Artificial intelligence (AI) is increasingly portrayed as a disruptive force and is often integrated into organizational routines as part of broader digitalization efforts across organizations in different industries in order to transform work practices and improve decision-making. While previous research has highlighted the anticipated effects of algorithms on organizational routines as well as how their use affects the performance of routines, less attention has been devoted to understanding how AI influences routines design, that is, the intentional change of routines, particularly in cases where algorithms and AI technologies are simultaneously developed and implemented as part of the change process.

Drawing on Routine Dynamics and adopting a processual perspective, this thesis develops a deeper understanding of AI’s influence on the design of organizational routines, particularly in situations where the development of machine learning algorithms and integration of AI technologies are central to routine change. This is done based on a longitudinal ethnographic study of a routine design case in which an AI software company and an electricity distribution utility company engaged in an AI digitization project aimed at transitioning from manual to virtual inspection of overhead powerlines using drones and AI.

The analysis of this case shows that routine design unfolds through a broadly distributed sociomaterial assemblage spanning multiple organizational and spatiotemporal boundaries, involving a range of human and nonhuman actors. The routine design process is therefore conceptualized as a distributed algorithmic routine design, characterized by iterative design actions for preparing, repairing, and post-pairing the routine under design. Through these actions, actors are specifically engaged in developing algorithms while simultaneously orchestrating the sociomaterial assemblage required to make AI function in practice. The study further identifies design disjunctures as emergent sociomaterial challenges that reveal tensions, misalignments, and coordination difficulties across the design assemblage.

The thesis contributes to Routine Dynamics research by showing that designing routines with AI is not merely a matter of developing and integrating artifacts. Rather, it involves unpacking and continuously orchestrating the distributed sociomaterial assemblage through which AI’s agency is enacted and sustained over time. This specifically requires aligning all heterogeneous elements that constitute the design assemblage and collectively enable its continuity and performance. In doing so, the study highlights the importance of attending to both visible and invisible forms of work, the balancing of continuity and discontinuity, material artifacts, and the emergence of intentionality within ongoing nonlinear design processes. Overall, this thesis advances understanding of how AI reconfigures routine design and highlights the complex ongoing sociomaterial work required for designing and implementing algorithmic routines.

Civil aviation is undergoing a transition towards digital, IP-based air–ground communication systems in order to accommodate increasing air traffic density, improve operational efficiency, and maintain safety-critical services. Within this evolution, technologies such as Controller–Pilot Data Link Communications (CPDLC), the L-band Digital Aeronautical Communications System (LDACS), and the Future Communication Infrastructure (FCI) have become key to enabling continuous data exchange between aircraft and ground systems. Despite their operational benefits, however, these systems do not yet provide security protection in a unified and consistently deployed manner across communication establishment, operational message exchange, and mobility or handover phases. In particular, guarantees related to mutual authentication, key establishment, integrity, confidentiality, and secure mobility management are not uniformly maintained across current air–ground communication environments. As a result, aviation communication systems remain exposed to replay, impersonation, message injection, man-in-the-middle (MITM), session hijacking, and denial-of-service (DoS) attacks, especially during mobility events and handover transitions, thereby posing significant risks to operational safety.

Motivated by these challenges, we develop lightweight, aviation-compatible, and formally verifiable security frameworks in this thesis to secure communication and handover across CPDLC, LDACS, and heterogeneous FCI environments. For CPDLC, the thesis introduces lightweight security mechanisms that provide mutual authentication, session key establishment, and secure handover by using Elliptic Curve Cryptography (ECC), Elliptic Curve Diffie–Hellman (ECDH), Schnorr signatures, and symmetric protection. For LDACS, the thesis strengthens security through lightweight authentication together with post-quantum-resilient key establishment and handover mechanisms. In this framework, Physically Unclonable Functions (PUFs) enable lightweight hardware-bound authentication, while the Bit-Flipping Key Encapsulation (BIKE) mechanism supports post-quantum-secure key establishment. This design reduces reliance on conventional public key infrastructure and supports secure key continuity across intra- and inter-domain scenarios. At the network level, the thesis further introduces a Host Identity Protocol (HIP)-based framework for the FCI to enable secure multi-homing and seamless mobility across heterogeneous links, including LDACS, the Aeronautical Mobile Airport Communications System (AeroMACS), and Satellite Communications (SATCOM).

To ensure that the proposed mechanisms provide rigorous security guarantees suitable for safety-critical aviation environments, the thesis complements framework design with formal security assurance. Symbolic analysis using Tamarin Prover and ProVerif is employed to establish essential properties, including authentication, key secrecy, forward secrecy, and secure handover, under strong adversary models. Overall, this thesis advances the security and robustness of both legacy and nextgeneration aviation communication systems across operational communication and mobility scenarios.

The rapid growth of data-intensive applications such as edge computing, artificial intelligence and the Internet of Things is pushing the limits of conventional CMOS electronics. In these systems, static leakage currents increasingly dominate power consumption. Nanoelectro-mechanical (NEM) switches are promising candidates for beyond-CMOS electronics due to their near-zero off-state leakage, abrupt switching characteristics, and robustness under extreme operating conditions, offering a route to dramatically reduce static power dissipation in future integrated circuits. However, practical NEM-based systems require scalable device architectures, reliable switch contacts, and CMOS-compatible integration strategies. This thesis addresses these challenges through the realization and integration of a CMOS-compatible NEM switch device library within commercial CMOS foundry platforms. The work investigates three complementary NEM switch architectures for logic and memory applications: a volatile three-terminal (3-T) switch, a volatile four-terminal (4-T) switch with decoupled actuation and signal paths, and a non-volatile seventerminal (7-T) switch. Building upon concepts established in earlier research within our group, the 3-T and 7-T devices are miniaturized and optimized through systematic studies of beam geometry and contact materials for low-voltage operation and improved switching behavior. A major contribution of this thesis is the optimization and experimental realization of the 4-T architecture, enabling body-bias-assisted reduction of the pull-in voltage and advanced circuit configurations. Two CMOS-compatible integration approaches are developed and experimentally validated: (1) Monolithic integration within the IMEC iSiPP50G silicon photonics SOI foundry platform, and (2) heterogeneous 3-D integration within the X-FAB XI10 SOI CMOS process. The first method enabled co-fabrication of all three NEM switch architectures on a single commercial foundry chip for the first time. Electrical characterization confirms volatile switching in the 3-T and 4-T devices, pull-in voltage reduction in the 4-T switch through body biasing, and both volatile and nonvolatile operation in the 7-T switch through contact engineering. However, in this approach, circuit scalability is limited by routing density inherent to planar integration, while Au contact stiction constrains switch reliability. The second approach addresses these limitations by vertically integrating the NEM device layer above the completed back-end-of-line (BEOL) through heterogeneously 3-D integration. This architecture alleviates routing constraints and improves device reliability using Ruthenium (Ru) switch contacts. Ru-coated devices demonstrate substantially improved cycling endurance, and a complementary inverter implemented with Ru-coated 3-T switches validates the feasibility of functional BEOL-integrated NEM circuits.

This thesis investigates how data-driven analytics can be systematically implemented in legacy industrial batch processes to support robust, interpretable, and operationally relevant decision-making.Industrial batch environments are characterised by heterogeneous data structures, variable process trajectories, evolving operating conditions, and limited contextualisation, complicating the direct application of conventional analytical methods.

The work develops an integrated analytical framework combining batch data analytics, machine learning, cost-sensitive learning, and model-agnostic post-hoc analysis.Batch data analytics is used to contextualise and consolidate irregular industrial process data into analytics-ready representations suitable for downstream modelling.Machine learning methods are subsequently applied to perform classification, regression, and degradation modelling across multiple industrial case studies, with emphasis placed on parsimonious and interpretable models rather than unnecessary model complexity.

To extend predictive modelling beyond conventional accuracy-oriented evaluation, cost-sensitive learning is introduced to align model behaviour with operational and economic objectives.The proposed framework demonstrates how predictive confidence and model coverage can be balanced against operational risk and cost constraints, enabling selective and value-aware decision-support strategies.

Beyond predictive optimisation, the thesis introduces a model-agnostic post-hoc analysis framework for examining model behaviour across operational regimes.By embedding interpretability metrics into reduced-dimensional representations and constructing continuous behavioural landscapes through surrogate modelling, regions associated with confidence, systematic error, uncertainty, and interaction-driven behaviour can be identified and analysed.The results demonstrate that predictive performance is not uniformly distributed across the input space, but instead governed by distinct operational regimes with varying levels of reliability and interpretability.

The framework is validated through multiple industrial case studies within alloy production, ceramic manufacturing, and degradation modelling of electrical resistance heating wires.The results show that structured batch contextualisation improves the suitability of industrial data for machine learning, that selective modelling strategies can achieve substantially higher predictive performance within identified operational regions, and that region-aware post-hoc analysis enables diagnostically grounded evaluation of model behaviour under changing industrial conditions.

The thesis contributes a coherent methodological framework for trustworthy industrial analytics in legacy batch environments by integrating structured data contextualisation, interpretable machine learning, value-aware evaluation, and region-aware behavioural analysis into a unified decision-support perspective.

Barn som lever med långtids-trakeostomi utgör en växande population som har tillkommit genom en ökad överlevnad och därmed möjlighet att leva med alltmer komplexa tillstånd. Denna utveckling antas vara en följd av parallella framsteg, innovationer och forskning inom hälso- och sjukvård samt teknik. Många komplexa tillstånd förlitar sig på kontinuerliga livsuppehållande insatser i form av både vård och teknologi för att upprätthålla och stödja hälsa och överlevnad. Dessvärre har ett stagnerat perspektiv och fokus medfört att utveckling, innovation och forskning fortsatt har prioriterats mot överlevnaden av dessa komplexa tillstånd, snarare än att leva med tillstånden och de krav de medför. I familjer där barn lever med trakeostomi tar föräldrarna ofta ansvar för och tillgodoser deras barns dagliga vårdbehov, särskilt när vård och vardagsliv flyttar in i hemmet och ges med stöd av personliga assistenter. Dessa familjers erfarenheter är viktiga att utforska och belysa för att bygga kunskap och förståelse om det system de förlitar sig på och existerar inom.

Denna avhandling syftar till att analysera avgörande aspekter och interaktioner på systemnivå i dessa familjers vardag genom att skapa förståelse för hur interaktioner mellan människa, teknik och organisation formar och påverkar säkerhet och hållbarhet i deras vardag och vårdgivande. Teoretiskt grundas avhandlingen i MTO‑konceptet (Människa–Teknik–Organisation), det salutogena perspektivet på hälsa genom KASAM (Känsla av sammanhang och mening) samt ett ramverk för domesticering och dess process mellan människa och teknik. Avhandlingen omfattar fyra delstudier, varav tre intervjustudier och en litteraturöversikt. Till studie I och II rekryterades föräldrar till barn med trakeostomi från Sveriges enda långtidsintensivvårdsavdelning för barn för intervjuer. Studie I använde grundad teori för att analysera hur dessa föräldrar adapterade till föräldraskapet. Studie II använde deskriptiv fenomenologi för att utforska föräldrarnas levda erfarenhet i vardagen. Den tredje studien (studie III) var en kartläggande litteraturöversikt som syftade till att beskriva vilka säkerhetsrisker, incidenter och negativa händelser för barn som lever med trakeostomi som har beskrivits i tidigare publicerad forskning, och hur dessa har beskrivits. Till den fjärde studien (studie IV) rekryterades föräldrar, personliga assistenter och sjukvårdspersonal via sociala medier och intresseorganisationer för intervjuer. Studie IV använde ramverket för domesticering i en abduktiv analys med stöd av reflexiv tematisk analys i syfte att beskriva hur trakeostomin domesticeras i dessa familjers vardag.

