Kestävän kehityksen torille 2020: kohtaamisia torilla : Loppuraportti ympäristöalan koulutuksen tulevaisuuden tarpeista

Kestävän kehityksen torille 2020 -hanke on ollut OPM:n ESR-rahoitteinen projekti, jossa on selvitetty kestävän kehityksen mukaisen ympäristöalan koulutuksen määrällisiä ja laadullisia haasteita vuoteen 2020 korkeakoulutasolla. Loppuraportissa on pohdittu erityisesti generalistisen koulutuksen, työelämän ja kansainvälisyyden haasteita. Keketori-tulevaisuusverstas kokosi yhteen eri alojen asiantuntijoita ja lopputuloksena syntyi hyvin konkreettisia visioita tulevaisuuden tarpeista

Concept and Implementation of a Student Design Project for the Development of Sustainable Products

Technology is a major driver for leveraging the potential of multidimensional sustainable development, regardless of the sector examined. Therefore, engineers have an important contribution in developing innovative technical solutions to ensure more sustainable alternatives to conventional processes or products. In order to support this comprehension from an early age on, it is the task of lecturers at universities by developing students access to sustainable engineering activities with new teaching programs. Regarding conventional product development, the question arises how sustainable products can be developed, which concepts for design and which methods for validation and quantification can be used. These and further questions are the basis of the project-based learning (PBL) approach introduced in this paper as part of a new module "Development of Sustainable Products" at the Faculty of Mechanical Engineering at the Leibniz University Hannover. In this paper, the need for new courses in the ecological sustainability context and the requirements for student project work are presented. The concept of the project and the overall objective, that the students are required to assess the ecological environmental impact of electric toothbrushes over the entire product life cycle based on a life cycle assessment (LCA) is introduced. After successfully participating in this project, students are able to conduct ecological sustainability analyses and understand the complexity within the development of sustainable products

Nucleation of Electrodeposited Lithium Metal: Dendritic Growth and the Effect of Co-Deposited Sodium

Higher energy density batteries are desired, especially for mobile electronic devices. Lithium metal anodes are a possible route to achieving high energy and power density due to their light weight compared to current graphite anodes. However, whisker growth during lithium electrodeposition (i.e. charging) represents a serious safety and efficiency concern for both lithium metal batteries and overcharging of graphite anodes in lithium-ion batteries. The initial morphology of deposited lithium nuclei can have a significant impact on the bulk material deposited. The nucleation of lithium metal from an organic ethylene carbonate: dimethyl carbonate (EC:DMC) and an ionic liquid (trimethylbutylammonium bis(triflouromethanesulfonyl)imide) electrolyte has been studied. Whisker extrusion and tip-based dendrite growth was observed ex-situ, and confirmed by in-situ optical microscopy experiments. The nucleation of a non-dendritic sodium co-deposit is also discussed. A model based on nuclei geometry is provided which gives insight into the deposition rate at constant overpotential. The lithium metal anode was first used in a primary battery because of the metal's light weight and negative potential. When the anode was tested in a secondary battery, whiskers, also called dendrites, appeared upon recharging were identified as a hazard, leading to the safer graphite intercalation anodes commercialized in secondary batteries today. 1 Lithium whisker growth has been studied, but not fully understood. The mechanism of lithium dendrite growth and mitigation of dendrites is important in realizing a reliable lithium metal anode. Dendrite suppression has also become an important topic in overcharging lithium ion batteries with graphite intercalation anodes. It would be highly desirable to find mechanisms that prevent the formation of dendrites during the unintentional deposition of lithium. The morphology of electrodeposited and cycled lithium is a function of the electrolyte and electrochemical conditions. 2,3 Lower deposition rates tend to lead to moss-like lithium deposits and delayed dendrite growth. Higher deposition rates result in longer, entangled dendrites. Reliable suppression of dendrites has so far been achieved by confining the lithium electrode with a solid ceramic electrolyte, adding selected cations to form and electrostatic shield, and co-depositing metals such as sodium or potassium with lithium. The ceramic electrolyte solves the dendrite problem by providing a physical barrier to dendrite growth. While dendrites are known to grow through separators and even polymers, 2,8 the ceramic electrolyte is an effective physical barrier. Given the large inherent volume change in a lithium metal anode, maintaining contact with the metal electrode during discharge is problematic. 9 Ding et al. showed that adding a small concentration of Cs + , whose potential is slightly negative of that of lithium, creates an electrostatic shield that results in a dendrite-free lithium deposit. 11,12 Although dendrite growth can be suppressed or eliminated, knowledge about * Electrochemical Society Student Member. * * Electrochemical Society Fellow. z E-mail: [email protected] the lithium deposition process is important in order to suppress the growth of dendrites under a wide range of conditions. In addition, the recent papers on dendrite-free lithium deposits have coulombic efficiencies less than 100% and often in the 70 to 95% range. 9-12 Tip growth of dendrites can be electrochemically explained to some extent. It is commonly stated that a rupture in the SEI leaves fresh lithium metal exposed, which is the site for preferential plating leading to the formation of a protrusion. 17 Yamaki et al. present a mechanism where the SEI cracks due to stress from lithium being deposited underneath it. The stress caused by the SEI forces the movement of lithium along defects and grain boundaries. Lithium is forced out of the crack in the SEI, extruding a whisker. Continued growth occurs with lithium depositing on the substrate instead of the protruding whiskers for some time. Lithium then deposits on the tip and kink points of the growing whisker. This mechanism explains the morphology observed but it is hard to explain why, after the SEI rupture, lithium would continue to deposit through the SEI instead of on the freshly deposited lithium at the crack. The initial form of the metal deposit can be investigated by examining the morphology at different points in the electrodeposition process. When a potential is applied, nuclei populate the surface and begin to grow. The observed current is a direct result of the growing surface area available for deposition. Eq. 1 shows the basic form for the current, where N is the number of nuclei, k is the deposition rate in mol/(cm 2 s), n is the number of equivalents per mole, and F is Faraday's constant. i = Ar ea nuclei · N · kn

