Liquid-phase alcohol promoted methanol synthesis from CO2 and H2

Methanol is an important and versatile compound with various uses as a fuel and a feedstock chemical. Methanol is also a potential chemical energy carrier. Due to the fluctuating nature of renewable energy sources such as wind or solar, storage of energy is required to balance the varying supply and demand. Excess electrical energy generated at peak periods can be stored by using the energy in the production of chemical compounds. The conventional industrial production of methanol is based on the gas-phase synthesis from synthesis gas generated from fossil sources, primarily natural gas. Methanol can also be produced by hydrogenation of CO2. The production of methanol from CO2 captured from emission sources or even directly from the atmosphere would allow sustainable production based on a nearly limitless carbon source, while helping to reduce the increasing CO2 concentration in the atmosphere. Hydrogen for synthesis can be produced by electrolysis of water utilizing renewable electricity. A new liquid-phase methanol synthesis process has been proposed. In this process, a conventional methanol synthesis catalyst is mixed in suspension with a liquid alcohol solvent. The alcohol acts as a catalytic solvent by enabling a new reaction route, potentially allowing the synthesis of methanol at lower temperatures and pressures compared to conventional processes. For this thesis, the alcohol promoted liquid phase methanol synthesis process was tested at laboratory scale. Batch and semibatch reaction experiments were performed in an autoclave reactor, using a conventional Cu/ZnO catalyst and ethanol and 2-butanol as the alcoholic solvents. Experiments were performed at the pressure range of 30-60 bar and at temperatures of 160-200 °C. The productivity of methanol was found to increase with increasing pressure and temperature. In the studied process conditions a maximum volumetric productivity of 1.9 g of methanol per liter of solvent per hour was obtained, while the maximum catalyst specific productivity was found to be 40.2 g of methanol per kg of catalyst per hour. The productivity values are low compared to both industrial synthesis and to gas-phase synthesis from CO2. However, the reaction temperatures and pressures employed were lower compared to gas-phase processes. While the productivity is not high enough for large-scale industrial operation, the milder reaction conditions and simple operation could prove useful for small-scale operations. Finally, a preliminary design for an alcohol promoted, liquid-phase methanol synthesis process was created using the data obtained from the experiments. The demonstration scale process was scaled to an electrolyzer unit producing 1 Nm3 of hydrogen per hour. This Master’s thesis is closely connected to LUT REFLEX-platform.

LUOKANOPETTAJAOPISKELIJOIDEN OPPIMISTULOKSET JA DIDAKTISET RATKAISUT Opettajajohtoinen opetus ja opetusvideon käyttö käsityön opetuksessa

Tieto- ja viestintätekniikan kehittyessä, on tarpeen tutkia aihetta opettamisen näkökulmasta. Tutkimuksessa on tutkittu erityisesti opetusvideota ja verrattu sen käyttöä opetusmenetelmä opettajajohtoiseen opetukseen. Aiemmissa tutkimuksissa opetusvideoiden on todettu muun muassa tukevan ongelmalähtöistä oppimista ((Mason ym.2013) ja vapauttavan aikaa oppitunneilla (Yu ym. 2012). Oppimistuloksien näkökulmasta on tutkimustietoa, jossa videot toimivat juuri rakenteensa vuoksi, mutta yhtäältä oppimistulokset eivät ole juuri parempia, eikä niiden käytössä yksinään ole järkeä (Yousef ym. 2014) Tutkittavana oppinaineena oli käsityö ja opetettavana aiheena pintakäsittely. Tutkimusongelmina selvitettiin opetusmenetelmän yhteyttä oppimistuloksiin ja oppimisen pitkäaikaisuutta. Toisena ongelmana tutkittiin opiskelijoiden didaktisia ratkaisuja. Tutkimusjoukko muodostettiin ensimmäisen vuoden luokanopettajaopiskelijoista, jotka jaettiin kahteen ryhmään saadun opetuksen mukaan. Tutkimusjoukon kooksi muodostui 95 opiskelijaa. Annetun opetuksen jälkeen opiskelijoille pidettiin saman opetuskerran lopuksi koe, jonka tuloksia vertailtiin tilastollisesti. Sama koe toistettiin kahden kuukauden kuluttua opitun muistamisen selvittämiseksi. Didaktisten ratkaisujen selvittämiseksi opiskelijoiden tuli kertoa, kuinka he opettaisivat pintakäsittelyä oppilaille. Vastaukset käsiteltiin laadullisesti sisällönanalyysin avulla. Opettajajohtoisen opetuksen saanut ryhmä saavutti hieman paremmat oppimistulokset, mutta ero ei ollut merkittävä. Didaktisissa ratkaisussa opiskelijat olivat jonkin verran alttiita noudattamaan saadun opetuksen mukaista opetusta. Ratkaisujen laatuun opetusmenetelmällä ei ollut yhteyttä. Tutkimuksen perusteella ei voi nostaa kumpaakaan menetelmää toisen ohi. Opettajankoulutuksen näkökulmasta opiskelijoille on tarjottava mahdollisimman kattava kuva opetusmenetelmien kirjosta

