Teurasjätteiden jalostaminen liikennepolttoaineiksi

Työssä määritettiin luokan 2 eläinperäisistä sivutuotteista liikennekäyttöön tuotettujen biodieselin ja biometaanin elinkaaren aikaiset kasvihuonekaasupäästöt ja tuotantoprosessien energiankulutukset perustuen kirjallisuuslähteistä saatuihin lähtötietoihin. Tätä kautta tutkittiin yhdistelmäprosessia, jossa tuotetaan molempia polttoaineita ja selvitettiin onko tällaisella tuotantotavalla mahdollista vähentää päästöjä ja parantaa polttoaineiden tuotannon energiatehokkuutta. Kasvihuone-kaasupäästöjen laskentamenetelmä pohjautuu direktiivissä 2009/28/EY annettuun ohjeistukseen ja eri kasvihuonekaasupäästöjen karakterisointi IPCC:n sadan vuoden tarkastelumalliin. Käytännön laskenta suoritettiin standardien SFS-EN ISO 14040 ja 14044 määrittelemän elinkaariarviointiselvityksen muodossa. Työssä käytetyn laskentamenetelmän ja tarkasteluun valittujen tuotanto-teknologioiden perusteella lasketut tulokset osoittavat, että yhdistelmäprosessilla ei saavuteta suurempia päästövähenemiä eikä parempaa energiatehokkuutta kuin nykyisin käytössä olevilla tuotantotavoilla. Tulokset ovat kuitenkin hyvin herkkiä laskennassa tehtyjen oletusten ja käytettyjen lähtötietojen vaihtelulle sekä valittujen laskentamenetelmien muutoksille. Suurin päästöjä ja energiankulutusta aiheuttava yksittäinen tekijä on kaikissa tuotejärjestelmissä luokan 2 sivutuotteiden esikäsittelyssä vaadittavaan steri-lointiin tarvittavan lämmön tuotanto. Tutkituissa tuotejärjestelmissä lämpö tuotetaan kokonaan tai osittain fossiilisilla polttoaineilla. Kasvihuone-kaasupäästöjä olisi mahdollista alentaa merkittävästi siirtymällä lämmön tuotannossa kokonaan uusiutuviin polttoaineisiin. Sterilointi on lain edellyttämä käsittelytapa ja siksi energiankulutusta on vallitsevissa olosuhteissa hyvin vaikea pienentää merkittävästi.

Metanolin tuotanto biomassasta

Tämä työ käsittelee eri tapoja, joilla biomassasta voidaan valmistaa metanolia. Työssä käydään läpi eri valmistusreitit sekä tarkastellaan biomassaa raaka-aineena. Työhön on myös koottu joidenkin maailmalla tehtyjen tutkimusten aine- ja energiataseita. Tutkimusten pohjalta mietitään onko metanolin tuotanto liikennepolttoaineeksi tällä hetkellä taloudellisesti tai energiatehokkuudeltaan järkevää. Metanolia voidaan valmistaa biomassasta pääsääntöisesti viidellä eri tavalla. Ensimmäinen tapa on kaasuttaa biomassaa, jolloin tuotetaan raaka-kaasua. Raaka-kaasusta jalostetaan synteesikaasua, josta voidaan metanolisynteesillä valmistaa metanolia. Toinen tapa metanolin valmistamiseksi on liittää tuotanto sellunkeiton yhteyteen. Tällöin raaka-aineena olisi selluprosessissa syntyvä mustalipeä, josta metanoli voidaan erottaa. Kolmas mahdollinen valmistusprosessi on biomassan mädätys. Mädätyksessä syntyy biokaasua, josta jalostetaan synteesikaasuaja siitä edelleen metanolia. Neljäs keino metanolin valmistamiseksi biomassasta on pyrolyysi. Puun pyrolyysissä puu kuumennetaan nopeasti hapettomissa tai rajallisen hapensaannin olosuhteissa. Prosessissa syntyvästä pyrolyysiöljystä voidaan erottaa metanolia tislaamalla. Viides mahdollinen reitti metanolin valmistukselle on Fischer¬–Tropsch-synteesi. Biomassasta saatu synteesikaasu johdetaan FT-synteesiin, jossa katalyyttisesti saadaan hiilivetyjen ohella tuotettua metanolia. Biopolttoaineiden kuten metanolin valmistusprosesseja tutkitaan ja kehitetään jatkuvasti, sillä uusiutumattomat energianlähteet eivät riitä loputtomasti ja niiden aiheuttamia hiilidioksidipäästöjä halutaan vähentää. Tällä hetkellä tuotantoteknologiat eivät ole vielä tarpeeksi kehittyneet, jotta tuotanto saataisiin vastaamaan kulutusta. Metanolia ei kuitenkaan vielä voida käyttää sellaisenaan liikennepolttoaineena, joten metanolin markkinat ainakin vielä ovat sillä saralla varsin kapeat.

