I Sverige finns uppskattningsvis mellan 4000 och 8000 stycken deponier. De flesta av deponierna är nedlagda och år 2001 fanns det 142 stycken aktiva deponier för hushållsavfall. År 2010 hade antalet minskat till 76 stycken.  Vid nedbrytning av organiskt material i deponier bildas metanhaltig deponigas som bidrar till växthuseffekten. Utsläppens omfattning prognostiseras med hjälp av beräkningsmodeller, exempelvis IPCCs. Dessa modeller fordrar att antaganden görs av exempelvis andelen gas som utvinns via gasuppsamlingsutrustningen, det organiska materialets halveringstid och avfallets sammansättning och mängd. I Sverige görs antagandet att 60 procent av deponigasen samlas upp på deponier med gasuppsamlingsutrustning. Rapportens övergripande syfte var att undersöka hur osäkerheterna i de antaganden som görs kan inverka på de prognostiserade deponigasemissionerna. Syftet var också att bedöma om metangasutsläpp från deponier utgör ett stort eller försumbart tillskott av växthusgasutsläpp i jämförelse med andra källor. Detta gjordes genom en känslighetsanalys som baserades på en litteraturstudie, IPCC- prognostiserade metanmängder samt genom intervjuer med deponiägare.   Prognostiserad metangasproduktion från landets deponier jämfördes med uppskattad metangasproduktion, där det senare baserades på utvunna mängder i landet och en uppskattad utvinningsgrad på 60 procent. Prognostiserad metangasmängd jämfördes med en uppskattad mängd metan, där den senare baserades på utvunna gasmängder i landet och uppskattad utvinningsgrad. Omfattningen av emissionerna gjordes genom känslighetsanalys där utvinningsgrad hos gasuppsamlingssystemets varierades mellan 30 och 80 procent. De utvunna gasmängderna har varit relativt konstanta de senaste tio åren trots att antalet deponier med gasuppsamlingsutrustning minskat från 75 till 47 stycken och att deponeringsförbud har instiftats. Den antagna halveringstiden på 7,5 år torde därför vara för lågt ansatt vilket också styrks av den dåliga nedbrytningen i flera äldre deponier, minskade mängder deponerat avfall samt att inget organiskt material deponeras sedan 2005. Sveriges huvudsakliga metankällor är jordbrukssektorn och deponier från avfallssektorn. År 1990 var de prognostiserade utsläppen från de två sektorerna ungefär lika stora. Fram till år 2010 har de prognostiserade utsläppen från deponier halverats medan utsläpp från jordbruket ligger på ungefär samma nivå som tidigare.   Ur den enskilda deponins perspektiv kan det konstateras att utvinningsgraden hos gasuppsamlingssystemet varierar i både ett kortsiktigt och i ett långsiktigt perspektiv. Beroende på när en mätning utförs kommer en viss variation uppvisas i gasutvinningssystemets utvinningsgrad dvs både emitterade och uppsamlade gasmängder varierar mellan mättillfällena.  Det kan konstateras att en stor osäkerhet byggs in i den beräknade årsproduktionen av metangas när metanmängderna beräknas med hjälp av medelvärden från ett fåtal mätningar utförda under korta mätperioder. Statistiska Centralbyrån har gjort beräkningar av den årliga utvinningsgraden. Dessa beräkningar har grundats på faktiska utvunna mängder som jämförts med beräknade totala mängder. För en enskild deponi kan skillnaderna mellan de beräknade och faktiska mängderna vara stora vilket medför att utvinningsgraden eller produktionen är svårbedömd både för den enskilda deponin och på nationell nivå.   Potentialen för gasutvinning i deponier bedöms i det här examensarbetet vara större än vad som har prognostiserats. Perioden för gasuttag sträcker sig längre än vad man trott med anledning av att mycket av det organiska materialet i gamla deponier fortfarande inte har brutits ner, samt att gasproduktion fortfarande sker. Med anledning av de låga driftskostnaderna bör deponigasutvinning fortskrida så länge som det är tekniskt möjligt och ekonomiskt hållbart. Genom provtagningar av avfallet i kombination med mätningar som sträcker sig över längre perioder, skulle bättre kännedom om metangasproduktionen i deponier kunna fås. / There are a large number of landfill sites in Sweden. The total number is estimated to be somewhere between 4000 to 8000 landfills. In 2007 there were 142 landfill sites still operating, three years later the number of operating landfills decreased to 76. The municipalities are at present carrying out an inventory of old landfill sites in Sweden. The focus is on the location and risk classification of the landfill sites. There is a substantial uncertainty of the content and the progress of the degradation process unless the landfill is dug out. Methane containing landfill gas is produced when the organic matter in the waste is degraded. Since methane is a potent green house gas the emissions of landfill gas will contribute to the green house effect.   