Sundets avloppsreningsverk (ARV) i Växjö har fått bidrag för att genomföra en förstudie och pilotstudier för avancerad avloppsvattenrening och en av teknikerna som undersöks är aktivt kol. Användning av aktivt kol kan skapa miljöpåverkan främst på grund av energiåtgången vid tillverkning av aktivt kol. Använt aktivt kol kan återaktiveras genom regenerering för att få tillbaka dess aktiva egenskaper, då föroreningarna på använt aktivt kol destrueras. Det finns olika metoder att regenerera aktivt kol, bland annat termisk, kemisk, fotokatalytisk, elektrokemisk och biologisk regenerering. Syftet med denna studie är att analysera och beskriva de fem nämnda regenereringsmetoderna av granulerat aktivt kol (GAK) för eventuell användning vid Sundet. Resultatet tyder på att termisk regenerering har störst möjlighet att tillämpas i verkligheten bland dessa metoder eftersom termisk regenerering är mest utvecklad till att regenerera GAK i stora mängder. Metoden har även hög regenereringseffektivitet (RE). För Sundets ARV i Växjö kan termisk regenerering vara lovande eftersom förutsättningar (CO2 och ånga) som behövs för termisk regenerering finns. Mängden aktivt kol som behövs för Sundet uppskattas till 200 ton och det räcker ungefär i 1,5 år. En första grov och förenklad kostnadsuppskattning tyder på att en lokal regenerering vid Sundets ARV kan ha ekonomiska fördelar och bör undersökas vidare.

Världens fokus på hållbarhet ökar och utveckling inom biobaserade material är nödvändig för att nå det globala klimatmål som satts upp. Biologiska material kommer frånförnyelsebara resurser, dvs att det både kommer från naturen och är tänkt att brytas ner av naturen. Inom kategorin naturliga polymerer finns proteiner, polysackarider och lipider där framförallt polysackarider fått fokus för användning både som biobränsle och som regenererade fibrer inom textilindustrin. Vete är ett spannmål som består av alla dessa tremakromolekyler. Vete används framförallt inom matindustrin men har på senare tid odlats för dess höga mängd av stärkelse som utvunnits och använts till bland annat biobränsle. Vid denna utvinning av stärkelsen blir resterande proteiner och lipider en biprodukt. Mängden protein är mellan 20-30% i vetet och stor del av detta är gluten. Denna rapport går igenom vad gluten är, hur gluten kan modifieras, vilken potential gluten har att regenereras till en textil fiber och hur en sådan process kan se ut. Gluten är ett vegetabiliskt växtprotein som består av ämnena gliadin och glutenin. Gluten är stabil i högre temperaturer och vattenolöslig, men det har visat sig att gluten vid kontakt med vatten får försämrade mekaniska egenskaper och att gluten har en glasomvandlingstemperatur på ca 38℃, vilket leder till att materialet är sprött vid rumstemperatur. Proteinerna inom gluten innehåller även olika mängder disulfidbindningar, även kallade tvärbindningar. Dessa tvärbindningar påverkar även glutens mekaniska egenskaper, och dess möjlighet att processas vidare. En rapport från 2009 diskuterar glutens potential som en regenererad fiber och tar även upp vilka modifieringar som krävs för att gluten ska kunna regenereras genom våtspinning. Olika modifieringar har olika betydelse för glutens fortsatta processande och med hjälp av en litteratursökning där artiklar och rapporter från tidigare forskning sammanfattats har denna studie gett ett resultat om en potentiell metod för att genomföra vidare tester inriktade mot att producera gluten till en regenererad fiber. Resultatet ger en metod där flera modifieringar sammanflätas i olika steg, där förhoppningen är att hitta den optimala metoden för att processa gluten till en textil fiber. Vidare presenteras en marknadsanalys där resultatet pekar på att odling av vete är stor och stabil. En jämförelse mellan olika marknader och råvaror visar även på ett teoretiskt pris för gluten, där det hamnar i ett intervall mellansyntetiska fibrer och bomull. / Big focus all around the world is on sustainability, where the progress of using biobased material is necessary to reach the global goals of sustainable development. Biological materials is produced from renewable resources, they are extracted from nature and eventually broken down by nature. Within the category of natural polymers is proteins, polysaccharides and lipids, where polysaccharides have got large attention for their use as biofuel and regenerated textile fibers. Wheat is a grain that contains all of this three macromolecules. Wheat is mainly used in the food industry but have lately been produced for it´s high volume of starch which can be useful as biofuel. When starch are extracted, the by-product of this production is proteins and lipids. Proteins are responsible for 20-30% of the content in wheat and the majority of this protein is gluten. This study introduce gluten, it’s properties, how it can be modified, the potential to regenerate gluten as a textile fiber and how that process might look like. Gluten is a vegetable protein containing the substances gliadin and glutenin. Gluten is stable in high temperature and water-insoluble, but in contact with water, the mechanical properties of gluten is decreased. It has also been showed that the glass transition temperature of gluten is 38℃, witch make gluten brittle in room temperature. The proteins within gluten contains disulfide bonds, also called crosslinking bonding. This crosslinking affects the mechanical properties of gluten and also the ability to be processed. An article from 2009 discuss about the potential of gluten as regenerated textile fiber and what modifications that can be made to regenerate gluten in the process of wet-spinning. Different modifications have different implications for the gluten's continued processing, and with the help of a literature search that summarizes articles and reports from previous research, this study has yielded a potential method for conducting further tests aimed at producing gluten into a regenerated fiber. The result provides a method where several modifications are intertwined in different stages, where the hope is to find the optimal method for processing gluten into a textile fiber. Furthermore, a market analysis is presented where the result indicates that wheat cultivation is large and stable. Comparing different markets gives gluten a theoretical price range between synthetic fibers and cotton.

