Made available in DSpace on 2015-03-26T13:28:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 402091 bytes, checksum: c86b326d507251f55728ecbdac152bce (MD5) Previous issue date: 2007-02-15 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Bleached kraft pulp and textile effluents contain hard to degrade and, or toxic substances, and these industries often cannot meet legal limits for effluent chemical oxygen demand using conventional effluent treatment. Use of advanced oxidation processes (AOPs) is therefore being studied to treat their effluents. AOPs use a strong oxidizing agent to degrade organic matter but present high cost and data on their application in industrial effluents is lacking. The objective of this study was therefore to evaluate efficiency of combining AOPs (TiO2/UV, H2O2/UV, H2O2/TiO2/UV) with aerobic biological treatment to increase removal of recalcitrant organic matter in industrial effluents. Neither pretreatment of alkaline bleached kraft pulp effluent nor post-treatment of combined bleached kraft pulp effluent by the AOPs resulted in increased effluent biodegradability probably because of high effluent chloride levels. Under the conditions studied, the AOPs were not able to attack and degrade the recalcitrant organic matter in the kraft pulp effluent, contrary to literature reports. However, AOP treatment of acid bleached kraft pulp effluent should be evaluated since a beneficial effect of the AOPs was observed at low effluent pH. Pretreatment of textile effluent presented favorable results with the best treatment being 5 mmol L-1 H2O2/TiO2/UV. However, the efficiency of the process decreased with the increase in concentration of organic matter in the raw effluent. Even after aerobic biological treatment to reduce COD (755 mg L-1), satisfactory results were not obtained. For the textile effluent, the effect of COD concentration on AOP efficiency should be studied in greater detail since these processes present potential as a pretreatment. / Os efluentes das indústrias de celulose kraft branqueada e têxtil contêm substâncias de difícil degradação e, ou tóxicas. Estas indústrias, através de tratamentos convencionais não conseguem atingir a legislação com relação à demanda química de oxigênio. Devido a este fato, estuda-se o uso de processos oxidativos avançados (POAs) para tratar estes efluentes. Os POAs são processos que utilizam um oxidante forte para degradar a matéria orgânica, no entanto, apresentam altos custos, faltando dados de sua aplicação em efluentes reais. Portanto, o objetivo deste trabalho foi avaliar a eficiência dos POAs no tratamento de efluentes reais, juntamente com o tratamento biológico para aumentar a remoção da matéria orgânica recalcitrante. Para o efluente de celulose kraft, os POAs, tanto no pré-tratamento do efluente alcalino como no pós-tratamento do efluente combinado, não resultaram em aumento da biodegradabilidade, provavelmente devido ao alto teor de cloretos no efluente. Contudo, recomenda-se que se faça um estudo com o efluente ácido já que se observou um efeito benéfico de realizar o pré-tratamento oxidativo em pH baixo. Portanto, nas condições estudadas os POAs não conseguiram atacar a matéria orgânica recalcitrante nos efluentes da indústria de celulose, ao contrário dos relatos encontrados na literatura. O efluente têxtil apresentou resultados favoráveis no pré-tratamento, com o melhor tratamento sendo com 5 mmol L-1 H2O2/TiO2/UV. Porém, a eficiência do processo diminuiu com o aumento da concentração da matéria orgânica no efluente bruto. Mesmo após o tratamento biológico aeróbio no laboratório para reduzir a DQO (DQO = 755 mg L-1) não foi obtido um resultado satisfatório. Para o efluente têxtil, recomenda-se estudar mais detalhadamente o efeito da concentração de DQO do efluente sobre os POAs, uma vez que os mesmos apresentam potencial como pré-tratamento.