Liikuntaläksykokeilu yläkoulun valinnaiskurssilla

Tämän laadullisen tapaustutkimuksen tavoitteena oli selvittää liikuntaläksykokeilun avulla yläkoululaisten (n=30) yleistä suhtautumista liikuntaläksyjä kohtaan, niiden tekemiseen yhteydessä olevia tekijöitä sekä hyvän liikuntaläksyn ominaisuuksia. Aineistonkeruussa käytettiin menetelmätriangulaatiota yhdistäen laadullista ja määrällistä menetelmää. Oppilaiden suhtautumista liikuntaläksyjä kohtaan selvitettiin alkukyselyn monivalintakysymyksillä ja teemahaastatteluiden avulla sekä suhtautumisessa tapahtuneita muutoksia alku- ja loppukyselyn vastauksia vertailemalla. Tehtävän hyviä ominaisuuksia selvitettiin teemahaastatteluilla ja eri muuttujien yhteyttä kokeilun aikana tehtyjen tehtävien määrään alku- ja loppukyselyiden avulla. Lisäksi tehtäväkohtaisilla palautelomakkeilla haettiin muuta aineistoa tukevaa tietoa sekä kuvailevaa tietoa tehtävien tekemisestä. Aineistonkeruuta varten tutkimusjoukolle, eli kahdelle liikunnan valinnaiskurssin ryhmälle, tehtiin internettiin omat kotisivut, joiden kautta liikuntaläksyjen tehtävänanto ja tehtäväkohtaisen palautteen kerääminen suoritettiin. Aineisto kerättiin lokakuun 2015 ja helmikuun 2016 välisenä aikana liikuntaläksykokeilun kestäessä yhteensä kahdeksan viikkoa. Aineistonkeruu aloitettiin alkukyselyllä, kokeilun esittelyllä sekä yhteisellä liikunnallisten kotitehtävien suunnittelulla. Ryhmissä toteutetut teemahaastattelut pidettiin kokeilun kestettyä kolme viikkoa sekä toiset vastaavat liikuntaläksykokeilun päätyttyä. Liikuntaläksykokeilun päätyttyä tutkittavat vastasivat myös loppukyselyyn. Tehtäväkohtaisia palautelomakkeita tutkittavat täyttivät joka viikko sen kertaiset tehtävät tehtyään. Haastattelut analysoitiin aineistolähtöisesti ja määrällinen aineisto kuvailevalla sisällönanalyysillä IBM SPSS Statistics -tilastointiohjelmaa käyttäen. Tutkimustulosten mukaan sukupuoli ja kokemus tehtäviin vaikuttamisesta olivat yhteydessä tehtävien tekemisen määrään. Valtaosa negatiivisesti liikuntaläksyihin suhtautuneista perusteli mielipidettään sillä, ettei liikunnasta ollut aiemminkaan tullut läksyjä, mutta osa heistä myös koki liikuntaläksyt hyödyllisinä. Kokeilun aikana tutkittavien suhtautuminen liikuntaläksyjä kohtaan muuttui myönteisemmäksi. Teemahaastatteluissa ilmeni, että liikunnan kotitehtävien tekemistä tehostaa tehtävien merkityksellisyys joko oman itsensä kehittämiseen tai hyötynä liikunta-oppiaineeseen. Merkityksellisyyden puute vastaavasti aiheutti usein tehtävien tekemättömyyttä. Merkityksellisyyden lisäksi tutkittavien mielipiteistä liikuntaläksyjen tärkeimpiin ominaisuuksiin luokiteltiin tehtävien tekemisen helppous, oma valinnan ja vaikuttamisen mahdollisuus sekä tehtävien kontrollointi. Kokeilussa käytettyjen internetsivujen käyttöön liittyvien kokemusten pohjalta esitettiin johtopäätös, että verkkopohjaisten oppimisympäristöjen kehittymistä kannattaisi hyödyntää laajemmin myös liikuntaläksyjen käytössä.