Uppsala- och Stockholmsregionerna använder Mälaren och dess tillflöden som dricksvattenkällor. I Mälaren varierar halten organiskt kol från år till år och kan medföra problem såsom oönskad lukt, smak och färg vid dricksvattenrening. Det kan även vara problem med avseende på bildning av desinfektionsbiprodukter (DPB) och transport av toxiska ämnen med dricksvattnet. I takt med den globala uppvärmningen kan dessutom halten av organiskt kol i Mälarens ytvatten och dess tillflöden öka. Det medför att halten av organiskt material även skulle öka i vattenverkens råvatten och det skulle i sin tur uppstå svårigheter att hålla dagens gränsvärden. I takt med hårdare framtida reningskrav borde nuvarande reningsmetoder för organiskt material därför utvecklas. Anjonbytesprocessen MIEX® (Magnetic Ion Exchange resin process) är en lovande alternativ reningsmetod för vatten innehållande löst organiskt material (DOC).   Syftet med examensarbetet var att undersöka reduktion av DOC med hjälp av MIEX® under förhållanden som efterliknar en fullskaleprocess. Målet var att hitta lämplig kontakttid och lämpligt antal bäddvolymer som ska renas i en fullskaleprocess. Selektivitet mot fluorescerande- och UV-absorberande (254 nm) grupper av DOC undersöktes också.   Fastställda slutsatser är att en kontakttid på 15 minuter bör vara lämplig i en fullskaleprocess och att lämpligt antal renade bäddvolymer bör vara 400-1000 BV. MIEX® är selektiv för terrestert DOC, DOC av humifierat material och för aromatiska grupper av DOC. / The lake Mälaren is the main source of drinking water in Stockholm and Uppsala. The concentration of organic carbon varies from year to year in Mälaren and may affect, during the water purification, the drinking water resulting undesirable smell, taste and color. Another part of the problem is formation of disinfection byproducts (DPB) and transportation of toxic substances. The concentration of organic carbon in Mälaren will probably increase due to issues such as global warming. Increasing concentration of organic carbon results in harder difficulties for purification in water treatment facilities. Therefore accurate water treatment processes have to be developed considered the higher future treatment demand. A promising alternative is the anion exchange process called MIEX® (Magnetic Ion Exchange resin process) which is a process for water containing dissolved organic materials.   The purpose of the project was to investigate MIEX® treatment for removal of dissolved organic matter (DOC). The aim was to find an optimal contact time and the right number of bed volumes for treatments in a water treatment facility. The aim also involved an evaluation of selectivity for fluorescence and UV-absorbing (254 nm) groups of DOC.     The main conclusions of the project are that a contact time of 15 minutes and 400-1000 bed volumes should be treated in a water treatment facility. MIEX® seems to be selective for terrestrial and humified material of DOC as well as aromatic groups of DOC.