O setor de Celulose e Papel é um importante segmento da economia brasileira e contribui significativamente para a pauta de exportações do país. O Brasil se destaca no mercado mundial como o principal produtor de polpa celulósica de fibra curta branqueada, especificamente produzida a partir de madeiras do gênero Eucalyptus. Na última década observou-se um novo ciclo de crescimento dessa indústria no Brasil. Este trabalho teve como principais objetivos definir a situação atual do Brasil no mercado mundial de polpa celulósica, avaliar a competitividade brasileira do segmento de celulose de mercado no período de 2000 a 2009, analisar as empresas brasileiras mais expressivas e avaliar aspectos relativos à inovação neste segmento. Para a realização deste trabalho foram utilizadas as bases de dados da FAO, SECEX, BRACELPA e RISI; foram calculados índices de competitividade visando a análise comparativa entre os principais países ligados ao segmento de celulose de mercado. Os resultados obtidos mostram que o Brasil é o terceiro maior produtor mundial de polpa proveniente de madeira (wood pulp), é líder em exportação de wood pulp, é o maior produtor mundial de celulose de fibra curta branqueada e é o segundo país mais competitivo; a implantação dos projetos de expansão da produção de polpa celulósica conforme previsto, poderá levar o Brasil ao segundo lugar no ranking mundial dos produtores de celulose; a demanda mundial de polpa branqueada de fibra curta de mercado cresceu no período analisado, em grande parte pela demanda da China, que atualmente ocupa a oitava posição no ranking de produtores de polpa celulósica de madeira wood pulp; destaca-se que a China é um grande produtor mundial de polpa celulósica obtida a partir de não madeiras (non-wood pulp); as maiores empresas brasileiras de celulose de mercado (Fibria Celulose S.A. e Suzano Papel e Celulose S.A.) representam 56,2% da produção brasileira de celulose (market share) e 12,4% da produção mundial de polpa de mercado (market pulp); as duas empresas analisadas neste trabalho apresentam parques industriais modernos e as inovações são na sua grande maioria incrementais; os dados da PINTEC para o segmento de polpa celulósica e outras pastas, da forma disponibilizada, não caracterizam adequadamente este segmento, pois não ponderam os resultados pela participação das empresas no mercado. / The pulp and paper sector is an important segment of the Brazilian economy and contributes significantly to the overall exports of the country. Brazil stands on the world market as the main producer of bleached hardwood pulp, specially produced from wood of Eucalyptus. In the last decade there was a new cycle of growth of this industry in Brazil. This work had as main objective to define the current situation of Brazil in the global pulp market, to evaluate the competitiveness of the Brazilian market pulp segment in the period between 2000 and 2009, Brazilian companies were analyzed and evaluated the most significant aspects of innovation in this segment. For this work were used the databases of the FAO, SECEX BRACELPA and RISI; competitiveness indexes were calculated with the aim of benchmarking the major countries linked to the segment of market pulp. The results show that Brazil is the third largest producer of pulp from wood pulp, is a leader in exports of wood pulp, is the largest producer of bleached hardwood pulp and is the second most competitive country; the implementation of projects to expand pulp production as planned, could lead Brazil to second place in the world of pulp producers, the global demand for market bleached hardwood pulp has grown over this period, largely by demand from China, which currently occupies the eighth position in the ranking of wood pulp producers; it should be emphasized that China is the major global producer of non-wood pulp; the largest Brazilian market pulp companies (Fibria Celulose S.A. and Suzano Papel e Celulose S.A.) have a market share of 56.2% of Brazilian pulp production and 12.4% of the world market pulp production; the two companies analyzed in this study have modern industrial areas and the innovations are mostly incremental. PINTEC data for the pulp segment, as presented, does not adequately characterize this segment because they do not weight the results for the contribution of the companies in the market.