Avhandlingen identifierar den till stora delar förbisedda, men föräldraformande, perioden av intensivvård innan trakeostomin. En period som ofta präglas av otillräckligt synliggörande av de erfarenheter och upplevelser som familjerna gör samt ett bristande stöd. Efter trakeostomin omorganiseras vardagen kring tekniken och barnets beroende, vilket kräver att föräldrar är aktivt närvarande och delaktiga i alla sammanhang och interaktioner med det omgivande samhället för att säkerställa säkerhet, möjliggöra delaktighet och förmedla interaktion inom systemet. Tidigare forskning relaterad till säkerhet har varit fragmenterad och med snäv inriktning och avgränsning, vilket har bidragit till svårigheter att avgöra var risker och negativa händelser uppstår ifrån. Dessa förhållanden pekar mot ett behov av ett bredare och mer diversifierat perspektiv för att identifiera risker och möjliggöra effektiva åtgärder. Avhandlingen beskriver också att trakeostomin domesticerar familjer, hemmet och rutiner, samtidigt som familjerna har begränsat inflytande över trakeostomin och själva tekniken. Även om föräldrar utvecklar både expertis, teknisk skicklighet och bemästrar sitt barns vård i hemmet, erkänns denna expertis sällan systematiskt, bortsett från enskild personal inom hälso- och sjukvård. Det system som dessa familjer nu existerar inom har visat sig både ineffektivt och riskfyllt, vilket kräver skyndsamma, samskapade interventioner som sätter familjernas levda erfarenheter och behov i centrum. Detta innebär ett skifte ifrån ett system som förlitar sig och ställer krav på föräldrar till att i stället införa systemanpassningar som meningsfullt stödjer familjer.

Avhandlingen erbjuder ett systemperspektiv och en redogörelse främst från dessa föräldrars perspektiv, och argumenterar för att tidigare forskning ofta har förbisett det sociotekniska system som dessa familjer är beroende av, och som i sin tur är beroende av dessa familjer. Avhandlingen gör gällande att systemets funktion i praktiken vilar på föräldrar och familjer till barn som lever med trakeostomi, vilka kontinuerligt måste kompensera för systembrister, samtidigt som de ger den livsuppehållande vård deras barn behöver, och hanterar de livshotande risker som trakeostomin medför. Dessa tidigare förbisedda förutsättningar förflyttar föräldrarnas insatser och fokus ifrån barnet till att i första hand upprätthålla systemets drift, stabilitet och funktion. Systemets beroende av föräldrar låser i praktiken in föräldrar i rollen som systembuffertar för att säkerställa sina barns hälsa och överlevnad. En modifierad MTO‑modell introduceras och illustrerar tidigare outtalad systemkomplexitet, ömsesidiga beroendeförhållanden och relationer, samt erbjuder ett nytt systemperspektiv. Ett system som förlitar sig på föräldrar är enskilt ansvariga för sina trakeostomerade barns överlevnad, säkerhet och hälsa är ohållbart, för samtliga inblandade människor, för samtliga aktörer och intressenter, samt för systemet självt. De trakeostomerade barnen befinner sig i den allra mest sårbara positionen, utsatta för livshotande risker och konsekvenser om de inte får den livsuppehållande vård och det stöd de förlitar sig på.

District heating systems are central to the Nordic energy transition. Yet as supply temperatures fall, renewable integration increases, and buildings take on a more active role, network performance depends increasingly on what happens at the interface between buildings and the network. This thesis develops methods for the interface under uncertainty by following a progression from model representation to control, fault management, and strategic planning. A nonlinear gray-box modeling framework first combines a resistance and capacitance thermal network with a physically motivated radiator heat emission model. The framework predicts indoor air temperature with high accuracy in both residential and commercial buildings and retains the same structural form across building archetypes through parameter re-identification. Building on this foundation, a risk-aware training framework augments the conventional prediction loss with a conditional value-at-risk penalty on the operational cost so that the surrogate model is shaped not only for nominal accuracy but also for reliable control under stressed conditions. In closed-loop evaluation under weather-stress scenarios, the resulting controller reduced occupied cold degree-hours and peak cold violations relative to a fidelity baseline while making the comfort and energy trade-off explicit. A systematic review of 140 district heating and cooling control studies situates these developments within the wider field and highlights the need for methods that bridge accurate predictions and reliable operations. Robust operation also requires resilience to hardware degradation; therefore, an integrated fault detection and compensation framework was developed by combining unsupervised anomaly detection, signature-based diagnosis, and supervisory supply temperature modulation. This framework establishes a compensability spectrum that distinguishes faults that can be mitigated autonomously from those that require rapid maintenance. Finally, the thesis extends from single-building operations to prosumer and portfolio-level decision support, showing that operational strategy materially affects economic performance and that a data envelopment analysis ranking framework can identify robust rooftop photovoltaic investment candidates under joint climate and market uncertainty. Overall, this thesis shows that uncertainty is not a residual complication but a condition that should be addressed explicitly across model development, operational control, fault management, and long-term investment prioritization.

Postmating prezygotic isolation can reduce gene flow early in divergence, but the reproductive traits and postmating processes that generate these barriers are often challenging to identify. This is especially true in internally fertilizing animals, where fertilization depends on interactions between male ejaculates and the female reproductive tract, and where reduced fertilization can arise through several distinct postmating steps. In this dissertation, I investigate how divergence in interacting reproductive traits translates into postmating prezygotic isolation in Drosophila montana, with a particular focus on sperm length, female sperm storage, and female-mediated postmating processes.

In Chapter I, I test whether divergence in sperm length and seminal receptacle length predicts fertilization success across populations and genotypes. I show that these traits co-diverge and together form a major compatibility axis, such that fertilization success is best predicted by the sperm to seminal receptacle length gap. Fertilization is lowest when sperm are relatively short for a given seminal receptacle. I further show that both traits have substantial additive genetic variance and a polygenic basis, and that their QTL intervals overlap in several genomic regions, identifying candidate regions that may have facilitated coordinated divergence.

In Chapter II, I ask whether this compatibility relationship is fixed or modifiable by developmental condition. I show that seminal receptacle length is condition-dependent in the population with the longest seminal receptacles and sperm, whereas sperm length remains largely insensitive to developmental condition. I further show that female condition can alter fertilization success, both through general female effects and by amplifying sperm to storage mismatch in the cross-direction that already shows the strongest barrier.

In Chapter III, I examine whether divergence in female sperm management helps explain the postmating prezygotic barrier. Using Rhodamine B-labelled ejaculates and organ-specific sperm storage assays across time, I show that sperm management differs between female populations and between storage organs. Heteropopulation effects are female-population dependent, with reduced persistence of heteropopulation sperm in the seminal receptacle in one population and increased early spermathecal occupancy in the other, while complete sperm depletion is generally higher in one female population across the same postmating window regardless of male population origin.

Together, these results show that postmating prezygotic isolation in D. montana is not explained by a single reproductive failure. Instead, it emerges through divergence in interacting reproductive traits and female-mediated postmating processes. More broadly, this dissertation identifies a quantitative speciation phenotype linking sperm and sperm storage divergence to asymmetric reproductive isolation, shows that its expression can be modified by condition-dependence, and helps narrow the postmating mechanisms through which early reproductive barriers arise during speciation.

Type 2 diabetes is one of the most prevalent metabolic diseases worldwide, affecting hundreds of millions of people. A hallmark of the disease is the accumulation of amyloid fibrils formed by the islet amyloid polypeptide, hIAPP, in the pancreatic islets, contributing to β-cell dysfunction and death. Despite decades of research, the structural determinants of hIAPP aggregation and their implications for disease remain poorly understood. This thesis makes use of cryo-electron microscopy and biophysical characterization to investigate the structural diversity of hIAPP fibrils and leverage this knowledge toward the development of new therapeutic strategies.

We first investigate the effect of solution conditions on hIAPP polymorphism and cross-aggregation with rat IAPP. Our results reveal that buffer composition, co-solvents and peptide ratios determine the fibril structures formed, and that rat IAPP can switch from inhibitor to co-aggregator depending on the aggregation environment, highlighting the importance of solution conditions in aggregation studies.

Building on these findings, we solved the cryo-EM structures of three proline mutants of hIAPP inspired by the non-amyloidogenic rat sequence. Each mutant gives rise to distinct fibril polymorphs, revealing that proline substitutions reshape the amyloidogenic core of hIAPP. Across all structures, conserved structural motifs emerge, such as the central role of Phe23 in hydrophobic core stabilization. These recurring features were used as targets for a structure-based design, yielding two new peptide sequences with reduced amyloidogenicity. Most strikingly, the F23R-A25P double mutant showed complete resistance to fibril formation under all conditions tested, including physiologically relevant and seeded conditions. In addition, it fully abolished hIAPP-associated cytotoxicity in pancreatic β-cell assays, demonstrating the power of rational, structure-based design for the development of therapeutic candidates against type 2 diabetes.

Finally, we determined the cryo-EM structure of proIAPP(1-48) fibrils and found that it closely resembles a polymorph exclusively associated with ex vivo seeded hIAPP fibrils. Molecular dynamics simulations further revealed transient interactions between the disordered N-terminal extension and His18, suggesting that proIAPP acts as a structural template that initiates disease-relevant amyloid formation in the pancreatic islets, positioning precursor misprocessing as an early and potentially targetable event in islet amyloidosis.

Hamnar strävar aktivt efter ökad operativ effektivitet för att hantera det ökande globala varuflödet, samtidigt som de strävar efter att förbättra energieffektiviteten. Som ett resultat har ledande hamnar börjat se potentialen hos digitala tvillingar för att skapa överblick samt koordinera och optimera processer i hamnen. Målet med användningen av digitala tvillingar är energibesparingar samt minskning av kostnader och CO2-utsläpp. Medan digitala tvillingar har använts inom andra områden såsom tillverknings-, flyg- och rymdindustrin, har införandet i hamnar varit jämförelsevist långsamt. Detta kan förklaras, bland annat, av hamnens många olika involverade aktörer och den höga komplexiteten i de ofta sammanlänkade hamnprocesserna.

Därför fokuserar denna avhandling, med utgångspunkt i hamnkontexten, vad som utgör en digital tvilling, presenterar egenskaper för olika mognadsnivåer hos befintliga digitala tvillingar, och introducerar modellerings- och beslutsstödskomponenter baserade på förklarbar AI för hamn- och maritima operationer. Dessa komponenter omfattar kustnära processer, kajoperationer, yard-processer och gate-funktioner, och kan fungera som byggstenar i framtida digitala tvillingar för hamnar. Avhandlingen består av sex artiklar:

Artikel 1 bygger på en omfattande litteraturöversikt, inom vilken digitala tvillingar för olika områden studeras ingående för att överföra insikter från dessa till hamndomänen. Detta resulterar i en presentation av vad som utgör en hamns digitala tvilling och de krav som en hamns digitala tvilling måste uppfylla, tillsammans med en diskussion om hur digitala tvillingar i hamnar kan bidra till energibesparingar.

Artikel 2 presenterar ett ramverk för hur mognaden hos digitala tvillingar kan bedömas baserat på sex mognadsnivåer och presenterar milstolpar för deras implementering. Noterbart är att interoperabilitet identifieras som den högsta mognadsnivån, eftersom de många intressenterna och deras respektive digitala tvillingar måste koordineras för att nå en fungerande system-av-systemnivå. Genom att använda denna bedömning visar det sig att endast några få innovationsledande hamnar hittills har utvecklat sofistikerade digitala tvillinglösningar.

Artikel 3 fokuserar på containerupphämtning med hänsyn till två konkurrerande mål: att minimera energikrävande kranrörelser och att hålla planerade tider för lastbilar. Detta speglar de potentiellt motstridiga perspektiven hos olika intressenter i hamnkontexten. Den utvecklade optimeringsmodellen och algoritmen visar att gemensam hantering av båda dessa mål kan leda till minskad effektivitet för de respektive individuella målen, men ökad effektivitet från ett systemperspektiv för hamnen som helhet.

