Inducible Mutagenesis and Biofilm Formation in Streptococcus uberis

The evolutionary success of bacteria depends on genetic variability. This variability may be the result of beneficial mutations in the genome or from the uptake of genetic elements that increase viability under stress conditions. Bacteria are repeatedly exposed to agents such as antibiotics and host immune responses, which may induce in bacteria a variety of survival strategies, including mutagenic mechanisms. The development of antibiotic resistance is one of the serious consequences of these mechanisms. Bacteria increase genetic variability and survive DNA damage by using horizontal gene transfer, competence and DNA repair mechanisms such as the SOS response, homologous recombination and mismatch repair. Besides genetic rearrangements, bacteria have other mechanisms to persist in hostile environments. Biofilms are sessile, often polysaccharide-encased bacterial growth forms that are particularly tolerant to mechanical shearing, antibiotics and host immune responses. Bovine udder infection, or mastitis, is an inflammation of the mammary gland caused by bacteria and it is usually recognized by clinical signs including abnormalities in the milk and the udder. Mastitis is the most common disease in the dairy industry and account for a significant proportion of the antibiotic treatments in dairy cows. Streptococcus uberis is a Gram-positive pathogenic bacterium and a member of the pyogenic group of the genus Streptococcus. S. uberis mainly infects the udder from environmental sources and is one of the most common causative agents of bovine mastitis. However, the molecular biology of S. uberis has been relatively unknown. The members of the Streptococcaceae family have been considered to lack the classical SOS response. In the first part of this research, the stress tolerance and mutagenic mechanisms of S. uberis were characterized. In study I, a novel self-regulated SOS -response gene cassette was identified and the expression of this cassette was induced by UV -light as well as the antibiotic ciprofloxacin. S. uberis was shown to perform mutagenic DNA -repair after UV -exposure and the repair was mediated by error-prone polymerase UmuC coded by the SOS -response gene cassette. This mutagenesis was shown to promote the development of antibiotic resistance and, according to the database searches, the homologs of this SOS gene cassette are found in several other streptococcal species. In study II, exposure to the fluoroquinolone antibiotic ciprofloxacin was also shown to induce antibiotic resistance-promoting mutations in S. uberis, but the mutagenesis was not UmuC-mediated. Unlike the model organism of the SOS response, Escherichia coli, S. uberis has distinct mechanisms for UV- and ciprofloxacin-induced mutagenesis. In study III, the effects of a sublethal concentration of ciprofloxacin on S. uberis were studied by proteomics. As a result of ciprofloxacin stress, S. uberis differentially expressed 20 proteins. The proteins were identified by mass spectrometry as enzymes involved in oxidative stress tolerance, NADH generation and nucleotide biosynthesis. The results suggest that ciprofloxacin exposure causes oxidative damage in S. uberis. The changes in enzymes involved in nucleotide balance suggest that nucleotide biosynthesis is a mechanism to stimulate mutagenesis leading to the development of antibiotic resistance. In the final part of the work, the ability of S. uberis to form biofilms was characterized and the biofilm formation of clinical and subclinical S. uberis isolates was investigated. The strains differed in their ability to form biofilms, ranging from low-producing strains to strains producing thick, multi-layered biofilms. To determine whether biofilm production by S. uberis is an inducible event, the effect of proteins from the host was tested. Milk, the natural growth medium of mastitis bacteria, induced biofilm formation in most strains, even at low concentrations. Further analyses indicated that the milk components casein and especially α- and β-casein are the primary inducing agents of biofilm production. The proteolytic activity of S. uberis is involved in this induction process, possibly by releasing peptides from caseins. Research on stress inducible systems provides us with information on how bacteria evolve, develop antibiotic resistance and escape the host immune system. The effects of antibiotic usage on bacteria are one of the most important questions in modern medicine, and knowledge of these effects helps in evaluating the necessity of antibiotic therapy. The biofilm formation of S. uberis provides a possible explanation for the ability of S. uberis to cause persistant mastitis, independent of antibiotic treatment.Bakteerien menestyminen muuttuvassa ympäristössä on riippuvainen geneettisestä vaihtelusta. Tämä geneettinen vaihtelu voi olla seurausta hyödyllisten mutaatioiden