Elinkaariarviointi ympäristömyötäisen tuotesuunnittelun tavoitteiden asettamisen tukena

Diplomityössä tutkittiin elinkaariarvioinnin ja sillä saatavien tulosten käyttöä ympäristömyötäisen tuotesuunnittelun tukena. Työn alussa kuvaillaan niitä asioita, jotka yhdistävät yrityksen ympäristöasioihin. Työn aikana suoritettiin kahden yritysten tuotteille elinkaariarvioinnit. Näistä tutkimuksista saatuja käytännön kokemuksia on käytetty diplomityössä. Pääpainopiste käytännön kokemuksissa oli itse elinkaariarvioinnin tekemisessä esille tulleissa seikoissa sekä tulosten tulkinnassa ympäristömyötäisen tuotesuunnittelun tavoitteiden asettamisen näkökulmasta. Ympäristömyötäisen tuotesuunnittelun tavoitteet ovat: materiaali- ja energiakulutuksen vähentäminen, kierrätettävyyden parantaminen, tuotteen käyttöiän pidentäminen ja ympäristölle haitallisten raaka-aineiden välttäminen. Jokaisella ympäristömyötäisen tuotesuunnittelun tavoitteella on oma erityispiirteensä, joka on huomioitava elinkaariarviointia käytettäessä. Työn aikana havaittiin, että erityinen huomio on kiinnitettävä lähtötietojen keruuvaiheeseen. Vielä nykyään on vaikea saada, etenkin alihankkijoilta, kaikkia tarvittavia inventaariotietoja. Tähän elinkaariarvioinnin suorittamisen kannalta ratkaisevaan vaiheeseen, on kaikkien osapuolten kiinnitettävä tulevaisuudessa huomiota. Myös tulosten tulkintaan kiinnitettiin huomioita. Merkittävien tekijöiden ja niihin vaikutusmahdollisuuksien havaitseminen on tärkeä osa tavoitteiden asettamista. Hyvin perusteltujen tavoitteiden asettamisen edellytys on kattavat ja luotettavat elinkaariarvioinnin tulokset. Nämä taas edellyttävät riittävän laajoja, laadukkaita ja yhdenmukaisia lähtötietoja, joita vielä nykyään on harvoin saatavilla.

Treatment of rats with a self-selected hyperlipidic diet, increases the lipid content of the main adipose tissue sites in a proportion similar to that of the lipids in the rest of organs and tissues

Adipose tissue (AT) is distributed as large differentiated masses, and smaller depots covering vessels, and organs, as well as interspersed within them. The differences between types and size of cells makes AT one of the most disperse and complex organs. Lipid storage is partly shared by other tissues such as muscle and liver. We intended to obtain an approximate estimation of the size of lipid reserves stored outside the main fat depots. Both male and female rats were made overweight by 4-weeks feeding of a cafeteria diet. Total lipid content was analyzed in brain, liver, gastrocnemius muscle, four white AT sites: subcutaneous, perigonadal, retroperitoneal and mesenteric, two brown AT sites (interscapular and perirenal) and in a pool of the rest of organs and tissues (after discarding gut contents). Organ lipid content was estimated and tabulated for each individual rat. Food intake was measured daily. There was a surprisingly high proportion of lipid not accounted for by the main macroscopic AT sites, even when brain, liver and BAT main sites were discounted. Muscle contained about 8% of body lipids, liver 1-1.4%, four white AT sites lipid 28-63% of body lipid, and the rest of the body (including muscle) 38-44%. There was a good correlation between AT lipid and body lipid, but lipid in"other organs" was highly correlated too with body lipid. Brain lipid was not. Irrespective of dietary intake, accumulation of body fat was uniform both for the main lipid storage and handling organs: large masses of AT (but also liver, muscle), as well as in the"rest" of tissues. These storage sites, in specialized (adipose) or not-specialized (liver, muscle) tissues reacted in parallel against a hyperlipidic diet challenge. We postulate that body lipid stores are handled and regulated coordinately, with a more centralized and overall mechanisms than usually assumed.

Classification-Based compression of Multispectral Images

The purpose of this thesis is to present a new approach to the lossy compression of multispectral images. Proposed algorithm is based on combination of quantization and clustering. Clustering was investigated for compression of the spatial dimension and the vector quantization was applied for spectral dimension compression. Presenting algo¬rithms proposes to compress multispectral images in two stages. During the first stage we define the classes' etalons, another words to each uniform areas are located inside the image the number of class is given. And if there are the pixels are not yet assigned to some of the clusters then it doing during the second; pass and assign to the closest eta¬lons. Finally a compressed image is represented with a flat index image pointing to a codebook with etalons. The decompression stage is instant too. The proposed method described in this paper has been tested on different satellite multispectral images from different resources. The numerical results and illustrative examples of the method are represented too.