Artikel 4 studerar kajkranar på systemnivå genom att utveckla ett förklarbart AI-ramverk för att förutsäga om en kajkran kommer att drabbas av ett driftstopp under ett fartygsanlöp. Genom att använda övervakningsdata från kranarna, operativa data från terminalen och meteorologiska observationer identifierar studien hur operativ belastning, hoist-relaterade varningar och väderförhållanden gemensamt påverkar sannolikheten för driftstopp. Modellen förbättrar situationsmedvetenheten och möjliggör tidigare identifiering av störningar.

Artikel 5 bygger vidare på Artikel 4 genom att fokusera på prediktion av enskilda kritiska felhändelser. I stället för att uppskatta sannolikheten för ett övergripande driftstopp förutser modellen vilken feltyp som sannolikt inträffar härnäst och när detta sker. Med hjälp av eXtreme Gradient Boosting i kombination med sekvenser av tidigare fel, aktuella operativa data och väderförhållanden tillhandahåller studien komponentnivåinsikter som kompletterar systemnivåanalysen i Artikel 4 och möjliggör mer riktade och tidskritiska underhållsåtgärder.

Artikel 6 breddar avhandlingens fokus till maritima operationer genom att analysera bränsleförbrukning i färjetrafik baserat på GPS- data och kompletterande miljödata. Genom att kombinera oövervakad klustring för att identifiera återkommande operativa mönster med övervakade prediktionsmodeller och SHAP-baserad förklarbarhet visar studien att fartygshastighet är den dominerande faktorn bakom bränsleförbrukning. Analysen kopplar också bränsleförbrukningsmönster till individuella befälhavares beteenden och möjliggör riktade åtgärder, såsom eco-driving.

Tillsammans bidrar dessa sex artiklar med en konceptuell grund för digitala tvillingar i hamnar, ett verktyg för att bedöma mognaden hos befintliga lösningar samt ett antal modelleringskomponenter som kan stödja datadrivet och förklarbart beslutsfattande i både hamn- och maritima verksamheter.

Hamnar strävar aktivt efter ökad operativ effektivitet för att hantera det ökande globala varuflödet, samtidigt som de strävar efter att förbättra energieffektiviteten. Som ett resultat har ledande hamnar börjat se potentialen hos digitala tvillingar för att skapa överblick samt koordinera och optimera processer i hamnen. Målet med användningen av digitala tvillingar är energibesparingar samt minskning av kostnader och CO2-utsläpp. Medan digitala tvillingar har använts inom andra områden såsom tillverknings-, flyg- och rymdindustrin, har införandet i hamnar varit jämförelsevist långsamt. Detta kan förklaras, bland annat, av hamnens många olika involverade aktörer och den höga komplexiteten i de ofta sammanlänkade hamnprocesserna.

Därför fokuserar denna avhandling, med utgångspunkt i hamnkontexten, vad som utgör en digital tvilling, presenterar egenskaper för olika mognadsnivåer hos befintliga digitala tvillingar, och introducerar modellerings- och beslutsstödskomponenter baserade på förklarbar AI för hamn- och maritima operationer. Dessa komponenter omfattar kustnära processer, kajoperationer, yard-processer och gate-funktioner, och kan fungera som byggstenar i framtida digitala tvillingar för hamnar. Avhandlingen består av sex artiklar:

Artikel 1 bygger på en omfattande litteraturöversikt, inom vilken digitala tvillingar för olika områden studeras ingående för att överföra insikter från dessa till hamndomänen. Detta resulterar i en presentation av vad som utgör en hamns digitala tvilling och de krav som en hamns digitala tvilling måste uppfylla, tillsammans med en diskussion om hur digitala tvillingar i hamnar kan bidra till energibesparingar.

Artikel 2 presenterar ett ramverk för hur mognaden hos digitala tvillingar kan bedömas baserat på sex mognadsnivåer och presenterar milstolpar för deras implementering. Noterbart är att interoperabilitet identifieras som den högsta mognadsnivån, eftersom de många intressenterna och deras respektive digitala tvillingar måste koordineras för att nå en fungerande system-av-systemnivå. Genom att använda denna bedömning visar det sig att endast några få innovationsledande hamnar hittills har utvecklat sofistikerade digitala tvillinglösningar.

Artikel 3 fokuserar på containerupphämtning med hänsyn till två konkurrerande mål: att minimera energikrävande kranrörelser och att hålla planerade tider för lastbilar. Detta speglar de potentiellt motstridiga perspektiven hos olika intressenter i hamnkontexten. Den utvecklade optimeringsmodellen och algoritmen visar att gemensam hantering av båda dessa mål kan leda till minskad effektivitet för de respektive individuella målen, men ökad effektivitet från ett systemperspektiv för hamnen som helhet.

Artikel 4 studerar kajkranar på systemnivå genom att utveckla ett förklarbart AI-ramverk för att förutsäga om en kajkran kommer att drabbas av ett driftstopp under ett fartygsanlöp. Genom att använda övervakningsdata från kranarna, operativa data från terminalen och meteorologiska observationer identifierar studien hur operativ belastning, hoist-relaterade varningar och väderförhållanden gemensamt påverkar sannolikheten för driftstopp. Modellen förbättrar situationsmedvetenheten och möjliggör tidigare identifiering av störningar.

Artikel 5 bygger vidare på Artikel 4 genom att fokusera på prediktion av enskilda kritiska felhändelser. I stället för att uppskatta sannolikheten för ett övergripande driftstopp förutser modellen vilken feltyp som sannolikt inträffar härnäst och när detta sker. Med hjälp av eXtreme Gradient Boosting i kombination med sekvenser av tidigare fel, aktuella operativa data och väderförhållanden tillhandahåller studien komponentnivåinsikter som kompletterar systemnivåanalysen i Artikel 4 och möjliggör mer riktade och tidskritiska underhållsåtgärder.

Artikel 6 breddar avhandlingens fokus till maritima operationer genom att analysera bränsleförbrukning i färjetrafik baserat på GPS- data och kompletterande miljödata. Genom att kombinera oövervakad klustring för att identifiera återkommande operativa mönster med övervakade prediktionsmodeller och SHAP-baserad förklarbarhet visar studien att fartygshastighet är den dominerande faktorn bakom bränsleförbrukning. Analysen kopplar också bränsleförbrukningsmönster till individuella befälhavares beteenden och möjliggör riktade åtgärder, såsom eco-driving.

Tillsammans bidrar dessa sex artiklar med en konceptuell grund för digitala tvillingar i hamnar, ett verktyg för att bedöma mognaden hos befintliga lösningar samt ett antal modelleringskomponenter som kan stödja datadrivet och förklarbart beslutsfattande i både hamn- och maritima verksamheter.

This doctoral thesis describes research aimed at creating a unified understanding of the fundamentals of systems of systems to support modeling practices and thinking principles. This is approached through the development of an ontology-driven conceptual modeling of systems of systems. This approach combines an abstract mental model of a reality with the formalities of ontology theories to build structured knowledge representations of systems of systems using a core ontology artifact. The development of this core ontology adopts the constructive research methodology employing various research methods, tools, and processes. Narrative and systematic literature reviews and exploratory studies were applied to study the systems of systems problem domain and the foundations for system of systems knowledge representation. Iterative ontology development processes, case studies illustrations, formalization and usability analysis studies facilitated the development of the ontology artifact. Different assessment and feedback mechanisms were employed. These include feedback from the iterative ontology development process, an ontology alignment for philosophical clarity, internal and external consistency checking of the formalization process, and a survey-based evaluation study. The outcome of this thesis is a knowledge representation that facilitates semantic interoperability, machine readability, knowledge reuse, and overall, a proposal of an ontological source of truth for the formulation and development of systems of systems. This can play a role in facilitating industry-related tasks such as data integration, task optimization through semantic harmonization and capability mapping, therefore providing a baseline that minimizes ambiguity and facilitates design space exploration.

This compilation thesis consists of four studies examining how individuals and institutions respond to changes in economic conditions and information environments. The first three papers focus on contemporary Africa and study how technological and income shocks affect demographic outcomes and social norms, while the fourth paper examines how political and economic incentives influence institutional change in a historical setting.

The first paper studies the impact of mobile broadband expansion on fertility and child health. Using individual-level data and the staggered rollout of 3G networks, the paper finds that improved connectivity increases fertility, particularly among older and more educated women, but is associated with adverse child health outcomes. The evidence is consistent with two complementary forces: the marginal pregnancies induced by 3G are intrinsically higher-risk, and the maternal health system does not expand to meet rising demand.

The second paper investigates how the expansion of mobile and fixed internet affects attitudes toward intimate partner violence. Exploiting the rollout of submarine cables and 3G coverage across Africa, the study finds that different technologies have contrasting effects on gender norms, with mobile internet improving women's attitudes while male attitudes become more regressive.

The third paper examines how agricultural income shocks affect fertility and child outcomes. Using variation in global commodity price movements interacted with local crop suitability, the study shows that increases in cash crop income raise fertility, primarily through higher-order births, and alter the timing of family formation.

The fourth paper analyses the determinants of franchise expansion in nineteenth-century Britain. Using data on parliamentary voting behaviour, the study shows that political elites' support for democratization depends on electoral incentives, inequality, and the heterogeneity of voter interests, highlighting how strategic considerations shape institutional change.

Hybrida organisationer kombinerar flera institutionella logiker som ofta genererar konkurrerande förväntningar, organisatoriska spänningar och legitimitetsutmaningar. Denna avhandling undersöker hur spänningar som uppstår från flera institutionella logiker återspeglas i legitimitetsutmaningar i religiösa hybrida organisationer och hur dessa utmaningar hanteras. Även om forskningen i allt högre grad har undersökt hybriditet, institutionell logik och organisatorisk legitimitet, är jämförelsevis mindre känt om hur dessa spänningar återspeglas i legitimitetsutmaningar i religiösa hybridorganisationer. För att möta denna brist studerar avhandlingen, genom att tillämpa en tolkande kvalitativ ansats, två fallstudier i två kloster inom den etiopisk-ortodoxa Tewahedo-kyrkan, med hjälp av intervjuer, fokusgruppsdiskussioner, observationer och dokument.

Resultaten visar att legitimitetsutmaningar uppstår genom de bedömningar som interna och externa intressenter gör och att dessa är differentierade. Interna och externa legitimitetsutmaningar är ömsesidigt beroende men asymmetriska, då de delar gemensamma utvärderingsgrunder samtidigt som de skiljer sig åt i betoning och konsekvenser. Intressenternas utvärderingar sammanfaller kring tre legitimitetsbaser: ansvarsskyldighet inför Gud, kollektiv handlingskraft och etableringssvaghet, vilket förklarar hur och varför hybriditet accepteras, ifrågasätts eller förkastas längs ett kontinuum. Resultaten identifierar vidare två övergripande strategier för legitimitetshantering: en tvåstegsprocess för meningsskapande och meningsgivande av hybriditet, samt uthållighet av hybriditetens mål.

Sammantaget främjar avhandlingen en bedömningsbaserad förståelse av legitimitet under multilogisk hybriditet genom att visa att legitimitet uppstår genom intressenternas utvärderingar av spänningar mellan religion, kommersiella och sociala välfärdslogiker. Genom att öka vår förståelse för hur legitimitetsutmaningar uppstår, struktureras och hanteras i religiösa hybridorganisationer som verkar under flera institutionella logiker, bidrar avhandlingen med kunskap till hybrida organisationer, institutionell logik och organisatorisk legitimitet.

Domännamnssystemet (DNS) är en grundläggande komponent i internets infrastruktur, men dess uppslagningsprocess exponerar omfattande känslig information om klienternas aktivitet. DNS-resolvrar, som är placerade mellan klienter och auktoritativa namnservrar, observerar vanligtvis både innehållet i förfrågningarna och klientidentifierare, vilket gör dem till en central punkt för integritetsrisker och en naturlig plats för integritetsskyddande mekanismer. Denna avhandling undersöker integritetsutmaningar relaterade till DNS-resolvrar och analyserar hur föreslagna tekniska lösningar används och implementeras i praktiken.