syntymisestä tai bakteerien hankkimista DNA-elementeistä, jotka parantavat selviytymiskykyä stressitilanteissa. Bakteerit altistuvat jatkuvasti stressaaville ympäristötekijöille, kuten antibiooteille ja isäntäorganismin immuunijärjestelmälle, jotka saattavat aktivoida selviytymismekanismeja kuten mutaatiomekanismeja. Antibioottiresistenssin kehittyminen on yksi näiden mekanismien vakavista sivuvaikutuksista. Horisontaalinen geenisiirto, kompetenssi ja DNA-korjausmekanismit, kuten SOS-vaste, homologinen rekombinaatio ja mismatch-korjaus, ovat järjestelmiä, joiden avulla bakteerit lisäävät geneettistä muunteluaan ja selviävät DNA-vaurioista. Geneettisten uudelleenjärjestäytymisten lisäksi bakteereilla on myös muita keinoja, joiden avulla selvitä vaikeissa olosuhteissa. Biofilmit ovat alustaansa kiinnittyneitä bakteerikasvustoja, jotka ovat usein polysakkaridien ympäröimiä. Biofilmit kestävät erittäin hyvin mekaanista rasitusta, antibiootteja ja isäntäorganismin immuunipuolustuksen hyökkäyksiä. Naudan utaretulehdus eli mastiitti on bakteerien aiheuttama maitorauhasen tulehdus ja se diagnosoidaan useimmiten kliinisten oireiden, kuten utareen muutosten tai maidon epänormaalin koostumuksen, perusteella. Mastiitti on lypsykarjan yleisin sairaus ja yleisin antibioottihoitojen syy. Streptococcus uberis on Gram-positiivinen patogeeninen bakteeri, joka kuuluu Streptococcus -suvun pyogeeniseen ryhmään. S. uberis infektoi utareita enimmäkseen ympäristölähteistä ja on yksi yleisimmästä naudan mastiitin aiheuttajista. Tästä huolimatta S. uberis bakteerin molekyylibiologiasta tiedetään suhteellisen vähän. Aiemmin on uskottu, että Streptococcaceae heimon bakteereilta puuttuu tyypillinen DNA-vaurioissa aktivoituva SOS-stressivaste. Tämän tutkimuksen ensimmäisessä osassa karakterisoidaan S. uberis bakteerin stressinsietokykyä ja mutaatiomekanismeja. Osajulkaisussa I identifioitiin S. uberis bakteerista uusi SOS-vasteoperoni, joka aktivoituu UV-valon ja antibioottialtistuksen vaikutuksesta ja säätelee itse omaa synteesiään. UV-altistuksen seurauksena syntyneiden DNA-vaurioiden korjauksesta vastaa UmuC, joka on SOS-vasteoperonin koodaama mutaatioita tuottava polymeraasi. Tämän mutaatioita aiheuttavan prosessin havaittiin kehittävän antibioottiresistenssiä. Tietokantahakujen avulla kyseisen SOS-vasteoperonin kanssa homologisia geenialueita löydettiin myös useista muista streptokokkilajeista. Osajulkaisussa II osoitettiin myös fluorokinoloni-antibiootti siprofloksasiinille altistumisen aiheuttavan mutaatioita ja antibioottiresistenttiyttä S. uberis bakteerissa, mutta tämä mutageneesi ei ollut UmuC:n aiheuttamaa. Toisin kuin malliorganismi Escherichia coli bakteerilla, S. uberis bakteerilla on erilaiset mekanismit UV- ja siprofloksasiini-indusoidulle mutageneesille. Osajulkaisussa III tutkittiin subletaalien siprofloksasiini-konsentraatioiden vaikutusta S. uberis bakteeriin proteomiikan avulla. Siprofloksasiini-stressin vaikutuksesta 20 proteiinin ilmentyminen muuttui. Massaspektrometrian avulla nämä proteiinit tunnistettiin oksidatiivisen stressin sietokyvyssä, NADH:n synteesissä ja nukleotidien biosynteesissä toimiviksi entsyymeiksi. Tulosten perusteella siprofloksasiinialtistus aiheuttaa oksidatiivisia vaurioita S. uberis bakteerissa. Muutokset nukleotiditasapainosta vastaavien entsyymien määrässä puolestaan viittaavat siihen, että nukleotidien biosynteesi voi olla mutageneesiä stimuloiva mekanismi, joka johtaa antibioottiresistenssin kehittymiseen. Tutkimuksen viimeisessä osassa tutkittiin kliinisten ja subkliinisten S. uberis kantojen kykyä muodostaa biofilmiä. Kantojen muodostamat biofilmit vaihtelivat paksuudeltaan suuresti lähes olemattomasta biofilmistä paksuihin monikerroksisiin biofilmeihin. Selvittääksemme onko biofilmin muodostus indusoitavissa S. uberis bakteerissa, testasimme isäntälajista peräisin olevien proteiinien vaikutusta biofilmin muodostukseen. Maito, luonnollinen mastiittibakteerin kasvualusta, indusoi biofilmin muodostusta jopa pieninä pitoisuuksina useimmissa kannoissa. Jatkotutkimuksissa selvisi, että maidon komponentti kaseiini ja etenkin α- ja β-kaseiinit ovat ensisijaiset indusoijat biofilmin muodostuksessa. S. uberis bakteerin proteolyyttisellä aktiivisuudella havaittiin olevan merkitystä biofilmin muodostuksessa. Tämä mahdollisesti viittaa siihen, että bakteeri vapauttaa kaseiinista proteolyyttisesti peptidejä, jotka toimivat indusoijina. Stressi-indusoituvien systeemien tutkimus lisää tietoa siitä kuinka bakteerit kehittyvät, tulevat resistenteiksi antibiooteille ja suojautuvat isäntäorganismin immuunijärjestelmältä. Antibioottien käytön vaikutukset bakteerikantaan on yksi modernin lääketieteen tärkeimmistä kysymyksistä ja tieto näistä vaikutuksista auttaa arvioimaan antibioottiterapioiden tarpeellisuutta. Kyky muodostaa biofilmiä tarjoaa mahdollisen selityksen sille, miksi S. uberis aiheuttaa sitkeitä mastiitteja antibioottihoidoista huolimatta