Sahalaitosten häiriömittauskäytännön yhtenäistäminen

Työn tavoitteena oli selvittää kahdeksan sahalaitoksen häiriöseurannan nykytila sekä selvittämisen jälkeen ehdottaa sahalaitoksille otettavaksi käyttöön yhtenäinen samoihin häiriön luokitus- ja kirjaamisperiaatteisiin perustuva mittauskäytäntö. Yhtenäisen käytännön myötä sahalaitoksilta saatavat häiriötiedot ovat sahalaitosten kesken vertailukelpoisia. Mittauskäytännön yhtenäistämisellä pyritään nostamaan tuotantolinjojen käytettävyyttä. Sahalaitosten häiriömittauskäytännöissä oletettiin olevan merkittäviä eroja. Työ suoritettiin lähettämällä kysymykset sähköpostilla etukäteen sahalaitoksille, jonka jälkeen käytiin sahalaitoksissa haastattelemassa häiriöasioiden kanssa tekemisissä olevia henkilöitä. Haastattelujen jälkeen sahalaitoksilta saatuja tietoja täydennettiin sähköpostin välityksellä. Näiden toimintatapojen lisäksi tutkittiin sahalaitoksilta saatuja häiriöraportteja ja syykoodilistoja sekä verrattiin tutkimuksessa satuja tuloksia aihetta käsittelevään kirjallisuuteen. Tutkimustulokset vahvistavat työn aloitusvaiheessa tehdyn oletuksen, jonka mukaan sahalaitosten häiriömittauskäytännöissä on merkittäviä eroja. Tutkimusta hyödyntäen asiantuntijatyöryhmä yhtenäisti sahalinjojen ja tasaamoiden pien-häiriöiden ja varsinaisten häiriöiden laukaisurajat sekä häiriöiden mittauspaikat. Myös syykoodilistat yhtenäistettiin. Tämän lisäksi muodostettiin yhtenäinen vertailuraportti, jotta sahalaitosten häiriötietojen vertaileminen on mahdollista.

Agent-augmented process automation system in a panel board factory

Kiristyvä kansainvälinen kilpailu pakottaa automaatiojärjestelmien valmistajat ottamaan käyttöön uusia menetelmiä, joiden avulla järjestelmien suorituskykyä ja joustavuutta saadaan parannettua. Agenttiteknologiaa on esitetty käytettäväksi olemassa olevien automaatiojärjestelmien kanssa vastaamaan automaatiolle asetettaviin uusiin haasteisiin. Agentit ovat itsenäisiä yhteisöllisiä toimijoita, jotka suorittavat niille ennalta määrättyjä tehtäviä. Ne tarjoavat yhtenäisen kehyksen kehittyneiden toimintojen toteutukselle. Agenttiteknologian avulla automaatiojärjestelmä saadaan toimimaan joustavasti ja vikasietoisesti. Tässä työssä selostetaan agenttiteknologian ajatuksia ja käsitteitä. Lisäksi selvitetään sen soveltuvuutta monimutkaisten ohjausjärjestelmien kehittämiseen ja etsitään käyttökohteita sen soveltamiselle levytehtaassa. Työssä käsitellään myös aatteita, jotka ovat johtaneet agenttiteknologian käyttöön automaatiojärjestelmissä, sekä selostetaan agenttiavusteisen esimerkkisovelluksen rakenne ja testitulokset. Tutkimuksen tuloksena löydettiin useita kohteita agenttiteknologian käytölle levytehtaassa. Esimerkkisovellus osoittaa sen sopivan hyvin kehittyneiden toimintojen toteutukseen automaatiojärjestelmissä.

