Characterisation of waste for combustion : with special reference to the role of zinc

Waste combustion has gone from being a volume reducing discarding-method to an energy recovery process for unwanted material that cannot be reused or recycled. Different fractions of waste are used as fuel today, such as; municipal solid waste, refuse derived fuel, and solid recovered fuel. Furthermore, industrial waste, normally a mixture between commercial waste and building and demolition waste, is common, either as separate fuels or mixed with, for example, municipal solid waste. Compared to fossil or biomass fuels, waste mixtures are extremely heterogeneous, making it a complicated fuel. Differences in calorific values, ash content, moisture content, and changing levels of elements, such as Cl and alkali metals, are common in waste fuel. Moreover, waste contains much higher levels of troublesome trace elements, such as Zn, which is thought to accelerate a corrosion process. Varying fuel quality can be strenuous on the boiler system and may cause fouling and corrosion of heat exchanger surfaces. This thesis examines waste fuels and waste combustion from different angles, with the objective of giving a better understanding of waste as an important fuel in today’s fuel economy. Several chemical characterisation campaigns of waste fuels over longer time periods (10-12 months) was used to determine the fossil content of Swedish waste fuels, to investigate possible seasonal variations, and to study the presence of Zn in waste. Data from the characterisation campaigns were used for thermodynamic equilibrium calculations to follow trends and determine the effect of changing concentrations of various elements. The thesis also includes a study of the thermal behaviour of Zn and a full—scale study of how the bed temperature affects the volatilisation of alkali metals and Zn from the fuel. As mixed waste fuel contains considerable amounts of fresh biomass, such as wood, food waste, paper etc. it would be wrong to classify it as a fossil fuel. When Sweden introduced waste combustion as a part of the European Union emission trading system in the beginning of 2013 there was a need for combustion plants to find a usable and reliable method to determine the fossil content. Four different methods were studied in full-scale of seven combustion plants; 14Canalysis of solid waste, 14C-analysis of flue gas, sorting analysis followed by calculations, and a patented balance method that is using a software program to calculate the fossil content based on parameters from the plant. The study showed that approximately one third of the coal in Swedish waste mixtures has fossil origins and presented the plants with information about the four different methods and their advantages and disadvantages. Characterisation campaigns also showed that industrial waste contain higher levels of trace elements, such as Zn. The content of Zn in Swedish waste fuels was determined to be approximately 800 mg kg-1 on average, based on 42 samples of solid waste from seven different plants with varying mixtures between municipal solid waste and industrial waste. A review study of the occurrence of Zn in fuels confirmed that the highest amounts of Zn are present in waste fuels rather than in fossil or biomass fuels. In tires, Zn is used as a vulcanizing agent and can reach concentration values of 9600-16800 mg kg-1. Waste Electrical and Electronic Equipment is the second Zn-richest fuel and even though on average Zn content is around 4000 mg kg-1, the values of over 19000 mg kg-1 were also reported. The increased amounts of Zn, 3000-4000 mg kg-1, are also found in municipal solid waste, sludge with over 2000 mg kg-1 on average (some exceptions up to 49000 mg kg-1), and other waste derived fuels (over 1000 mg kg-1). Zn is also found in fossil fuels. In coal, the average level of Zn is 100 mg kg-1, the higher amount of Zn was only reported for oil shale with values between 20-2680 mg kg-1. The content of Zn in biomass is basically determined by its natural occurrence and it is typically 10-100 mg kg-1. The thermal behaviour of Zn is of importance to understand the possible reactions taking place in the boiler. By using thermal analysis three common Zn-compounds were studied (ZnCl2, ZnSO4, and ZnO) and compared to phase diagrams produced with thermodynamic equilibrium calculations. The results of the study suggest that ZnCl2(s/l) cannot exist readily in the boiler due to its volatility at high temperatures and its conversion to ZnO in oxidising conditions. Also, ZnSO4 decomposes around 680°C, while ZnO is relatively stable in the temperature range prevailing in the boiler. Furthermore, by exposing ZnO to HCl in a hot environment (240-330°C) it was shown that chlorination of ZnO with HCl gas is possible. Waste fuel containing high levels of elements known to be corrosive, for example, Na and K in combination with Cl, and also significant amounts of trace elements, such as Zn, are demanding on the whole boiler system. A full-scale study of how the volatilisation of Na, K, and Zn is affected by the bed temperature in a fluidised bed boiler was performed parallel with a lab-scale study with the same conditions. The study showed that the fouling rate on deposit probes were decreased by 20 % when the bed temperature was decreased from 870°C to below 720°C. In addition, the lab-scale experiments clearly indicated that the amount of alkali metals and Zn volatilised depends on the reactor temperature.