Kreosot är ett träskyddsmedel som förstärker träet mot röta och levande organismer vid impregnering. Problemet är att ämnet kreosot klassas som hälsofarligt och påverkar miljön i flera aspekter. Kemikalieinspektionen har beslutat om en förlängd användning av ämnet fram till år 2018. Därefter riskerar bekämpningsmedlet en gradvis utfasning i hela landet. En stor del av elkraftstolparna som Skellefteå Kraft AB använder i deras elnät är kreosotimpregnerade stolpar. Vid utfasning av ämnet kommer företaget att behöva ha en ny strategi angående elkraftstolpar. Med hjälp av undersökningar och analyser ska denna rapport beskriva en lämplig strategi för Skellefteå Kraft AB att använda sig av när kreosot förbjuds. På grund av de goda egenskaperna hos materialet trä och dess låga belastning på miljön avgränsas rapporten för just undersökning av metoder och medel som endast involverar materialet trä, bland annat furu på grund av dess goda förmåga vid inträngning av träskyddsmedlet. Rapporten undersöker först miljöpåverkan för kreosotstolpar genom studier av så kallade livscykelanalyser (LCA). En sådan undersökning inkluderar alla utsläpp som uppstår under en kreosotstolpes livslängd och dess påverkan på naturen och människan. Här utfördes en energiteknisk beräkning av det totala utsläppet för två olika exempel, en kortare (150 mil) och en längre (500 mil). Resultatet av denna analys visar att energiåtgången var bara ca 1/3 högre för den längre transporten. Det största utsläppet var växthusgasen koldioxid vilket skedde i betydligt större omfattning för den längre transportsträckan. Rapporten fortsätter att undersöka vilka impregneringsmetoder som används i Sverige och vilka medel som används. Detta görs för att analysera vilken av dessa metoder som kan vara en lämplig ersättning för kreosotimpregnering. En samlad bedömning av resultat och data från denna undersökning visade att Skellefteå Kraft AB kan fortsatt använda sig utav kopparsaltimpregnerade stolpar (Wolmanit CX-8 eller Wolmanit CX-8N) ifall kreosot fasas ut. Dessutom föreslås tryckimpregneringsmetoderna (fullcell eller Lowry metoden) behållas. Skellefteå Kraft AB har redan ett inköpsavtal med Rundvirke Poles AB angående beställning av nya stolpar. Rundvirke Poles AB tillverkar kopparsaltstolpar i alla dimensioner och storlekar och för Skellefteå Krafts del kan det tills vidare vara lämpligt att inköpsavtalet fortsätter gälla. Företag som Skellefteå Kraft bör dock vara öppna för nya och bättre medel och träskyddsmetoder som kan ge bättre prestanda och en mer fördelaktig livscykel. Ett sådant kan vara RVP Repellent som Poles AB utvecklar men här bör fördjupade tester, livscykelanalyser och kontroller utföras på träskyddsmedlet och produkten.

Carbon fiber is a lightweight, versatile material with many current and potential applications. To be able to expand the market for carbon fiber composites in other areas than special applications the production costs must be reduced. One way of accomplishing this could be to use a less expensive raw material where lignin is a good example as it can be provided at lower cost, is renewable and abundantly available compared to commercially used raw materials today. So far, the mechanical properties of lignin-based carbon fibers are inferior relative to commercial carbon fibers. For lignin-based carbon fibers to enter the commercial market more research is necessary to gain knowledge of the conversion of lignin to carbon fiber. The LightFibre project investigates the possibilities to produce carbon fibers based on a mixture of softwood kraft lignin and cellulose. The kraft lignin is isolated from black liquor in the kraft/sulfate process with the LignoBoost process. This master thesis project was conducted within in the LightFibre project and evaluated whether metal ions generally present in kraft lignin had an influence on the final carbon fiber quality in terms of mechanical properties and morphology. The mechanical properties were determined with tensile testing, the morphology by scanning electron microscopy (SEM) and the relative abundance of studied elements with electron dispersive spectroscopy (EDS). The influence of the chosen metal ions was tested by impregnation of dry-jet wet spun prefibers based on 70 wt.% softwood kraft lignin and 30 wt.% dissolving pulp cellulose. The fibers were impregnated in room temperature with solutions containing Na2SO4, K2SO4, MgSO4, FeSO4 and Al2(SO4)3 salts where the cations were the focus in these trials. The concentrations used for impregnation were 0.2 and 1M of the cations. The obtained mechanical properties of the carbon fibers of the samples impregnated with different metal ions did not deviate significantly from the reference which had a tensile strength of 870 MPa and tensile modulus of 68 GPa. The analysis of morphology with SEM showed no defects or damage of any of the fibers. Therefore, it was concluded that the impregnated metal ions: K+, Na+, Al3+, Mg2+ and Fe2+ at the obtained levels in the fibers cause no effects on the fibers during the stabilization and carbonization that affects the mechanical performance of final carbon fiber.  The amount of potassium in one of the samples was estimated to 0.1 wt.%. From the results of this study it may be suggested that the general recommendation of <0.1 wt.% ash in lignin can be exceeded, for dry-jet wet-spun kraft lignin/cellulose-based carbon fibers.