Partikkelikokoanalyysimenetelmän kehittäminen

Päällystettyä paperia valmistettaessa syntyy päällystettyä hylkyä, joka kierrätetään takaisin prosessiin raaka-aineen tehokkaaksi hyödyntämiseksi. Hylyn mukana takaisin paperikoneen lyhyeen kiertoon päätyy myös pigmenttiaines levymäisinä partikkeleina. Nämä partikkelit rejektoituvat lyhyen kierron pyörrepuhdistimilla. Raaka-aineen hävikin pienentämiseksi käytetään lyhyessä kierrossa täyteaineen talteenottojärjestelmää, jonka tehtävänä on hienontaa päällystysainepartikkelit tasakokoisiksi, jotta ne voitaisiin palauttaa prosessiin. Talteenottolaitteistojen toiminnan tarkkailun kannalta on keskeistä tietää pyörrepuhdistuslaitoksen eri jakeiden partikkelikokojakaumat juuri pigmenttipartikkelien osalta. Tätä määritystä häiritsee näytteissä oleva kuitu. Tässä työssä pyrittiin löytämään partikkelikokoanalyysimenetelmä, jolla pigmenttien partikkelikokojakauma saataisiin selvitettyä kuidusta huolimatta. Aiemmin käytetty näytteen tuhkaus esikäsittelynä ennen partikkelikokoanalyysiä laserdiffraktiometrillä on osoittautunut toimimattomaksi. Kokeiden pääpaino keskittyi näytteen esikäsittelyyn fraktioinnilla ennen laserdiffraktioanalyysiä ja virtaussytometriamittauksiin. Fraktiointiin käytettiin DDJ-laitetta (dynamic drainage jar), joka oli varustettu metalliviiralla. Kumpikaan menetelmistä ei ollut täysin toimiva partikkelikokoanalyysiin, fraktioinnilla saadaan vähennettyä kuidun partikkelikokojakaumaan aiheuttamaa virhettä, mutta sen toimivuus riippuu paljolti näytteestä. Virtaussytometrialla väriainetta SYTO13 käyttämällä saadaan pigmenttipartikkelit tunnistettua ja näin rajattua kuidut pois mittauksista, mutta pigmenttiä ei saada erotettua puuperäisestä hienoaineesta, mikä vääristää mittaustulosta.

Yield mapping, soil fertility and tree gaps in an orange orchard

The current high competition on Citrus industry demands from growers new management technologies for superior efficiency and sustainability. In this context, precision agriculture (PA) has developed techniques based on yield mapping and management systems that recognize field spatial variability, which contribute to increase profitability of commercial crops. Because spatial variability is often not perceived the orange orchards are still managed as uniform and adoption of PA technology on citrus farms is low. Thus, the objective of the present study was to characterize the spatial variability of three factors: fruit yield, soil fertility and occurrence of plant gaps caused by either citrus blight or huanglongbing (HLB) in a commercial Valencia orchard in Brotas, São Paulo State, Brazil. Data from volume, geographic coordinates and representative area of the bags used on harvest were recorded to generate yield points that were then interpolated to produce the yield map. Soil chemical characteristics were studied by analyzing samples collected along planting rows and inter-rows in 24 points distributed in the field. A map of density of tree gaps was produced by georeferencing individual gaps and later by counting the number of gaps within 500 m² cells. Data were submitted to statistical and geostatistical analyses. A t test was used to compare means of soil chemical characteristics between sampling regions. High variation on yield and density of tree gaps was observed from the maps. It was also demonstrated overlapping regions of high density of plant absence and low fruit yield. Soil fertility varied depending on the sampling region in the orchard. The spatial variability found on yield, soil fertility and on disease occurrence demonstrated the importance to adopt site specific nutrient management and disease control as tools to guarantee efficiency of fruit production.

Daily precipitation concentration across Europe 1971-2010

Daily Precipitation Concentration Index (CI) was used in this paper to investigate the statistical structure of daily precipitation across Europe based on 530 daily rainfall series for the period 1971-2010. Annual CI shows a North- West to South-East gradient (excluding Turkey and Greece). The same gradient is also observed in winter, spring and autumn, while in summer the gradient is North-South. Highest annual and seasonal daily concentrations of rainfall were detected in the western Mediterranean basin, mainly along Spanish and French coastlands. Latitude and distance from the sea seems to play a major role on spatial CI distribution; at subregional scale also relief plays an important role. The Mann-Kendall test did not identify uniform significant pattern in temporal trend across Europe for 1971-2010 period. The only broad areas with increasing annual and seasonal CI values are located in northern and south-western France and northern coastlands of the Iberian Peninsula. This findings suggest that daily precipitation distribution has not significantly changed during the 1971-2010 over Europe.

An Evaluation of the Paper Profile - a comparative assessment of the applicability of an emerging environmental communication tool in pulp and paper industry

