Resource Recovery and the Sherwood Plot

Our work analyzes the biophysical and economic foundations of the Sherwood Plot (SP). In general, the SP depicts the theoretical relationship between the cost of recovering a target material or an identified Value Added Compound (VAC) from a waste matrix and its dilution in the waste matrix; specifically suggesting that the recovery cost is reverse proportional to the VAC’s dilution in it. We further utilize the SP as a scientifically consistent and economically coherent analytical framework for measuring resource recovery performance. Initially, we analyze the SP’s fundamental physical properties, as well as its many potential economic extensions. Specifically, we substantiate the relation between a VAC’s Entropy, Dilution and Recovery Cost. On these grounds we present the SP’s remarkable and numerous economic properties that make it consistent to its physical foundations; thus integrating concisely its physical and economic aspects and postulate a generalized SP function. We further test econometrically the validity of an SP based on both deterministic and stochastic real data from a small-scale industrial unit of polyphenols’ recovery from natural fruit juice production residual wastewater. In turn, based on the fusion of our theoretical argumentation and empirical findings we dive into the epistemological extensions of the SP. Specifically, we study how the recovery cost structure at the single industry level is revealed by the SP and can be useful for postulating cost structure ontologies. Cost ontologies are in turn useful as a diagnostic of the formation process of VAC recovery markets as well as their structure and concentration, defining the industrial shares when many industries operate in the recovery of the same VAC

ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΜΗΧΑΝΙΣΜΩΝ ΔΡΑΣΗΣ ΤΟΥ ΠΑΡΑΓΟΝΤΑ STAT3 ΜΕ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΕΣ OMICS

Ο μεταγωγέας σήματος και ενεργοποιητής της μεταγραφής 3 (Signal transducer and activator of transcription 3, STAT3) αποτελεί έναν μεταγραφικό παράγοντα που εμπλέκεται, μεταξύ πολλών ασθενειών, και σε συμπαγείς και αιματολογικές κακοήθειες. Μη φυσιολογική ή και διαρκής ενεργοποίησή του έχει συσχετισθεί με ογκογένεση. Η δράση του σχετίζεται, μεταξύ άλλων, με τη ρύθμιση του κυτταρικού πολλαπλασιασμού, της διαφοροποίησης, της αγγειογένεσης και της ανοσοαπόκρισης. Για τους παραπάνω λόγους, αποτελεί αντικείμενο μελέτης για την αποσαφήνιση των μοριακών μηχανισμών και σηματοδοτικών μονοπατιών που σχετίζονται με τη δράση του. Κατά την παρούσα Διπλωματική Εργασία μελετήθηκαν γονίδια-στόχοι του STAT3, καθώς και οι μηχανισμοί ρύθμισης αυτών, σε διαφορετικά στάδια του καρκίνου του μαστού. Χρησιμοποιήθηκαν γονίδια-στόχοι του STAT3 από τη βάση δεδομένων ChIP-Atlas, τα οποία είχαν προσδιορισθεί με την μέθοδο του ChIP-Sequencing. Πραγματοποιήθηκε σύγκριση των γονιδίων-στόχων με συνολικό πρωτέωμα του καρκίνου του μαστού, για την ανεύρεση των πρωτεϊνών που ρυθμίζονται από τον παράγοντα STAT3. Διερευνήθηκαν οι λειτουργίες των γονιδίων στόχων, οι οντολογίες τους, τα μοριακά μονοπάτια που συμμετέχουν, και οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ τους. Για τις αναλύσεις αυτές χρησιμοποιήθηκαν εργαλεία βιοπληροφορικής, όπως τα GeneCodis, Reactome, Cytoscape και Ingenuity Pathway Analysis. Η παρούσα Διπλωματική Εργασία αποτελεί μία προσπάθεια αποσαφήνισης των μοριακών μηχανισμών του STAT3 σε διαφορετικά στάδια του καρκίνου του μαστού. Διερευνώνται τα σημαντικότερα μοριακά μονοπάτια που συμμετέχει ο STAT3 σε κάθε στάδιο, αλλά και πιθανοί μοριακοί βιοδείκτες, που θα μπορούσαν να χρησιμεύσουν για κατηγοριοποίηση των ασθενών ή ακόμα και ως θεραπευτικοί στόχοι.Signal transducer and activator of transcription 3 (STAT3) is a factor involved, among various diseases, in both solid and hematological malignancies. Abnormal and/or constitutive activation of STAT3 has been associated with oncogenesis. STAT3 function has been shown to regulate cell proliferation, differentiation, angiogenesis and immune response. For these reasons STAT3 is the subject of numerous studies of clarifying the molecular mechanisms and signaling pathways associated with its regulation. In the present study, STAT3 target-genes have been used to study the molecular mechanisms that the factor uses to regulate important functions in different stages of breast cancer. STAT3 target-genes from the database ChIP-Atlas have been used, which have been identified by ChIP-Sequencing methodology. The data have been compared to breast cancer proteome data, to identify the proteins regulated by STAT3. The functions of the target genes, their molecular pathways, and the interactions between them have been explored, using bioinformatic tools, such as GeneCodis, Reactome, Cytoscape and Ingenuity Pathway Analysis. The current MSc Thesis attempts to elucidate the molecular mechanisms of STAT3 at different stages of breast cancer. Molecular pathways involving STAT3, as well as potential molecular biomarkers are discussed, which could be useful in the stratification of the patients or as therapeutic targets