Production and use of agrofibre in Finland : final report study, IV part : reed canary grass sulphate pulp as raw material for fine paper

Suomen oloissa lyhytkuituista ruokohelpeä on mahdollista käyttää hienopaperin raaka-aineena. Ruokohelven kuitupituus ja pituusmassa ovat hieman alhaisemmat kuin koivumassalla, mistä on seurauksena suuri kuitumäärä massayksikössä. Non-wood-kuitujen tapaan ruokohelvelle on tyypillistä suuri hienoainemäärä, joka huonontaa massan suotautuvuutta. Koivuun verrattuna ruokohelpi sisältää vähemmän ligniiniä ja selluloosaa, mutta huomattavasti enemmän tuhkaa ja silikaattia. Ruokohelpi keittyy helposti kappalukuun 10 ja saanto on hyvä. Ruokohelpimassaa ei tarvitse happidelignifioida. Valkaisemattoman ruokohelpimassan ja happidelignifioidun koivumassan vaalenevuudessa ei ollut eroja. Fraktioitu, kyyppipesty ja happidelignifioitu ruokohelpi vaaleni myös TCF-sekvenssillä täysvaaleuteen kemikaalikulutusten ollessa varsin kohtuullisia. Ruokohelven korkea silikaattipitoisuus (1-5 %) aiheuttaa ongelmia talteenottolinjalla, jos sitä ei huomioida prosessia suunniteltaessa. Lehtimateriaalin ja pölyn poisto fraktioinnilla ennen keittoa pienentää silikaattipitoisuutta noin 40 %. Mustalipeästä silikaatti voidaan poistaa käyttämällä kaupallisia menetelmiä: saostamalla savukaasuilla tai kaksivaiheisella kaustisoinnilla. Lyhytkuituinen ruokohelpimassa antaa hienopaperille hyvät painettavuusominaisuudet, kun taas ajettavuuden edellyttämä lujuus saadaan pitkäkuituisella havumassalla. Ruokohelpikuidulla on hyvä sitoutumiskyky, joten sitä ei tarvitse jauhaa. Ruokohelpimassan repäisylujuus on pienempi, mutta murtotyö suurempi kuin jauhetulla koivumassalla. Myös ilmanläpäisyvastus on jonkin verran suurempi. Erot ovat kuitenkin koivumassan ominaisuusvaihteluiden rajoissa. Ruokohelven suuri kuitumäärä massayksikössä takaa massalle hyvät valonsirontaominaisuudet. Ruokohelven kasvupaikan maalaji ja korjuuajankohta aiheuttavat suuria vaihteluita raaka-aineen ominaisuuksiin. Kun ruokohelpi tuottaa runsaasti kortta, kasvaa multamaalla ja korjataan keväällä, siitä keitetyn massan saanto ja paperitekninen potentiaali hienopaperissa ovat samaa luokkaa koivumassan kanssa. Vaikka puhtaan ruokohelpimassan vedenpoisto-ominaisuudet ovat huonommat kuin koivumassan, laboratoriosimulointikokeet osoittivat, ettei näiden massojen välillä ole eroja rainan kosteuspitoisuudessa ennen puristinosaa eikä sen jälkeen. Kuivatussimulointikokeiden perusteella voi ruokohelpeä sisältävän paperin loppukosteus jäädä korkeammaksi kuin puumassasta valmistetun paperin ainoastaan silloin, kun kuivatusosa muodostaa "pullonkaulan" paperikoneessa. Pilotpaperikoneella tehdyissä kokeissa ei höyrynkulutuksessa eikä kuivaussylintereiden lämpötiloissa havaittu eroja lisättäessä ruokohelpimassan osuutta pohjapaperissa. Entsyymikäsittelyllä voidaan tarvittaessa parantaa ruokohelpimassan vedenpoistokykyä. Laboratoriomitassa saadut tulokset ruokohelpimassan soveltuvuudesta hienopaperin raaka-aineeksi varmistettiin pilotmittakaavaisissa koeajoissa, joissa valmistettiin päällystettyä ja pintaliimattua hienopaperia. Paperia koepainettiin arkkioffsetpainokoneella. Pilotkoeajojen perusteella ruokohelpimassalla voidaan joko osittain tai kokonaan korvata koivusellu päällystetyssä ja pintaliimatussa hienopaperissa ajettavuuden tai laadun kärsimättä.Reed canary grass is a potential producer of