Diplomityön tavoitteena oli arvioida uutta sellu-, paperi- ja kartonkiteollisuuden Paper Profile -ympäristötuoteselostetta. Paper Profilen tarkoituksena on tarjota paperiteollisuuden asiakkaille ja muille kiinnostuneilla sidosryhmille yhtenäistä ympäristöinformaatiota koskien paperituotteiden koostumusta ja tuotteiden tärkeimpiä ympäristöparametrejä. Työn tärkein tavoite oli arvioida kriittisesti Paper Profilea ja verrata konseptia ISO:n, Kansainvälisen stardardisoimisliiton tuoteselosteeseen sekä löytää konseptien yhtäläisyydet ja erot. Tärkein tehtävä oli tunnistaa ne avaintekijät, joiden avulla Paper Profile -tuoteselostetta voitaisiin pitää yhtenevänä ISO/TR 14025 teknisen raportin kanssa. Lisäksi Paper Profile -tuoteselosteen mahdolliset kehittämistarpeet arvioitiin ISO-tuoteselosteen näkökulmasta. Työn toinen tavoite oli kerätä ja analysoida uuteen tuoteselosteeseen liittyvä asiakaspalaute ja verrata sitä Stora Enson tehtaiden ympäristöpäälliköiden antamiin Paper Profilea koskeviin kommentteihin. Työn tuloksena huomattiin, että Paper Profile -konsepti sellaisenaan ei ole kovin informatiivinen vaan tuoteseloste jättää monia ympäristökysymyksiä avoimeksi. Siitä huolimatta Paper Profile tarjoaa riittävän taustan eri paperituotteiden ympäristökuormitusten keskinäiselle vertailuille. Konseptin viestinnällinen näkökulma paranisi huomattavasti, jos tuoteselosteeseen lisättäisiin kolmannen osapuolen verifiointi. Lisäksi referenssiarvot kertoisivat asiakkaille paremmin esitettyjen parametrien taustoista. Stora Enson tehtaiden ympäristöpäälliköiden, samoin kuin asiakkaidenkin mielestä Paper Profile on yleisesti ottaen potentiaalinen ympäristöviestinnän työkalu, mutta silti konseptiin ehdotettiin joitakin pieniä muutoksia. Avoinna olevat metsäsertifiointikysymykset ja niiden puutteellinen tiedottaminen tuoteselosteessa puhututtivat sekä tehtaiden henkilöstöä että yritysasiakkaita.

Three-step pathway engineering results in more incidence rate and higher emission of nerolidol and improved attraction of Diadegma semiclausum

The concentration and ratio of terpenoids in the headspace volatile blend of plants have a fundamental role in the communication of plants and insects. The sesquiterpene (E)-nerolidol is one of the important volatiles with effect on beneficial carnivores for biologic pest management in the field. To optimize de novo biosynthesis and reliable and uniform emission of (E)-nerolidol, we engineered different steps of the (E)-nerolidol biosynthesis pathway in Arabidopsis thaliana. Introduction of a mitochondrial nerolidol synthase gene mediates de novo emission of (E)-nerolidol and linalool. Co-expression of the mitochondrial FPS1 and cytosolic HMGR1 increased the number of emitting transgenic plants (incidence rate) and the emission rate of both volatiles. No association between the emission rate of transgenic volatiles and their growth inhibitory effect could be established. (E)-Nerolidol was to a large extent metabolized to non-volatile conjugates.

Hot wire configuration for depositing device grade nano-crystalline silicon at high deposition rate

The University of Barcelona is developing a pilot-scale hot wire chemical vapor deposition (HW-CVD) set up for the deposition of nano-crystalline silicon (nc-Si:H) on 10 cm × 10 cm glass substrate at high deposition rate. The system manages 12 thin wires of 0.15-0.2 mm diameter in a very dense configuration. This permits depositing very uniform films, with inhomogeneities lower than 2.5%, at high deposition rate (1.5-3 nm/s), and maintaining the substrate temperature relatively low (250 °C). The wire configuration design, based on radicals' diffusion simulation, is exposed and the predicted homogeneity is validated with optical transmission scanning measurements of the deposited samples. Different deposition series were carried out by varying the substrate temperature, the silane to hydrogen dilution and the deposition pressure. By means of Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), the evolution in time of the nc-Si:H vibrational modes was monitored. Particular importance has been given to the study of the material stability against post-deposition oxidation.

Local thermodynamics and the generalized Gibbs-Duhem equation in systems with long-range interactions

The local thermodynamics of a system with long-range interactions in d dimensions is studied using the mean-field approximation. Long-range interactions are introduced through pair interaction potentials that decay as a power law in the interparticle distance. We compute the local entropy, Helmholtz free energy, and grand potential per particle in the microcanonical, canonical, and grand canonical ensembles, respectively. From the local entropy per particle we obtain the local equation of state of the system by using the condition of local thermodynamic equilibrium. This local equation of state has the form of the ideal gas equation of state, but with the density depending on the potential characterizing long-range interactions. By volume integration of the relation between the different thermodynamic potentials at the local level, we find the corresponding equation satisfied by the potentials at the global level. It is shown that the potential energy enters as a thermodynamic variable that modifies the global thermodynamic potentials. As a result, we find a generalized Gibbs-Duhem equation that relates the potential energy to the temperature, pressure, and chemical potential. For the marginal case where the power of the decaying interaction potential is equal to the dimension of the space, the usual Gibbs-Duhem equation is recovered. As examples of the application of this equation, we consider spatially uniform interaction potentials and the self-gravitating gas. We also point out a close relationship with the thermodynamics of small systems.