Der Einsatz von Fasergefügen und insbesondere von Papier geht heute über dessen ursprüngliches Anwendungsgebiet als Informationsträger weit hinaus. Mit alternativen und neuen Aufgabenfeldern des Papiers kommen auch weitere, qualitative Anforderungen hinzu, welche es während der Herstellung, Weiterverarbeitung und Nutzung erfüllen muss. In der Vergangenheit stand verstärkt z.B. die Verbesserung der statischen und dynamischen Festigkeitseigenschaften im Vordergrund. Für viele Anwendungsfälle spielt jedoch auch die Dehnung eine entscheidende Rolle. Beispiele sind Sackpapier oder Elektroisolationspapier. Darum verfolgt diese Arbeit das Ziel, systematisch und anhand eines neuen Dehnungsmodells, qualitativ und quantitativ die Einflüsse der Faser- und Gefügeeigenschaften anhand ausgewählter Prozessbedingungen auf das Kraft-Dehnungsverhalten, aber insbesondere auf dessen Dehnung zu untersuchen. Des Weiteren wurde eine Methode entwickelt, mit der es unter Nutzung eines Röntgen-Computertomographen möglich ist, weitere Gefügeparameter, auch während einer semi-dynamischen Zugprüfung in-situ zu ermitteln. Für die Bewertung der Fasereigenschaften wurden vier Faserstoffe ausgewählt. Zum Einsatz kam ein ungebleichter Nadelholzsulfatzellstoff (UKP), ein gebleichter Eukalyptuszellstoff, Baumwolllinters und Tencel, eine synthetische Cellulosefaser. Diese Faserstoffe sind chemisch und morphologisch analysiert worden, bevor sie sowohl überwiegend fibrillierend als auch überwiegend kürzend in einem Refiner gemahlen wurden. Nach unterschiedlich hohem Eintrag an massenspezifischer Mahlarbeit in den Faserstoff wurden aus der Suspension Papiermuster gebildet, schrumpfungsbehindert getrocknet und charakterisiert. Durch die Mahlung der Faserstoffe erfolgte eine Reduktion deren mittlerer längengewichteter Faserkonturlänge, der Feinstoffanteil konnte gesteigert werden und das Wasserrückhaltevermögen nahm zu. Es konnte ein unterschiedliches Verhalten der Entwicklung des Wasserrückhaltevermögens zwischen dem ungebleichten Nadelholzsulfatzellstoff und dem gebleichten Eukalyptus gegenüber den Baumwolllinters und den Tencelfasern gefunden werden. Das Wasserrückhaltevermögen von Baumwolllinters und den Tencelfasern blieb, unabhängig von der Mahlstrategie, fast bis zum maximalen Eintrag an massenspezifischer Mahlarbeit von ca. 770 kWh/t unbeeinflusst. Mit den erhaltenen Kraft-Dehnungsdiagrammen der Papiermuster, welche durch eine uniaxiale Zugprüfung mit konstanter Dehnungsgeschwindigkeit messtechnisch erfasst wurden, konnte durch eine Kurveneinpassung mit dem entwickelten Dehnungsmodell das jeweilige Kraft-Dehnungsverhalten mathematisch nachgebildet werden. Dieser neue Modellansatz wurde gewählt, nachdem die Auswertung des Ansatzes von Paetow [77;78;79;90] zu große Abweichungen bei bestimmten Papiermustern aufzeigte. Dies ermöglichte die quantitative Auswertung relevanter Parameter der Kraft-Dehnungskurven. Dabei wurden der Elastizitätsmodul, die Reißlänge und die Dehnung bei maximaler Reißlänge bewertet. Eine sehr hohe Reißlänge konnte mit einem fibrillierend gemahlenem, ungebleichtem Nadelholzsulfatzellstoff und eine hohe Dehnung mit einem, ebenfalls fibrillierend gemahlenem Eukalyptuszellstoff erreicht werden. Des Weiteren sind die Reißlänge am Übergang von einem initial linearen in den nicht-linearen Kurventeil, ein Abknickfaktor sowie der weitere Kurvenverlauf nach dem nicht-linearen Bereich, bis zur maximalen Reißlänge des Gefüges bewertet worden. Der letzte Kurvenbereich wurde entweder durch den weiteren, nicht-linearen Verlauf oder durch einen sekundären Linearbereich charakterisiert. Der von Seth und Page [22] dargestellte Einfluss der Faserstoffmahlung auf den Verlauf der Kraft-Dehnungskurve von Papier konnte nicht nachgebildet werden. Dies zeigte auch, dass die in dieser Arbeit gewonnenen Erkenntnisse durch eine Korrektur des Elastizitätsmoduls mit den Kraft-Dehnungskurven nicht mit den Ergebnissen aus [22] übereinstimmen. Die Faserstoffmahlung hat demnach nicht nur einen Einfluss auf die maximal erreichbare Reißlänge und Dehnung, sondern beeinflusst auch den qualitativen Verlauf der Kraft-Dehnungskurve von Papier. Es konnten keine individuellen Einflussgröße der Fasermorphologie und der Prozessparameter auf die Dehnung oder das Kraft-Dehnungsverhalten festgestellt werden, da sich die meisten dieser Eigenschaften direkt mit der eingebrachten, massenspezifischen Mahlarbeit verändern, die Papierdehnung jedoch schon nach Erreichen einer moderaten massenspezifischen Mahlarbeit von ca. 100 – 200 kWh/t nicht weiter steigern ließ. Für eine weitere Bewertung der Einflüsse auf das Kraft-Dehnungsverhalten von Papier wurden Messwerte aus [143] analysiert. Dabei zeigte sich, dass ein Anstieg an Fasern mit einer hohen Faserkräuselung die Reißlänge des Papiers sowie den Elastizitätsmodul signifikant reduziert. Die Reißlänge am Kurvenübergang vom initial linearen in den nicht-linearen Teil bleibt dabei jedoch konstant. Ein anderes Verhalten, welches mit den Ergebnissen von Seth und Page [22] sowie Lowe [12] übereinstimmt, ist die Auswirkung eines kationischen Additivs wie z.B. Stärke auf die Entwicklung des Kraft-Dehnungsverhaltens. Es konnte nachgewiesen werden, dass das Additiv keinerlei Einfluss auf den initial linearen sowie den nicht-linearen Teil der Kraft-Dehnungskurve hat, sondern nur den sekundären, linearen Kurvenbereich in Abhängigkeit der Dosiermenge beeinflusst. Dabei wurde die Steigung im sekundären Linearbereich bestimmt. Dieses Verhalten führte zu einer Erweiterung der Theorie von Kallmes [82], welcher nach einem Anstieg der Festigkeit und der Dehnung, ab einer kritischen, relativen Bindungsfläche nur noch einen Anstieg der Festigkeit vorhersagte, jedoch nicht mehr der Dehnung. Auf Grund der in dieser Arbeit gewonnenen Erkenntnisse müssen drei Fälle der Entwicklung des Kraft-Dehnungsverhaltens von Fasergefügen unterschieden werden, welche primär von der Homogenität der Spannungsverteilung im Fasergefüge abhängig sind und z.B. durch die Faserkräuselung oder Blattformation beeinflusst werden kann. Diese neue Ansicht basiert auf dem Verhältnis zwischen der Bindungsenergie der Faser-Faserbindung und dem formbasierten sowie dem längenbasierten Arbeitsaufnahmevermögen der Fasern. Der erste Fall der Gefügedehnung beschreibt das Verhalten, wenn die Bindungsenergie geringer ist als das formbasierte Arbeitsaufnahmevermögen. Dies führt zu einem Auseinandergleiten des Fasergefüges. Dieses Verhalten konnte mit der Analyse von Papierproben aus Linters im Röntgen-Computertomograph qualitativ nachgewiesen werden. Steigt die Bindungsenergie an, wie es der zweite Fall voraussetzt, kann das formbasierte Arbeitsvermögen der Fasern überwunden werden und steht als Dehnvermögen zur Verfügung. Um auch, wie es der dritte Fall beschreibt, das längenbasierte Dehnvermögen der Fasern nutzen zu können, muss die Bindungsenergie zusätzlich durch z.B. ein Additiv oder hohe Drücke in einer Nasspresse weiter steigen. Die erweiterte Theorie bildet nun das gesamte Kraft-Dehnungsverhalten von Fasergefügen ab und muss in weiteren Arbeiten zur Papieranalyse verifiziert werden. Eine wertvolle Ergänzung der zu ermittelnden Gefügeparameter kann durch die entwickelte Methode mit der Röntgen-Computertomographie geleistet werden.