Henkilökuljetusyrityksen ajokaluston kustannusten optimointi

Tämä pro gradu -tutkielma käsittelee henkilökuljetusyrityksen ajokaluston kustannusten optimointia. Se on tehty toimeksiantona helsinkiläiselle taksialan yritykselle. Henkilökuljetusalalla toimivan yrityksen kustannuksista henkilöstökulut muodostavat valtaosan, mutta ajokaluston kustannukset ovat myös kokonaisuudessaan merkittävä kustannustekijä. Ajokaluston kustannukset voidaan jakaa pääoma-, polttoaine- vakuutus- ja rengaskustannuksiin. Ajokalustoon liittyviin kustannustekijöihin vaikutetaan keskeisesti ajokaluston käytön hallinnalla, eli ajamalla taloudellisesti ja autoa säästäen sekä toisaalta uusimalla kalustoa optimaalisin väliajoin. Työssä pyritään antamaan yrityksen päivittäiseen toimintaan suosituksia siitä, kuinka sen tulisi toimia ajokalustoon liittyvässä päätöksenteossa. Tutkielmassa käydään läpi taloudellisen ajotavan kokonaisuutta sekä esitellään kannustinjärjestelmiä, joita yrityksessä voidaan hyödyntää taloudellisen ajotavan parantamiseksi. Lisäksi esitellään elinkaarianalyysi, jonka avulla yritys voi tehdä päätöksiä siitä, millaisella aikataululla sen tulisi ostaa, huoltaa ja lopulta myydä ajoneuvoja. Tutkimus tehtiin kokoamalla yrityksen kannalta relevantti numerodata haastattelemalla yritysjohtoa ja työstämällä siitä tämän jälkeen tutkimuskirjallisuuteen peilaten yrityksen tarpeisiin sopiva analyysi. Tutkimuksessa käytetty menetelmä on pääosin deskriptiivinen, koska tutkimusaineisto on koottu yhteistyössä yrityksen johdon kanssa ja näin kerättyä havaintoaineistoa on tulkittu tutkimuksen empiriaosuudessa. Kuitenkin menetelmä on myös selittävä, sillä kerättyä aineistoa on peilattu tutkimuskirjallisuuteen ja pyritty löytämään syitä ilmiön taustalta. Keskeisiä tuloksia ovat ensinnäkin huomio siitä, että polttoainekulutuksen vähentämisellä on hyvin marginaalinen vaikutus kokonaiskustannuksiin, mutta taloudellisella ajotavalla saavutetaan muita etuja, kuten ajokaluston parempaa kestävyyttä ja positiivisia vaikutuksia yrityskuvaan. Toinen tärkeä tulos on elinkaarianalyysin näkökulmasta muodostunut käsitys optimaalisista kalustonpitoajoista eri ajoneuvotyyppien kohdalla.

Lukion pitkä matematiikka ja wxMaxima

Tässä tutkielmassa tutkitaan lukion pitkän matematiikan pakollisia kursseja ja on keskitytty juuri sellaisiin matematiikan alueisiin, joita voi ratkaista wxMaximan avulla. Tutkielmassa ei ollenkaan opeteta wxMaximan käyttöä, mutta ohessa on kirjoittajan tekemä kandin työ, wxMaximan pikaopas, jossa neuvotaan wxMaximan käyttöä. Tutkielmasta on kuitenkin jätetty pois geometrian, trigonometrian ja vektorien osuudet, koska kolmioita ja vektoreita on hankala piirtää wxMaximan avulla. Näin ollen myös trigonometriset laskut on jätetty pois raja-arvon, derivaatan ja integraalin yhteydestä. Tutkielmasta on jätetty pois myös lukujonot, lukuteoria ja todistaminen. Sen sijaan tutkielmaan on otettu pitkän matematiikan syventävistä kursseista puolisuunnikassääntö, Newtonin menetelmä ja laajennettu raja-arvon sekä integraalin osa-alueita. Ekstra asiaa kohdissa käsitellään asioita, jotka ovat kokonaan lukion pitkän matematiikan kurssien opetuksen ulkopuolella. Tutkielman toisessa luvussa kerrotaan, mitä lukion opetussuunnitelman perusteet eli OPSin (2015) kurssien sisältöjä, tutkielman luvat vastaavat. Kurssien OPS (2015) tavoitteissa kerrotaan vain se osuus OPSin kurssien sisällöistä, joita tässä tutkielmassa käsitellään. Mukaan on laadittu myös tuntisuunnitelma, kuinka monta tuntia mihinkin lukuun voisi käyttää aikaa, jos tutkielmaa käytettäisiin pitkän matematiikan kertauskurssina lukiossa. Tutkielman lopussa on kaikkiin tehtäviin vastaukset. Ensin löytyy pelkät loppuvastaukset ja sitten on täydelliset vastaukset, jotka on tehty wxMaximalla. Varmaan moniin laskuihin löytyisi toinenkin tapa ratkaista ne. Tällaisen tutkielman tekeminen on ajan kohtainen, sillä vuonna 2019 matematiikan yo-kirjoitukset muuttuvat sähköiseen muotoon. wxMaxima on valittu juuri yhdeksi ohjelmaksi, jota voi käyttää sähköisissä kirjoituksissa.