Toimintaohjeistus HSY:n jätteenpolton materiaalivirtojen hallintaan

Vantaan Energia rakentaa ympäristövaatimukset täyttävän jätevoimalan Itä-Vantaan Långmossebergeniin. Jätevoimalassa tullaan käyttämään polttoaineena kierrätykseen kelpaamatonta syntypaikkalajiteltua yhdyskuntajätettä sekä maakaasua. Helsingin seudun ympäristöpalvelut -kuntayhtymä HSY tulee toimittamaan noin 80 % vuosittaisesta jätepolttoaineesta. Tässä työssä on esitetty toimintamalli HSY:n jätteenpolton materiaalivirtojen hallitsemiseksi. Toimintamallin tarkoituksena on antaa ohjeistus jätteiden materiaalivirtojen käsittelymenetelmistä ennen jätteenpolttolaitosta. Lisäksi toimintamallin tarkoituksena on saada vähennettyä pohjakuonan määrää. Toimintamalli sisältää ohjeistuksen kotitalouksien sekajätteen, pienjäteasemien sekajätteen, sekalaisen rakennus- ja purkujätteen sekä kaupan- ja teollisuuden jätteiden käsittelytavoista. Jätevirtojen koostumusta on selvitetty kirjallisuudesta löytyvien tietojen perusteella ja tietoja on täydennetty kesällä 2013 suoritetun lajittelututkimuksen tiedoilla. Tutkimuksen tuloksista selvisi, että pienjäteasemien sekajätteiden lajittelua tehostamalla HSY:llä pystytään tekemään merkittäviä taloudellisia säästöjä. Tutkimuksessa selvisi, että kipsilevy olisi kannattavinta kerätä omalle lavalleen pienjäteasemilla. Sekalaisen rakennus- ja purkujätteen osalta todettiin, että sitä ei kannata ohjata suoraan jätevoimalalle poltettavaksi, eikä sitä voida sijoittaa käsittelemättömänä kaatopaikalle vuoden 2020 jälkeen. Tästä syystä työssä on ehdotettu, että sekalainen rakennus- ja purkujäte ohjattaisiin lajittelulaitokselle käsiteltäväksi ennen sen loppusijoittamista. Tutkimuksen tulosten perusteella voidaan myös todeta, että toimintamallia noudattamalla, pohjakuonan määrää on mahdollista vähentää lähes puolella alkuperäisestä arviosta.

Ocorrências novas de briófitas para o Brasil

Os inventários florísticos de dois municípios no estado do Rio de Janeiro evidenciaram a presença de sete novas espécies de briófitas para o Brasil: Bryum renauldii Ren. & Card., Harpalejeunea uncinata Steph., Kymatocalyx dominicensis (Spruce) Váña, Lejeunea minutiloba Evans, Macrocoma frigidum (C. Müll.) Vitt, Pireella cymbifolia (Sull.) Card. e Tortula rhizophylla (Sak.) Iwats. & Saito e uma nova espécie para o estado do Rio de Janeiro, Lejeunea caespitosa Lindenb. ex G. L. & Nees, modificando mais uma vez os padrões de distribuição geográfica mundial das espécies de briófitas.