Detta examensarbete är en del av CelluFil-projektet och syftar till att optimera förhållandena för upplösning av cellulosa i vattenlösning av natriumhydroxid följd av regenering i form av ett garn. Tidigare arbeten har visa tatt cellulosa kan lösas i vattenlösning vid -10°C, men sådana förhållanden är inte tillämpliga i industriell skala. Målet med detta projekt är att arbeta vid rumstemperatur.  För detta kommer karboxylgrupper att införas i cellulosakedjorna för att öka cellulosans lighet i ett alkaliskt vattenbaserat medium. Därefter kommer cellulosan att fällas ut igen i en sur lösning. Natriumperjodat gör det möjligt att oxidera alkoholgrupperna i cellulosakedjan på C2- och C3- positionerna genom att öppna glukosenheterna för att skapa två karbonylfunktioner (aldehyde) som sedan lätt kan oxideras till karboxylgrupper med överoxidering med natriumklorit.  Den första delen av rapporten är tillägnad litteraturöversikten om ämnet med focus på natriumperjodat oxidation. Därefter föreslås ett allmänt protokoll från natriumperjodat oxidation till regenering av cellulosa till garn i en svavelsyralösning. Flera förhållanden för natriumperjodat oxidationen testas vid olika temperaturer, med eller utan metallsalter och med olika oxidationsdoser.  Upplösningsutbytet är direkt kopplat till karboxylinnehållet infört i cellulosakedjorna. Periodatoxidationen leder också till minskningen av polymerisationsgraden men cellulosas DPv förblir tillräckligt hög med det riktade COOH-innehållet och för textilapplikationer. Den möjliga produktionen av hydroxylradikaler under natriumperjodat oxidationen har undersökts med EPR/Spin-trapping. Endast försök gjorda med UV-strålning visade OH°. Således förklaras fortfarande inte depolymerisationen av cellulosa under perjodat oxidation framställd under mörka förhållanden. Eftersom, konsumtion av natriumperjodat är låg under oxidationen är dess återvinning en nyckelfråga för en industriell applikation. Det har visat sig att oxidationsfiltraten kan återanvändas flera gånger före total konsumtion av periodat. Kvaliteten på celluloser oxiderade med återvunna filtrat, särskilt deras upplösningsförmåga, bör kontrolleras. / This master thesis is part of the Cellufil Project and aims to optimize the conditions for dissolving cellulose in aqueous sodium hydroxide solution followed by regeneration it in the form of a yarn. Previous works have shown that cellulose could be dissolved in soda at -10°C, but such conditions are not applicable at industrial scale. The objective of the present project is to work at room temperature.  For that, carboxyl groups will be introduced in the cellulose chains in order to increase cellulose solubility in an alkaline aqueous medium, after this it is reprecipitated it in acidic solutions. Periodate makes it possible to oxidize the alcohol groups of cellulose on C2 and C3 positions by opening the glucose units to create two carbonyls functions (aldehyde) which can then be easily oxidized into carboxylic groups with overoxidation using sodium chlorite. A first part of the report is dedicated to the literature review on the subject, focusing on periodate oxidation. Then, a general protocol is proposed from the periodate oxidation to the regeneration of cellulose into yarn in sulfuric acid solutions. Several conditions for the periodate oxidation are tested, at different temperatures, with or without metal salts and with different oxidant dosages.  The dissolution yield is directly linked to the carboxyl content introduced in the cellulose chains. The periodate oxidation also leads to the decrease of the cellulose degree of polymerization but cellulose DPv still remains sufficiently high in the case of the targeted COOH contents and for textile applications. The possible production of hydroxyl radicals during the periodate oxidation has been investigated by EPR/Spin-trapping. Only trials made with UV radiations showed OH°. Thus, cellulose depolymerization during periodate oxidation made in dark conditions is still not explained. Because the periodate consumption is low during the oxidation, its recycling is a key issue for an industrial application. It has been shown that the oxidation filtrates could be reused several times before total oxidant consumption. The quality of celluloses oxidized with recycled filtrates, especially their dissolving ability, should be checked.