Development of technology finance models based on eco-exergy analysis

151 σ.Μεταπτυχιακή Εργασία - - Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Διεπιστημονικό - Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) "Περιβάλλον και Ανάπτυξη"Η σύγχρονη περιβαλλοντική ποσοτική ανάλυση γίνεται κατά βάση υπό το πρίσμα του ελλείμματος των πόρων. Εναλλακτικά, τα σύγχρονα περιβαλλοντικά προβλήματα μπορούν να ειδωθούν υπό το πρίσμα του ελλείμματος τεχνολογίας. Αντικείμενο της εργασίας είναι η ανάπτυξη υποδειγμάτων οικολογικής χρηματοδοτικής για την τεχνολογία βάσης. Το ζήτημα της τεχνολογικής εξέλιξης προσδιορίζεται γενικά ως βαθμός νεγεντροπίας (=αρνητικής εντροπίας), ο οποίος επιτυγχάνεται με επένδυση Έρευνα & Ανάπτυξη. Το αντικείμενο αυτής της εργασίας είναι η προτυποποίηση των συνθηκών βάσει των οποίων θα πρέπει να γίνεται αυτή η εξέλιξη. Στο Κεφάλαιο 1, η τεχνολογία ορίζεται, ως το μέτρο της επιτυχίας μεταφοράς μιας μονάδας πληροφορίας ανά μονάδα ενεργειακής ροής. Με βάση αυτό τον ορισμό, η τεχνολογία δεν αφορά μονάχα στα ανθρώπινα τεχνολογικά επιτεύγματα, αλλά και στις φυσικές διεργασίες ως σύστημα αναφοράς. Ως φυσικό μέτρο του κόστους και της απόδοσης κάθε ενεργειακής ροής ορίζεται η Εξέργεια, εννοούμενη ως μέτρο της ταξινόμησης ενός συστήματος. Η αντίληψη αυτή θεμελιώνεται βάσει δυο επιστημονικών θεωριών οι οποίες σε βιοφυσικό επίπεδο δύνανται να συγκλίνουν, α) τον Δεύτερο Νόμο της Θερμοδυναμικής και β) τη Θεωρία της Πληροφορίας. Στη συνέχεια, παρατίθενται εμπειρικά στοιχεία για τον εξεργειακό προϋπολογισμό της Γης και τον μηχανισμό αναπαραγωγής του. Στο Κεφάλαιο 2 αναπτύσσεται η προτυποποίηση της μάκρο-δομής της οικολογικής χρηματοδοτικής της τεχνολογίας. Υπό αυτή τη θεώρηση, οι υλικές συναλλαγές μεταξύ Φύσης και Οικονομίας αποτελούν ένα ιδιότυπο βιοφυσικό πιστωτικό σύστημα. Το χρήμα αποτελεί στην ουσία μετασχηματισμένους φυσικούς πόρους, του οποίου η διαχρονική απαξίωση είναι αποτέλεσμα της ισχύος του Δεύτερου Νόμου της Θερμοδυναμικής (=Νόμος της Εντροπίας). Εδώ αναπτύσσονται οι αρχές αυτού του βιοφυσικού πιστωτικού συστήματος βάσει των ροών μάζας και ενέργειας μεταξύ της Οικονομίας και της Φύσης. Επιπλέον, προτυποποιούνται οι δύο βασικοί περιορισμοί οι οποίοι λειτουργούν κι επιβάλλουν συνδυασμένα την διαρκή τεχνολογική εξέλιξη. Αυτοί είναι: α) το εξεργειακό απόθεμα και β) η ρυπαντική βιοχωρητικότητα του οικοσυστήματος. Τέλος, γίνεται μια εισαγωγή αυτών των μεταβλητών σε επιλεγμένα νεοκλασικά οικονομικά υποδείγματα. Στο Κεφάλαιο 3 αναπτύσσεται η προτυποποίηση της μίκρο-δομής της οικολογικής χρηματοδοτικής της τεχνολογίας. Εδώ, η Έρευνα & Ανάπτυξη προτυποποιείται ως μια πληροφορική διαδικασία η οποία ενέχει αβεβαιότητα. Κατόπιν, ερευνάται θεωρητικά η συσχέτιση μεταξύ της αύξησης της χρηματοοικονομικής επένδυσης και της στατιστικής μείωσης της αβεβαιότητας. Πλέον, αναπτύσσονται τα βασικά οικονομικά εργαλεία που χρησιμοποιούνται για την σύνδεση της οικονομίας με το οικοσύστημα. Συγκεκριμένα, εισάγονται δείκτες όπως η πρόσοδος στενότητας (scarcity rent), ο στόχος υποκατάστασης, η χρηματοοικονομική απόδοση Έρευνας & Ανάπτυξης, ο χρηματοοικονομικός επιταχυντής υποκατάστασης, αλλά και έννοιες, όπως η εξεργειακή επενδυτική -με έμφαση στις βιοφυσικές αποδόσεις και το συνολικό εξεργειακό κόστος- και η περιβαλλοντική τραπεζική -με έμφαση στη δυνατότητα μίκρο-χρηματοδότησης της Έρευνας & Ανάπτυξης και την αυτοχρηματοδότηση της ενεργειακής αξίας του χρήματος. Tο Κεφάλαιο 4 αφορά κάποια ειδικά θέματα