Toimintamalli kuormantarkastukseen ja kaatopaikkakelpoisuuden arviointiin

Vuoden 2016 alusta alkaen astuu Suomessa voimaan orgaanisen jätteen kaatopaikkakielto, joka rajoittaa voimakkaasti biohajoavan tai muun orgaanisen aineksen sijoittamista kaatopaikalle. Kiellon tavoite on ohjata orgaaniset jätevirrat hyödyntämiskäsittelyyn ja vähentää kaatopaikkasijoituksen ympäristövaikutuksia. Tämän diplomityön tavoitteena oli orgaanisen jätteen kaatopaikkakieltoon varautumiseksi luoda toimintamalli jätekuormien vastaanottoon, tarkastukseen ja käsittelyyn Keltakankaan jätekeskuksessa. Vuonna 2016 käyttöön otettavassa toimintamallissa kaatopaikalle sijoitetaan vain kaatopaikkakelpoiseksi todistettuja teollisuuden jätteitä ja asbestijätettä, epäorgaanisia jakeita sekä sekalaisen jätteen lajittelussa tai mekaanisessa käsittelyssä syntyviä hyödyntämiskelvottomia rejektejä. Usea tällä hetkellä kaatopaikalle sijoitettava jätelaji ohjautuu vaihtoehtoiseen käsittelyyn. Toimintamallin mukaan kaikki jätekeskukseen vastaanotettavat sekalaiset jätekuormat ohjataan tarkastettavaksi, esikäsiteltäväksi ja tarvittaessa mekaaniseen lajittelulinjastoon kaatopaikkasijoittamisen sijaan. Ongelmallinen jae on hyödyntämiskelvoton PVC-muovi, joka nostaa rejektien orgaanisen aineksen pitoisuutta. Niin kauan kuin PVC:lle ei ole olemassa hyötykäyttökohdetta, se ohjautunee poikkeusluvalla jätteenkäsittelyn rejektien mukana kaatopaikalle. Aiemmin sekalaisesta jätteestä 70–80 % on sijoitettu kaatopaikalle, mutta uusi lajittelulinjasto mahdollistaa käsiteltävän jätemäärä voimakkaan kasvattamisen. Toimintamallin testausvaiheessa vastaanotetuista sekalaisista kuormista luokiteltiin 11 % energiahyödynnettäviksi kotitalousjätteen kaltaisiksi, 69 % lajittelulinjastossa käsiteltäviksi ja 20 % hyödyntämiskelvottomaksi kaatopaikkajätteeksi. Kaatopaikalle sijoitettava kokonaisjätemäärä on uuden toimintamallin myötä mahdollista puolittaa, kun sekalaisen jätteen käsittelyä lisätään ja useat muut jätelajit ohjautuvat vaihtoehtoiseen käsittelyyn.

JAK/STAT-deficient cell lines

Mutant cell lines B3 and B10, which are unresponsive to both interferon (IFN)-alpha and IFN-gamma, and line B9, which does not respond to IFN-gamma stimulation, are described. The mutants were submitted to fluorescence-activated cell sorting (FACS) from a cellular pool, which was obtained from the parental cell line 2C4 after several rounds of mutagenesis. The unresponsiveness to IFN stimulation was observed both in terms of expression of cell surface markers (CD2, class I and II HLAs) and mRNA expression of IFN-stimulated genes (2'-5' oligoadenylate synthetase (OAS), 9-27, and guanylate binding protein (GBP)). Genetic crossing of B3, B9 and B10 with U3 (STAT1-), gamma2a (JAK2-) and U4 (JAK1-) mutants, respectively, did not restore IFN responsiveness to the hybrid cell lines. However, when these cell lines were crossed with the same mutants, but using the pairwise crosses B3 x U4, B9 x U3 and B10 x U3, the cell hybrids recovered full IFN responsiveness. The present genetic experiments permitted us to assign the mutant cell lines B3, B9 and B10 to the U3, gamma2 and U4 complementation groups, respectively. These conclusions were supported by the analysis of IFN-stimulated genes in the mutants.