Kestävän kehityksen torille 2020 : Skenaarioraportti

Agora 2020 - Towards Sustainable Development 2020. Scenario report, in Finnish, Abstract in English

Two Steps to IT Transparency: A Practitioner’s Approach for a Knowledge Based Analysis of Existing IT Landscapes in SME

Purpose – The purpose of this paper is to show how knowledge intensive information technology (IT) applications within an organisation can be identified and analysed to achieve two corporate goals: First, an optimisation of the corporate IT landscape that avoids inefficiencies or redundancies. Second the implementation of a knowledge management (KM) system that is aligned with the corporate IT infrastructure. Design/methodology/approach – Methodically, the approach can be described as a practical two-step procedure. In the first step the knowledge intensive IT systems are identified through a questionnaire that is performed in the IT department of the organisation. Based on the expertise of the IT management adequate information concerning benefits and utilization of the applications and the description of technical conditions can be determined. On the basis of the work of the first step, selected user groups (key-user, admin-user, heads of departments, etc.) are surveyed on a broader base through semi-structured interviews. The focus here is to determine the application within its processes and to identify the importance in the fulfilment of the daily tasks as well as the capabilities in knowledge management. Therefore the survey covers the main questions regarding the classification of KM and provides a solid foundation for optimisations regarding the IT infrastructure. The two-step approach also provides the flexibility to identify future processes concerning an appropriate KM system and to identify practical adaptions of the existing IT landscape. Originality/value – The suggestion of a newly developed method to identify and assess knowledge intensive IT systems – what includes hard- and software – within an organisation. The results of the method can be used to develop recommendations to improve the conceivably of already existing KM or to originate an organisational KM as well as to enhance the existing IT landscape. This includes in particular the consideration of the processes in which knowledge is generated, stored, used and shared. Practical implications – The identification, utilization and harmonization of KM intensive systems can be a substantial advantage during the implementation or enhancement process of KM for two reasons: First, the important and implicitly for KM purposes used systems are identified and evaluated before the inception of the organisational KM. Second, the knowledge management orientation of the approach allows reducing both, the complexity and the variety of IT applications within an organisation

Tiekartta kestävän puuntuotannon tehostamiseksi

Luken kirjat, raportit, oppaat ja esittee

Suomi elää metsästä myös 2035 – Keskustelunavaus metsäsektorin arvonlisän kaksinkertaistamiseen