short fibre for fine paper in Finland. Its fibre length and coarseness are somewhat lower than those of birch, yielding a large amount of particles per unit weight of pulp. Like other non-wood fibres, reed canary grass has a high fines content, which impairs the dewatering properties of pulp. Reed canary grass pulp contains less lignin and cellulose but much more ash and silica than birch pulp. Reed canary grass cooks easily to kappa level 10 and the yield is good. No oxygen delignification is needed. There were no differences in bleachability between unbleached reed canary grass pulp and oxygen-delignified birch pulp. When fractionated and pre-washed reed canary grass was used, full brightness was also reached with oxygen-delignified TCF pulp, chemical consumption still being very reasonable. The high silicon content of reed canary grass, 1-5%, causes problems in the recovery system if not taken into account in the process design. The removal of leaves and dust with air fractionation before cooking decreases the silicon content by about 40%. Silicon can be removed from black liquor with commercial desilication techniques, by precipitation with flue gases or by two-stage causticization. Short-fibred reed canary grass pulp gives fine paper good printing properties, while the strength required for runnability is adjusted by adding long-fibred softwood pulp. Reed canary grass fibres have a good bonding ability and need not be refined. The tear strength of the pulp is lower than that of refined birch pulp, but the TEA is higher; Air resistance is also somewhat higher. The differences are, however, within the limits of the property variations of mill birch pulp. The large amount of particles per unit weight of reed canary grass guarantees that the paper has good light scattering properties. Reed canary grass raw material properties are highly dependent on both the soil type at the growing place and the development stage of the plant at harvest. If reed canary grass is grown in humus-rich soil, produces a large stem fraction and is harvested by the delayed harvesting system, its pulp yield and papermaking potential are comparable to those of birch pulp. Although the dewatering ability of pure reed canary grass pulp is inferior to that of birch pulp, laboratory simulation tests showed that there are no differences in sheet dryness before or after pressing irrespective of whether birch or reed canary grass is used as the short-fibre pulp. Drying results indicate that only if the paper machine is drying-limited is there a possibility that the end moisture content of paper will be higher if reed canary grass is used in the furnish instead of woodpulp. When the proportion of reed canary grass pulp in the base paper was increased in pilot paper machine trials, no differences could be detected in steam consumption or in drying cylinder temperatures. Dewatering of reed canary grass pulp can be improved with enzymatic treatment if necessary. The results of the laboratory tests were confirmed in pilot-scale trials by making coated and surface-sized fine paper and by testing the printability of the paper in offset printing. The trials indicated that birch pulp can be replaced in part or entirely by reed canary grass pulp in coated or surface-sized fine paper without adversely affecting the runnability or the quality of the paper.vokMyynti MTT tietopalveluyksikk