Customer needs in innovation and R&D strategy development

Tutkimuksen kohteena oleva yritys avasi innovaatiokeskuksen 2015 vuoden loppupuolella. Tutkimuksen tavoite on tutkia keinoja löytää asiakastarpeita innovaatiokeskuksessa sekä selvittää, kuinka asiakastarpeet sisällytetään innovaatio- ja tuotekehitysstrategiaan. Kattava prosessi asiakastarvekartoituksesta esitellään ja prosessi säädetään yritykselle sopivaksi asiakkaille tehdyn kyselyn tulosten mukaan. Lisäksi yrityksen tuotepäälliköille järjestettiin haastattelu, jotta heidän näkemyksiään asiakastarvekartoituksen kehittämisestä ja tarpeiden lisäämisestä strategiaan päästiin myös hyödyntämään. Asiakastarpeiden kartoittamiseen soveltuvaksi menetelmäksi löydettiin ryhmätyömalliin perustuva menetelmä, jossa tarpeita kerätään innovaatiokeskuksessa. Lisäksi tietokoneita hyödyntävä GDSS-kokous auttaa välttämään useita yleisiä kokousten ongelmia. Tutkimuksen mukaan asiakastarpeiden suuret kehityslinjat ja kaikista tärkeimmät tarpeet voidaan lisätä strategiaan hyödyntämällä innovaatiokenttiä, skenaarioita ja roadmappeja sekä asiakastarvetaulukkoja.

Psykoterapian termistöä ranska–suomi: kaksikielinen deskriptiivinen sanastotyö

Tutkielmassa tutustutaan psykoterapian keskeiseen ranskankieliseen ja suomenkieliseen käsitteistöön ja termistöön terminologian näkökulmasta. Terminologisessa näkökulmassa yhdistyvät perinteinen käsitteellinen lähestymistapa, kielitiedettä painottava leksikaalis-semanttinen lähestymistapa ja sosioterminologinen deskriptiivisyys. Termistön pää- ja lähdekieli on ranska ja vastinekieli suomi. Kohderyhmä ovat ranska–suomi-suuntaan kääntävät ja tulkkaavat kieliasiantuntijat, joille psykoterapian erikoisala on vieras. Tutkielman tavoitteina on tarjota kohderyhmälle tietoa psykoterapian erikoisalan keskeisistä ominaiskäsitteistä ja näiden järjestäytymisestä käsitejärjestelmiksi, tarjota mahdollisimman kattava termistö, joilla valittuihin käsitteisiin viitataan erikoisalan nykyisessä diskurssissa sekä ennaltaehkäistä synonymiasta ja polysemiasta mahdollisesti aiheutuvia erikoisalan diskurssin tulkitsemisen ongelmia. Termistössä on 204 termitietuetta, 421 ranskankielistä termiä ja 508 suomenkielistä termiä tai termivastine-ehdotusta. Tutkielmassa esitellään lyhyesti terminologian tutkimusala, terminologian teorian keskeisiä käsitteitä, sanastotyön menetelmä ja periaatteita sekä psykoterapian erikoisala. Esiteltäväksi valitut terminologian teorian keskeiset käsitteet muodostavat tutkielman teoreettisen perustan. Tutkielman sanastotyön menetelmä perustuu pääosin Sanastokeskus TSK:n Sanastotyön käsikirjaan (1989), mutta kohdekielisten vastineiden hakuun on käytetty ensisijaisesti sosioterminologista tiedonkeruun menetelmää: erikoisalan kielenkäyttäjien puolistrukturoitua haastattelua. Termistön lähdekielisenä aineistona käytetään ensisijaisesti kahta teosta, Premiers pas en psychothérapie (Schmitt 2010) ja Pratiquer la psychothérapie (Delourme & Marc 2014). Kohdekielisenä aineistona käytetään ensisijaisesti kahdelta erikoisalan asiantuntijalta kerättyä suomenkielistä suullista sanastoa. Sanastotyön yhteydessä tutkielmassa on kiinnitetty huomiota ranskankielisen psykoterapian erikoiskielen piirteisiin. Tutkitun tekstiaineiston perusteella tärkeimpiä havainto-ja ranskankielisestä psykoterapian erikoiskielestä ovat seuraavat: Enin osa termeistä on substantiiveja ja rakenteeltaan moniosaisia substantiivilausekkeita. Moniosaisten termien tyypillisin rakenne on sanaliitto substantiivi + adjektiivi. Erikoiskielessä esiintyy delfisiä ja kryptisiä termejä, termien elliptisiä muotoja, synonymiaa ja polysemiaa. Termistössä esitetään erikoisalan asiantuntijoilta kerättyjä vastine-ehdotuksia ja lyhyitä selittäviä suomenkielisiä kuvauksia niille ranskankielisille termeille, joiden käsitettä ei ole olemassa suomeksi. Termistöä voidaan jatkossa laajentaa ottamalla mukaan enemmän erikoisalan osa-alueita sekä englannin kieli.