Metsäsektorin rooli Suomen kansantaloudessa on merkittävä. Suomessa sekä muissa pohjoismaissa on erittäin korkealuokkaista metsäsektorin tutkimus- ja innovaatiotoimintaa. Suomen biotalousstrategiassa tavoitteeksi on asetettu biotalouden arvonlisän kaksinkertaistaminen. Tässä keskustelunavauksessa tarkastelemme Suomen biotalousstrategian tavoitteiden toteutumista metsäsektorin arvonlisän kasvun osalta. Tutkimuskentästä on noussut tai nousemassa teolliseen mittakaavaan erittäin potentiaalisia puubiomassan innovaatioita. Tällä hetkellä Suomen metsäbiotalouden arvonlisä luodaan jalostusketjun alkupäässä ja kansallista satsausta arvoketjun pidentämiseen tarvitaan. Tarkastelemme tässä työssä erityisesti sellukuidun, mekaanisen puutuoteteollisuuden ja niiden sivuvirtojen jatkojalosteiden arvonlisää. Laskemme kaksi skenaariota, joissa biotalousstrategiassa asetettu 50 miljardin euron arvonlisätavoite saavutetaan metsäsektorin osalta vuoteen 2035 mennessä. Keskitymme työssä vain taloudellisiin muuttujiin, ja esimerkiksi biodiversiteetti- tai hiilinieluvaikutuksia ei ole arvioitu. Reaalimaailmassa näillä muuttujilla on keskeinen rooli tulevaisuuden metsäsektorin tulevaisuuden näkymiin ja toimien suuntaamiseen. Kuiduttavan teollisuuden osalta tarkastelemme sellukuidun konversiota tekstiilikuiduksi ja keiton sivutuotteena syntyvän ligniinin jatkojalostusta betonin notkistimeksi. Samoin tarkastelemme uudentyyppisten muovia korvaavien pakkausmateriaalien kasvavaa tuotantoa. Nämä tuotteet valikoituivat esimerkeiksi tarkasteluihimme, koska niistä oli saatavilla riittävästi tietoa arvonlisälaskentaa varten. Tarkastelusta huomataan, että merkittävää arvonnousua voidaan saavuttaa jo jalostamalla sellua tekstiilikuiduksi, mutta huomattavasti suurempaa potentiaalia olisi siirryttäessä arvoketjussa eteenpäin eli tekstiilimateriaaleihin ja kuluttajatuotteisiin asti. Sivuvirrasta erotettavan ligniinin jatkojalostuksessa on suuri potentiaali, ja tässä työssä oletamme, että se hyödynnetään kohtuullisen arvonlisäyksen ja suuren volyymin betonin tuotannon notkistimena. On huomattava, että ligniinillä on jo nyt hyvin korkean arvon loppukäyttöpotentiaalia esimerkiksi akkumateriaalina, mutta tästä ei ollut saatavilla riittävää tietoa arvonlisälaskentaa varten. Mekaanisen puutuoteteollisuuden osalta oletamme, että sahatuotteiden jatkojalosteiden suhteellinen osuus tulisi kasvamaan perinteiseen sahatavaraan nähden eli Suomeen syntyisi teknologisesti huippuluokan CLT- ja muunlaisten puutuotteiden jatkojalostusekosysteemi. Sahateollisuuden sivuvirrasta eli sahanpurusta oletamme valmistettavan hiilihydraattipohjaisia emulgaattoreita, joiden arvo on suhteellisen suuri, vaikkakin volyymit pieniä. Biotuotteiden arvonlisän merkittävä kasvattaminen kotimaassa vaatisi huomattavia, jopa kymmenien miljardien eurojen investointeja teollisuudelta. Täällä tehtävästä uusien tuotteiden kehityksestä huolimatta teollisen mittakaavan tuotannolliset investoinnit eivät automaattisesti kohdennu Suomeen. On ”miljardin euron kysymys”, kuinka Suomesta tulisi mahdollisimman kilpailukykyinen ja kiinnostava kohdemaa yritysten investoinneille. Yritykset tekevät investointipäätöksensä omalla logiikallaan, mutta julkisella sektorilla ja maan teollisuuspolitiikalla on yhtälössä vaikutuksensa. Onko Suomi riittävän kiinnostava kohdemaa esimerkiksi tekstiilikuituja tai muita korkean jalostusarvon tuotteita tuottaville yrityksille? Löytyykö täältä kilpailukykyisiä teollisia ekosysteemejä, jotka puoltaisivat investointien sijoittumista tänne? Siirtyminen arvoketjussa ylöspäin vaatisi panostusta muun muassa osaamisen kasvattamiseen, kokeellisiin ympäristöihin ja ylösskaalaamiseen. Onnistuminen edellyttäisi myös TKI-panostuksien kasvattamista, investointeja ja uudistunutta koulutusta. Automatisaatio ja digitalisaatio voivat olla muutoksen avaimia työn tuottavuuden nostamiseksi. Suomessa olisi potentiaalia metsäpohjaisen arvonlisän moninkertaistamiseen. Toivoa siis on, mutta pystymmekö muokkaamaan toimintaympäristön niin myönteiseksi, että kotimaiset ja kansainväliset yritykset ovat halukkaita investoimaan Suomeen