Modelling the super-equilibria in thermal biomass conversion : applications and limitations of the constrained free energy method

Bioenergi ses som en viktig del av det nu- och framtida sortimentet av inhemsk energi. Svartlut, bark och skogsavfall täcker mer än en femtedel av den inhemska energianvändningen. Produktionsanläggningar kan fungera ofullständigt och en mängd gas-, partikelutsläpp och tjära produceras samtidigt och kan leda till beläggningsbildning och korrosion. Orsaken till dessa problem är ofta obalans i processen: vissa föreningar anrikas i processen och superjämviktstillstånd är bildas. I denna doktorsavhandling presenteras en ny beräkningsmetod, med vilken man kan beskriva superjämviktstillståndet, de viktigaste kemiska reaktionerna, processens värmeproduktion och tillståndsstorheter samtidigt. Beräkningsmetoden grundar sig på en unik frienergimetod med bivillkor som har utvecklats vid VTT. Den här så kallade CFE-metoden har tidigare utnyttjats i pappers-, metall- och kemiindustrin. Applikationer för bioenergi, vilka är demonstrerade i doktorsavhandlingen, är ett nytt användingsområde för metoden. Studien visade att beräkningsmetoden är väl lämpad för högtemperaturenergiprocesser. Superjämviktstillstånden kan uppstå i dessa processer och det kemiska systemet kan definieras med några bivillkor. Typiska tillämpningar är förbränning av biomassa och svartlut, förgasning av biomassa och uppkomsten av kväveoxider. Också olika sätt att definiera superjämviktstillstånd presenterades i doktorsavhandlingen: empiriska konstanter, empiriska hastighetsuttryck eller reaktionsmekanismer kan användas. Resultaten av doktorsavhandlingen kan utnyttjas i framtiden i processplaneringen och i undersökning av nya tekniska lösningar för förgasning, förbränningsteknik och biobränslen. Den presenterade metoden är ett bra alternativ till de traditionella mekanistiska och fenomenmodeller och kombinerar de bästa delarna av både. --------------------------------------------------------------- Bioenergia on tärkeä osa nykyistä ja tulevaa kotimaista energiapalettia. Mustalipeä, kuori ja metsätähteet kattavat yli viidenneksen kotimaisesta energian kulutuksesta. Tuotantolaitokset eivät kuitenkaan aina toimi täydellisesti ja niiden prosesseissa syntyy erilaisia kaasu- ja hiukkaspäästöjä, tervoja sekä prosessilaitteita kuluttavia saostumia ja ruostumista. Usein syy näihin ongelmiin on prosessissa esiintyvä epätasapainotila: tietyt yhdisteet rikastuvat prosessissa ja muodostavat supertasapainotiloja. Väitöstyössä kehitettiin uusi laskentamenetelmä, jolla voidaan kuvata nämä supertasapainotilat, tärkeimmät niihin liittyvät kemialliset reaktiot, prosessin lämmöntuotanto ja tilansuureet yhtä aikaa. Laskentamenetelmä perustuu VTT:llä kehitettyyn ainutlaatuiseen rajoitettuun vapaaenergiamenetelmään. Tätä niin kutsuttua CFE-menetelmää on aiemmin sovelluttu onnistuneesti muun muassa paperi-, metalli- ja kemianteollisuudessa. Väitöstyössä esitetyt bioenergiasovellukset ovat uusi sovellusalue menetelmälle. Työ osoitti laskentatavan soveltuvan hyvin korkealämpöisiin energiatekniikan prosesseihin, joissa kemiallista systeemiä rajoittavia tekijöitä oli rajallinen määrä ja siten super-tasapainotila saattoi muodostua prosessin aikana. Tyypillisiä sovelluskohteita ovat biomassan ja mustalipeän poltto, biomassan kaasutus ja typpioksidipäästöt. Työn aikana arvioitiin myös erilaisia tapoja määritellä super-tasapainojen muodostumista rajoittavat tekijät. Rajoitukset voitiin tehdä teollisiin mittauksiin pohjautuen, kokeellisia malleja hyödyntäen tai mekanistiseen reaktiokinetiikkaan perustuen. Tulevaisuudessa väitöstyön tuloksia voidaan hyödyntää prosessisuunnittelussa ja tutkittaessa uusia teknisiä ratkaisuja kaasutus- ja polttotekniikoissa sekä biopolttoaineiden tutkimuksessa. Kehitetty menetelmä tarjoaa hyvän vaihtoehdon perinteisille mekanistisille ja ilmiömalleille yhdistäen näiden parhaita puolia.

Super dialogo Platonis, qui Protagoras inscribitur 1

Painovuosi nimekkeestä.

Super dialogo Platonis, qui Protagoras inscribitur 2

Painovuosi nimekkeestä.

Super humanitatis studiis

Variantti A.

De societate paterna, super verba illa Cornelii Nepotis XXV:4:3

Dedikaatio: Ericus Lindskiöld, Nicolaus von Preutz.

Super eloquentia

Invokaatio: Α.Ω.