Tulosyksikkölaskentamallin kehittäminen teollisuusyrityksen ohjauksen välineeksi

Tämän diplomityön kohdeyrityksenä toimii prosessijohtamismallin mukaisesti organisoitunut sellua valmistava ja toimittava yritys. Yritys valmistaa omaa sellua neljällä tehtaalla, jotka sijaitsevat eri paikkakunnilla. Tulosyksikkölaskentaa kehittämällä yritys haluaa tuoda esiin tehtaiden oman toiminnan merkityksen myös prosessijohtamisen toimintamallia noudatettaessa ja saada selville tehtaiden todellisen suorituksen tason. Tutkimusotteeltaan työ on konstruktiivinen, mutta siinä voidaan havaita piirteitä myös toiminta-analyyttisesta tutkimusotteesta. Työn tavoitteena oli kehittää kohdeyrityksen käyttöön yksinkertainen, selkeä ja helppokäyttöinen laskentamalli, jonka avulla yrityksen on mahdollista tarkastella ja vertailla eri tehtaiden tuotantoprosessien toiminnan tehokkuutta sekä sen kehitystä. Mallin rakentaminen perustui ohjattavuuden periaatteeseen pohjautuvaan vastuualuelaskentaan. Lisäksi mallin kehittämisessä hyödynnettiin benchmarkingin ja kapasiteettitarkastelun ajatuksia. Mallintamisen lähtökohtia selvitettiin kohdeyrityksen henkilöstön kanssa suoritettujen teemahaastattelujen avulla. Työn merkittävimpänä tuloksena syntyi teoreettisen aineiston, haastatteluihin perustuvan kvalitatiivisen tiedon sekä yrityksen tietojärjestelmistä saatavan datan avulla luotu laskentamalli. Mallin toimintaa tarkasteltiin sijoittamalla malliin tietyltä ajanjaksolta kerättyä numeerista aineistoa. Mallin avulla yrityksen on mahdollista aiempaa paremmin tarkastella eri tehtaiden onnistumista tuotantotoiminnassaan. Mallissa korostettiin, että tehtaiden on pystyttävä hallitsemaan omat erityispiirteensä, minkä vuoksi mallin antamia tuloksia tarkasteltaessa on huomioitava myös mahdolliset mallintamisen taustalla vaikuttavat tekijät. Mallintamisen lopputuloksena syntynyt selkeä perusmalli luo hyvät lähtökohdat myös mahdolliselle jatkokehitykselle.

Tuotannonohjausjärjestelmän kehittäminen laivanrakennustelakalla

Diplomityön tavoitteena oli selvittää tuotannon vallitseva toimintatapa, niin organisaation rakenteen, kuin myös sen toimintojen osalta. Vallitsevan toimintatavan epäkohtien perusteella pyrittiin luomaan uusi toimintatapa, jonka mukaan tuotannon tulisi toimia. Työn laajempana tarkoituksena oli edesauttaa tuotannonohjausjärjestelmän kehitystä ja käyttöönottoa STX Europen Turun telakalla. Työssä tutkittiin runkotuotannon tuotanto-organisaation prosesseja ja tuotannon toimintatapaa uuden tuotannonohjausjärjestelmän aikana. Tutkimuksessa selvitettiin tuotannon prosessien toimintaa ja havaintojen perusteella kuvattiin toimintojen epäkohdat. Tuotanto-organisaation toiminta kuvattiin yleisellä tasolla, jolloin epäkohtien vaikutus muuhun organisaatioon ja sen toimintaan ilmenivät. Havaintojen perusteella kävi ilmi, että tuotanto-organisaation toiminta ei ollut tuotannonohjausjärjestelmän vaatimalla tasolla. Tehtävienkuvauksia ei oltu laadittu tarvittavalla tarkkuudella. Asianomaiset henkilöt eivät olleet tietoisia heidän vastuualueistaan ja velvollisuuksistaan toimiessaan uuden tuotannonohjausjärjestelmän kanssa. Kuvauksen perusteella luotiin uusi ehdotus tuotanto-organisaation toimintatavalle. Työn johtopäätöksenä todettiin tarve uudelle tuotantoa tukevalle prosessille sekä prosessikuvauksien luomiselle koko tuotanto-organisaation toiminnasta. Johtopäätöksissä todettiin tuotannonohjausjärjestelmän olevan käyttöönottovalmiudessa, mutta mahdollisiin kehityskohteisiin tulisi ohjata resursseja.