A local integrated pulp and paper Kraft mill had come under pressure from the local communities and mill personnel to reduce the odours that were perceived to be generated at the Farm Dams and irrigation farm situated adjacent to the mill. The typical odours associated with Kraft mills are due to the generation of four reduced sulphur compounds such as hydrogen sulphide (H2S), methyl-mercaptan (CH3SH), dimethyl-sulphide (CH3)2S and dimethyl-disulphide (CH3)2S2. These compounds are collectively referred to as Total Reduced Sulphur (TRS) components which are generated as a direct result of the Kraft pulping and chemical recovery process. These components can either be in the gaseous or aqueous phase depending on the characteristics of the effluent. Gaseous and aqueous TRS profiling of the mill indicated that hydrogen sulphide (H2S) was the main odour component generated and emitted from the Clarifiers and the Treated Effluent Transfer Sump (TETS) at the effluent treatment plant. The hydrogen sulphide (H2S) emission levels were affected by process upsets, sludge removal frequencies, chemical composition of the effluent, Sulphate Reducing Bacteria (SRB) activity, pH and temperature fluctuations. Treatment options such as pH control using slaked lime, dosing of biocides, addition of biomodifiers and/or a sulphate reduction inhibitor were investigated. The use of slaked lime, Ca(OH) 2, for pH control was not practical due to continuous pH fluctuations, increasing the pH would increase the scaling tendencies of the effluent and would also affect the soil cation-anion exchange properties of the irrigated farm land. The use of non-oxidising biocides was effective in reducing SRB activity between 99.2% and 99.8% at dosages between 4 mg/l and 25 mg/l. However, the use of biocides was not considered as a long term treatment option due to the various disadvantages such as the stability of the biocides at fluctuating pH and temperatures, half-life, environmental accumulation, toxicity and costs. The aqueous H2S level was reduced by 79% using different combinations of biomodifiers (nitrates, nitrites, molybdenum). Increasing the dosages of the biomodifiers (> 500mg/l) would be required to increase the reduction of H2S levels by more than 79%. The increased dosages would significantly increase the cost of the treatment programme. The accumulation of nitrates, nitrites and molybdenum could affect the soil texture, cation-anion exchange capacity, permeability, Sodium Absorption Ratio (SAR) and nutrient availability. A more environmentally friendly and cost effective treatment was found using sodium nitrate (biomodifier) together with AQ (sulphate reduction inhibitor). The continuous dosing of 50 mg/l sodium nitrate together with 4 mg/l AQ would be effective in reducing the average aqueous H2S levels (40 mg/l) by at least 92%. This treatment would also be compatible with aeration or oxidation procedures to further increase the removal of H2S to achieve an aqueous H2S level of <1 mg/l. Aeration or oxidation would also increase the dissolved oxygen and COD levels, increase the inhibition of SRB activity and oxidise any reduced sulphur. The dosing of sodium nitrate and AQ to control the generation of H2S is not patented in South Africa. It can, therefore, be used to treat the Kraft mill effluent without violating any intellectual property rights in South Africa. / Dissertation (MSc(Applied Science))--University of Pretoria, 2008. / Chemical Engineering / unrestricted

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The aim of this work is to contribute to the process development of the ECF light bleaching sequence Q(OP)D(PO) by providing a better understanding of the bleaching of softwood kraft pulp. There are few published studies on this type of sequence, and more knowledge is needed on how to reduce environmental impact, improve cost-effectiveness and ensure a high pulp quality. Firstly, this research showed that using a pH buffer to stabilize the pH at a near-neutral level during bleaching with chlorine dioxide can lower the formation of adsorbable organically bound halogens (AOX) without altering the bleaching efficiency. A near-neutral pH decreases the formation of strongly chlorinating species so that the AOX content in the bleaching effluents is reduced by up to 30%. The increased pH in the near-neutral pH D stage compared with the reference lowered the chlorine dioxide consumption, resulting in a higher kappa number and viscosity. A lower degradation of hexenuronic acid correlated well