Observationes nonnullae super naturam phrenoshematum [!]. Qvas consentiente ampliss: facultate philosophica in Regia Academia Aboënsi, sub praesidio, ... dn. Torst. Rudeen, poës. profess. ord. h. t. facult. phil. decani spectabilis, publici speciminis loco bonis examinandas modestè exhibet Jonas Emzeen, Wermel: ad d. 30 Aprilis anni 1697 loco [et] horis adsuetis

Variantti B.

Super [hepreaa] seu victu innocentis hominis

Variantti B.

Super beqarim i. e. pastoribus, seu re pastoritia veterum

Invokaatio: Adjuvante Deo!

Daedalma inaugurale, super dolo Jacobeo

Invokaatio: Jehova benigno.

Observationes nonnullae super naturam phrenoschematum

Variantti A.

Development of 3D super-resolution tomographic STED microscopy and its application to studies on bone resorption

In this doctoral thesis, a tomographic STED microscopy technique for 3D super-resolution imaging was developed and utilized to observebone remodeling processes. To improve upon existing methods, wehave used a tomographic approach using a commercially available stimulated emission depletion (STED) microscope. A certain region of interest (ROI) was observed at two oblique angles: one at a standard inverted configuration from below (bottom view) and another from the side (side view) via a micro-mirror positioned close to the ROI. The two viewing angles were reconstructed into a final tomogram. The technique, named as tomographic STED microscopy, was able to achieve an axial resolution of approximately 70 nm on microtubule structures in a fixed biological specimen. High resolution imaging of osteoclasts (OCs) that are actively resorbing bone was achieved by creating an optically transparent coating on a microscope coverglass that imitates a fractured bone surface. 2D super-resolution STED microscopy on the bone layer showed approximately 60 nm of lateral resolution on a resorption associated organelle allowing these structures to be imaged with super-resolution microscopy for the first time. The developed tomographic STED microscopy technique was further applied to study resorption mechanisms of OCs cultured on the bone coating. The technique revealed actin cytoskeleton with specific structures, comet-tails, some of which were facing upwards and some others were facing downwards. This, in our opinion, indicated that during bone resorption, an involvement of the actin cytoskeleton in vesicular exocytosis and endocytosis is present. The application of tomographic STED microscopy in bone biology demonstrated that 3D super-resolution techniques can provide new insights into biological 3D nano-structures that are beyond the diffraction-limit when the optical constraints of super-resolution imaging are carefully taken into account.

Atividade amilolítica e qualidade fisiológica de sementes armazenadas de milho super doce tratadas com ácido giberélico

O uso de reguladores de crescimento na fase de germinação melhora o desempenho das plântulas, acelerando a velocidade de emergência e realçando o potencial das sementes de várias espécies, mesmo sob condições adversas. Este trabalho teve como objetivo avaliar a influência do ácido giberélico na atividade amilolítica e no vigor de sementes armazenadas de milho super doce. O experimento foi conduzido nos Laboratórios de Análise de Sementes do Departamento de Produção Vegetal/FCA e no Laboratório de Bioquímica de Plantas do Departamento de Química e Bioquímica/IB da Universidade Estadual Paulista (UNESP/Botucatu), entre os meses de julho e setembro de 2001, onde foram feitas as avaliações da qualidade fisiológica, através dos testes de germinação, vigor e bioquímicos. Sementes de milho super doce da cultivar DO-04, foram acondicionadas em sacos de papel e armazenadas por oito meses em câmara seca (40% UR). Após este período, foram colocadas para germinar em rolos de papel toalha, embebidos com GA3 nas concentrações zero; 50; 100; 150 e 200mg.L-1. Foram avaliadas a germinação, vigor e atividade amilolítica das sementes. As sementes submetidas à pré-embebição em solução de 50mg.L-1 de ácido giberélico, apresentaram maior germinação e vigor, menor teor de proteínas totais e maior atividade amilolítica.

Maturação de sementes de milho-doce: grupo Super Doce

O experimento teve como objetivo estudar o processo de maturação de sementes de milho doce da cultivar BR 400 (Super Doce). A primeira colheita das sementes foi realizada 27 dias após a floração (DAF), a qual foi considerada quando aproximadamente 50% das plantas apresentavam florescimento feminino. As demais colheitas foram realizadas em intervalos de sete dias, até 90 DAF. Imediatamente após a colheita, procedeu-se à debulha manual das sementes, determinando-se o grau de umidade e o peso da matéria seca; avaliou se também, visualmente, a presença da camada negra. Após a última colheita, foi determinada a qualidade fisiológica das sementes por meio dos testes de germinação, frio modificado, envelhecimento acelerado e condutividade elétrica. As sementes de milho-doce atingiram o máximo de matéria seca (maturidade de massa) aproximadamente aos 41 DAF, sendo que o máximo de germinação e vigor (maturidade fisiológica) ocorreu no período compreendido entre 48 e 76 DAF. Todas as sementes apresentaram camada negra aos 55 DAF, sendo esta uma característica visual eficiente para a identificação da maturidade fisiológica das sementes.