Kytkentäaineet puumuovikomposiiteissa

Puumuovikomposiittien valmistuksessa yhdistetään kaksi toisistaan eroavaa materiaalia jolloin saadaan aikaan materiaalien ominaisuuksien ainutlaatuinen yhdistelmä. Polymeerimateriaaleina käytetään pääasiassa erilaisia kestomuoveja. Kuitumateriaaleina voidaan käyttää puujauhetta, sahanpurua, paperin- ja kartongin valmistuksessa käytettävää sellua, nanoselluloosaa tai muita puukuitumateriaaleja. Polaarisen puukuidun ja polaarittoman muovimateriaalin välinen materiaalien rajapinnan adheesio on yleensä riittämätöntä, mikä vaikuttaa lopputuotteen ominaisuuksien heikkenemiseen. Kyseinen ongelma on pyritty ratkaisemaan käyttämällä erilaisia kytkentäaineita. Tässä työssä keskitytään käsittelemään erilaisia puumuovikomposiittien kytkentäaineita, niiden toimintaa sekä vaikutuksia lopputuotteeseen. Lisäksi työssä esitellään myös puumuovikomposiittien valmistusmateriaaleja ja valmistusprosesseja.

Wastewater Treatment and Deinking Sludge Utilization Possibilities for Energy and Material Recovery in the Leningrad Region

Operation of pulp and paper mills generates waste including wastewater treatment sludge and deinking sludge. Both sludge types are generated in large amounts and are mainly disposed of in landfills in the Leningrad Region resulting in environmental degradation. The thesis was aimed at seeking new sustainable ways of sludge utilization. Two paper mills operating in the Leningrad Region and landfilling their sludge were identified: “SCA Hygiene Products Russia” and “Knauf”. The former generates 150 t/day of deinking sludge, the latter – 145 t/day of secondary sludge. Chemical analyses of deinking sludge were performed to assess applicability of sludge in construction materials production processes. Higher heating value on dry basis of both sludge types was determined to evaluate energy potential of sludge generated in the Leningrad Region. Total energy output from sludge incineration was calculated. Deinking sludge could be utilized in the production process of “LSR-Cement” or “Slantsy Cement Plant Cesla” factories, and “Pobeda” and “Nikolsky” brick mills without exceeding current sludge management costs.

Variable speed drive in fan system monitoring

Fan systems are responsible for approximately 10% of the electricity consumption in industrial and municipal sectors, and it has been found that there is energy-saving potential in these systems. To this end, variable speed drives (VSDs) are used to enhance the efficiency of fan systems. Usually, fan system operation is optimized based on measurements of the system, but there are seldom readily installed meters in the system that can be used for the purpose. Thus, sensorless methods are needed for the optimization of fan system operation. In this thesis, methods for the fan operating point estimation with a variable speed drive are studied and discussed. These methods can be used for the energy efficient control of the fan system without additional measurements. The operation of these methods is validated by laboratory measurements and data from an industrial fan system. In addition to their energy consumption, condition monitoring of fan systems is a key issue as fans are an integral part of various production processes. Fan system condition monitoring is usually carried out with vibration measurements, which again increase the system complexity. However, variable speed drives can already be used for pumping system condition monitoring. Therefore, it would add to the usability of a variablespeed- driven fan system if the variable speed drive could be used as a condition monitoring device. In this thesis, sensorless detection methods for three lifetime-reducing phenomena are suggested: these are detection of the fan contamination build-up, the correct rotational direction, and the fan surge. The methods use the variable speed drive monitoring and control options for the detection along with simple signal processing methods, such as power spectrum density estimates. The methods have been validated by laboratory measurements. The key finding of this doctoral thesis is that a variable speed drive can be used on its own as a monitoring and control device for the fan system energy efficiency, and it can also be used in the detection of certain lifetime-reducing phenomena.

Potential for Greenhouse Gas Emission Reductions by Using Biomethane as a Road Transportation Fuel