The extent of the emissions is usually quantified using the IPCC model or similar. The models require certain estimations to be made such as the amount of gas that is extracted, the half-life of the organic matter and the composition of the waste. The aim of the report was therefore to look into these estimations and how these can effect the landfill gas production. The aim was also to evaluate whether the methane emissions from landfills is a major contributor to the green house gas emissions in comparison to other sources. The master thesis has been carried out through a literature study and interviews with landfill owners that resulted in a sensitivity analysis.     The plausibility of the IPCC model was studied by carrying out a sensitivity analysis of the efficiency of the gas extraction system and how this will influence the total emissions of landfill gas.  An overview of the connection between the land fill gas production and the decomposition of the organic matter could be realized by analyzing the material in the landfill through tests on different depths in the landfill when drilling new gas wells. The extracted amounts of landfill gas are also contradictive to the estimation of the half-life of 7,5 years that is assumption regularly made within the IPCC- model. This theory is supported by the inadequate decomposition of organic material in old landfill sites. The reduced amounts of waste that is landfilled and the prohibition of landfilling of organic and combustible waste in 2005 are also supporting this theory. The main methane sources in Sweden are ruminants from the agricultural sector and landfills. In 1990 the forecast of the methane emissions of the two sectors were equal. The forecast of today shows that the agricultural emissions are more or less the same but the emissions from landfill are halved.   Another conclusion was that the efficiency of the gas extraction is varying in a short- term and in a long-term perspective. Depending on when a measurement is carried out there will be a variation of the efficiency of the gas extraction system. Anyhow annual values of the extracted amounts are calculated based on a few occasional measurements over very short time periods.  Moreover, the yearly efficiency is determined based on real extracted values of methane and calculated total values of methane production that are non-comparable.   The potential of gas extraction is probably larger than what has been predicted and the period of gas extraction is probably longer than expected. Supported by the low operation costs for the gas extraction the extraction should be carried out as long as it is technically possible and economically reasonable.  Analyzing the material in the landfill site will increase the understanding of the gas production and the degradation of the waste in the landfill.

Permafrost soils in the Arctic store large quantities of organic matter, roughly twice the amount of carbon that was present in the atmosphere before the industrial revolution. This freeze-locked carbon pool is susceptible to thawing caused by amplified global warming at high latitudes. The remobilization of old permafrost carbon facilitates its degradation to carbon dioxide and methane, thereby providing a positive feedback to climate change. Accelerating coastal erosion in addition to projected rising river discharge with enhancing sediment loads are anticipated to transport increasing amounts of land-derived organic carbon (OC) to the Arctic Ocean. On its shallow continental shelves, this material may be remineralized in the water column or in the sediments, transported without being altered off shelf towards the deep sea of the Arctic Interior or buried in marine sediments and hence sequestered from the contemporary carbon cycle. The fate of terrigenous material in the marine environment, though offering potentially important mechanisms to either strengthen or attenuate the permafrost-carbon climate feedback, is so far insufficiently understood. In this doctoral thesis, sediments from the wide East Siberian Arctic Shelf, the world’s largest shelf-sea system, were used to investigate some of the key processes for OC cycling. A range of bulk sediment properties, carbon isotopes and molecular markers were employed to elucidate the relative importance of different organic matter sources, the role of cross-shelf transport and the relevance of degradation during transport and after burial. Overall, OC released from thawing permafrost constitutes a significant proportion of the sedimentary organic matter on the East Siberian Arctic Shelf. Two sediment cores from the inner and outer East Siberian Sea recorded no substantial changes in source material or clear trends in degradation status for the last century. With increasing distance from the coast, however, strong gradients were detected towards lower concentrations of increasingly reworked land-derived OC. The time spent during cross-shelf transport was consequently