Jätteiden lajittelun onnistuminen kansainvälisessä yliopistossa

Tämän kandidaatintyön tarkoituksena on selvittää yliopiston jätteiden lajittelun onnistumista. Kandidaatintyössä pyritään selvittämään miten jätehuollon järjestämisellä ja tiedotuksella lajittelu saadaan onnistumaan kansainvälisessä ympäristössä. Kandidaatintyössä tarkastellaan ensisijaisesti Lappeenrannan teknillisen yliopiston jätteiden lajittelun käytännöllisyyttä yliopiston näkökulmasta.

Prosessilaitteen teräsrakenteen optimointi

Diplomityön tarkoituksena oli optimoida puukentän nosturin teräsrakenteiden kustannuksia ja selvittää halvemman valmistusmaan vaikutus nosturin kokonaiskustannukseen. Tavoitteena oli saada 15 % kokonaiskustannussäästö. Työn alussa perehdytään optimoitavan nosturin rakenteeseen ja mahdollisiin rakenteen optimoitaviin osiin. Teräsrakenteen optimointi alkoi kustannusrakenteen tarkalla selvittämisellä. Näin saatiin kuva nosturin kokonaiskustannuksesta ja mahdollisista säästökohteista. Uusien ideoiden kehittämisessä käytettiin hyväksi osatoimintojen pisteytystä ja ideamatriisia. Ideamatriisin lopputuloksena uudet rakenteet tarkastettiin nosturin kuormituksien suhteen ja valittiin kustannusten kannalta paras ratkaisu. Teräsrakenteeseen tehtiin muutoksia myös merirahdin konttien asettamien rajaehtojen mukaan. Kiinassa valmistettavalle teräsrakenteelle tehtiin rahtisuunnitelma, jossa selvitettiin optimaalinen rahtimuoto ja tarvittavien konttien lukumäärä. Tarjouskilpailun avulla saatiin halvin kuljetushinta valmistavalta tehtaalta työmaalle. Lopuksi nosturin optimoidun teräsrakenteen kustannuksia verrattiin työn alussa selvitettyyn kustannusrakenteeseen. Työn lopputuloksena päästiin 12 % potentiaaliseen kustannussäästöön, joka jäi kolme prosenttiyksikköä kustannussäästötavoitteesta.

Sekajätteen koostumustutkimusten luokitteluohjeen päivittäminen ja testaaminen

Tässä diplomityössä päivitettiin ja testattiin sekajätteen koostumustutkimuksiin tarkoitettua jätejakeiden luokitteluohjetta. Työn tavoitteena oli selvittää, miten luokitteluohje vastaa jätelainsäädännön muutoksiin ja tavoitteisiin, miten ohje toimii käytännössä sekä miten luokitteluohjetta tulee päivittää, jotta se sekä vastaa jätelainsäädännön ja jätealan toimijoiden tietotarpeisiin sekajätteen koostumuksesta että toimii myös käytännössä. Työssä toteutettiin kyselytutkimus ja kaksi sekajätteen koostumustutkimusta. Jätealan toimijoille lähetetyn kyselyn avulla kartoitettiin luokitteluohjeen kehityskohtia. Kyselytutkimuksen vastaajat kokivat, että luokitteluohjeessa on eniten kehitettävää muovien luokittelussa. Muovien luokittelun lisäksi biojätteen sekä kierrätettävien ja vaarallisten jätteiden luokitteluun liittyvät mahdolliset kehityskohdat muodostettiin kyselyn vastausten perusteella. Sekajätteen koostumustutkimusten avulla testattiin luokitteluohjeen toimivuutta. Koostumustutkimukset toteutettiin ohjeen tarkimman tason mukaisesti. Jätteiden lajittelu osoittautui huomattavasti hitaammaksi kuin etukäteen oli arvioitu. Lisäksi monia materiaaleja sisältävien jätteiden lajittelu oli haasteellista molemmissa tutkimuksissa. Luokitteluohjetta päivitettiin kyselytutkimuksen ja koostumustutkimusten perusteella. Jätteet on luokiteltu päivitetyssä ohjeessa alkuperäisen ohjeen tavoin jätemateriaalien perusteella. Luokitteluohjetta päivitettiin jäteluokkien termistön sekä keittiöjätteen ja kierrätettävien jätteiden luokittelun osalta. Päivitetyn ohjeen avulla koostumustutkimuksen toteuttaja saa enemmän tietoa sekajätteestä biojätteen sekä kierrätettävien jätteiden osalta, mikä on tärkeää jätelainsäädännöllisten tavoitteiden kannalta.

