Gas-foamed poly(lactide-co-glycolide) and poly(lactide-co-glycolide) with bioactive glass fibres demonstrate insufficient bone repair in lapine osteochondral defects

Deep osteochondral defects may leave voids in the subchondral bone, increasing the risk of joint structure collapse. To ensure a stable foundation for the cartilage repair, bone grafts can be used for filling these defects. Poly(lactide-co-glycolide) (PLGA) is a biodegradable material that improves bone healing and supports bone matrix deposition. We compared the reparative capacity of two investigative macroporous PLGA-based biomaterials with two commercially available bone graft substitutes in the bony part of an intra-articular bone defect created in the lapine femur. New Zealand white rabbits (n = 40) were randomized into five groups. The defects, 4 mm in diameter and 8 mm deep, were filled with neat PLGA; a composite material combining PLGA and bioactive glass fibres (PLGA-BGf); commercial beta-tricalcium phosphate (beta-TCP) granules; or commercial bioactive glass (BG) granules. The fifth group was left untreated for spontaneous repair. After three months, the repair tissue was evaluated with X-ray microtomography and histology. Relative values comparing the operated knee with its contralateral control were calculated. The relative bone volume fraction ( increment BV/TV) was largest in the beta-TCP group (pPeer reviewe

Author Correction: A Database of Snow on Sea Ice in the Central Arctic Collected during the MOSAiC expedition

Correction to: Scientific Data, published online 22 June 2023 The original version showed the wrong image for Figure 3, with the image for Figure 4 used for both. This has been corrected in the pdf and HTML versions of the article, with the correct version of Figure 3 replacing the duplicated figure. The dates in the figure captions were also incorrect and have been amended as follows: Figure 3 caption: “from 2019-10-25 - 2020-07-30” modified to “from 2019-10-25 - 2020-05-15” Figure 4 caption: “from 2020-02-25 - 2020-07-30” modified to “from 2020-06-13 - 2020-07-30”

Synteettisiä polttoaineita ja olefiineja metsätähteistä, hiilidioksidista ja sähköstä: Teknistaloudellinen tarkastelu