found to exert first-order control on degradation. Compound-specific radiocarbon dating on terrigenous biomarkers revealed a net transport time of ~4 000 years across the 600 km wide Laptev Sea shelf, yielding degradation rate constants for bulk terrigenous OC and specific biomarkers on the order of 2-4 kyr-1. From these results, the carbon flux released by degradation of terrigenous OC in surface sediments was estimated to be ~1.7 Gg yr-1, several orders of magnitude lower than what had been quantified earlier for dissolved and particulate OC in the water column. Lower oxygen availability and close associations with the mineral matrix may protect sedimentary OC from remineralization and thereby weaken the permafrost-carbon feedback to present climate change. / <p>At the time of the doctoral defense, the following papers were unpublished and had a status as follows: Paper 3: Submitted. Paper 4: Manuscript.</p>

abstract: This study evaluates two photovoltaic (PV) power plants based on electrical performance measurements, diode checks, visual inspections and infrared scanning. The purpose of this study is to measure degradation rates of performance parameters (Pmax, Isc, Voc, Vmax, Imax and FF) and to identify the failure modes in a "hot-dry desert" climatic condition along with quantitative determination of safety failure rates and reliability failure rates. The data obtained from this study can be used by module manufacturers in determining the warranty limits of their modules and also by banks, investors, project developers and users in determining appropriate financing or decommissioning models. In addition, the data obtained in this study will be helpful in selecting appropriate accelerated stress tests which would replicate the field failures for the new modules and would predict the lifetime for new PV modules. The study was conducted at two, single axis tracking monocrystalline silicon (c-Si) power plants, Site 3 and Site 4c of Salt River Project (SRP). The Site 3 power plant is located in Glendale, Arizona and the Site 4c power plant is located in Mesa, Arizona both considered a "hot-dry" field condition. The Site 3 power plant has 2,352 modules (named as Model-G) which was rated at 250 kW DC output. The mean and median degradation of these 12 years old modules are 0.95%/year and 0.96%/year, respectively. The major cause of degradation found in Site 3 is due to high series resistance (potentially due to solder-bond thermo-mechanical fatigue) and the failure mode is ribbon-ribbon solder bond failure/breakage. The Site 4c power plant has 1,280 modules (named as Model-H) which provide 243 kW DC output. The mean and median degradation of these 4 years old modules are 0.96%/year and 1%/year, respectively. At Site 4c, practically, none of the module failures are observed. The average soiling loss is 6.9% in Site 3 and 5.5% in Site 4c. The difference in soiling level is attributed to the rural and urban surroundings of these two power plants. / Dissertation/Thesis / M.S.Tech Engineering 2013

[EN] The aim of tissue engineering is to develop functional biological substitutes to replace or restore damaged tissues by preparing three-dimensional scaffolds able to accommodate cells plus signaling factors to promote the regeneration of damaged tissue. There is a special interest in developing scaffolds that while providing a favourable environment for cells also possess a degradation rate that can be adapted to the tissue's rate of regeneration. Scaffolds should be porous and possess a pore morphology adapted to the application for which they are designed. They must also be able to hold large quantities of water (hydrogels) while presenting suitable cell/biomaterial interaction. The aim of this thesis is to create chitosan-based three-dimensional porous structures with tunable degradation rates with particular interest in fast degradation rate. Hydrogels of block-copolymer networks were prepared to crosslink the chitosan (CHT) or carboxymethyl chitosan (CmCHT) with either a hydrophobic polymer of low molecular weight, such as poly(&#949;-caprolactone), (PCL) or a hydrophilic polymer such as poly(ethylene glycol), (PEG). The hypothesis was that the degradation of the cross-linker polymer leaves behind large water-soluble polymer chains (protonated chitosan or carboxymethyl chitosan). However, in spite of chitosan's favourable properties, the polymer has relatively slow biodegradation times in enzymatic media that contain lysozyme and even slower in hydrolytic conditions. Chitosan's physical and chemical properties largely depend on its deacetylation degree (DD). In order to analyze these properties, chitosan was synthesized with various DD ranging from 85% to 45%. Water absorption was seen to rise rapidly as deacetylation was reduced. This would appear to contradict the fact that chitin water absorption (low DD) is