Advances in biliary atresia: from patient care to research

Biliary atresia, the most common cause of liver transplantation in children, remains a challenge for clinicians and investigators. The development of new therapeutic options, besides the typical hepatoportoenterostomy, depends on a greater understanding of its pathogenesis and how it relates to the clinical phenotypes at diagnosis and the rate of disease progression. In this review, we present a perspective of how recent research has advanced the understanding of the disease and has improved clinical care protocols. Molecular and morphological analyses at diagnosis point to the potential contributions of polymorphism in the CFC1 and VEGF genes to the pathogenesis of the disease, and to an association between the degree of bile duct proliferation and long-term outcome. In experimental models, cholangiocytes do not appear to have antigen-presenting properties despite a substantial innate and adaptive immune response that targets the biliary epithelium and produces duct obstruction. Initial clinical trials assessing the efficacy of corticosteroids in decreasing the inflammation and improving outcome do not show a superior effect of corticosteroids as an adjuvant treatment following hepatoportoenterostomy. The best outcome still remains linked to an early diagnosis and surgical treatment. In this regard, the Yellow Alert campaign by the Sociedade Brasileira de Pediatria and the inclusion of the Stool Color Card in the health booklet given to every neonate in Brazil have the potential to decrease the age of diagnosis, shorten the time between diagnosis and surgical treatment, and improve the long-term outcome of children with this devastating disease.

RNAi-mediated knockdown of pituitary tumor- transforming gene-1 (PTTG1) suppresses the proliferation and invasive potential of PC3 human prostate cancer cells

Pituitary tumor-transforming gene-1 (PTTG1) is a proto-oncogene that promotes tumorigenesis and metastasis in numerous cell types and is overexpressed in a variety of human tumors. We have demonstrated that PTTG1 expression was up-regulated in both human prostate cancer specimens and prostate cancer cell lines. For a more direct assessment of the function of PTTG1 in prostate tumorigenesis, RNAi-mediated knockdown was used to selectively decrease PTTG1 expression in PC3 human prostate tumor cells. After three weeks of selection, colonies stably transfected with PTTG1-targeted RNAi (the knockdown PC3 cell line) or empty vector (the control PC3 cell line) were selected and expanded to investigate the role of PTTG1 expression in PC3 cell growth and invasion. Cell proliferation rate was significantly slower (28%) in the PTTG1 knockdown line after 6 days of growth as indicated by an MTT cell viability assay (P < 0.05). Similarly, a soft agar colony formation assay revealed significantly fewer (66.7%) PTTG1 knockdown PC3 cell colonies than control colonies after three weeks of growth. In addition, PTTG1 knockdown resulted in cell cycle arrest at G1 as indicated by fluorescence-activated cell sorting. The PTTG1 knockdown PC3 cell line also exhibited significantly reduced migration through Matrigel in a transwell assay of invasive potential, and down-regulation of PTTG1 could lead to increased sensitivity of these prostate cancer cells to a commonly used anticancer drug, taxol. Thus, PTTG1 expression is crucial for PC3 cell proliferation and invasion, and could be a promising new target for prostate cancer therapy.