Avhandlingen använder ett empiriskt tillvägagångssätt, med aktiva och passiva internetmätningar från ett flertal olika utsiktspunkter för att studera beteendet av resolvrar. Resultaten visar en betydande ökning i användningen av integritetsmekanismer såsom Query Name Minimization (QMIN), i stor utsträckning driven av standardinställningar som införts av stora offentliga resolvrar. Användningen är dock fortfarande ojämn mellan olika regioner och resolvertyper, och fortsatt låg för mekanismer som möjliggör upptäckande av krypterade anslutningspunkter bland icke-offentliga resolvrar.

Vi identifierar betydande utmaningar när det gäller implementerbarhet: strikta QMIN-konfigurationer orsakar fel i uppslagningen, ökad latens och högre trafikvolymer på grund av felaktigt beteende hos auktoritativa servrar. DNS-uppslagning över anonymitetsnätverket Tor ger starka anonymitetsgarantier på bekostnad av prestandaförluster. Avhandlingen visar på systematiska avvikelser från standarder som möjliggör unik identifiering av mjukvara samt utbredd felkonfiguration i mekanismer för att signalera krypterad DNS-transport som förstärker centralisering. Även om mekanismer för integritetsskydd i DNS används i allt större utsträckning, begränsas deras faktiska effektivitet av brister i implementeringen, avvägningar runt prestanda samt centralisering. Detta understryker följaktligen behovet av förbättrad interoperabilitet, valideringsverktyg och större hänsyn till operatörers praktiska förutsättningar.

Groundwater is a vital resource that supports ecosystems, agriculture, and human societies. Effective aquifer characterization and monitoring is crucial for sustainable groundwater management, particularly in the context of growing pressure from population growth, climate change, and increasing water demand. This thesis explores the integration of physics-based modeling and data-driven techniques to enhance the monitoring of shallow aquifers using seismic data. Building on Biot's poroviscoelastic theory, this work simulates wave propagation in porous media and develops a neural network-based inversion framework to determine aquifer parameters, including the water table level, porosity, and water volume. The forward model employs discontinuous Galerkin method to solve a coupled poroviscoelastic–viscoelastic model with complex three-dimensional geometries, thus enabling the generation of high-fidelity synthetic seismic datasets. The characterization process begins with a data preparation step, and a deconvolution-based model is used to normalize source effects. This model is introduced in order to remove source-wavelet effects and, as a result, ensure that the neural network analyzes only subsurface responses. Fully connected real-valued and complex-valued neural networks are employed to identify the mappings between seismic waveforms and aquifer parameters. The performance of the model is tested against both synthetic and real seismic data. The model is validated with real data through controlled field experiments at the Laukaa test site in Finland. Transfer learning techniques are implemented to bridge the synthetic-to-real domain gap, thus enhancing the generalizability of the model under limited labeled field data. Furthermore, SHapley Additive exPlanations (SHAP) are used to identify the most informative seismic receivers that have the potential to optimize sensor layouts. The results suggest that combining advanced numerical wave simulations with machine learning can enable efficient groundwater monitoring. The proposed framework also contributes to geophysical inversion tools that integrate physical modeling with deep learning for the assessment of sustainable groundwater resources.

This thesis studies subtree statistics in trees and graphs, organized around two complementary themes: extremal questions on deterministic finite trees, and asymptotic questions on sequences of trees and dense graphs. The starting point is a list of open problems and a conjecture of Jamison from the 1980s, which together set the agenda for much of the subsequent literature on the mean subtree order and the subtree density.

The first half of the thesis concerns extremal subtree statistics. Article I settles Jamison's edge-contraction conjecture in full: contracting any edge of a finite tree decreases the mean subtree order by at least 1/3​, with equality if and only if the tree is a path. Combined with earlier work of Luo, Xu, Wagner, and H.Wang on the pendant-edge case, this completes a problem that had been open for four decades. Article II investigates the structure of subtrees that maximize or minimize the local mean among subtrees of a fixed order, introducing an index that measures the change of local mean under elementary operations. As a normalization that allows comparison across orders, the article also introduces the local density and establishes a sharp lower bound, 1/2​, attained precisely by subtrees containing the body of the tree.

The second half turns to asymptotics. Article III studies subtree statistics under Benjamini–Schramm convergence and shows that the subtree entropy per site converges along every locally convergent sequence of finite trees, and that the subtree density does so under a natural condition that rules out long paths in the limit. Article IV proves that, in any graph with minimum degree linear in the number of vertices, the high-degree coefficients of the subtree polynomial satisfy a Poisson-type limit law and the complex roots cluster near the origin, in stark contrast to the tree case.

Static program analysis aims to analyse program behavior without executing it, and has traditionally been implemented as offline tools running on desktop or server machines. As embedded and edge platforms gain compute capability, however, parts of these analyses are increasingly expected to run in new contexts—for example, inside Integrated Development Environments (IDEs), where developers require continuous, low-latency feedback as code evolves, and on embedded systems and hardware, where integrating selected analysis tasks can improve performance or enable new functionality. These settings impose strict constraints—low latency, limited memory, and energy efficiency—which favor demand-driven and incremental analyses over batch-oriented processing. A major obstacle to deploying static analyses in such settings is their reliance on multi-stage graph construction and fixed-point iteration; for example, computing control dependencies commonly involves transforming the program into a node-based representation, constructing a Control Flow Graph (CFG), and deriving a post-dominator tree (PDT), and materializing these intermediate structures increases both latency and memory footprint. This thesis enables the use of static program analysis techniques in such constrained environments through two distinct and complementary directions: first, it reduces unnecessary computation in unstructured code by eliminating full fixed-point iteration and avoiding complete construction of CFGs and PDTs; second, it introduces a syntax-directed method for computing control dependencies without constructing intermediate graphs or reformulating the program into additional node-based representations. The method is single-pass, requires only a constant number of auxiliary in-memory entities, and eliminates graph overhead; experimental evaluation shows that it preserves accuracy while substantially reducing memory usage and improving performance—typically by 6–12× compared to representative graph-based baselines—for well-structured programming languages. Although these two directions are distinct, they are complementary: the syntax-directed method is designed to be integrated into the demand-driven approach.

Coastal vegetated habitats, including submersed aquatic vegetation (SAV), provide three-dimensional structures essential to marine organisms and supporting key ecosystem services. In the Baltic Sea, eutrophication favours filamentous algae that can outcompete SAV, shifting habitats from long-living canopies to minute, ephemeral assemblages, affecting vegetation-associated fauna. Rising densities of three-spined stickleback (Gasterosteus aculeatus) in the central Baltic Sea have been linked to reinforcing filamentous algae dominance through predation on invertebrate grazers.

Ecological dynamics unfold within broader social-ecological contexts, where people and ecosystems influence one another, changing over time. This thesis asks how variation in coastal vegetation shapes faunal communities, and what historical human habitat use and fishers’ ecological knowledge can reveal about these dynamics. To address this, I used an interdisciplinary approach centred on Gotland, Sweden, (central Baltic Sea), with complementary insights from Salina, Italy (Tyrrhenian Sea). Five questions were examined: how SAV and filamentous algae shape epifaunal communities; how they affect juvenile and adult sticklebacks; which habitats were historically used on Gotland to capture euryhaline fish; how can engagement with fishers’ ecological knowledge be improved; and how integration of scientific disciplines advances understanding of coastal habitat dynamics? Methods included ecological surveys, isotope analysis of archaeological fish remains, and semi-structured interviews with fishers using photo elicitation. Results showed that SAV vertical structure increased overall epifauna abundance, whereas filamentous algae favoured only gastropod grazers (Paper I). Juvenile sticklebacks increased with all vegetation variables, while adults showed no associations (Paper II). These results suggest that shifts to filamentous algae could alter epifaunal communities and grazing dynamics, while providing nursery habitat for sticklebacks. Paper III reconstructed millennia of coastal and inland vegetated fishing habitats use, and demonstrated long-standing importance of these habitats for supporting humans. Paper IV showed that photo elicitation accesses explicit and tacit dimensions of fishers’ ecological knowledge, revealing rich understandings of habitat dynamics. A final reflection highlighted epistemological agility, effective communication, role clarity, and time allocation as key to interdisciplinary work. By linking present-day ecological patterns with historical human use and methods to engage with fishers’ knowledge, the thesis provides an integrated perspective to inform management and conservation of coastal vegetated habitats.

Fastän plastmaterial är en oskiljaktig del av vardagen, medför den utbredda användning­en betydande miljöutmaningar. Enligt OECD har den årliga globala plastproduktionen över­stigit 400 Mt de senaste åren och plastförorening utgör ett problem även i avlägsna eko­system. Växande intresse riktas därför mot bioplaster som är biologiskt producerade och/eller biologiskt nedbrytbara. Polyhydroxialkanoater (PHA) är en familj av biolog­iskt nedbrytbara och biokompatibla polyestrar som produceras av mikroorganismer i form av intracellulära lagringsgranuler. PHA består av 3-hydr­oxisyror med varierande sidokedjor som gemensamma monomera byggstenar och de kan uppvisa olika och att­raktiva materialegenskaper beroende på monomersammansättning. Denna avhandling utforskar flera steg i polyhydroxialkanoaternas livscykel – från screening och fermente­ring till nedströmsåtervinning och utvinning vid livscykelns slut – genom principerna för grön kemi och inom den bredare ramen för ett integrerat bioraffinaderikoncept.

I början av en PHA:s livscykel, eller till och med före själva produktionen, är småskalig screening viktig för att identifiera lovande bakteriestammar och lämpliga odlingsmedier för tillväxt och PHA-produktion. Detta ämne undersöktes i Artikel I, där två bakterie­arter, Halomonas sp. R5-57, en PHA-producent med kort kedjelängd, och Pseudomonas sp. MR4-9, en PHA-producent med medellånga kedjor, screenades i högkapacitetsläge genom odling i 96-brunnsplattor följt av analys med Fourier-transform infrarödspektro­skopi (FTIR). Utvalda resultat kvantifierades och bekräftades därefter i större odlings­skala. Denna studie visade att högkapacitetsscreening är ett kraftfullt verktyg för att ut­värdera ett stort antal odlingsförhållanden, i synnerhet olika kolkällor, och för att välja de mest lovande kandidaterna för bekräftelse i större skala. Ur ett bioraffinaderiperspek­tiv skulle denna metod också kunna stödja snabb bedömning av avfallsströmmar eller förnybara råvaror som potentiella substrat för PHA-produktion.

Uppströmsbearbetning undersöktes vidare i Artikel II, med fokus på att sänka råmate­rialkostnaderna genom att använda rå industriell glycerol som en alternativ kolkälla för Photobacterium ganghwense C2.2 och jämföra den med ren glycerol. Användning av rå glycerol resulterade i snabbare biomassabildning, men lägre total PHA-produktion och lägre molekylvikt for de producerade polymererna, samtidigt som det gav möjlighet att åter­vinna av fettsyraföroreningar från råmaterialet. Användningen av ett billigt råsubst­rat för att uppnå hög biomassabildning och PHA med lägre molekylvikt ger ett relevant perspektiv för integrerad biomassavärdering, särskilt när sådana material kan omvand­las ytterligare till produkter med högre värde.

Eftersom nedströmsbearbetning starkt påverkar både processekonomi och hållbarhet, utvärderade Artikel III dihydrolevoglukosenon, kommersiellt känt som Cyrene, som ett biobaserat och biologiskt nedbrytbart lösningsmedel for extraktion av PHA, med målet att återanvända lösningsmedlet och undvika av giftigt lösningsmedelsavfall. I ett integrerat processkoncept kan använt biobaserat lösningsmedel som inte längre kan återanvändas också övervägas för energiåtervinning. Extraktionsprocessen optimerades i liten skala med hjälp av experimentdesign och multivariat modellering, med inriktning på extraktionsutbyte och polymermolekylvikt. Baserat på de optimerade förhållandena utfördes uppskalningsexperiment i en omrörd cell och visade förbättrad extraktionspre­standa under uppskalade förhållanden.