Correlation between Knowledge, Experience and Common Sense, with Critical Thinking Capability of Medical Faculty’s Students at Indonesia Christian University

This research discusses correlation between knowledge, experience and common sense with critical thinking of Medical Faculty’s Student. As to the objective of this research is to find the correlation between knowledge, experience and common sense with critical thinking of Medical Faculty’s Students at Christian University of Indonesia. It is conducted in Christian University of Indonesia at Medical Faculty precisely, which of 72 students had been elected as research from total population of 250 students who actively attend Medical Educational Program of 2011/2012. Random sampling technique is the the applied one, it is questionnaire comprising 34 questions. The Data analyzed by Skewness and Kurtosis test. Research finding had obtained that knowledge, experience and common sense has positive correlation with critical thinking of students. As to correlational coefficient between variable X1, X2 and X3 to Y is 0.234. Hence, it may be concluded that to increase critical thinking capability of students then, knowledge, experience and common sense should be increased as well

Generation of Variants in Listeria monocytogenes Continuous-Flow Biofilms Is Dependent on Radical-Induced DNA Damage and RecA-Mediated Repair

The food-borne pathogen Listeria monocytogenes is a Gram-positive microaerophilic facultative anaerobic rod and the causative agent of the devastating disease listeriosis. L. monocytogenes is able to form biofilms in the food processing environment. Since biofilms are generally hard to eradicate, they can function as a source for food contamination. In several occasions biofilms have been identified as a source for genetic variability, which potentially can result in adaptation of strains to food processing or clinical conditions. However, nothing is known about mutagenesis in L. monocytogenes biofilms and the possible mechanisms involved. In this study, we showed that the generation of genetic variants was specifically induced in continuous-flow biofilms of L. monocytogenes, but not in static biofilms. Using specific dyes and radical inhibitors, we showed that the formation of superoxide and hydroxyl radicals was induced in continuous-flow biofilms, which was accompanied with in an increase in DNA damage. Promoter reporter studies showed that recA, which is an important component in DNA repair and the activator of the SOS response, is activated in continuous-flow biofilms and that activation was dependent on radical-induced DNA damage. Furthermore, continuous-flow biofilm experiments using an in-frame recA deletion mutant verified that RecA is required for induced generation of genetic variants. Therefore, we can conclude that generation of genetic variants in L. monocytogenes continuous-flow biofilms results from radical-induced DNA damage and RecA-mediated mutagenic repair of the damaged DNA