The aim of this thesis is to study whether the use of biomethane as a transportation fuel is reasonable from climate change perspective. In order to identify potentials and challenges for the reduction of greenhouse gas (GHG) emissions, this dissertation focuses on GHG emission comparisons, on feasibility studies and on the effects of various calculation methodologies. The GHG emissions calculations are carried out by using life cycle assessment (LCA) methodologies. The aim of these LCA studies is to figure out the key parameters affecting the GHG emission saving potential of biomethane production and use and to give recommendations related to methodological choices. The feasibility studies are also carried out from the life cycle perspective by dividing the biomethane production chain for various operators along the life cycle of biomethane in order to recognize economic bottlenecks. Biomethane use in the transportation sector leads to GHG emission reductions compared to fossil transportation fuels in most cases. In addition, electricity and heat production from landfill gas, biogas or biomethane leads to GHG reductions as well. Electricity production for electric vehicles is also a potential route to direct biogas or biomethane energy to transportation sector. However, various factors along the life cycle of biomethane affect the GHG reduction potentials. Furthermore, the methodological selections have significant effects on the results. From economic perspective, there are factors related to different operators along the life cycle of biomethane, which are not encouraging biomethane use in the transportation sector. To minimize the greenhouse gas emissions from the life cycle of biomethane, waste feedstock should be preferred. In addition, energy consumption, methane leakages, digestate utilization and the current use of feedstock or biogas are also key factors. To increase the use of biomethane in the transportation sector, political steering is needed to improve the feasibility for the operators. From methodological perspective, it is important to recognize the aim of the life cycle assessment study. The life cycle assessment studies can be divided into two categories: 1.) To produce average GHG information of biomethane to evaluate the acceptability of biomethane use compared to fossil transportation fuels. 2.) To produce GHG information of biomethane related to actual decision-making situations. This helps to figure out the actual GHG emission changes in cases when feedstock, biogas or biomethane are already in other use. For example directing biogas from electricity production to transportation use does not necessarily lead to additional GHG emission reductions. The use of biomethane seems to have a lot of potential for the reduction of greenhouse gas emissions as a transportation fuel. However, there are various aspects related to production processes, to the current use of feedstock or biogas and to the feasibility that have to be taken into account.

Influence of Pulsed-Electric Field Irradiation in Crystallization

The growing pharmaceutical interest, among others, in the polymorphic composition of the emerging solid end-products from production processes has been traced to the need for attainment of high product purity. This is more so as the presence of different polymorphs may constitute physical impurity of the product. Hence, the need for optimization of the yield of desired product component(s) through controlled crystallization kinetics for instance. This study was carried out to investigate the impact of pulsed electric field (PEF) irradiation on the crystal morphology of glycine obtained by cooling crystallization (without seeding) from commercial glycine sample in distilled deionized water solution. In doing so, three different pulse frequencies (294, 950 and 145 Hz) and a case without PEF were studied at three cooling rates (5, 10 and 20 ºC/h). The crystal products obtained were analyzed for polymorphic composition by powder x-ray diffraction (PXRD) and Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy while the particles characterization was done on Morphologi G3. The results obtained from this study showed that pulsed electric field irradiation had significant impact on metastability of the aqueous solution as well as on the polymorphic composition of the end product. With increasing PEF frequency applied, nucleation started earlier and the γ-glycine polymorph content of the product crystals increased. These were found to have been aided by cooling rate, as the most significant effect was observed at 5 ºC/h. It was also discovered that PEF application had no measurable impact on the pH of the aqueous solution as well as the size distribution of the particles. Cooling on the contrary was believed to be responsible for the broadening of the particle size distribution with a downward shift of the lower limit of the raw material from about 100 μm to between 10 and 50 μm.

Oxidative stability of cereal bars made with fruit peels and baru nuts packaged in different types of packaging

Food industries have been concerned about managing the waste generated by their production processes in order to minimize environmental impacts and also about the development of formulations with different and innovative ingredients such as fruits from the Brazilian savanna. Seeking to meet the expectations of consumers who desire healthy and practical products, this study aimed to evaluate the oxidative stability and the variations in chemical composition and antioxidant potential of cereal bars made with fruit peels and baru nuts packaged in different types of packaging. The bars formulated were packed in four different types of packaging: laminated without vacuum (LWV), transparent without vacuum (TWV), transparent under vacuum (TV), and laminated under vacuum (LV); they were subsequently analyzed for proximate composition, fatty acid profiles, antioxidant activity, and oxidative capacity. The results showed that the cereal bars made with fruit peel and baru are sources of protein, dietary fiber, and fat, especially unsaturated fatty acids such as oleic and linoleic acids. The cereal bars exhibited oxidative stability up to 120 days of storage, and the type of packaging was not significant for the variables evaluated; therefore, they can be stored in low cost packaging such as transparent packaging without vacuum for a period of 120 days.

Post-transaction brand and model line-up integration in the automotive industry: Case studies of European companies as target of acquisitions by Chinese and Indian multinational corporations