The objective of this compilation dissertation is to examine and compare the technical and economic feasibility of selected large-scale plant configurations capable of producing synthetic fuels or chemicals from renewable feedstocks. The evaluation of technical performance is based on mass and energy flows calculated with ASPEN Plus® simulation software. The investment costs and the sensitivity of overall economics to different price assumptions are investigated with a spreadsheet based tool. The production of synthetic fuels from CO2, water and electricity is an emerging process alternative, whose feasibility against gasification-based production is evaluated in detail. Three basic production routes are considered: (1) production from biomass residues via gasification; (2) from CO2 and electricity via water electrolysis; (3) from biomass and electricity via a hybrid process combining elements from gasification and electrolysis. Process designs are developed based on technologies that are either commercially available or at least successfully demonstrated on a pre-commercial scale. The following gasoline equivalent production cost estimates were calculated for plants co-producing fuels and district heat: 0.6–1.2 €/Lgeq (18-37 €/GJ) for synthetic natural gas, 0.7–1.3 €/ Lgeq (21-40 €/GJ) for methanol and 0.7–1.5 €/Lgeq (23-48 €/GJ) for gasoline. For a given end-product, the lowest costs are associated with thermochemical plant configurations, followed by hybrid and then by electrochemical plants. Production costs of gasification-based configurations can be further reduced by five per cent, if filtration temperature can be successfully elevated from its present 550 °C level to the target of 850 °C. The results of this thesis can be used to guide future process development work towards configurations identified as best candidates for near-term deployment at scale. The results can also be used by the industry and the government to make rational decisions about development projects and policy measures that will help renewable fuel technologies to reach a self-sustaining growth path.Tässä yhdistelmäväitöskirjassa tarkastellaan uusiutuvien polttoaineiden ja kemikaalien valmistamiseen soveltuvien tuotantoprosessien teknistaloudellista suorituskykyä. Tarkastelujen lähtökohtana on Suomessa viime vuosina kehitetty metsätähteiden paineistettuun leijukerroskaasutukseen, kaasun kuumasuodatukseen, katalyyttiseen tervojen ja hiilivetyjen reformointiin sekä konventionaaliseen synteesiteknologiaan perustuva prosessi. Teknologian toimivuus demonstroitiin VTT:llä vuosina 2007 – 2011 toteutetuissa pitkäkestoisissa prosessikehityskokoluokan koeajoissa sekä teollisella pilottilaitoksella. Hiilidioksidista ja vedestä sähköenergialla valmistetut polttoaineet ovat mielenkiintoinen uusi teknologiavaihtoehto, jonka suorituskykyä suhteessa kaasutukseen perustuvaan prosessiin arvioitiin nyt ensimmäistä kertaa. Tutkimuksessa vertaillaan kolmea eri tuotantoreittiä, joissa synteettisiä liikennepolttoaineita tuotetaan joko (1) metsätähteistä kaasutuksen kautta; (2) hiilidioksidista ja sähköstä veden elektrolyysin kautta; tai (3) metsätähteistä ja sähköstä kaasutusta ja elektrolyysiä yhdistelevän hybridiprosessin kautta. Tuotantoreittien teknistä suorituskykyä vertaillaan laskemalla laitosten aine- ja energiavirrat ASPEN Plus® -simulointiohjelmalla. Taloudellista suorituskykyä vertaillaan arvioimalla investointi- ja tuotantokustannukset taulukkolaskentaohjelmalla. Tuotantokustannusten riippuvuutta lähtöoletuksista tutkitaan lisäksi herkkyystarkastelujen avulla. Polttoaineille laskettiin seuraavat, tuotantoreitistä riippuvat, bensiinilitran energiasisältöä vastaavat tuotantokustannusarviot: metaani 0,6–1,2 €/Lb-ekv. (18–37 €/GJ), metanoli 0,7–1,3 €/Lb-ekv. (21–40 €/GJ) ja bensiini 0,7–1,5 €/Lb-ekv. (23–48 €/GJ). Alhaisimmat kustannukset saavutetaan kaasutukseen perustuvalla prosessilla, toiseksi alimmat hybridiprosessilla ja korkeimmat elektrokemiallisella prosessilla. Metsätähteiden kaasutukseen perustuvan prosessin tuotantokustannukset alenevat viisi prosenttia, mikäli reformointia edeltävä suodatuslämpötila pystytään nostamaan nykyisestä 550 °C asteesta tavoiteltuun 850 °C asteeseen. Väitöskirjassa tarkasteltujen prosessien tuotantokustannukset ovat nykyisellään fossiilisia liikennepolttoaineita korkeammalla tasolla. Uusiutuvien polttoaineiden kehittäminen kilpailukykyisiksi edellyttääkin pitkäkestoisia edistämistoimia. Näihin lukeutuu merkittävä panostus tutkimukseen, mutta erityisesti toimet, jotka nopeuttavat demonstraatiolaitosten rakentamista

Biomassan kaasutukseen perustuvien pienen kokoluokan sähkön ja lämmön yhteistuotantolaitosten kilpailukyky Suomessa

Tässä diplomityössä on tarkasteltu biomassan kaasutukseen perustuvien, polttoaineteholtaan 1 - 10 megawatin, sähkön ja lämmön yhteistuotantovoimalaitosten kilpailukykyä suomalaisilla energiamarkkinoilla. Tarkastelujen kohteeksi on valittu neljä erilaista kaasutusvoimalaitosta, joita on keskinäisen tarkastelun lisäksi verrattu myös konventionaaliseen yhteistuotantotekniikkaan sekä lämmön erillistuotantoon. Tarkastelu on luonteeltaan teknistaloudellinen. Suorituskykylaskelmat on tehty aine- ja energiataseiden taulukkolaskentaohjelmalla (Kurkela, 2005) ja taloudelliset tarkastelut laitosten lämmön- ja sähköntuotannon kustannusten avulla. Työhön ei sisälly kokeellista osiota, joten lähtöarvot pohjautuvat alan uusimpaan kirjallisuuteen, asiantuntija-arvioihin sekä VTT:llä käytettävissä olleeseen tietoon. Työn tuloksia ei ole tarkoitettu käytettäväksi minkään yksittäisen voimalaitoksen investointipäätöksen pohjana, sillä vertailtujen voimalaitosten kilpailukyky on voimakkaasti riippuvainen paikallisista olosuhteista, kuten esimerkiksi lämmönkulutuksen karakteristiikasta ja polttoaineen saatavuudesta. Tarkastelujen perusteella saadaan kuitenkin asianmukainen kuva kaasutusvoimaloiden keskinäisestä kilpailuasetelmasta sekä niiden kilpailukyvystä suhteessa perinteiseen voimalaitostekniikkaan. Kaasumoottoreihin perustuvat laitokset osoittautuivat kilpailukykyisiksi tavoiksi tuottaa energiaa biomassasta 1 - 10 MW kokoluokassa, kun taas sekä kaasuturbiinivoimala että perinteiseen Rankine-kiertoon perustuva yhteistuotantolaitos osoittautuivat epäkiinnostaviksi investointikohteiksi. Polttokennovoimala nousee vertailun kilpailukykyisimmäksi vaihtoehdoksi polttokennojen ominaisinvestointikustannusten laskiessa 65 000 tunnin käyttöajalla 615 E/kWe ja 43 000 tunnin käyttöajalla 410 E/kWe tasolle. Moottorivoimalaitokset saavuttanevat kaupallisen kypsyyden vuoden 2010 ja polttokennovoimala vuoden 2015 jälkeen. Kaasutusmoottorilaitokset ovat jo nyt taloudellisesti kiinnostava energiantuotantovaihtoehto pienessä kokoluokassa ja tulevaisuudessa niiden kilpailukyky oppimisvaikutuksen aiheuttaman kustannusten laskun seurauksena edelleen paranee. Uusien energiantuotantotekniikoiden kaupallistumista voitaisiin nopeuttaa julkisin toimenpitein esimerkiksi demonstrointilaitoksille myönnettävän lisätuen muodossa

