Designing sustainable industrial ecosystems : the case of a biogas-for-traffic solution

This thesis focuses on the development of sustainable industrial architectures for bioenergy based on the metaphors of industrial symbiosis and industrial ecosystems, which imply exchange of material and energy side-flows of various industries in order to improve sustainability of those industries on a system level. The studies on industrial symbiosis have been criticised for staying at the level of incremental changes by striving for cycling waste and by-flows of the industries ‘as is’ and leaving the underlying industry structures intact. Moreover, there has been articulated the need for interdisciplinary research on industrial ecosystems as well as the need to extend the management and business perspectives on industrial ecology. This thesis addresses this call by applying a business ecosystem and business model perspective on industrial symbiosis in order to produce knowledge on how industrial ecosystems can be developed that are sustainable environmentally and economically. A case of biogas business is explored and described in four research papers and an extended summary that form this thesis. Since the aim of the research was to produce a normative model for developing sustainable industrial ecosystems, the methodology applied in this research can be characterised as constructive and collaborative. A constructive research mode was required in order to expand the historical knowledge on industrial symbiosis development and business ecosystem development into the knowledge of what should be done, which is crucial for sustainability and the social change it requires. A collaborative research mode was employed through participating in a series of projects devoted to the development of a biogas-for-traffic industrial ecosystem. The results of the study showed that the development of material flow interconnections within industrial symbiosis is inseparable from larger business ecosystem restructuring. This included a shift in the logic of the biogas and traffic fuel industry and a subsequent development of a business ecosystem that would entail the principles of industrial symbiosis and localised energy production and consumption. Since a company perspective has been taken in this thesis, the role of an ecosystem integrator appeared as a crucial means to achieve the required industry restructuring. This, in turn, required the development of a modular and boundary-spanning business model that had a strong focus on establishing collaboration among ecosystem stakeholders and development of multiple local industrial ecosystems as part of business growth. As a result, the designed business model of the ecosystem integrator acquired the necessary flexibility in order to adjust to local conditions, which is crucial for establishing industrial symbiosis. This thesis presents a normative model for the development of a business model required for creating sustainable industrial ecosystems, which contributes to approaches at the policy-makers’ level, proposed earlier. Therefore, this study addresses the call for more research on the business level of industrial ecosystem formation and the implications for the business models of the involved actors. Moreover, the thesis increases the understanding of system innovation and innovation in business ecosystems by explicating how business model innovation can be the trigger for achieving more sustainable industry structures, such as those relying on industrial symbiosis.

Between Memory and Strategy: Media Discourse Analysis of an Industrial Shutdown

In 2006 UPM was able to gain a level of social legitimacy that allowed it to carry out one of the largest industrial restructuring programmes in Finnish industrial history, shut down major operations in Finland and still appear to be functioning in the interests of the nation as well as itself. This study considers and examines various contexts of this shutdown with the aim of demonstrating how profoundly mediated such organizational events are though they appear to be produced primarily through strategic company decisions. The study aims to examine the processes of mediation at two levels. At one level, through close analysis of press releases and newspaper reports in local and national newspapers, the study presents a discursive analysis of the Voikkaa case. The discursive analysis focuses on providing historical contexts for understanding why this organizational event was also an occasion for reimagining the past and future of the Finnish nation; spatial contexts for understanding the differing struggles over the meaning of the event nationally and regionally; and the temporal dynamics of the media reports. At another level, the study considers and refines methods for reading and analyzing mediation in organization studies. Bringing together recent research of media text–based legitimation studies, emerging research on organizational memory and organizational death and a Foucaultian analytics of power, this work suggests that organizational research needs to be less concerned with particular typologies and narratives of shutdowns, and more curious about the processes of mediation through which organizational events are imagined and remembered.