Kaukolämpöverkon rakennuttamiskustannusten laskenta verkkotietojärjestelmässä

Tässä insinöörityössä käsitellään kaukolämpöverkon rakennuskustannusten laskentaa Fortum Oyj:n käytössä olevalla ohjelmalla. Työn tarkoituksena on selvittää, voiko kyseisen ohjelman moduulilla Construction Project Planning suorittaa kaukolämpöverkon rakennuskustannusten laskentaa. Lisäksi työssä käydään yleisellä tasolla läpi kaukolämpöä, kaukolämpöverkkoa, verkon suunnittelua ja nykyistä laskentamallia. Rakennuskustannusten laskentaa tutkittiin kahdella erilaisella tavalla, tekemällä mallit sekä karkeaan laskentaan, että yksityiskohtaiseen laskentaan. Molemmat laskentatavat saatiin toimimaan ohjelmassa, ja molempien mallien toiminnasta ja käytettävyydestä tehtiin päätelmät. Karkealla keskiarvohinnastolla saatu kustannuslaskenta oli hyvin epätarkka ja sen avulla tehty laskenta ei ollut riittävän hyvin eroteltu, joten kyseinen hinnasto ei ole käyttökelpoinen laskennassa, haluttaessa tarkka hinta suunniteltavalle osuudelle. Keskiarvohinnaston toimivuus rajoittuu yleissuunnitteluntasolle. Tarkalla hinnastolla saatu kustannuslaskenta vastasi toteutunutta hintaa tarpeeksi suurella tarkkuudella ja oli riittävän hyvin eroteltu, joten kyseinen hinnasto on käyttökelpoinen rakennuskustannuslaskennassa. Tarkan hinnaston mukaista kustannuslaskentaa on suositeltavaa käyttää rakennuskustannuslaskennassa. Kustannuslaskenta toimii molemmilla malleilla, joten kummallekin tehtiin käyttöohjeet laskennan suorittamiseksi ja kuvattiin toimintamalli kaukolämpöverkon rakennuskustannusten laskentaan.This Bachelor’s thesis examines the calculation of costs in the construction of a district heating network. The purpose was to find out whether the Construction Project Planning-module (CPP) in Trimble NIS software can be used to calculate the costs in the construction of a district heating network. The beginning of this thesis describes district heating in general, district heating network, the designing process of a district heating network and the current model of calculating construction costs. In addition, the thesis describes the challenges, which were experienced during the research project and how they were solved. The calculation of costs was examined with two different models. The first model was based on the average costs of construction, and the second model was a based on a precise list of every component of the district heating network. Both of the models worked in the program, and conclusions were made on each model. The calculation of costs with the average model was too inaccurate. Also the results of the calculation were not sorted out well enough. This model can only be used in designing on a general level, when there is no need for accurate calculations. It was discovered that the precise model worked better in the calculation of costs. The results were accurate and well sorted. The precise model can be used for completely accurate calculations. As a result, manuals were created for both of the models. Also an operating model was made for calculating the construction costs of district heating

Subclinical thyroid dysfunction and cardiovascular deaths in people with diabetes - a follow-up study