Corporations practice company acquisitions in order to create shareholder’s value. During the last few decades, the companies in emerging markets have become active in the acquisition business. During the last decade, large and significant acquisitions have occurred especially in automotive industry. While domestic markets have become too competitive and companies are lacking required capabilities, they seek possibilities to expand into Western markets by attaining valuable assets through acquisitions of developed country corporations. This study discusses the issues and characteristics of these acquisitions through case studies. The purpose of this study was to identify the acquisition motives and strategies for post-transaction brand and product integration as well as analyze the effect of the motives to the integration strategy. The cases chosen for the research were Chinese Geely acquiring Swedish Volvo in 2010 and Indian Tata Motors buying British Jaguar Land Rover in 2008. The main topics were chosen according to their significance for companies in automotive industry as well as those are most visible parts for consumers. The study is based on qualitative case study methods, analyzing secondary data from academic papers and news articles as well as companies’ own announcements e.g. stock exchange and press releases. The study finds that the companies in the cases mainly possessed asset-seeking and market-seeking motives. In addition, the findings refer to rather minimal post-acquisition brand and product integration strategies. Mainly the parent companies left the target company autonomous to make their own business strategies and decisions. The most noticeable integrations were in the product development and production processes. Through restructuring the product architectures, the companies were able to share components and technology between product families and brands, which results in cutting down costs and in increase of profitability and efficiency. In the Geely- Volvo case, the strategy focused more on component sharing and product development know-how, whereas in Tata Motors-Jaguar Land Rover case, the main actions were to cut down costs through component sharing and combine production and distribution networks especially in Asian markets. However, it was evident that in both cases the integration and technology sharing were executed cautiously to prevent on harming the valuable image of the luxury brand. This study has concluded that the asset-seeking motives have significant influence on the posttransaction brand and model line-up integration strategies. By taking a cautious approach in acquiring assets, such as luxury brand, the companies in the cases have implemented a successful post-acquisition strategy and managed to create value for the shareholders at least in short-term. Yritykset harjoittavat yritysostoja luodakseen osakkeenomistajille lisäarvoa. Viimeisten muutamien vuosikymmenien aikana yritykset kehittyvissä maissa ovat myös aktivoituneet yritysostoissa. Viimeisen vuosikymmenen aikana erityisesti autoteollisuudessa on esiintynyt suuria ja merkittäviä yritysostoja. Koska kilpailu kotimaan markkinoilla on kiristynyt ja yritykset ovat vailla vaadittavia valmiuksia, ne etsivät mahdollisuuksiaan laajentaa länsimaisiin markkinoihin hankkimalla arvokkaita etuja kehittyneiden maiden yrityksistä yritysostojen avulla. Tämä tutkimus pohtii näiden yritysostojen olennaisia kysymyksiä ja ominaisuuksia casetutkimuksien kautta. Tutkimuksen tarkoitus oli tunnistaa sekä yritysostojen motiiveja ja brändi- ja mallisto-integraation strategioita että analysoida kyseisten motiivien vaikutusta integraatiostrategiaan. Tapaus-tutkimuksiksi valittiin kiinalaisen Geelyn yritysosto ruotsalaisesta Volvosta vuonna 2010 ja intialaisen Tata Motorsin yritysosto englantilaisesta Jaguar Land Roverista vuonna 2008. Tutkimus on kvalitatiivinen case-tutkimus ja siinä analysoidaan toissijaista tietoa sekä akateemisten ja uutisartikkeleiden että yritysten omien ilmoitusten, kuten pörssi- ja lehdistötiedotteiden, kautta. Tutkimuksen tulokset osoittavat, että tutkittujen yritysten toiminnat perustuivat motiiveihin, joita ajoivat etujen and uusien markkinoiden tarve. Sen lisäksi tutkimustulokset osoittivat, että yritysoston jälkeinen brändi- ja mallisto-integraatio pidettiin minimaalisena. Pääasiallisesti kohdeyrityksille jätettiin autonomia tehdä omat liikkeenjohdolliset päätökset yritysstrategioihin liittyen. Huomattavimmat integraatiot koskivat tuotekehityksellisiä ja tuotannollisia prosesseja. Kehittämällä uudelleen tuotearkkitehtuureja, yritykset pystyivät jakamaan komponentteja ja teknologiaa tuoteperheiden ja brändien välillä. Tämä mahdollisti kustannusleikkauksia sekä kannattavuuden ja tehokkuuden parantamista. Geely-Volvo –tapauksessa integraatiostrategia keskittyi komponenttien jakamiseen yhteisten tuotearkkitehtuurien avulla ja tuotekehityksen ammattitaitoon, kun taas Tata Motors-JLR –tapauksessa päätoiminnat olivat kustannuksien leikkaus sekä tuotannon ja jakeluverkoston yhdistäminen erityisesti Aasian maissa. Yhteistä yrityskaupoissa oli, että brändi- ja mallisto-integraatio sekä teknologian jakaminen suoritettiin varoen ehkäistäkseen arvokkaiden luksus-brändien tuotekuvan vahingoittamista. Tutkimuksen lopputulokset osoittavat, että yrityskaupan motiiveilla on huomattava vaikutus brändija mallisto-integraation strategiaan. Toteuttamalla varovaista lähestymistapaa luksus-brändin hankinnassa ja integraatiossa, yritykset ovat onnistuneet luomaan lisäarvoa osakkeenomistajille vähintään lyhyellä aikavälillä.