Reporting of Green Supply Chain Management and Industrial Symbiosis

The purpose of this thesis is to examine how the reporting of operations related to green supply chain management and industrial symbiosis has evolved in UPM, Fortum and Kemira within the last ten years. The focus is on the improved operations, which are studied based on annual reports of these companies. The study provides a deeper understanding of the nature of green supply chain management and industrial symbiosis as well as the possibilites that their combination offers. The research is part of the DemaNET research project The study indicates that the environmental regulations and reporting standards have forced the studied companies to report their operations related to green supply chain management and industrial symbiosis more in detail during the last ten years. The operations related to green supply chain management in the studied companies are more common compared to operations related to industrial symbiosis. Often these two operations were also partially integrated, indicating a hybrid model. Even though firms often used hybrid models they still focused mainly on greening the internal operations rather than finding alternative ways for symbiosis outside the organization. The integration of green supply chain management and industrial symbiosis is most likely to occur when mutually beneficial relationships align the interests of all parties, thus resulting in the co-creation of value. The findings suggest that identifying mutual benefits and the flow of by-products are the ones that companies should give more attention to.

The impact of industrial context and institutional factors on innovation and internationalization of Russian companies

Innovation and internationalization nowadays play significant role in formation of the competitive advantage for the companies and it is important to explore these processes deeply and use their potential. Such parameters, as industrial context and institutional factors, are essential parts of the business life and their influence may be crucial for the company’s performance. The Master’s Thesis explores impact of industrial context and institutional factors on innovation and internationalization of Russian companies. This research is quantitative and based on the analysis of the relevant scientific literature and results of the survey, conducted among Russian manufacturing companies. Findings show positive influence of industrial context factor “international threat” and institutional environment factor “lack of resources and the market imperfections” on internationalization of innovative Russian companies.

Effects of life cycle profits on the profitability of industrial heavy duty cranes

The goal of the thesis was to investigate how much after-sales profits a crane sale generates over the life cycle of the crane and the effects of these after-sales profits on the overall profitability of the crane. The thesis utilizes theories about life cycle costing from an equipment and service supplier’s point of view. However, instead of costs, the thesis is focused on the life cycle after-sales profits from maintenance services and spare parts provided for the sold crane. The case study approach was chosen and a total of five cranes from three different segments were investigated. An eight-step life cycle profit calculation model was developed in order to analyze the chosen cases’ life cycle profits systematically. The results of the investigation suggest that the life cycle after-sales profits are significant in value. In the case analyses they accounted for between 20% and 44% of the overall life cycle profits of the case cranes. The after-sales profits should be taken into account already in the pricing when offering a crane to a customer.

Desarrollo de la ingenieria basica de una planta industrial para extraccion con CO2 liquido. I. Extractores

En base a los resultados obtenidos en una unidad piloto cuyo diseño, montaje y puesta en operación fueron realizados con la finalidad de poder producir el cambio de escala, se dio inicio al proyecto de una planta de producción con características modulares por su flexibilidad operativa en cuanto a capacidad de producción y tipo de materia prima. Se desarrolló la ingeniería conceptual, consistente en la definición de las bases de diseño; las diferentes etapas del proceso, la capacidad de producción a instalar, los rangos de trabajo de las variables operativas, el régimen, la especificación de los materiales de construcción, características de la carga, materiales auxiliares y tipo de instrumentación y control. La ingeniería básica, especificación de equipos y componentes auxiliares, para: alimentación de CO2, bombeo y presurización, acondicionamiento térmico, extracción, separación fluido/extracto, medida y control del caudal, temperatura y presión, se encuentra en una etapa avanzada de ejecución. Se ha comenzado con la ingeniería de detalle de extractores con diferente capacidad.