Tutkielmassa selvitetään, onko kilpirauhasen subkliinisillä toimintahäiriöillä yhteyttä lisääntyneeseen sydänkuolleisuuteen. Kilpirauhanen on umpieritteinen rauhanen, jonka erittämillä kilpirauhashormoneilla on tärkeä rooli ihmisen peruselintoimintojen säätelyssä. Kilpirauhasen toimintahäiriöllä tarkoitetaan tilaa, jossa kilpirauhanen tuottaa ja erittää liiallisia tai riittämättömiä määriä kilpirauhashormoneja. Toimintahäiriöiden subkliiniset muodot viittaavat lievempiin häiriöihin, joissa laboratoriokokein määritellyt plasman kilpirauhashormonipitoisuudet ovat normaalit, mutta kyseisten hormonien eritystä säätelevän tyreotropiini-hormonin pitoisuudet ovat poikkeavat. Kilpirauhasen toimintahäiriöt ovat yleisiä ja iskeemiset sydänkuolemat ovat olleet pitkään yleisin yksittäinen kuolinsyy Suomessa, joten mikäli yhteys näiden välillä löytyy, voi sen vaikutus väestötasolla olla merkittävä. Suomessa on käynnissä CARING-tutkimus (CAncer Risk and INsulin analoGues), joka koostuu diabetesta sairastavista henkilöistä ja heidän verrokeistaan. Tämän opinnäytetyön aineisto on anonymisoitu osa-aineisto CARING-tutkimuksesta. Kansaneläkelaitokselta on pyydetty tiedot tutkittavien reseptilääkeostoista ja erityiskorvausoikeuksista sekä HUSilta heidän laboratoriomittauksia ja niiden tuloksia. Tilastokeskuksesta on pyydetty tiedot kuolinsyistä. Kilpirauhasen toiminnan vaikutusta iskeemiseen sydänkuolleisuuteen analysoitiin käyttämällä Poissonin regressiomallia. Tutkielman tulokset viittaavat siihen, että kilpirauhasen subkliininen vajaa- ja liikatoiminta lisäävät molemmat iskeemisen sydänkuoleman riskiä. Subkliinisen vajaatoiminnan osalta riski kasvaa tutkimuksen perusteella lähes 50 %, mikä on merkittävää ottaen huomioon iskeemisten sydänkuolemien ja kilpirauhasen toimintahäiriöiden yleisyyden Suomessa. Tutkimuksen perusteella ei voi arvioida kilpirauhasen subkliinisten toimintahäiriöiden hoidon hyötyjä, ja jatkotutkimukset tämän suhteen olisivatkin tarpeellisia

Yleisen tasapainon mallien vertailu: Biopolttoainemandaattien ympäristövaikutukset

Biopolttoaineiden ympäristövaikutuksia arvioitaessa tulee huomioida niiden aiheuttamat kasvihuonepäästöt koko niiden elinkaaren ajalta. Biopolttoaineiden ympäristöhyötyjä on kyseenalaistettu niiden tuotannon ympäristövaikutuksen takia. Biopolttoainetuotannosta aiheutuvat päästöt ovat seurausta biopolttoainetuotannon maankäyttöä lisäävästä vaikutuksesta, joka uhkaa lisätä viljelysalueiden kysyntää merkittävästi. Biopolttoaineiden maankäytön muutoksen vaikutuksista on useita aikaisempia tutkimuksia, joiden tuloksissa ilmenee huomattavia eroja. Tarkastelen tutkielmassani erityisesti biopolttoaineiden ympäristövaikutusten tutkimiseen suunniteltuja yleisen tasapainon malleja. Tavoitteenani on malleja vertailemalla selvittää kriittiset tekijät, jotka selittävät eroja tutkimustulosten välillä. Tutkimukseni on toteutettu kirjallisuuskatsauksena alan aikaisempiin tutkimuksiin. Tutkimukseni perusteella biopolttoaineiden ympäristövaikutukset riippuvat ennen kaikkea siitä, mikä maankäytön muutoksen kohteena olevan maa-alueen alkuperäinen käyttömuoto on ollut. Jos viljelyalueiden määrää lisätään metsiä hakkaamalla, on ympäristövaikutus huomattavasti suurempi verrattuna siihen, että maankäyttöä lisättäisiin muuttamalla savanni- ja laidunalueita viljelysalueiksi. Tutkimuksissa tulisi kiinnittää erityistä huomiota maantarjontafunktion muotoon sekä joustokertoimiin käyttämättömien ja käytössä olevien maa-alueiden välillä. Biopolttoaineiden tulevaisuuden kannalta merkittäväksi tekijäksi nousee teknologian kehityksen, mikä vaikuttaa suurelta osin niiden ympäristövaikutuksiin

Peroksidivalkaistun mekaanisen massan ja täyteaineiden vaaleuden aleneminen paperikoneen märässä päässä