with a lower AOX content in the effluents, affirming earlier theories that hexenuronic acid has an important impact on AOX formation. Secondly, this research aimed at studying bleachability in (OO)Q(OP)D(PO). The bleachability was defined as delignifying and brightness gain bleachability, which is suited to ECF light bleaching sequences. The delignifying and brightness gain bleachability were used to evaluate the stages in (OO)Q(OP)D(PO) in regard to the unbleached kappa number. When comparing different stages, it is possible to distinguish the bleaching efficiency in each stage. For this ECF light sequence, the bleachability depends on the purpose of the stage. It was found that in the stages that are mainly delignifying (OO and D), a higher unbleached kappa number is beneficial for the delignifying bleachability, although the brightness gain is not improved. However, in the stages that are mainly brightness increasing (OP and PO), the brightness gain bleachability is improved by a lower unbleached kappa number. Thirdly, the bleaching of the pulp samples in this study with the ECF light sequence was most effective with a kappa number around 32 after cooking. Although an even higher kappa number resulted in a higher yield after cooking, it seemed that this bleaching sequence cannot preserve the yield gain. Kappa number 32 also gave the best results in regard to brightness ceiling and viscosity. On the other hand, kappa number 27 was the most favourable with regard to yellowing and chemical charge. / <p>Examinator: Helena Håkansson, lektor, Karlstads universitet</p>

Azyklische Beinstreckbewegungen stellen mit der Erzeugung hoher Absprunggeschwindigkeiten in vielen Sportarten wesentliche Teilleistungen dar, die durch Gelenkleistungen der unteren Extremitäten limitiert werden. An maximal willentlich ausgeführten Beinstreckbewegungen mit dem Ziel größtmöglicher Endbeschleunigung des Körperschwerpunkts hat die kniestreckende Muskulatur den größten Anteil. Mit geeigneten Muskelparametern lässt sich das Kontraktionsverhalten und damit die mechanische Antriebsleistung von Muskeln unter verschiedenen Arbeitsbedingungen kennzeichnen und das Training wirksam steuern. In dieser Arbeit wurde ein Instrumentarium zur individuellen Bestimmung von Muskelparametern der Kraft-Geschwindigkeit-Längen-Relation für die Kniestrecker entwickelt. Dies beinhaltete ein isokinetisches Testprogramm das die von antagonistischen Einflüssen isolierte Kraftdiagnose der kniestreckenden Muskulatur gewährleistet. Mit den in den Tests erhobenen Eingangsdaten konnten mit einem wirklichkeitsnahen Geometriemodell, inverser Dynamik und einem Optimierungsverfahren plausible Muskelparameter, u. a. die maximale Muskelleistung, für sechs Kadersportler berechnet werden. Am Beispiel eines Strecksprungs ohne Sprunggelenkeinsatz wurde gezeigt, dass die berechneten Parameter zur muskelkraftgesteuerten Simulation in Muskel-Skelett-Modellen geeignet sind und so die Optimierung der sportlichen Technik unter Berücksichtigung der individuell limitierten Antriebsleistung im Kniegelenk möglich ist.

Durch den Ausbau insbesondere wetterabhängiger erneuerbarer Energien steigen zukünftig die Anforderungen an die Bereitstellung von Flexibilität im Stromsektor. Wärmespeicher und Power-to-Heat-Anlagen in der Fernwärmeversorgung können einen großen Beitrag zur Bereitstellung von Flexibilität an der Schnittstelle von Strom- und Wärmesektor liefern. Die vorliegende Arbeit untersucht vor dem Hintergrund von unterschiedlichen regulatorischen Rahmenbedingungen, an welchen Märkten der Einsatz der Power-to-Heat-Anlagen aus Systemsicht den größten Mehrwert zur Integration von erneuerbaren Energien liefern kann. Mithilfe des Strommarktmodells MICOES-Europe wird der stündliche Kraftwerkseinsatz aller europäischen Kraftwerke vor dem Hintergrund des Ausbaus der erneuerbaren Energien untersucht. Ziel der gemischt-ganzzahligen Optimierung, die insbesondere techno-ökonomische Charakteristika thermischer Kraftwerke berücksichtigt, ist die kostenminimale Deckung des Strombedarfs im Großhandelsmarkt bei gleichzeitiger Erfüllung der Leistungsvorhaltung für Regelenergie. In Deutschland werden die größten Fernwärmenetze mit ihren zugehörigen Erzeugungsanlagen (Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen, Heizwerke, Wärmespeicher) abgebildet und stündlich die optimale Deckung des Wärmebedarfs berechnet. In einem Szenario für das Jahr 2025 wird die Verfügbarkeit von 1.000 MW an Elektrokesseln in großen deutschen Fernwärmenetzen angenommen. Hierbei wird