ChIP-seq analysis of histone H3K9 trimethylation in peripheral blood mononuclear cells of membranous nephropathy patients

Membranous nephropathy (MN), characterized by the presence of diffuse thickening of the glomerular basement membrane and subepithelial in situimmune complex disposition, is the most common cause of idiopathic nephrotic syndrome in adults, with an incidence of 5-10 per million per year. A number of studies have confirmed the relevance of several experimental insights to the pathogenesis of human MN, but the specific biomarkers of MN have not been fully elucidated. As a result, our knowledge of the alterations in histone methylation in MN is unclear. We used chromatin immunoprecipitation followed by high-throughput sequencing (ChIP-seq) to analyze the variations in a methylated histone (H3K9me3) in peripheral blood mononuclear cells from 10 MN patients and 10 healthy subjects. There were 108 genes with significantly different expression in the MN patients compared with the normal controls. In MN patients, significantly increased activity was seen in 75 H3K9me3 genes, and decreased activity was seen in 33, compared with healthy subjects. Five positive genes, DiGeorge syndrome critical region gene 6 (DGCR6), sorting nexin 16 (SNX16), contactin 4 (CNTN4), baculoviral IAP repeat containing 3 (BIRC3), and baculoviral IAP repeat containing 2 (BIRC2), were selected and quantified. There were alterations of H3K9me3 in MN patients. These may be candidates to help explain pathogenesis in MN patients. Such novel findings show that H3K9me3 may be a potential biomarker or promising target for epigenetic-based MN therapies.

Yeast CUP1 protects HeLa cells against copper-induced stress

As an essential trace element, copper can be toxic in mammalian cells when present in excess. Metallothioneins (MTs) are small, cysteine-rich proteins that avidly bind copper and thus play an important role in detoxification. YeastCUP1 is a member of the MT gene family. The aim of this study was to determine whether yeast CUP1 could bind copper effectively and protect cells against copper stress. In this study,CUP1 expression was determined by quantitative real-time PCR, and copper content was detected by inductively coupled plasma mass spectrometry. Production of intracellular reactive oxygen species (ROS) was evaluated using the 2',7'-dichlorofluorescein-diacetate (DCFH-DA) assay. Cellular viability was detected using the 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide assay, and the cell cycle distribution of CUP1 was analyzed by fluorescence-activated cell sorting. The data indicated that overexpression of yeast CUP1 in HeLa cells played a protective role against copper-induced stress, leading to increased cellular viability (P<0.05) and decreased ROS production (P<0.05). It was also observed that overexpression of yeast CUP1 reduced the percentage of G1 cells and increased the percentage of S cells, which suggested that it contributed to cell viability. We found that overexpression of yeast CUP1 protected HeLa cells against copper stress. These results offer useful data to elucidate the mechanism of the MT gene on copper metabolism in mammalian cells.

Ulosottotoimen maksuvelvoitteen täytäntöönpanoprosessin nykytilan analysointi ja kehittäminen

Ulosottolaitoksen rakenneuudistushankkeessa selvitetään miten ulosottotyötä olisi mahdollista tehdä tehokkaammin. Toiminnan menoja on tulevina vuosina sopeutettava vähäisempiin määrärahoihin, johtuen hallinnonalan säästövelvoitteista. Tutkimuksen tavoitteena on selvittää Ulosottolaitoksen maksuvelvoitteen täytäntöönpanoprosessin työvoimakustannuksia ja tutkia miten työvoimakustannusvähennyksiin olisi mahdollista päästä. Työssä selvitetään prosessin työvaiheet, minkä jälkeen työvoimakustannuksia lasketaan aikaperusteisella toimintolaskentamenetelmällä. Laskennassa tarvittavaa materiaalia on kerätty haastatteluin, sekä Ulosottolaitoksen tilastotiedoista ja kirjallisuudesta. Tulokset osoittavat prosessin yleisimpien työtehtävien tekemisen aiheuttavan noin 24,3 miljoonaa euroa työvoimakustannuksia vuodessa. Palveluiden sähköistämisen ja työtehtävien automatisoinnin lisäämisellä sekä töiden uudelleenorganisoinnilla olisi mahdollista vähentää vuosityövoimakustannuksia noin 6,2 miljoonaa euroa. Osa työtehtävistä voitaisiin myös keskittää työkuorman tasaamiseksi. Jatkossa tulee selvittää ovatko muutokset mahdollista toteuttaa kokonaisuudessaan.