is found that utilities costs serve as the major part of the total product cost, and they account for 91.16%, 85.55% and 71.26% of the total product cost for MSF, MED and RO plants, respectively; 6) The absolute superiority of given technology depends on the actual social-economic situation (energy prices, social policies, technology advancements).