Slutligen undersöktes PHA inte bara ur ett livscykelperspektiv, utan även som substrat för värdeökning och kvalitetsåterställning. Lågmolekylära PHA kan depolymeriseras till monomerer eller plattformskemikalier och potentiellt repolymeriseras till polymerer av högre kvalitet, vilket erbjuder en strategi för att uppgradera material som PHA som er­hålls från rå glycerol i Artikel II. Artikel IV undersökte den selektiva omvandlingen av PHB till krotonsyra (CA) i den basiska jonvätskan [EMIM][AcO], som fungerar som både lösningsmedel och katalysator. Artikel V undersökte syrakatalyserad hydrolys med användning av en jonvätska med Brønstedsura egenskaper, [ImSO₃H][p-TsO], i ett tvåfasigt vatten/MIBK-system, vilket möjliggör bildandet av huvudsakligen 3-hydr­oxismörsyra (3-HBA), med CA som biprodukt, och underlättar fasseparation mellan produkterna och den joniska vätskan som utgör katalysator. I Artikel VI demonstrera­des p-toluensulfonsyra (p-TsOH)-katalyserad alkoholys av PHB med användning av metanol och etanol, vilket belyser processflexibilitet genom att möjliggöra efterföljande hydrolys i samma reaktor efter lösningsmedels-/reaktantutbyte.

Somatiska friheter utgör grunden för en etisk forsknings- och designansats där kroppen förstås som en levande, förkroppsligad och subjektiv helhet. Synsättet utgår från att etik är förankrad i våra kroppar och levda erfarenheter, och formas i nära samspel med mellanmänskliga, sociokulturella och politiska relationer. Etisk förkroppsligad kunskap är ofta implicit i forsknings- och designpraktik, såväl som i våra interaktioner med maskiner. I tre tvärdisciplinära konst- och designsamarbeten har jag analyserat hur förkroppsligad etik manifesteras: (i) Robots, Dance, Different Bodies, (ii) Embrace Angels och (iii) How to Train Your Drone. Jag har undersökt hur olika etiska förhållningssätt kan ge upphov till friktioner som, när de bearbetas, öppnar för djupare former av samhörighet; hur sådana spänningar kan fungera som brobyggande mellan olika disciplinära praktiker; samt hur maskiner kan utformas för att stödja kroppars rörelse mot etisk transformation.

Projekten visar hur somatiska friheter kan förstås som ett etiskt åtagande som tar sin utgångspunkt i kroppen och dess levande, materiella och förkroppsligade strävan efter förändring och transformation. Detta innebär ett åtagande att skapa förutsättningar för förändring, att utvidga kroppars möjligheter till transformation och att underlätta processer genom vilka kroppar förändrar sina relationer till världen och därigenom också förändrar hur de definieras av dessa relationer. I de publicerade artiklarna visar jag hur sådan etisk förändring i människa–maskin-interaktioner manifesteras: etisk transformation kan uppstå som en konsekvens av förändringar i relationerna mellan kroppar och maskiner. Studierna visar vikten av att överskrida kroppens gränser i relation till den omgivande världen, och att mötet mellan oss och tekniken gör det möjligt för oss att förstå oss själva både som subjekt i rörelse och som objekt som blir fysiskt berörda. Kroppar blir därmed en del av det etiska arbetet: de kan söka bättre sätt att relatera till varandra, möta nya etiska utmaningar och röra sig mot rikare livserfarenheter.

Septic shock results from a dysregulated host response to infection, leading to life-threatening organ dysfunction. Limited treatment options and a heterogeneous, complex pathophysiology make septic shock a major challenge for clinicians and researchers. Hyaluronan is a versatile molecule that may influence several biological processes disrupted in septic shock, including macro- and microcirculation, endothelial and glycocalyx integrity, intravascular volume, and inflammation. This thesis aimed to deepen understanding of hyaluronan and its associated proteins in septic shock and to explore potential new treatments.

Study I analysed plasma hyaluronan, hyaluronidase activity, and endogenous hyaluronidase inhibition in experimental and clinical septic shock and in acute alcohol-related pancreatitis. Both the experimental control group and septic shock groups showed increased plasma hyaluronan and hyaluronidase inhibition with decreased hyaluronidase activity. This pattern was also observed in clinical septic shock, but in alcohol-related pancreatitis only plasma hyaluronidase activity was reduced.

Study II evaluated high-molecular-weight hyaluronan as an adjuvant to fluid resuscitation at the onset of septic shock in an experimental peritonitis model. A hyaluronan injection followed by infusion throughout the experiment did not reduce resuscitation requirements or alter the inflammatory response.

Study III investigated higher exposure to high-molecular-weight hyaluronan during the early phase of peritonitis-induced septic shock. Hyaluronan infusion, started immediately after induction of peritonitis, did not prevent vascular depletion after 6 hours, nor did it preserve glycocalyx integrity.

Study IV compared proteomic profiles of hyaluronan-related proteins between septic shock and acute alcohol-related pancreatitis. 663 proteins were identified of which 231 were up- or downregulated in septic shock and fifteen were identified as hyaluronan-related. Changes were more pronounced on day 1 than on day 4, and more marked in septic shock than in pancreatitis. Heavy chains of the inter-alpha-inhibitor family showed marked changes: ITIH1, ITIH2, and ITIH4 were decreased, whereas ITIH3 was increased.

In summary, plasma hyaluronan and endogenous hyaluronidase inhibition increased whereas hyaluronidase activity decreased in experimental and clinical septic shock. Supraphysiological hyaluronan concentrations did not prevent intravascular volume depletion, nor did they alter the inflammatory response or preserve glycocalyx integrity. Proteomic profiles of hyaluronan-related proteins differed markedly between septic shock and alcohol-induced pancreatitis. 

This thesis investigates how scientific literacy is constituted in elementary science teacher education by examining the perspectives of pre-service science teachers and official teacher education documents, including comparative perspectives. Framed within a sociocultural and comparative didactic perspective, the thesis explores how conceptions of scientific literacy are situated within different educational traditions, curriculum structures, and broader contexts in Sweden and Türkiye. The overarching aim is to understand how scientific literacy is conceptualized, constituted, perceived, and interpreted in science teacher education, and the possible implications of these meanings for future science teaching. The thesis consists of three empirical studies. The first study explored Swedish pre-service science teachers’ perspectives on scientific literacy and their explanations of what, how, and why they plan to teach in the future. The results indicated that while pre-service teachers expressed an interest in science or teaching, their perspectives were often grounded in content or everyday encounters rather than in engagement with societal issues. The second study compared pre-service science teachers’ perspectives on scientific literacy in Sweden and Türkiye. Across both contexts, participants privileged correct explanations and everyday applications of scientific knowledge, whereas socio-scientific issues and scientific engagement were virtually ignored. While pre-service teachers from both countries problematized their teacher education, they did so through distinct lenses. The third study focused on science teacher education policy documents in both countries and revealed two dominant discourses: a disciplinary discourse, dominant in Türkiye, framing scientific literacy as a body of knowledge to be constructed; and an integrative discourse, dominant in Sweden, positioning scientific literacy as a way of connecting science to democracy, sustainability, and everyday life. The findings of the three articles also showed that what pre-service science teachers wished to learn during teacher education did not always align with what was stated in the official documents regarding the curricula and teacher education program descriptions in both countries. Through a comparative didactic approach, this thesis contributes conceptually and empirically to understanding how scientific literacy is context dependent. The thesis includes both practical and theoretical implications. 

The rapid adoption of digital technologies has transformed the organizational structures of multinational corporations (MNCs) and altered how they coordinate geographically dispersed knowledge activities, centralizing some value‑chain activities while decentralizing others. Yet, despite growing scholarly interest, IB research continues to conceptualize digitalization largely as a unidimensional phenomenon, overlooking the heterogeneous and sometimes opposing effects of different forms of digital technologies on intra‑MNC coordination and knowledge transfer. This dissertation addresses this conceptual and empirical gap by examining how distinct forms of digital technology adoption trigger different organizational conditions and, in turn, influence subsidiaries’ capacity to transfer knowledge within the MNC network and their market-facing agility to contribute strategically. It comprises four papers: one conceptual study and three empirical studies based on two datasets.

The first empirical study builds the theoretical and methodological foundation for this dissertation by conceptualizing and operationalizing a firm’s digital technology adoption from a functional perspective. It develops a psychometrically validated 19-item scale manifested in four core dimensions: digital communication technology (DCT), digital in situ technology (DST), digital data analytics technology (DDAT), and digital networking technology (DNT), which reflect the coordination, optimization, data access, and location access functions that digital technologies perform within firms. The resulting measurement instrument, based on survey data from 113 technology-intensive Swedish firms, offers scholars a precise means to examine how digital technologies influence organizational processes. 

The second study advances a theoretical argument suggesting that MNCs’ adoption of distinct forms of digital technologies shapes value-chain activities through opposing centrifugal and centripetal forces associated with DCTs and DSTs, respectively. These opposing dynamics generate differentiated organizational conditions, leading to variations in subsidiaries’ capacity to disseminate knowledge to headquarters.

The third and fourth studies empirically demonstrate how MNCs’ adoption of different forms of digital technologies affects lateral knowledge transfer and subsidiaries’ responsiveness to market changes, drawing on data from 100 foreign subsidiaries of 14 Swedish MNCs. The findings reveal that while DST alone enhances operational efficiency but limits knowledge transfer, a combination of DST and DNT reduces a focal subsidiary’s dependence on local embeddedness and enhances lateral outward knowledge transfer via digital platforms. Moreover, lateral inward knowledge transfer and DDAT adoption enable subsidiaries to interpret market insights and respond rapidly to emerging opportunities.

Overall, this dissertation contributes to the IB literature by demonstrating that MNCs’ adoption of different digital technologies has heterogeneous organizational effects on knowledge flows and subsidiary roles. The findings offer guidance for managers assessing digital technology investments and strategic positioning.

Den växande efterfrågan på energi, den ökande elektrifiering och de geopolitiska spänningarna har under de senaste åren gjort den svenska energiomställningen allt mer brådskande.  De senaste åren har dessutom präglats av stora förändringar inom svensk energipolitik, där målsättningen har skiftat från att sträva efter 100 % förnybar energi till att istället sikta på 100 % fossilfri energi. Det handlar inte enbart om en förändring i ordval eller teknik; det är en förändring av de framtider som föreställs, värderas och förverkligas. Denna avhandling fokuserar på hur Sveriges energiframtider föreställs, värderas och förverkligas i olika sammanhang: inom ramen för nationell politik och strategi, inom regionala energisammanhang samt inom det kommunala arbetet med energi- och klimatrådgivning. Med en ansats som är centrerad kring sociotekniska föreställningar (‘sociotechnical imaginaries’) och värderingar undersöker denna avhandling hur föreställningar om energiframtider förverkligas och förankras i samhället. Avhandlingen utgår från fyra sociotekniska föreställningar som analyseras i ett dokument som publicerades av Energimyndigheten 2016. Dessa föreställningar fungerar som en analytisk utgångspunkt för att undersöka hur nationell politik, regionalt energiarbete samt kommunala energi- och klimatrådgivare värderar och förverkligar energiframtider. Analysen visar hur olika sammanhang ger utrymme för olika föreställningar om energiframtider att ta form. Avhandlingen pekar på att även om energipolitiken har förändrats under det senaste decenniet, har Sverige förblivit i en föreställning som fokuserar på storskalig energiproduktion, en stark och konkurrenskraftig industri, jobbskapande och mindre förändringar i hushållens energianvändning. I denna föreställning värderas hushåll för det bidrag de kan göra för elnätet genom flexibilitet och efterfrågereglering, och den regionala kontexten värderas för sina bidrag till elnätets kapacitetshantering. Avhandlingen identifierar spänningar med denna dominerande föreställning. I regional och lokal kontext identifieras hinder för förankringen av den dominerande föreställningen, såsom begränsade institutionella och ekonomiska resurser. Dessutom pekar avhandlingen på att de regionala och lokala kontexterna värdesätter och förverkligar olika energiframtider, men saknar de medel som krävs för att förankra dessa i samhället.