PROCESSAMENTO INDUSTRIAL DE FÉCULA DE MANDIOCA E BATATA DOCE - UM ESTUDO DE CASO

A indústria de amido vem crescendo e se aperfeiçoando nos últimos anos, levando à necessidade de produtos com características específicas que atendam as exigências do mercado, o que possibilita o processamento de matérias-primas amiláceas ainda pouco exploradas. O trabalho teve como objetivo analisar o processamento industrial de fécula de mandioca e batata doce. Através da análise da composição da raiz, fécula e bagaço, bem como do balanço de massa dos processos, objetivou-se estabelecer a eficiência de uma planta industrial de processamento de mandioca, para a obtenção de fécula de batata doce. Os resultados demonstraram que a fécula de batata doce obtida está dentro dos limites da legislação brasileira e que parte do amido não foi extraído no processamento, sendo gerado um bagaço com 79,94 % de amido e com composição semelhante ao gerado no processamento de mandioca que contém em média 80 % de amido. A comparação dos balanços de massa demonstrou uma menor eficiência da planta no processamento da batata doce (18,3% de rendimento), quando comparado com o de mandioca (25,5% de rendimento) com umidade de 13,75 % e 12,3 %, respectivamente, na fécula. A retenção de amido no bagaço indicou deficiência no processo industrial de extração independentemente da matéria-prima.

Caracterização físico-química da erva mate: influência das etapas do processamento industrial

A erva-mate é uma matéria-prima de grande importância para a região Sul do Brasil, sendo que a produção anual é de aproximadamente 650.000 toneladas de folhas. Atualmente, problemas com o excesso de oferta têm incentivado pesquisadores e empresários a buscar alternativas para a utilização da erva-mate como matéria-prima para o desenvolvimento de novos produtos bem como promover melhorias no processamento industrial visando a obtenção de características organolépticas desejáveis. Neste sentido, o presente trabalho teve por objetivo realizar a caracterização físico-química da erva-mate em função das etapas do processamento industrial (sapeco, secagem e tempo de cancheamento) e verificar como estas etapas influem nos teores de cinzas, fibras, gorduras, proteínas, glicose, sacarose e cafeína presentes na matéria-prima. Os resultados obtidos permitiram verificar que as etapas do processamento industrial influem diretamente nos teores dos compostos citados, mostrando a relevância em se analisar estes resultados quando o objetivo é utilizar esta matéria-prima para o desenvolvimento de novos produtos alimentícios que podem exigir características específicas.

Aproveitamento de subproduto industrial de óleos vegetais para produção de riboflavina por Candida guilliermondii DM 644

A produção e consumo de alimentos industrializados têm aumentado a preocupação com suplementação e enriquecimento de alimentos com vitaminas e sais minerais, visando repor as possíveis perdas durante os processos de fabricação, principalmente das vitaminas hidrossolúveis, mais especificamente da vitamina B2 ou riboflavina. Assim sendo, a proposta deste trabalho foi utilizar como componente principal do meio, para produção da riboflavina, um subproduto do refino de óleos vegetais e o microrganismo Candida guillermondii DM 644. A produção da vitamina B2 foi realizada por fermentação em batelada utilizando Erlenmeyer. As condições empregadas foram agitação orbital, ausência de luz, 30°C, e 24h de incubação. A otimização da produção de riboflavina foi realizada através de Delineamento Fatorial Fracionário, para avaliar os efeitos da concentração de matéria graxa, fonte de nitrogênio, pH, velocidade de agitação, fonte de fósforo e extrato de levedura e as possíveis interações. A concentração máxima de riboflavina foi 19,12mg/mL. Os fatores mais importantes para produção de riboflavina foram a concentração de matéria graxa e a fonte de nitrogênio, enquanto que a fonte de fósforo e o extrato de leveduras não estimularam sua biossíntese. A máxima produção foi obtida com matéria graxa a 10g/L, uréia a 2,5g/L e pH 5,0. A velocidade de agitação (200 e 400rpm) não interferiu no processo biotecnológico.

Avaliação do efeito de variáveis meteorológicas na qualidade industrial e no rendimento de grãos de trigo pelo emprego de análise de componentes principais