τεχνολογικής χρηματοδοτικής, τα οποία έχουν διαχωριστεί σε τρεις βασικές κατηγορίες: α) θέματα ενεργειακής κλίμακας β) θέματα τεχνολογίας υλικών και γ) θέματα χρηματοδοτικής των οικοσυστημάτων. Ειδικότερα, γίνεται αναφορά στην Έκθεση Stern (2006) για τα οικονομικά της κλιματικής αλλαγής και το ρόλο της τεχνολογικής αλλαγής για την αντιμετώπισή της. Με βάση αυτό το πρότυπο, παρατίθεται και η μελέτη της European Fusion Development Agreement - EFDA (2001) για την επίδραση των οικονομιών μάθησης στην εξέλιξη του κόστους της πλέον ανερχόμενης ενεργειακής τεχνολογίας μεγάλης κλίμακας, της θερμοπυρηνικής σύντηξης. Στη συνέχεια, παρατίθενται κάποια πρότυπα εκτίμησης της θέσης ανερχόμενων βιομηχανικών υλικών όπως τα κεραμικά, τα νάνο-υλικά και τα βιομιμητικά υλικά στη διεθνή αγορά, ενώ γίνεται και μια βασική οικονομική ανάλυση για τη συνεισφορά της ανακύκλωσης. Τέλος, παρατίθεται η πολύ σημαντική μελέτη των Constanza et al. (1997) για την αξία των υπηρεσιών των οικοσυστημάτων, ως βάση για την εξέλιξη μιας νέας οικονομικής ιδέας που αφορά την χρηματοδότηση της ανάπτυξής τους. Η συνεισφορά της εργασίας συνίσταται σε μια προσπάθεια σαφούς απόδοσης του λογιστικού δεσμού μεταξύ της Φύσης και της βιομηχανικής παραγωγής, τον οποίο ορίζει η τεχνολογία. Σε τελική ανάλυση, αναδύεται η ιδιαίτερη πολιτική σημασία του ζητήματος υπό την έννοια ότι –ειδικά- η περιβαλλοντική η Έρευνα & Ανάπτυξη, αντί ν’ αποτελεί μια αφηρημένη διαδικασία υπαγόμενη στους κανόνες των επιχειρηματικών παιγνίων, δύναται και πρέπει ν’ αποτελεί μια οργανωμένη κοινωνικοοικονομική διαδικασία.The modern environmental quantitative analysis is primarily made in the concept of deficit of resources. Alternatively, the modern environmental problems can be seen in the concept of deficit of technology. The object of the work is the development of ecological finance models for basis technology. Τhe issue of technological development is determined generally as degree of negentropy (=negative entropy), which is achieved through investing on Research & Development. The object of this work is the standardization of the conditions according to which this progress should be achieved. In Chapter 1, technology is defined as the measure of success of a unit of information transfer per unit of energy flow. According to this definition, technology has to do not only with the human technological accomplishments, but also with the natural processes as a reference system. As a natural measure of the cost and efficiency of each energy flow we define Exergy, meant as a measure of a system’s classification. This perception is based on two scientific theories that on a biophysical level are likely to converge, a) the Second Law of Thermodynamics and b) the Theory of Information. In the following, empirical data for the Earth's exergy budget and its reproduction mechanism are provided. In Chapter 2 we model the macro-structure of technology ecological financing. Under this regard, the material transactions between Nature and Economy constitute a singular biophysical credit system. In fact, money is a whole of converted natural resources, the diachronic depreciation of which is a result of the validity of the Second Law of Thermodynamics (=Law of Entropy). Here, we develop the principles of this biophysical credit system, based on the of mass and energy flows between the Economy and Nature. Furthermore, we model the two basic restrictions that function and -combined- necessitate the