Fångade joner är en av de främsta plattformarna för kvantteknik tack vare den utmärkta kontrollen över deras interna elektroniska och externa rörelsefrihetsgrader. Många tekniker och intressanta effekter bygger på kopplingen mellan jonerna och deras rörelse, vilket gör att en exakt styrning av dessa är av avgörande betydelse.

I detta arbete presenteras två nya tekniker för detektering av rörelsetillstånd. De möjliggör undersökning av vissa rörelsetillstånd med en enda mätning, utan att påverka det uppmätta jonets rörelse. Dessa tekniker används för att generera och detektera ett starkt sammanflätat tillstånd mellan två rörelsemoder på ett nytt sätt. Vidare utnyttjar vi den rika och komplexa dynamiken som uppstår genom kopplingen mellan jonens rörelse och dess elektroniska frihetsgrader för att studera uppkomsten av interferens. Teoretiska förutsägelser, som beskriver interferens både i kvant- och klassiska regimer, verifieras, vilket ger en ny och mer intuitiv beskrivning av interferens, inte bara för infångade joner, utan för en mängd olika system som kan beskrivas på liknande sätt.

Å andra sidan möjliggör Rydberg-excitation med infångade joner nya interaktionsmekanismer och gör dem extremt känsliga för sin omgivning. Denna avhandling presenterar framsteg mot Rydberg-experiment med längre jonsträngar och avslutas med en första demonstration av koherent populationöverföring mellan Rydberg-tillstånd i infångade joner. De utvecklade metoderna utökar verktygslådan för infångade Rydberg-joner avsevärt, vilket möjliggör mer sofistikerade experiment, särskilt när flera olika Rydberg-tillstånd är inblandade, och ger större flexibilitet vid användning av längre jonsträngar.

Developmental gene regulation depends on the coordinated action of transcription factors, chromatin regulators, and histone modifications that establish and maintain cell-type-specific transcriptional states. In this thesis, I investigate how activating and repressive chromatin factors shape lineage specification in Drosophila melanogaster embryogenesis, with a particular focus on the histone acetyltransferase CREB-binding protein (CBP) and Polycomb-mediated repression. Using genomic, genetic, and single-cell approaches, this work addresses how chromatin states are established during zygotic genome activation (ZGA), how CBP controls distinct steps of transcription, and how active and repressive histone modifications together define developmental trajectories.

The first paper examines the regulation of dorsoventral patterning genes. We demonstrated that RNA polymerase II is recruited to their promoters independently of whether the gene is expressed. Chromatin profiling revealed that H3K27ac closely correlates with gene and enhancer activity, while CBP occupancy at promoters remains invariant. These results identify promoter-proximal pausing as a central regulatory step in early developmental patterning and suggest that inactive CBP can remain associated with silent but poised promoters.

The second paper of the thesis dissects the catalytic and non-catalytic functions of CBP during ZGA. By combining catalytic inactivation and targeted protein degradation, we show that CBP has separable roles in transcriptional elongation and initiation. Its catalytic activity is required for pause release, whereas its non-catalytic activity supports pre-initiation complex stability and RNA polymerase II recruitment. CBP is dispensable for chromatin opening itself and therefore acts downstream of pioneer factors such as Zelda. 

The third paper addresses how CBP activity is regulated across the genome. We show that CBP activity enhances its own recruitment and affects transcription factor binding at regions pioneered by the transcription factor Zelda. Catalytic functions of CBP are shown to be crucial for proper expression of early patterning genes in the Drosophila embryo. Inactive CBP persists at a subset of paused promoters primed by the pioneer factor GAF, and may contribute to Polycomb-associated repression. Together, these results establish CBP as a transcription factor-dependent regulator whose catalytic and non-catalytic functions differently contribute to early development.

The final part of the thesis extends this analysis to later embryogenesis using single-cell nanoCUT&Tag to co-profile H3K27ac and H3K27me3 in individual nuclei. We suggest a new way for epigenetic potential visualization, and found genes where Polycomb repression and gene activity co-occur in one cell lineage. The data distinguishes between two repressive states: active Polycomb-mediated repression and passive chromatin inaccessibility. H3K27me3 associates with genes exposed to activation cues rather than with all silent developmental genes. We further corroborate this conclusion by showing preferential upregulation of lineage-matching genes when H3K27me3 was partially depleted in a mesoderm lineage. 

Together, the studies in this thesis show that developmental epigenetic regulation occurs by the controlled and context-dependent action of co-activators, co-repressors, and pioneer factors that together ensure lineage commitment and maintain robust boundaries between cell identities.

Sverige har ambitionen att uppnå ett fossilfritt elsystem, vilket kräver en omfattande utbyggnad av vindkraft, som är central i klimatstrategier, både i Sverige och Europa. Samtidigt som vindkraft är nödvändig för att minska växthusgasutsläppen och möta en ökande efterfrågan på el, innebär dess utveckling komplexa avvägningar mellan teknisk-ekonomisk genomförbarhet och socio-ekologiska konsekvenser. Dessa utmaningar kräver rumsliga planeringsansatser som integrerar olika intressentperspektiv och hanterar motstridiga mål. Dagens tillämpningar av rumslig multikriterieanalys (Spatial Multi-Criteria Analysis, SMCA) fungerar dock ofta som tekniska optimeringsverktyg snarare än som inkluderande planeringsprocesser, vilket begränsar transparens, tolkningsbarhet och praktisk användbarhet på grund av metodologisk komplexitet och underliggande antaganden. Denna avhandling syftar till att förbättra användbarheten av SMCA för lokalisering av landbaserad vindkraft i Sverige, samt att analysera hur SMCA används i dag och hur det kan vidareutvecklas. Målen är: 1) att granska SMCA-tillämpningar i vindkraftsplanering; 2) att utveckla och tillämpa REWIND-ramverket i Västernorrland; 3) att förenkla viktningen genom Ranking-Rating (RR)-metoden samt analysera SMCA-praktik genom diskussioner med intressenter i Västernorrland och Västra Götaland; och 4) att vidareutveckla socio-ekologisk och teknisk-ekonomisk utvärdering med fokus på regionerna inom Östra Mellansverige.Studien integrerar kvalitativa och kvantitativa metoder inom REWIND-ramverket, strukturerade i tre steg: scoping, design och utvärdering. Scoping omfattar identifiering och standardisering av socio-ekologiska och teknisk-ekonomiska kriterier baserat på litteratur och intressentinspel. Designsteget kombinerar GIS-baserad modellering och intressentbaserade vikter för att skapa restriktions-, lämplighets- och konfliktkartor för lokalisering av potentiella vindkraftsområden. Utvärderingssteget analyserar alternativ med hjälp av socio-ekologiska och teknisk-ekonomiska indikatorer, inklusive ickedominerad sortering, avståndsbaserad rangordning, utjämnad energikostnadoch årlig elproduktion.Resultaten visar att SMCA-tillämpningar fortfarande domineras av teknisk-ekonomiska kriterier, medan socio-kulturella och ekologiska dimensioner ofta är förenklade och svagt integrerade. REWIND-ramverket visar att ett konfliktmått ökar transparensen genom att synliggöra avvägningar och möjliggöra användardefinierade trösklar för acceptabla konfliktnivåer. Ramverket stödjer strukturerad lokalisering av vindkraft men visar samtidigt på återkommande utmaningar kopplade till datakvalitet, kriterierepresentation, viktning och osäkerhet.RR-metoden minskar komplexiteten i viktningen samtidigt som transparensen och intressentengagemanget förbättras.  Utvärderingsresultaten visar stora regionala variationer i vindkraftspotential, utan korrelation mellan teknisk-ekonomisk och socio-ekologisk prestanda, vilket indikerar att dessa representerar fundamentalt olika dimensioner av lämplighet. Analys av ledare och följare visar tydliga dominansstrukturer i vissa regioner och mer diversifierade lösningsrum i andra, med viktiga avvägningar kopplade till våtmarker och friluftsliv. Sammantaget visar resultaten att kombinationen av konfliktanalys, intressentdeltagande i viktningarna och strukturerad utvärdering ökar transparensen och stödjer en mer flexibel, kontextanpassad och hållbar vindkraftsplanering.

Colorectal cancer remains a major cause of cancer-related morbidity and mortality. In rectal cancer, accurate pretreatment risk stratification is essential for guiding neoadjuvant treatment and surgical planning. Magnetic resonance imaging (MRI) plays a central role in this process, but the interpretation and prognostic value of mesorectal tumor deposits and other malignant nodular structures remain incompletely understood. In parallel, many patients undergoing rectal cancer surgery require a permanent colostomy, and parastomal hernia is a common long-term complication. The roles of prophylactic mesh, stoma placement and abdominal wall changes, including rectus abdominis muscle atrophy, are incompletely understood.

The overall aim of this thesis was to expand knowledge in two clinically relevant areas of colorectal cancer: MRI-defined and histopathological mesorectal nodular disease as markers of metastatic risk in rectal cancer, and factors associated with parastomal hernia formation after permanent colostomy.

Paper I investigated the correlation between pretreatment MRI and histopathology for detecting tumor deposits and differentiating them from lymph node metastases in patients with rectal cancer who had not received neoadjuvant therapy. MRI had limited ability to identify histopathologically defined tumor deposits, particularly when deposits were small, and differentiation from metastatic lymph nodes was challenging.

Paper II evaluated whether MRI-defined mesorectal nodular structures were associated with outcome in rectal cancer. Increasing numbers of strictly defined suspicious lymph nodes and MRI-defined tumor deposits with venous continuity were associated with worse cancer-free and overall survival, suggesting that the burden of confidently malignant mesorectal nodular disease on MRI may provide prognostic information even when precise pathological classification is uncertain.

Papers III and IV investigated parastomal hernia after permanent colostomy. Paper III found rectus abdominis muscle atrophy to be more frequent after prophylactic mesh placement and associated with lower odds of parastomal hernia. Paper IV, based on data from a prospective randomized multicenter trial, did not confirm the previously observed association between mesh, rectus abdominis muscle atrophy and reduced hernia risk.

In conclusion, this thesis shows that pretreatment MRI cannot reliably reproduce the histopathological distinction between tumor deposits and metastatic lymph nodes, but that MRI-defined malignant mesorectal nodular burden may still have prognostic value. The findings also indicate that associations between prophylactic mesh, abdominal wall changes after stoma construction and parastomal hernia risk may be context-dependent, highlighting the need for standardized definitions, careful endpoint selection and further validation before changes in clinical practice are implemented.

This thesis examines platform-mediated gig work in Sweden as a differentiated and internally contradictory labour regime. Through qualitative interviews with gig workers, supplemented by ethnographic observations and analyses of policy, media, platform, and union material, the thesis explores how platform labour is structured, governed, and experienced. It investigates how contradictions between flexibility and control, autonomy and constraint, and innovation and exploitation emerge through processes of labour market segmentation, digital mediation, spatio-temporal organisation, and platform urbanisation. Drawing on labour geography, Marxist political economy, and Marxist-feminist approaches, the thesis conceptualises platform-mediated gig work not as a singular or exceptional form of work, but as an intensification and reorganisation of longer-standing dynamics of labour market inequality, exploitation, and spatio-temporal discipline. 

The thesis consists of four research articles. Article I examines labour market segmentation in the Swedish gig economy. It shows that flexibility operates dialectically as both a potential source of autonomy and a mechanism of control, and that experiences of precarity are shaped by workers’ differential positions within labour markets and broader social relations. Article II explores the spatio-temporal organisation of gig work. It argues that the flexibility afforded to platforms and customers depends upon the spatial and temporal inflexibility of workers, particularly migrant workers in cleaning and delivery, who must be available both “just-in-time” and “just-in-place”. Article III examines labour agency through the framework of resilience, reworking, and resistance. It finds that agency is not absent in platform labour, but fragmented and unevenly organised through the spatio-temporal logics of platform work. Resilience emerges under conditions of compression and isolation, reworking through partial decompression, and resistance through fragile moments of synchronisation. Article IV develops the concept of spectral infrastructures to explore how platform urbanism reorganises urban space, visibility, and labour. It demonstrates that the apparent frictionlessness of on-demand consumption depends upon the uneven visibility of the workers and infrastructures that sustain everyday urban life.