A qualidade industrial de trigo, além de ser afetada pelo genótipo, também é influenciada por fatores ambientes, como as condições meteorológicas prevalecentes durante a permanência da cultura na lavoura. Este trabalho teve por objetivo verificar a influência de variáveis meteorológicas, bem como do déficit e do excesso hídrico do solo, no peso do hectolitro (PH), no peso de mil grãos (PMG), na extração experimental de farinha (EXT), na força geral de glúten (W), na relação P/L (P/L), na microssedimentação com dodecil sulfato de sódio (SDS) e no número de queda (NQ). Foram usados dados de experimentos com trigo EMBRAPA 16, conduzidos nos anos de 1990 a 1998, em sete locais do Rio Grande do Sul e em quatro locais de Santa Catarina. A análise estatística realizada foi de componentes principais. Verificou-se que: a) a precipitação pluvial, a umidade relativa do ar e o excesso hídrico do solo influenciaram negativamente o PH, o PMG, o NQ, a P/L e o rendimento de grãos. O W, a EXT e a SDS foram afetados positiva e negativamente por essas variáveis, dependendo do período de avaliação estudado; b) a temperatura mínima influenciou positivamente a EXT, o W e a SDS. Para as demais variáveis, quando ocorreu influência da temperatura mínima, esta foi negativa; c) a temperatura média associou-se negativamente com o PH, com o PMG, com o NQ e com o rendimento de grãos e positivamente com a EXT e com o W. Para a P/L e para a SDS, a temperatura média afetou tanto positiva quanto negativamente; d) a temperatura máxima correlacionou-se negativamente com o rendimento de grãos e positivamente com a EXT. O W, a SDS e a P/L apresentaram períodos de correlação positivos e negativos com a temperatura máxima; e e) a radiação solar global influenciou positivamente todas as características estudadas, exceto a SDS.

Influência das temperaturas mínima e máxima em características de qualidade industrial e em rendimentos de grãos de trigo

Na região tritícola sul-brasileira predominam invernos com temperatura baixa (mínima absoluta, em dias com geada, de até - 8,0ºC). No entanto, a incidência de elevada temperatura (máxima absoluta, em dias isolados entre outubro e novembro, de até 41,0ºC) pode ser encontrada durante todo o período de enchimento de grãos e na maturação fisiológica. Este trabalho teve por objetivos verificar a influência das temperaturas mínima e máxima na qualidade industrial e no rendimento de grãos. Foram usados dados de experimentos com trigo EMBRAPA 16, conduzidos nos anos de 1990 a 1998, em sete locais do Rio Grande do Sul e em quatro locais de Santa Catarina. A análise estatística realizada foi correlações múltiplas. Verificou-se que, nos diferentes períodos analisados: a) o aumento da temperatura máxima média resultou em acréscimo do peso de mil grãos, do rendimento de grãos, da força geral de glúten, da microssedimentação com dodecil sulfato de sódio e do número de queda: b) o peso do hectolitro (exceção feita ao período final de maturação fisiológica), o peso de mil grãos, o número de queda e a extração experimental de farinha foram influenciados negativamente pela temperatura mínima média; c) a temperatura mínima média influenciou positivamente a força geral de glúten, a relação P/L e a microssedimentação com dodecil sulfato de sódio.

Aproveitamento industrial de marisco na produção de lingüiça

Foram estudadas as condições do processamento e a aceitabilidade da lingüiça de vongole (Anomalocardia brasiliana), além de avaliar a estabilidade do produto congelado sob os aspectos químico, físico-químico, microbiológico e sensorial. O produto final obedeceu a seguinte formulação: 48% vongole, 5% proteína texturizada de soja, 15% água, 25% gordura suína, 3% albumina, 2% pré-mistura (sais de cura e NaCl), 1,5% condimentos e 0,5% urucum. O produto congelado ficou armazenado à temperatura de -18ºC durante três meses; periodicamente foi avaliado quanto ao pH, umidade, proteínas, lipídios, NBV, índice de peróxidos, reação de Kreiss, quanto à presença de microrganismos patogênicos e toxigênicos e quanto à aparência, aroma, sabor, textura. Os resultados apontaram que a lingüiça de vongole teve uma boa aceitação, com IA entre 78-87% para todos os atributos avaliados, especialmente em relação ao sabor e textura. As amostras foram avaliadas como sabor ideal de marisco e sabor ideal de condimentos por 66,67% e 73,33% dos provadores, respectivamente. Os resultados com o teste de atitude de intenção de compra mostraram que 46,67% dos consumidores tinham intenção provável ou certa de compra do produto. Os resultados da avaliação microbiológica, físico-química, química e sensorial da lingüiça de vongole, indicaram que o produto manteve-se estável, durante 90 dias de armazenamento a temperatura de -18ºC.