Ohjelmistoyrityksen tuoteliiketoiminnan ohjaaminen elinkaarimallin avulla

Nopeasti muuttuvissa kilpailutilanteissa varsinkin pienet ja keskisuuret ohjelmistoyritykset joutuvat kilpailuetuja saavuttaakseen tekemään strategisia päätöksiä, joiden vaikutukset voidaan todeta vasta pitkän ajan kuluttua. Sen vuoksi yritysjohto tarvitsee päätöksentekoa varten tukijärjestelmiä, jotka sekä tuottavat informaatiota päätöksenteon tueksi että auttavat vähentämään päätöksistä aiheutuneita riskejä. Tämän työn tavoitteena oli kehittää ohjelmistoyritysten ohjelmistotuoteliiketoimintaa varten elinkaarikustannusmalli, jonka avulla yritysjohto voi arvioida ohjelmistotuotteiden koko-naiskustannuksia koko elinkaaren ajalta. Elinkaarikustannusmallia tutkittiin sekä elinkaarikustannusten että ohjelmistotuotantoprosessien teoreettisissa viitekehyksissä. Empiirinen tieto kerättiin tutkimukseen osallistuneen ohjelmistoyrityksen avulla. Tutkimuksessa kehitetty elinkaarikustannusmalli eroaa monista muista tutkituista kustannusmalleista siinä, että se lähestyy elinkaarikustannusten problematiikkaa strategisesta näkökulmasta, kun taas monet muut mallit toteuttavat tietoteknistä lähestymistapaa. Siten ohjelmistoyrityksen johto voi ohjata tuoteliiketoimintaa osana strategista päätöksentekoa sekä tuotteen elinkaaren kokonaiskustannusten avulla että elinkaarikustannusmallin epäsuorien vaikutusten kautta

The feasibility of torrefaction for the co-firing of wood in pulverised-fuel boilers

Torrefaction is the partial pyrolysis of wood characterised by thermal degradation of predominantly hemicellulose under inert atmosphere. Torrefaction can be likened to coffee roasting but with wood in place of beans. This relatively new process concept makes wood more like coal. Torrefaction has attracted interest because it potentially enables higher rates of co-firing in existing pulverised-coal power plants and hence greater net CO2 emission reductions. Academic and entrepreneurial interest in torrefaction has sky rocketed in the last decade. Research output has focused on the many aspects of torrefaction – from detailed chemical changes in feedstock to globally-optimised production and supply scenarios with which to sustain EU emission-cutting directives. However, despite its seemingly simple concept, torrefaction has retained a somewhat mysterious standing. Why hasn’t torrefied pellet production become fully commercialised? The question is one of feasibility. This thesis addresses this question. Herein, the feasibility of torrefaction in co-firing applications is approached from three directions. Firstly, the natural limitations imposed by the structure of wood are assessed. Secondly, the environmental impact of production and use of torrefied fuel is evaluated and thirdly, economic feasibility is assessed based on the state of the art of pellet making. The conclusions reached in these domains are as follows. Modification of wood’s chemical structure is limited by its naturally existing constituents. Consequently, key properties of wood with regards to its potential as a co-firing fuel have a finite range. The most ideal benefits gained from wood torrefaction cannot all be realised simultaneously in a single process or product. Although torrefaction at elevated pressure may enhance some properties of torrefied wood, high-energy torrefaction yields are achieved at the expense of other key properties such as heating value, grindability, equilibrium moisture content and the ability to pelletise torrefied wood. Moreover, pelletisation of even moderately torrefied fuels is challenging and achieving a standard level of pellet durability, as required by international standards, is not trivial. Despite a reduced moisture content, brief exposure of torrefied pellets to water from rainfall or emersion results in a high level of moisture retention. Based on the above findings, torrefied pellets are an optimised product. Assessment of energy and CO2-equivalent emission balance indicates that there is no environmental barrier to production and use of torrefied pellets in co-firing. A long product transport distance, however, is necessary in order for emission benefits to exceed those of conventional pellets. Substantial CO2 emission reductions appear possible with this fuel if laboratory milling results carry over to industrial scales for direct co-firing. From demonstrated state-of-the-art pellet properties, however, the economic feasibility of torrefied pellet production falls short of conventional pellets primarily due to the larger capital investment required for production. If the capital investment for torrefied pellet production can be reduced significantly or if the pellet-making issues can be resolved, the two production processes could be economically comparable. In this scenario, however, transatlantic shipping distances and a dry fuel are likely necessary for production to be viable. Based on demonstrated pellet properties to date, environmental aspects and production economics, it is concluded that torrefied pellets do not warrant investment at this time. However, from the presented results, the course of future research in this field is clear.