It is concluded that platform-mediated gig work in Sweden constitutes a differentiated labour regime organised through contradiction. Across the papers, the conditions that enable flexibility, autonomy, visibility, and mobility for some workers simultaneously generate insecurity, waiting, opacity, and constraint for others. These contradictions are experienced unevenly and are disproportionately borne by differently positioned workers. The findings further suggest that platform labour develops through existing labour market structures, reproducing inequalities associated with migration status, labour market position, and access to social and institutional protections. The thesis therefore argues that platform labour reconfigures rather than transcends existing inequalities, reproducing uneven conditions of work through digitally mediated forms of organisation, coordination, and control.

Växthusodling i kalla klimat är mycket energikrävande till följd av stora värmebehov orsakade av omfattande transparenta klimatskal, stark klimatkoppling till utomhusmiljön samt svårigheten att upprätthålla ett homogent termiskt inomhusklimat. Denna studie undersökte den termiska prestandan hos värme- och kylsystem baserade på väggkonfluenta jetströmmar (WCJ) för året-runt-reglering av växthusklimat, med särskilt fokus på utnyttjande av lågtempererade värmekällor. Syftet var att utveckla praktisk kunskap och prediktiva verktyg för dimensionering och implementering av WCJ-system som kan upprätthålla stabila termiska förhållanden i växthus under varierande klimatförhållanden samtidigt som användningen av primärenergi minimeras.

Studien tillämpade en multimodell metodansats bestående av experimentella, statistiska och numeriska metoder för att analysera WCJ-systemets strömningsbeteende, termiska prestanda samt teknoekonomisk effektivitet. Konstantströms anemometrar användes för mätning av WCJ-lufthastighet och lufttemperatur, termoelement för mätning av luft- och yttemperatur samt pyranometrar för registrering av solinstrålning. Statistisk analys med hjälp av Response Surface Methodology (RSM) användes för experimentdesign och utveckling av prediktiva responssurfacemodeller (RS-modeller). Byggenergisimuleringar i IDA ICE användes för att utvärdera WCJ-värmesystemets energi- och kostnadsprestanda.

Resultaten visade att WCJ-systemet bibehöll sitt grundläggande strömningsbeteende under både isotermiska och icke-isotermiska förhållanden samt upprätthöll rekommenderade lufthastigheter nära golvnivån på 0,3–0,9 m/s i växthuset. Studien utvecklade andragradens RS-modeller för prediktion av hastighetsavklingning, yttemperatur samt tillopps- och inomhuslufttemperaturer. WCJ-värmesystemet upprätthöll rumsligt homogena inomhustemperaturer under varierande klimatförhållanden. WCJ-system med tilluftstemperaturer mellan 27 och 40 °C under vinterförhållanden visade stor potential för användning tillsammans med lågtempererade värmekällor (<50 °C), vilket minskar behovet av primärenergi. Under sommar- och höstexperiment upprätthöll WCJ-tilluftstemperaturer på 14–25 °C inomhustemperaturen inom ±1,5 °C från det föreskrivna börvärdet. En höjning av inomhustemperaturens börvärde med 4 °C reducerade kylbehovet med 25 %, medan extern väggskuggning minskade inomhuslufttemperaturen med 35 %. Studien identifierade luftflöde, skuggning och temperaturbörvärde som de mest betydelsefulla parametrarna för WCJ-systemets termiska prestanda. Den effektiva värmegenomgångskoefficienten, relaterad till WCJ-systemets värmeöverföringsegenskaper, uppskattades till 2,69 W/(m²·K) baserat på vintermätningar i fält.

Tekno-ekonomisk analys visade att användning av lågexergivärmekällor i WCJ-värmesystemet har betydande potential, där värmebehovet varierade mellan 204,5 och 571,6 kWh/m² beroende på utomhusklimat och inomhustemperaturens börvärde. Integration av WCJ-system med bergvärmepumpar reducerade den slutliga energianvändningen med cirka 50 % jämfört med fjärrvärme och minskade energikostnaderna från 198–534,2 SEK/m² till 35,7–89,9 SEK/m². Sammantaget visar studien att WCJ-teknik utgör en energieffektiv och klimatresilient lösning för hållbar, året-runt-baserad växthusklimatstyrning och koldioxidsnål jordbruksproduktion.

De senaste två decennierna har präglats av den ökade spridningen av desinformation i den offentliga sfären och dess framväxt som ett strukturellt inslag i våra samtida mediemiljöer. Denna anmärkningsvärda ökning av spridningen av falska och vilseledande påståenden beror delvis på tillkomsten av sociala medier och artificiell intelligens, som vem som helst kan använda för att producera och sprida information, utan att nödvändigtvis behöva säkerställa dess riktighet och tillförlitlighet. Spridningen av desinformation är potentiellt skadlig för demokratin, eftersom den kan leda till politisk polarisering; våld; cynism; samt allmänhetens misstro mot politiska processer, politiska aktörer och demokratiska institutioner. Nyhetsmedier är en demokratisk institution som hotas av desinformation eftersom den utmanar själva essensen av journalistik, vilket är att ge korrekt information till medborgarna för att hjälpa dem att fatta välgrundade val. I detta sammanhang har etablerade nyhetsmedier över hela världen pressats att reagera på desinformation. Dessa svar involverar mestadels faktakontroll och korrigerande nyhetsrapportering. De etablerade nyhetsmedierna uppvisar dock varierande uppfattningar, tillvägagångssätt och praxis när det gäller faktakontroll och korrigerande nyhetsrapportering, med betydande skillnader mellan politiska och mediesystem. Dessa skillnader tyder på att nationella journalistiska kulturer, vilka förhandlas fram utifrån kontextuella begränsningar och påtryckningar, kan ha ett betydande inflytande på hur etablerade nyhetsmedier förstår, faktagranskar och korrigerar desinformation inom olika politiska och mediemiljöer. Mot denna bakgrund syftar denna avhandling till att förstå hur journalistiska kulturer påverkar etablerade nyhetsmediers reaktioner på desinformation i Afrika söder om Sahara och västländer. Denna forskning använder sju länder som fallstudier: fyra demokratiska länder, varav tre i väst (Frankrike, Sverige och USA), och ett i Afrika söder om Sahara (Sydafrika); två länder i Afrika söder om Sahara som är övergångsdemokratier (Kenya, Nigeria) och ett auktoritärt land i Afrika söder om Sahara (Kamerun). Denna avhandling är teoretiskt förankrad i journalistisk kulturteori. Metodologiskt använder den en blandad metoddesign, nämligen kvantitativ innehållsanalys och kvalitativa djupintervjuer. Resultaten visar att etablerade nyhetsmediers reaktioner på desinformation i demokratiska länder huvudsakligen återspeglar inflytandet från en övervakande journalistisk kultur. Prioriteringarna skiljer sig dock avsevärt mellan Frankrike, Sydafrika, Sverige och USA, främst på grund av de olika ideologier som stöds i respektive mediesystem. Dessutom visar resultaten att etablerade nyhetsmediers reaktioner på desinformation i övergångsländerna återspeglar inflytandet från mer mångbottnade och hybrida journalistiska kulturer. Journalistikens interventionistiska roll tenderar dock att betonas mer i Kenya, som har mer erfarenhet av demokrati, än i Nigeria, som relativt nyligen uppstod ur en lång rad militära regelverk. Detta tyder på möjligheten att erfarenhet av demokrati har konsekvenser för interventionism. Dessutom visar resultaten att etablerade nyhetsmediers reaktioner på desinformation i det auktoritära landet Kamerun återspeglar inflytandet från ad hocjournalistiska kulturer, som omständigheterna antagits och anpassats för att navigera kontextuella frihetsrestriktioner, politiskt förtryck samt sociala och ekonomiska begränsningar. Mot bakgrund av dessa resultat argumenterar jag för att journalistiska reaktioner på desinformation är betingade av journalistiska kulturer inbäddade i bredare politiska, mediemässiga och demokratiska sammanhang. 

Background

Spontaneous coronary artery dissection (SCAD) is an acute, non-atheromatous, non-inflammatory, non-iatrogenic cause of myocardial infarction (MI) characterized by a spontaneous separation of the coronary vessel wall layers due to either vessel wall hematoma or an initial rift in the intimal-medial vessel wall. Little is known on its pathogenesis and, until a few years past, interventional cardiologists were little aware of the variations of its radiographic appearance. Specifically in Sweden, little research has been done on the demographics (incidence, prevalence, treatment and prognosis) of this disease and its diagnostic patterns.

Method

We utilised data from the SWEDEHEART registry to describe a Swedish SCAD population. We recruited a national cohort of acute SCAD patients to compare coronary computed tomography angiography (CCTA) as a non-invasive diagnostic modality against invasive coronary angiography (ICA) and further describe our angiographic findings. We investigated SCAD prevalence, diagnostic accuracy and sensitivity in women with MI <50 years between 2015-2023 from 3 Swedish hospitals, by comparing SWEDEHEART registry data and angiographic evaluations by two independent interventional cardiologists.

Results

We found an initial low prevalence of SCAD in Sweden. Compared to atherosclerotic (type 1) MI, SCAD patients were treated almost the same. SCAD patients had lower mortality but comparable morbidity and a higher incidence of unplanned repeat angiography than atherosclerotic MI patients. CCTA was less effective than ICA in identifying and locating acute SCAD, especially if distally located. There was significant underdiagnosing of SCAD in SWEDEHEART with an improving trend in accuracy during the reviewed period.

Conclusion

SCAD was initially underdiagnosed in Sweden, likely leading to an underestimation of its true prevalence. ICA remains the most reliable method for diagnosing SCAD since non-invasive CCTA could not demonstrate comparable precision. Since implementation of a SCAD variable in 2015, SCAD diagnosis in Sweden has improved.

Explaining divergent life outcomes in modern societies is a core issue within social science, and of key relevance for policy makers. This debate has long been defined by an uncompromising struggle between "nature" and "nurture", with social and political science mostly preferring environmental explanations for life outcomes such as educational attainment and political participation. The molecular genetics revolution is now providing new insights into the genetics of complex social outcomes, but much stands to be learned about how genetic influences on life outcomes can be conditioned by the environment. Moreover, and surprisingly, we still know rather little about how genetic insights impacts on citizens' perceptions and attitudes towards inequality and government intervention. Building this knowledge is crucial given the complex and contentious nature of debates concerning genetics and social behavior. This thesis contributes with new insights about the interplay between genetics and different types of environments, operating in the fascinating intersection between social science and molecular genetics. The thesis also contributes by exploring the moral and empirical implications of genetic explanations for social life outcomes. The thesis relies on Swedish administrative registers and original survey data.

Study I explores how historical political and institutional changes related to equality of opportunity can be reflected in the association between genetics and educational attainment. Studying Swedish twins born across the 20th century, the paper suggests that the influence of education-related genetic propensities on education have increased across time, while the socioeconomic stratification of genetic effects has also decreased. 

Study II investigates the interaction between education-related genetic propensities and proximal social environments in the shaping of political participation. Contributing to debates concerning inequalities in political participation, the study shows that the effects of genetic resources on voting are lower when family and neighbourhood characteristics are more favourable in terms of socioeconomic status and political engagement.

Study III explores the public understanding of genetic explanations for socioeconomic outcomes, using a survey experiment fielded in the United States and Sweden. Contrary to expectation, the study shows some evidence that citizens increase their beliefs in the effectiveness, and the fairness, of the government reducing socioeconomic differences, as a result of an increased knowledge about how genetics contribute to shaping such differences.  