Estudo termoanalítico, CLAE e francionamento físico e químico do subproduto industrial do milho

O fracionamento do farelo de milho desengordurado (fubá grosso), subproduto do processamento industrial do milho, para obtenção de frações de amido, proteínas e fibras, utilizando métodos físicos e químicos, foi investigado. O fracionamento do fubá grosso por meio de tratamento químico com soluções de bissulfito de sódio e de etanol, foi satisfatório, pois produziu fração de amido com aceitável rendimento; já o fracionamento físico não foi muito eficiente, visto que não produziu fração enriquecida de proteínas e amido. Tanto o fubá grosso como as frações obtidas, foram caracterizados por meio de CLAE (Cromatografia Líquida de Alta Eficiência) e Análise Térmica (TG, DTG e DSC). O fubá grosso possui mais de 50% de amido (CLAE), e perda de 52% de sua massa entre 270 e 450ºC (TG e DTG). O estudo cinético, a partir de curvas DSC, mostrou que os processos de gelatinização da fração de amido e de desnaturação da fração de proteínas são eventos endotérmicos, com diferentes valores de entalpia e de energia de ativação.

Simulação da dinâmica operacional de uma linha industrial de abate de suínos

Este trabalho teve como objetivo implementar um modelo computacional para simular a dinâmica operacional de uma linha industrial de abate de suínos. O sistema real modelado pertence à empresa Frigorífico Frimesa, sediada no município de Medianeira (PR). O modelo implementado é tipo dinâmico, discreto e estocástico. Este simula 34 operações unitárias e foi estruturado com o uso da linguagem de simulação EXTEND TM. Para validação do modelo foram coletados dados relativos a cinco dias de operação, em que foram abatidos 1.346, 1.630, 1.360, 1.585 e 1.550 suínos, respectivamente. Como parâmetros de comparação entre os dados obtidos a partir do sistema e gerados pelo modelo foram selecionadas as seguintes variáveis: (i) tempo de duração da operação; (ii) tempo de deslocamento da insensibilização até a depiladeira; (iii) tempo deslocamento da insensibilização até a câmara fria; (iv) número de carcaças re-inspecionadas; e (v) número final de carcaças. Na validação do modelo, foi constatado que, para a variável tempo de duração da operação por meio do teste Tukey a 1% de significância, não foram detectadas diferenças estatísticas entre os valores obtidos do sistema real e os gerados pelo modelo. Considerando-se esta e outras análises, foi concluído que o modelo aplica-se à finalidade para a qual foi implementado. Sendo assim, foram realizadas duas análises de sensibilidade. Na primeira, ao alterar o número de suínos a abater de 1 mil para 2 mil, foi determinado que os tempos de duração da operação variariam de 6,20 a 10,10 h, respectivamente. Para a segunda, ao abater 1.340 suínos e alterar a velocidade das nórias de 300 para 600 animais por hora, o tempo de duração da operação passou de 8,10 para 7,40 h, respectivamente.

Purchasing Process of Industrial Solutions – Added Value, Difficulties and Good Practices

Purpose of this study is to clarify the industrial solutions purchasing process from purchaser companies’ point of view. Also customer’s view on value generating aspects and difficulties in purchases will be discussed as well as different purchas-ing entities where customers have ended up in their solution purchases. Current solution literature is mainly concentrated in supplier views and customer perspec-tive has been left without adequate attention. However, knowledge of the customer and the identification of customer need are at the core of a successful solution business. The focus of this thesis is on Finnish companies’ solution purchases that have been realized during last five years. Industrial solutions in this case are facto-ries or other large industrial plants. Industrial solutions’ purchasing process will be opened all the way from discovering the need until the start-up of the plant. Of in-terest is the customer experience of the success of the acquisition and the pur-chaser’s view on good practices allowing a successful procurement project.