much lower than that of chitosan. In order to understand this behaviour, it was analyzed the dependence of the degree of network swelling on the parameters determined by the Flory Rhener theory, the elastic properties of the network and the density of the cross-linking according to the sample's water content. The thermal stability of chitosan according to its DD was analysed by thermogravimetry. Different methods were applied to obtain the activation energy. Electrospinning was chosen as the porous membrane preparation technique as it provides thin membranes that can be handled with fiber sizes in the order of microns. The influence of the electrospinning and cross-linking processes on the thermal stability of chitosan was analyzed. Chitosan and carboxymethyl chitosan hydrogels covalently cross-linked with short chains of poly(&#949;-caprolactone), (PCL) and poly(ethylene glycol) (PEG) were synthesized. The formation of networks was confirmed by solubility tests with appropriate solvents for each polymer. Hydrogels that absorbed large quantities of water were obtained, with values that ranged between 90 and 5000%. The calorimetric tests together with the Studies on the kinetics of hydrolytic and enzymatic biodegradation showed three different systems: CmCHT-PEG system that can be classified as stable hydrogel, CHT-PCL system as semidegradable hydrogel and degradable hydrogels with degradation kinetics in the order of days for the CmCHT-PCL system. Finally, biological studies were carried out on porous CmCHT-PCL hydrogels. Mesenchymal stem cells (MSCs) from pig adipose tissue were then cultivated and the results showed that these networks can be used in the organism in tissue engineering applications with degradation times of around a week. / [ES] La ingeniería tisular tiene como finalidad desarrollar sustitutos biológicos funcionales que reemplacen o restauren los tejidos dañados. Se trata de preparar andamiajes tridimensionales (scaffolds) que sean capaces de albergar células y factores de señalización que favorezcan la regeneración del tejido dañado. Existe un especial interés en el desarrollo de scaffolds que proporcionando un entorno favorable a las células, tengan una tasa de degradación que se adapte a velocidad de regeneración del tejido. Los scaffolds deben ser porosos y poseer una morfología del poro adaptada a la aplicación para la que son diseñados. Deben ser capaces de albergar gran cantidad de agua (hidrogeles) al tiempo que presentan una interacción célula/biomaterial adecuada. El objetivo de esta tesis es el de crear estructuras porosas tridimensionales basadas en quitosano con velocidades de degradación ajustables con particular interés en velocidades de degradación altas. Se han preparado hidrogeles de redes de copolimeros en bloque entrecruzando el quitosano, (CHT) o el carboximetil quitosano, (CmCHT) con un polímero hidrófobo de bajo peso molecular como la poli(&#949;-caprolactona), (PCL) o bien con un polímero hidrófilo como es el poli(etilenglicol), (PEG). La hipótesis de trabajo fue que la degradación del polímero que actúa como entrecruzador debe dejar grandes cadenas del polímero (quitosano protonado o carboximetil quitosano) que son solubles en agua. A pesar de las buenas propiedades del quitosano, el polímero presenta tiempos de biodegradación bastante lentos en medio enzimático conteniendo lisozima y aún más lentos en condiciones hidrolíticas. Las propiedades físico-químicas del quitosano dependen en gran medida del grado de desacetilación, DD. Con el fin de analizar dichas propiedades se ha llevado a cabo la síntesis de quitosano con DD variando entre 85% y el 45%. Se ha comprobado que la absorción de agua aumenta rápidamente a medida que el grado de desacetilación disminuye. Esto parece contradecir el hecho de que la absorción de agua de la quitina (DD bajo) es mucho menor que la de quitosano. Para entender dicho comportamiento se han analizado los parámetros que determinan la teoría de Flory Rhener, las propiedades elásticas de la red y la densidad de entrecruzamiento en función del contenido en agua de la muestra. La estabilidad térmica del quitosano en función de DD ha sido analizada por termogravimetría. Se han aplicado diferentes métodos para obtener la energía de activación. Como técnica de preparación de membranas porosas se ha elegido el electrohilado, ya que permite obtener membranas delgadas y manipulables con tamaños de fibra del orden de micras. Se ha analizado la influencia de los procesos de electrohilado y entrecruzamiento en la estabilidad térmica del quitosano. Se han sintetizado hidrogeles de quitosano, y carboximetil quitosano entrecruzados covalentemente con cadenas cortas de poli(&#949;-caprolactona), y poli(etilenglicol). La formación de las redes se ha confirmado mediante ensayos de solubilidad con buenos solventes para cada polímero. En todos los casos se han