Avoimen lähdekoodin komponentin käyttö integraatiossa valtakunnalliseen terveydenhuoltojärjestelmään

Työssä käydään läpi avoimen lähdekoodin komponenttien valitsemista, käyttöönottoa, käyttämistä, tietoturvaa sekä ylläpitämistä ja päivittämistä. Työssä etsitään vastaukset kolmeen avoimen lähdekoodin komponentteja koskevaan tutkimuskysymykseen. Tutkimuskysymykset koskevat komponentin valintaa, ylläpitämistä ja päivittämistä sekä mainittuja asioita helpottavia toimintatapoja. Teoriaosuudessa käsitellään avoimen lähdekoodin komponentteja, alkaen niiden kehityksestä ja kehittämiseen johtavista motivaatioista. Osuudessa käsitellään komponenttien lähdekoodin avoimuuden vaikutusta tietoturvaan, komponenttien kehitykseen liittyvää yhteisöä, komponenttien valintaa, avoimen lähdekoodin komponenttien lisenssejä, komponenttien käyttöönottoa ja käyttämistä sekä komponenttien päivittämiseen liittyviä ongelmia. Päivittämistä ja komponentin ylläpitämistä varten esitellään toimintatapoja, joilla ongelmia voidaan välttää. Toimintatapoja käsitellään yleisesti ohjelmistokehittämisen näkökulmasta ja myös versionhallinnan toimintamalleja avataan. Työssä tehtävässä integraatiossa avoimen lähdekoodin lääkinnällisten kuvien katselin-komponentti otetaan käyttöön järjestelmään, joka on integroitunut käyttämään valtakunnallista terveydenhuoltojärjestelmää, Kanta-palveluita. Kanta-palveluista erityisesti Kuva-aineistojen arkisto on työn kannalta merkittävä. Atostekin eRA on Kanta-palveluita käyttävä järjestelmä, jonka lääkinnällisten kuvien välittämisestä ja näyttämisestä vastaavaan osajärjestelmään komponentin integraatio kohdistuu. Integraation toteuttamisen lisäksi työssä käsitellään integraatiossa ilmenneitä haasteita ja ratkaisuja niihin. Työssä käydään läpi myös onnistuneen integraation jälkeistä avoimen lähdekoodin komponentin ylläpitämistä ja päivittämistä, sekä nostetaan esiin ongelmakohtia kuten muuttuneen toimintalogiikan sisältävän päivityksen käyttöönottoa. Työn käytännön osuudessa esitellään myös avoimen lähdekoodin komponentin valitsemista varten luotu prosessi. Valitsemisprosessi perustuu iteraatioon ja sillä voidaan valita avoimen lähdekoodin komponentti, kun ehdokkaita on useita. Prosessissa on tarkoitus käydä ehdokkaita kokonaisvaltaisesti läpi ja tehdä harkitusti valinta parhaasta ehdokkaasta. Valitsemisprosessia käytetään myös työn integraatiossa käytettävän komponentin valintaan