The production industry is getting more and more automated and that implies higher energy consumption. With the increasing awareness of the earth limited resources and the increasing energy prices, energy conservation grows in relevance, both due to cost reduction and environmental benefits. One way to conserve energy is to optimize the energy usage within the business and reduce the losses. Regenerative braking is already in use today for this purpose in vehicles. The aim of this thesis is to investigate how regenerative braking can be fitted into the production industry and what adaptations need to be made. This thesis is based on an earlier study that has set up a mathematical model for energy regeneration in mechatronic systems and the goal of this thesis is to build a test rig and verify the correctness of these models. One suggested improvement to the automotive systems are the introduction of super capacitors as a secondary energy source because they can charge more rapidly compared to batteries which is required during the expected fast accelerations. In the performed tests an efficiency improvement of 10 % was shown. The earlier study however suggests an efficiency rate of 60% but those models do not include frictional nor electrical losses. The results are complemented by a discussion were a number of changes to the design is proposed. A different motor control system would significantly enhance the rig and a result more like the expected can be achieved. / Det ökade antalet elektromekaniska maskiner i industriella tillämpningar medför en ökad energianvändning. Då våra begränsade resurser mer och mer belyses i media och med stigande energipriser ökar intresset hos företagen för att minska sin energianvändning, dels för att reducera sina kostnader och dels för att minska den miljöbelastning slutprodukten medför. Ett sätt att göra detta är att minska energiförlusterna inom sin produktion. Regenerativ bromsning är en teknik som används i fordon idag och kan användas för detta syfte. Detta arbete ska undersöka hur sådan teknik kan användas i tillverkningsindustrin och vilka förändringar som måste göras. Ett tidigare arbete har satt upp teoretiska modeller för detta och det här arbetet syftar till att bygga en tesrigg för att praktiskt undersöka modellernas korrekthet. En förbättring mot det system som används i dagens bilar är att införa superkondensatorer som parallell energikälla då dessa är snabbare på att lagra energi än ett batteri och därför passar bättre för de snabba accelerationer och retardationer som förekommer i industriprocesser. De genomförda testerna påverkades negativt av vissa begränsningar i hårdvaran men resultatet visar ändå att regenereringen kan återföra 10 % av energin till kondensatorerna, det motsvarar däremot inte den mängden som de tidigare uppsatta modellerna förutspådde. Orsakerna är olika förluster i systemet som inte modellerna tar hänsyn till. De viktigaste förlustfaktorerna beror på friktion och styrningen av elektroniken. Med en annan typ av motorstyrning kan förlusterna minskas och ett resultat mer likt det förväntade uppnås.

Kardiovaskulära sjukdomar är fortfarande en av de främsta dödsorsakerna i dag. Den främsta orsaken till sjukdomen är skador på hjärtcellerna, som kanske inte kan repareras av sig själva, så att utveckla en ny terapi för att regenerera eller reparera hjärtcellerna är ett viktigt mål inom forskningen om hjärtsjukdomar. Tidigare forskning har visat att vissa kardiogena parakrina faktorer som tillväxtfaktorer eller utsöndrade proteiner kan påverka hjärtats utveckling och regenerering. I den här studien valdes en av de parakrina faktorerna, placentaväxtfaktor (PLGF), ut för att verifiera dess inflytande på kardiomyogenes och vaskulogenes genom in vivo- och in vitro-experiment. Genom in vivo-experiment injicerades humana embryonala stamceller (hESC) som innehöll kemiskt modifierat PLGF mRNA i njurkapselskiktet hos musen, och en månad senare samlades njurarna in och färgades genom sektionering för att bestämma differentieringen av hESC. Genom in vitro-experiment inducerades hESC som avlägsnats PLGF-genen genom CRISPR-Cas9 till tre olika celler (kardiomyocyter, glatta muskelceller och endotelceller) enligt ett etablerat protokoll, och sedan analyserades cellerna med fluorescensaktiverad cellsortering (FACS) för att bestämma differentieringsnivån. Enligt experimenten krävs PLGF för induktion av kärlceller in vitro (endotelceller och glatta muskelceller) och skapandet av in vivo-kärl som genererats från hESCs, och det kan också påverka induktionen av kardiomyocyter i viss utsträckning, vilket krävde ytterligare forskning. Denna studie ger information om PLGF:s kritiska funktioner i kardiomyogenes och vaskulogenes, vilket kan bana väg för utvecklingen av nya terapier för regenerering av hjärtat. / Cardiovascular disease is still a leading cause of mortality nowadays. The main cause of the disease is the damage to heart cells, which may not be repaired by itself so developing a new therapy to regenerate or repair the heart cells is a major goal in cardiac disease research. Through previous research, some cardiogenic paracrine factors like growth factors or secreted proteins may influence heart development and regeneration. In this study, one of the paracrine factors, the placental growth factor (PLGF), was selected to verify its influence on cardiomyogenesis and vasculogenesis through in vivo and in vitro experiments. Through in vivo experiments, human embryonic stem cells(hESCs) containing PLGF mRNA which was modified chemically were injected into the mouse kidney capsule layer, and one month later the kidneys were collected and stained by sectioning to determine the differentiation of hESCs. Through in vitro experiments, hESC which were removed PLGF gene by CRISPR-Cas9 were induced into three different cells (cardiomyocyte, smooth muscle cell, and endothelial cell) followed an established protocol, and then the cells were analyzed by fluorescence-activated cell sorting (FACS) to determine the differentiation level. According to experiments, PLGF is required for the induction of in vitro vascular cells (endothelial cell and smooth muscle cell) and the creation of in vivo vasculature generated from hESCs, and it may also influence cardiomyocyte induction to some extent which needed further research. This study offers information on the critical functions of PLGF in cardiomyogenesis and vasculogenesis, potentially paving the way for the development of new heart regeneration therapies.