This study examined the brightness reduction of peroxide-bleached mechanical pulp and paper fillers in the wet end of a paper machine. The effect of different process variables was studied on a laboratory scale using a device that simulates the short circulation of a paper machine. The fines-containing wire water was circulated in the device and wire water samples were taken during this circulation. Fines sheets were prepared from the samples and their optical properties were measured to explore the darkening of the fines fraction during the circulation. In addition, the darkening of the fiber fraction and paper fillers was studied. The results indicated that the brightness reduction of the peroxide-bleached mechanical pulp in the wet end of a paper machine was partly due to the formation of light-absorbing chromophores in the fibers and fines and partly due to the adsorption of light-absorbing substances to the surfaces of fibers and fines from the water phase. Paper fillers do not contain lignin or other structures with a high darkening tendency and their brightness reduction was caused by the adsorption of light-absorbing dissolved and colloidal substances (DCS). Pulp washing was found to be an efficient way to reduce the tendency for darkening of the pulp itself and also the fillers, because it removes light-absorbing substances from the pulp suspension. In addition to the wood-based DCS, the most important factors affecting the brightness reduction of peroxide-bleached mechanical pulp were the residence time of the pulp in the wet end and the iron concentration of the white water. Other factors decreasing the brightness notably, but to a lesser extent, were high shear rate generated to the pulp, carbon dioxide gas, chloride ions, and calcium ions. No change was noted in the light absorption of the peroxide-bleached mechanical pulp between acidic and neutral test conditions. Thus, from brightness point of view, paper grades from peroxide bleached mechanical pulp can be manufactured equally well at neutral or at acidic process conditions. The Precipitated Calcium Carbonate (PCC) fillers were found to have somewhat higher tendency for darkening than the Precipitated Calcium Sulfate (PCS) filler.Tässä työssä tutkittiin peroksidivalkaistun mekaanisen massan ja paperin täyteaineiden vaaleuden alenemista paperikoneen märässä päässä. Eri prosessimuuttujien vaikutusta tummumiseen tutkittiin laboratoriomittakaavassa käyttämällä laitetta, joka simuloi paperikoneen lyhyttä kiertoa. Hienoainepitoista viiravettä kierrätettiin laitteessa ja viiravesinäytteitä otettiin kierrätyksen aikana. Näytteistä valmistettiin hienoainearkkeja ja niiden optiset ominaisuudet mitattiin, jotta hienoaineen tummumista kierrätyksen aikana voitiin tutkia. Myös kuitufraktion ja täyteaineiden tummumista tutkittiin. Testitulokset osoittivat, että peroksidivalkaistun mekaanisen massan tummuminen johtui osittain valoa absorboivien kromoforien muodostumisesta hienoaineeseen ja kuituihin ja osittain kiertovedestä niiden pinnoille kiinnittyneistä valoa absorboivista aineista. Paperin täyteaineet eivät sisällä ligniiniä tai muita rakenteita, jotka ovat alttiita tummumiselle, joten niiden vaaleuden aleneminen johtui ainoastaan valoa absorboivien liuenneiden ja kolloidaalisten aineiden kiinnittymisestä. Massan pesu todettiin tehokkaaksi tavaksi ehkäistä massan ja täyteaineiden tummista, koska se poistaa massasuspensiosta valoa absorboivia aineita. Puusta peräisin olevien liuenneiden ja kolloidaalisten aineiden lisäksi merkittävimmät peroksidivalkaistun mekaanisen massan tummumista aiheuttavat tekijät olivat massan viipymäaika märässä päässä ja kiertoveden rautapitoisuus. Muita merkittäviä vaaleutta alentavia tekijöitä olivat massaan kohdistuva korkea leikkausnopeus, hiilidioksidi, kloridi- ja kalsiumionit. Peroksidivalkaistun mekaanisen massan valon absorptiokertoimessa ei havaittu eroa happamien ja neutraalien testiolosuhteiden välillä. Niinpä paperin vaaleuden kannalta paperia voidaan valmistaa yhtä hyvin neutraaleissa ja happamissa prosessiolosuhteissa. Saostetulla kalsiumkarbonaatti-täyteaineella oli jokseenkin suurempi taipumus tummua kuin saostetulla kalsiumsulfaatilla