permanent technological progress. These are: a) the exergy reserve and b) the ecosystem's pollution biocapacity. Finally, there is an import of these variables in selected neoclassical economic models. In Chapter 3 we model the micro-structure of technology ecological financing. Here, the Research & Development is modelled as an informational process that involves uncertainty. Furthermore, is examined theoretically the correlation between the increase of financial investment and the statistical reduction of uncertainty. Henceforth, the basic economic tools that are used for the connection of economy with the ecosystem are developed. More concretely, indicators such as the scarcity rent, the substitution objective, the financial efficiency of Research & Development, the financial substitution accelerator are imported, but also significances, such as exergy investing –with emphasis on the biophysical attribution and the total exergy cost- and the environmental banking –with emphasis on the Research & Development micro-finance potential as well as on the self-financing of the energy value of money. Chapter 4 is concerned with certain special issues of technology finance, which have been separated in three basic categories: a) issues of energy scale b) issues of materials technology and c) issues of ecosystems finance. More specifically, there is a reference on the Stern Review (2006) on the finances of climatic change and the role of technological change for its confrontation. In accordance to this model, is also mentioned the study of the European Fusion Development Agreement - EFDA (2001) for the effect of learning economies in the progress of the cost of the most rising large-scale energy technology, thermonuclear fusion. In the following, there is a reference on certain of rising industrial materials evaluation models in the international market, such as ceramics, nano-materials and biomimetic materials. Hence, there's illustrated a basic economic analysis for the contribution of recycling. Finally, there’s a significant reference on the very important study of Constanza et al. (1997) on the value of ecosystem services, as the foundation of a new economic theory that concerns ecosystems' development finance. This work is trying to render in a concrete way the bond between Nature and the industrial production, which is determined by technology. In final analysis, the special political importance of the question is also emerged, provided that the environmental Research & Development –as it is alleged especially nowadays- instead of a process submitted to the rules of enterprising games, should be able to constitute an organised socio-economic activity.Γεώργιος Δ. Καρακατσάνη

Data and code for the exploratory data analysis of the electrical energy demand in the time domain in Greece

We present data and code for visualizing the electrical energy data and weather-, climate-related and socioeconomic variables in the time domain in Greece. The electrical energy data include hourly demand, weekly-ahead forecasted values of the demand provided by the Greek Independent Power Transmission Operator and pricing values in Greece. We also present the daily temperature in Athens and the Gross Domestic Product of Greece. The code combines the data to a single report, which includes all visualizations with combinations of all variables in multiple time scales. The data and code were used in Tyralis et al. (2017) [1]