Geographical Applications for Sound Walks

Geography has long been a predominantly visual discipline, but recent work in geography has sought to explore the multisensory, embodied, emotional and affective dimensions of people’s relations with places. One way to engage this type of exploration is through the use of sound walks: walks along a specified route accompanied by a soundtrack (on headphones or stationary speakers) that conveys information, enacts a story, produces an ambience or atmosphere, or illuminates certain aspects of the environment through which the listener is walking. This thesis aims to show how geographers can benefit from using sound walks as thinking tools, representational tools and teaching tools. Drawing on my own experiences producing sound walks, I first examine the ways that sound walk production processes help generate productive geographical thinking for those producing sound walks (Chapter Two). The various stages of producing a sound walk require different skill sets, pose different challenges, and require different sorts of environmental awareness, and therefore present novel opportunities for developing geographical insights about specific places or spatial relations. Second, I focus on four experientially-oriented aspects of sound walks – using multiple senses, walking, contingency, and moments of interaction – to argue that sound walks can be useful representational tools for geographers, whether those creating sound walks subscribe to a representational or non-representational theory of knowledge (Chapter Three). The value of sound walks as representational tools is in the experience of ‘doing’ them. That is, audiences discover for themselves through interaction what is being represented, rather than having it delivered to them. The experiential elements of ‘doing’ sound walks recommend them as potentially helpful representational tools for geographers. Third, by examining the work of a small sample of fourth year “Advanced Geography of Music” students, I develop the argument that sound walks can be effective tools for teaching students and for creating circumstances for students to learn independently (Chapter Four). Sound walks have potential to be effective pedagogical tools because they are commensurate with several key pedagogical schools of thought that emphasise the importance of requiring students to engage actively with their environment using a combination of senses. The thesis demonstrates that sound walks are a worthwhile resource for geographers to use theoretically, representationally and pedagogically in their work. The next step is for geographers to put them into practice and realize this potential.

Analyse d’implantation d’un système de gestion intégrée en environnement et en santé et sécurité du travail