deren Einsatz nur am Spotmarkt oder nur für negative Sekundärregelleistung dem Fall gegenübergestellt, dass die Anlagen auf beiden Märkten agieren und sich situationsabhängig zwischen ihnen entscheiden können. Es werden dabei die Fälle verglichen, bei denen Elektrokessel entweder Abgaben auf den Stromverbrauch zahlen oder keine zusätzlichen Abgaben tragen müssen. Der Einsatz der Elektrokessel in Verbindung mit Wärmespeichern in der Fernwärmeversorgung kann den Einsatz der KWK-Anlagen so flexibilisieren, dass sich deren Stromerzeugung stärker an die Einspeisesituation der erneuerbaren Energien anpassen kann. Auf diese Weise kann in allen betrachteten Szenarien die marktbedingte Abregelung von erneuerbaren Energien verringert werden. Dabei sinken die CO2-Emissionen der Strom- und Wärmeversorgung ebenfalls in allen Szenarien. Die größten Reduktionen sowohl bei CO2-Emissionen als auch bei den variablen Kosten der Strom- und Wärmeerzeugung werden dabei in den Szenarien mit Teilnahme der Elektrokessel am Regelleistungsmarkt erreicht. Stellen Elektrokessel negative Sekundärregelleistung bereit, kann hierdurch die Must-run-Erzeugung thermischer Kraftwerke in Stunden mit hoher Einspeisung von erneuerbaren Energien deutlich gesenkt werden. Hierdurch ergibt sich ein großer Hebel für die Integration von Strom aus erneuerbaren Energien. / The requirements for the provision of flexibility in the power sector will increase in the future due to the expansion of the usage of weather-dependent renewable energy sources. Heat storage and power-to-heat-plants (electric boilers) in the district heating supply can provide flexibility at the interface of the power and heat sector. At the moment the use of power-to-heat plants is only cost-effective on the control power market due to the current regulation. High charges for the direct use of electricity impede a use on the spot market. The present work examines from a system perspective on which market the use of electric boilers can provide the largest benefits for the integration of renewable energies considering different regu-latory frameworks. The year 2025 is considered where Germany aims to reach a share of 40 to 45 % renewable energy generation in the gross power consumption. For this purpose the hourly power plant dispatch of all European power plants is examined using the electricity market model MICOES-Europe. The model describes the wholesale electricity market and the control power market (secondary and tertiary reserve). The aim of the mixed-integer optimization is the calculation of the cost-minimal coverage of the electricity demand in the wholesale market while at the same time fulfilling the provision of control power. The optimization takes into account in particular the techno-economic characteristics of thermal power plants. In Germany, the largest district heating grids with their associated generation plants (combined heat and power plants, fossil-fuel and electric boilers, heat storage) are modelled and the optimal coverage of the heat demand is calculated for every hour. With the assumed payment of high electricity charges the use of electric boilers on the spot market is no business case in 2025. The situation changes in the scenario without electricity charges. Here, electric boilers reach between 1,050 and 2,140 full load hours. If the electric boilers provide negative secondary control power, the must-run generation of thermal power plants in hours with a high feed-in of renewable energies can be reduced significantly. This results in a large lever for the integration of renewable energies. Electric boilers reach up to 1,800 full load hours by providing control energy, if they provide control power all year round and without payment of electricity charges. The use of the electric boilers in combination with heat storages in the district heating system can make the dispatch of combined heat and power plants more flexible, so that their electricity generation can be better adapted to the feed-in situation of renewable energies. In this way, the market-dependent curtailment of renewable energies can be reduced in all scenarios. The CO2-emissions of the electricity and heat supply can be reduced by this technology in Germany. Furthermore, CO2-emissions in other European countries can be reduced as well due to effects of the power trade. The highest reductions in both CO2-emissions and variable costs of electricity and heat generation are achieved in the scenarios with electric boilers participating in the control power market.