obtenido hidrogeles que absorben gran cantidad de agua con valores que oscilan entre 90 y 5000%. Los estudios de las cinéticas de biodegradación tanto hidrolítica como enzimática revelan la obtención de tres sistemas que se pueden clasificar como hidrogeles estables, para los hidrogeles formados por CmCHT-PEG, hidrogeles semidegradables para el sistema CHT-PCL y finalmente hidrogeles degradables con cinéticas de degradación del orden de días, para el sistema CmCHT-PCL. Finalmente se ha llevado a cabo estudios biológicos de los hidrogeles porosos de CmCHT-PCL. Se realizaron cultivos con células mesenquimales del tejido adiposo de cerdo (MSCs). Los resultados han revelado que dichas redes pueden ser utilizadas como sistemas de liberación de células en el organismo con tiempos de degradación / [CA] L'enginyeria tissular té com a finalitat desenvolupar substituts biològics funcionals que reemplacen o restauren els teixits danyats. Es tracta de preparar suports tridimensionals (esquelets o scaffolds) que siguen capaços d'albergar cèl.lules i factors de senyalització que afavorisquen la regeneració del teixit danyat. Hi ha un interès especial en el desenvolupament d'esquelets que, proporcionant un entorn favorable a les cèl.lules, tinguen una taxa de degradació que s'adapte a la velocitat de regeneració del teixit. Els scaffolds han de ser porosos i han de tenir una morfologia del porus adaptada a l'aplicació per a la qual són dissenyats. Han de ser capaços d'albergar una gran quantitat d'aigua (hidrogels) alhora que presenten una interacció cèl.lula/biomaterial adequada. L'objectiu d'aquesta tesi és crear estructures poroses tridimensionals basades en quitosan amb velocitats de degradació sintonizables amb un interés particular de rutes de degradació altes. S'han preparat hidrogels de xarxes de copolímers en bloc entrecreuant el quitosan o el carboximetil quitosan amb un polímer hidròfob de baix pes molecular com la poli (&#949;-caprolactona), o bé amb un polímer hidròfil com és el poli (etilenglicol). Es tracta d'aconseguir que quan el polímer que actua com a entrecreuador es degrade, deixe grans cadenes del polímer (quitosan protronat o carboximetil quitosan) que són solubles en aigua. A pesar de les bones propietats del quitosan, el polímer presenta cinètiques de biodegradació lentes en condicions enzimàtiques quan conté lisozima i encara més lentes en condicions hidrolítiques. Les propietats fisicoquímiques del quitosan depenen en gran mesura del grau de desacetilació, DD. A fi d'analitzar aquestes propietats, s'ha dut a terme la síntesi de quitosan amb un DD que variava entre el 85% i el 45%. S'ha comprovat que l'absorció d'aigua augmenta ràpidament a mesura que el grau de desacetilació disminueix. Això sembla que contradiu el fet que l'absorció d'aigua de la quitina (DD baixos) és molt menor que no la de quitosan. Per a entendre aquest comportament s'ha analitzat la dependència del grau d'unflament de la xarxa amb els paràmetres que determina la teoria de Flory Rhener, les propietats elàstiques de la xarxa i la densitat d'entrecreuament en funció del contingut en aigua de la mostra. L'estabilitat tèrmica del quitosan en funció del DD ha sigut analitzada per termogravimetria. S'han aplicat diversos mètodes per obtenir l'energia d'activació. Com a tècnica de preparació de membranes poroses s'ha utilitzat l'electrofilatura, ja que permet obtenir membranes primes i manipulables amb grandàries de fibra de l'ordre de micres. S'ha analitzat la influència dels processos d'electrofilatura i entrecreuament amb l'estabilitat tèrmica del quitosan. S'han sintetitzat hidrogels de quitosan i carboximetil quitosan entrecreuats covalentment amb cadenes curtes de poli(&#949;-caprolactona) i poli(etilenglicol). La formació de les xarxes s'ha confirmat per mitjà d'assajos de solubilitat amb bons solvents per a cada polímer. En tots els casos s'han obtingut hidrogels que absorbeixen una gran quantitat d'aigua, compresa en valors que oscil.len entre el 90 i el 5.000%. Els estudis de les cinètiques de biodegradació tant hidrolítica com enzimàtica revelen l'obtenció de tres sistemes que es poden classificar com a hidrogels estables (per als hidrogels formats per CmCHT-PEG), hidrogels semidegradables (per al sistema CHT-PCL) i, finalment, hidrogels degradables amb cinètiques de degradació de l'ordre de dies (per al sistema CmCHT-PCL). Finalment s'ha dut a terme estudis biològics dels hidrogels porosos de CmCHT-PCL. Es van realitzar cultius amb cèl.lules mesenquimals del teixit adipós de porc (MSCs). Els resultats han revelat que aquestes xarxes poden ser utilitzades com a sistemes d'alliberament de cèl.lules en l'organisme amb temps de degradació de l'ordre d'una setm / Gámiz González, MA. (2016). Biodegradable hydrogels based on water-soluble chitosan for cell transplant [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/73070 / TESIS