Les systèmes de gestion intégrée en environnement et en santé et sécurité du travail (SGI) sont un nouveau paradigme de gestion dans les organisations modernes. Ces systèmes sont construits à partir des normes ISO 14001 et d’OHSAS 18001, basées sur la prévention des risques et le principe de précaution. La littérature sur les SGI témoigne d’un marasme conceptuel prédominant depuis plus de 10 ans; elle insiste sur l’urgence d’un consensus taxinomique et conceptuel afin de définir les systèmes de gestion intégrée et de différencier le mécanisme d’intégration de celui de l’implantation. Cette lacune conceptuelle enlise les connaissances dans un fossé épistémologique, retardant ainsi le débat dans ce nouveau champ d’études. Les rares connaissances dont nous disposons dans ce domaine proviennent de quelques études théoriques et de six études empiriques, toutes préoccupées par la compatibilité des multiples systèmes et des avantages économiques de leur intégration. Les évidences engendrées par ces études sont insuffisantes pour appréhender la dynamique du nouveau paradigme dont les effets demeurent peu connus. Cette situation révèle l’urgence d’agir dans un contexte où l’utilisation des SGI se multiplie, et où leur tendance à minimiser l’importance des risques devient de plus en plus préoccupante. Aucune étude ne s’est encore penchée sur l’implantation d’un SGI en environnement et en santé et sécurité du travail construit uniquement à partir des normes ISO 14001 et d’OHSAS 18001. Cette connaissance est importante pour expliquer les effets de tels systèmes. C’est dans cette perspective que nous avons réalisé cette première étude empirique d’un SGI selon les normes ISO 14001 et d’OHSAS 18001. Nos questions de recherche portent sur le mode, le degré d’implantation, les effets du SGI, ainsi que sur les facteurs contextuels qui interviennent pour expliquer les variations dans le degré d’implantation et les effets du SGI. Il s’agit d’une recherche à prélèvement qualitatif qui repose sur un devis d’étude de cas, avec des niveaux d’analyse imbriqués, et comportant une double visée descriptive et explicative. Notre échantillon, de type raisonné, regroupait trente-cinq intervenants provenant de différentes instances hiérarchiques ; il incluait également des représentants syndicaux. Notre échantillon était composé de 7 usines, accréditées aux normes ISO 14001, OHSAS 18001, et dispersées dans différentes villes du Québec. Ces usines différaient tant par leur technologie, leur âge, leur taille, et leurs types de production. Nos données ont été recueillies en 2004; elles sont basées sur des entrevues semi dirigées, sur des observations directes lors de la visite des lieux; elles s’appuient aussi sur des consultations de documents internes et sur des outils électroniques implantés. La transcription des entrevues effectuée, le contenu des discours a été catégorisé selon les cinq dimensions du SGI: engagement, planification, mise en opération, contrôle et revue de la direction. Une condensation horizontale avait précédé l’analyse de chaque cas et l’analyse transversale des cas selon une approche à la fois inductive et déductive. Les résultats de notre recherche ont révélé deux modes d’implantation : le mode d’enrichissement et le mode de fusion. Ces modes dépendaient de la nature des structures fonctionnelles en place. La visée d’amélioration continue à la base du SGI n’avait pas réussi à concilier les approches traditionnelles bottom up et top down qui ont dominé cette implantation; son mécanisme était guidé par 4 types de stratégies : l’économie des ressources, le contrôle des forces d’influences, la stratégie des fruits faciles à cueillir et la stratégie à petits pas. Pour analyser le degré d’implantation, nous avons tenu compte de l’effort de structuration du SGI et de la force d’utilisation des processus implantés à chacune des cinq dimensions du SGI. Les résultats de notre recherche révèlent une variabilité certaine du degré d’implantation entre les usines d’une part, et entre les processus associés aux cinq dimensions du SGI d’autre part. L’analyse des discours a permis de produire cinq hypothèses qui soutiennent l’effort de structuration et la force d’utilisation du SGI: (i) l’hypothèse de la force de cohésion, (ii) l’hypothèse de la spécificité du processus, (iii) l’hypothèse de la portée du processus, (iv) l’hypothèse de la capacité organisationnelle, (v) l’hypothèse de l’acceptation du changement. L’implantation du SGI était soumise à l’influence de multiples facteurs; ils étaient de nature politique, structurelle et organisationnelle. Ces facteurs avaient agi sur le processus d’implantation en amorçant une cascade d’interactions au cours desquelles leurs forces d’influences se renforçaient, se neutralisaient ou s’additionnaient pour affecter le degré d’implantation. Les facteurs facilitant touchaient surtout l’effort de structuration ; ils incluaient : l’expérience des systèmes de gestion, l’implication de la direction, celle du syndicat ou du CSS, la structure organisationnelle, le niveau d’éducation, l’âge et la taille de l’usine. Quant aux facteurs contraignants, ils agissaient sur la force d’utilisation ; ils incluaient : la lourdeur procédurale, le manque de temps, le manque de formation, le manque de ressources, la culture organisationnelle, la structure organisationnelle, le fossé intergénérationnel, l’absence du syndicat et l’âge de l’usine. Trois effets proximaux escomptés par l’entreprise ont été observés. (i) La rigueur de la gestion était associée à l’application des exigences du SGI; elle touchait la gouvernance en environnement et en santé et sécurité du travail, les mécanismes de gestion et les procédés de production. (ii) La standardisation était reliée au mode d’implantation du SGI; elle concernait les pratiques, les outils, les méthodes de travail et l’organisation des ressources. (iii) La rupture des silos est un effet relié au mode d’implantation du SGI; elle touchait les structures départementales, les frontières professionnelles, les relations et climat de travail. Ces effets proximaux avaient provoqué plusieurs effets émergents, plus distaux: une augmentation du pouvoir de contrôle syndical, un renforcement de la légitimité des recommandations soumises par les spécialistes professionnels, la création de réseaux inter organisationnels et le transfert du savoir. L’implantation du SGI avait transformé la gouvernance et les pratiques en environnement et en santé et sécurité du travail dans les sept usines. Toutefois, elle ne semblait pas garantir l’immunité du processus de gestion des risques à l’environnement ni à la santé et sécurité du travail. Sa capacité à diluer les risques devait retenir l’attention des politiques de santé publiques et des programmes de prévention des risques à l’environnement et à la santé et sécurité du travail. L’amélioration de la gestion des risques demeurait un effet attendu non observé et soumis à des facteurs contextuels qui pourraient l’empêcher de se concrétiser. À cet égard, le transfert du savoir, renforcé par l’émergence des réseaux inter organisationnels, semblait offrir une avenue beaucoup plus prometteuse et accessible. C’est l’une des contributions de cette recherche. Elle a aussi (i) proposé une typologie des modes d’implantation et des effets du SGI (ii) préconisé une méthode détaillée d’une meilleure appréciation du degré d’implantation (iii) précisé le rôle des facteurs contextuels dans l’explication des variations du degré d’implantation et dans la production des effets, (iv) proposé des hypothèses sur la structuration et l’utilisation du SGI (v) offert une perspective plurielle et approfondie de la dynamique de l’implantation du SGI grâce à la variété de l’échantillon des répondants et des usines. Il s’agit de la première étude de terrain dans le domaine. À notre connaissance, aucune autre étude n’a eu de tels résultats. Mots Clés : ISO 14001, OHSAS 18001, gestion intégrée, environnement, santé et sécurité du travail, risques environnementaux, risques en santé et sécurité du travail, analyse d’implantation, degré d’implantation, SGI, transfert du savoir.