This doctoral thesis examines how participation in a queer mainstream fan culture contributes to meaning-making in the everyday lives of young people. The study is based on ten months of ethnographic fieldwork with fans aged 15–35, the majority of whom were 15–26. The empirical material consists of interviews, participant observations, and fan-created artworks. Through an ethnographic and queer theoretical approach, the dissertation foregrounds the participants’ own perspectives, with particular attention of time, emotion and everyday life. Across four empirical chapters, the dissertation analyzes different temporal and  affective dimensions of fandom.

The first chapter ”enchantment,” examines how fans orient themselves towards enchanting cultural experiences.  If queerness in everyday life has been associated with vulnerability and pain, engaging with queer fan cultures offers a new optic through which queerness appears in a different light. Within the enchanted framework, queerness is not only linked to suffering but also to beauty and possibility. The chapter further highlights how a foundational aspect of being a fan, lays in meeting like-minded others and creating a community. The orientation towards enchantment becomes meaningful when experienced collectively with other fans.

The second chapter, ”Ecstasy,” examines how enchantment is intensified through collective ecstatic states. Drawing on empirical material describing fans waiting for a pop concert to begin, the chapter illustrates how playful and seemingly ­ ”silly” forms of joy, generates a shared emotional intensity. Interpreted through queer temporal perspectives, these moments are conceptualized as forms of micro-ecstasy. 

The third chapter, ”Escapism,” shifts attention from the intensity of ecstasy to quieter practices characterized by withdrawal, waiting and seclusion. The chapter sheds light on the ”insivible” fans that are less drawn to the social dimensions of fan cultures. They engage with fandom in more private ways. These fans create meningful experiences of enjoyment and emotional attachment in solitude. The findings suggest that escapism becomes significant by providing secluded spaces for comfort, rest and pleasure.  

The fourth chapter ”The hangover,” explores the processes through which enchantment transforms to disenchantment. Here, toxic community dynamics, algorithmic platform logics and emotional exhaustion lead fans to renegotiate their sense of belonging within fan communities. This chapter therefor examines the ambivalent and at times painful dimensions of fan culture. Experiences of disenchantment also raise questions concerning future participation and how fans manage their ”personal archives” of fan engagement. Decisions to leave a fan community often involve practices of archiving, erasing or preserving traces of participation. These negeotations are analyzed through queer theocratical perspectives on everyday archiving. 

The final chapter ties together the thesis’ main arguments and reflects further upon how ideas of queer temporality can contribute to the field of youth culture studies.

Antibiotic susceptible bacteria can develop resistance to antibiotics through different genetic pathways. Among the most important are mutations occurring within the genome, and the acquisition through horizontal genetic transfer (HGT) of additional genes that can reduce susceptibility to antibiotics, located in mobile genetic elements such as plasmids. The discovery of pathogenic strains of Escherichia coli and Klebsiella pneumoniae that have a chromosome with at least 20% (> 1 Mb) of DNA originating from a foreign strain suggest that an alternative pathway remains unexplored: the conjugative transfer of large areas of chromosomal DNA, generating bacterial strains with hybrid chromosomes. The projects presented in this thesis focused on studying different aspects about the generation of chromosomal hybrids.  

We first designed and implemented a conjugation method that allows for the selection of bacteria with hybrid chromosomes from large populations and found that a large proportion of clinical strains of E. coli are capable of mobilizing their chromosome and can generate hybrids. Genome sequencing showed that several Mb of foreign DNA could be integrated into the recipient’s chromosome. Multiple resistance genes and alleles could be acquired simultaneously and without direct selection are maintained stably by the hybrid. Furthermore, we showed that any one conjugative mobile element, be it plasmid or ICE, was itself sufficient to mobilize the chromosome. 

In the second project, we studied interspecies hybrids of K. pneumoniae clinical isolates and E. coli laboratory strains. We found chromosomal hybrids to be stable in the absence of selective pressure and fit for growth. 

Third, we initiated a study to identify biological barriers that inhibit the formation of chromosomal hybrids in nature. We used both phenotypic selection and transposon generated mutants of the clinical E. coli strain ATCC25922 to identify genes which, when inactivated, lower the conjugation barrier to the formation of hybrids.  

Finally, we explored whether E. coli could maintain prototrophy in the absence of HGT by acquiring compensatory mutations within its genome. We found that compensatory bypass mechanisms in mutants with gene deletions causing auxotrophy were accessible only to a handful of pathways for amino acid synthesis. 

These results highlight the importance of HGT in bacterial survival and evolution. 

Industrial decarbonization is essential to achieving climate and net-zero emissions goals,with Carbon Capture and Storage (CCS) one the key strategies to handle on-site emissions. From 2045, Sweden aims negative goal emissions, which makes even more relevant the fast development of strategies on permanent carbon storage processes.The Swedish forestry industry, in particular the the pulp and paper sector, tops among the largest players in the world. Neverthless, it yearly produces over hundreds of thousands tonns of by-product, such as lime mud, green liquor sludge and lime grits which landfilled, bringing both economic and environmental costs.

The aim of this work was to explore the potential of enzymatic routes combined with residues from the paper-making industry for carbon dioxide capture, and to assess carbon storage using CO₂-rich media and relevant minerals within Sweden. Carbonic anhydrase (CA), a ubiquitous enzyme that catalyzes CO₂ hydration, was used to evaluate its enhancement effect on CO₂ capture. Four distinct residues tested with DvCA8.0 lysate showed a CA-boosting effect on CO₂-equivalent capture of up to 4-fold under open-air conditions and 2.2-fold in CO₂-rich experiments, reaching concentrations of up to 0.5 g/L and 0.74 g/L, respectively. Element leaching, particularly Ca²⁺ and Mg²⁺, positively correlated with CA addition, likely due to enzyme-enhanced H⁺ production promoting the dissolution of residue components such as CaCO₃ and MgO, further demonstrating the compatibility of CA with the tested materials.

Despite their high specificity, enzymes are sensitive and costly to produce, posing challenges for large-scale applications. To address this issue, DvCA8.0 was immobilized on nanomagnetic particles to improve stability, enhance productivity, and enable biocatalyst recycling. CO₂ capture experiments with lime mud (0.4%) showed that the immobilized enzyme remained active for up to ten consecutive cycles, exhibiting productivity 2.4 times higher than the free enzyme, highlighting the potential of the CA immobilization strategy.

System optimization was followed using lime mud. Variables such as gas flowrate, residue concentration, CA lysate load and type, and time were assessed to identify the most suitable condition for both increasing carbon capture and CA-effect. Tests were firstly conducted in a continous flow and ambient pressure mode, and showed a CA enhacement of up to 70% higher when compared to non-catalyzed conditions. At optimized conditions, a total of 5.1 g/L of bicarbonate was measured in the supernatant, with CA-boosting effect of 1.4-fold.

Later, tests under distinct CO₂ partial pressures and temperatures were performed to evaluate kinetics of CO₂ capture for both enzyme and non-enzyme assisted systems, which led to an increase on the rate of CO₂ uptake in 2-fold (40^oC and 14 bar).Other four enzymes were tested, and ApCA, a carbonic anhydrase from Aeribacillus pallidus, showed the best performance, with a enhancement of 4-fold when compared to non-CA added systems. Finally, a multicycle experiment was performed and revealed a CO₂ uptake of 10.3 g/L in the CA presence.

In addition, the carbon storage potential of different minerals was evaluated. Batch tests with olivine and bicarbonate-rich solutions showed a modest 6.9% increase in mineral carbonation with DvCA8.0, likely limited by the low bicarbonate concentration and mildly acidic pH. Finally, 10-bar CO₂ batch experiments with Swedish rock samples confirmed carbon storage in stable carbonate forms, such as Ca- and Fe-carbonate forms, demonstrating the feasibility of coupling enzymatic CO₂ capture with long-term mineral storage in integrated CCS processes for Sweden.

Cross-sectoral governance has become a prominent feature of contemporary public sector reform. Across policy areas such as sustainability, integration, unemployment, and crime prevention, public organizations are increasingly expected to assemble governmental and non-governmental actors into collective responses to societal challenges. In these arrangements, dispersed actors with fragmented mandates, uneven capacities, and no single center of authority are nonetheless expected to act collectively, assume responsibility, and respond to an expanding range of societal problems.

Drawing on world society theory and an interpretive synthesis of four studies of Swedish cross-sectoral governance networks, this thesis develops the concept of cross-sectoral actorhood. Cross-sectoral actorhood denotes the institutional process through which cross-sectoral governance arrangements come to be attributed and to sustain the qualities of a purposeful, capable, and morally responsible actor. Cross-sectoral actorhood is not an inherent property of such governance arrangements, but an ongoing institutional accomplishment, expressed and sustained through ambiguous institutional scripts, ceremonial infrastructures, and distributed enactments that render them recognizable as legitimate actors within a rationalized cultural order.

The central contribution of the thesis is to reframe cross-sectoral governance not as a neutral mode of problem-solving, but as a cultural stage: a site in which what counts as a pressing societal challenge and who counts as a responsible actor are continuously shaped. This theoretical move opens a critical space for examining not only how crosssectoral actorhood is institutionally accomplished, but also its normative and political consequences. It shows how responsibility can be made visible and attributable while remaining distributed and unsettled, and foregrounds the political ordering processes through which particular configurations of problems and actors become actionable and legitimate, selectively privileging certain interpretations against a background of apparent consensus.

In the Anthropocene, water-related ecological integrity and human well-being are increasingly threatened, with risks being unevenly distributed. In this context, this thesis has a dual purpose. First, it synthesises empirical and conceptual contributions of four qualitative policy analyses to debates on policy concepts and principles advanced to capture and/or address contemporary water challenges. Paper I assesses opportunities and limitations contained in European Union (EU) policies for implementing Nature-Based Solutions (NBS). It shows how explicit implementation opportunities converge around protected or strongly regulated ecosystems, while the use of other ecosystems as NBS depends to a large degree on decisions by lower-level authorities. Paper II extends this through an analysis of pond landscapes in eight countries, identifying recurring barriers and enabling factors for NBS implementation specific to that ecosystem and showing that these factors do not operate in isolation, but interact in intricate ways. Paper III, meanwhile, in the context of a low-carbon transition involving water in Germany, illuminates justice as an inherently spatially dependent concept interlinked with actors’ scalar conceptualisations of water. Building on this conceptualisation, the paper yields new insights into the nature of justice. Paper IV examines how policy coherence is produced across Uruguay’s agricultural, environmental, and water policies, showing how dominant actors use discourses of sustainable agricultural growth, vague policy objectives, and weakly implemented environmental policy instrument to sustain intensive agricultural practices. Second, building on the papers’ different philosophical underpinnings – positivism, interpretivism, and critical realism – the thesis develops a meta-discussion of the papers, in dialogue with pertinent literature, on qualitative water policy analysis in the Anthropocene. This discussion is organised around three knowledge demands linked to socio-hydrological systems: addressing complexity and uncertainty; addressing political contestations and equity concerns; and generating insights that can inform policy action and/or further inquiry beyond individual contexts. Across these reflections, the thesis signposts how qualitative water policy analyses grounded in different philosophical approaches may contribute to accounting for and/or responding to these demands. More broadly, the thesis thereby indicates how qualitative policy analyses can help orient socio-political efforts to address the deterioration of water-related ecological integrity and human well-being.

Sustainability alliances (SAs) are increasingly recognised as a relevant hybrid governance mode for exploring sustainability opportunities (SOs) – ideas that simultaneously pursue economic, environmental, and social value, resulting in sustainable innovations and circular business models (CBMs). By pooling complementary resources, knowledge, and perspectives, such alliances can generate systemic solutions that exceed the capabilities of individual organisations, making them increasingly central to sustainability transitions.   

However, such alliances often fall short of realising SOs. Alliance performance – encompassing the two intertwined dimensions of relational quality (e.g., partner commitment) and substantive opportunity realisation (e.g., financial returns, emission reductions), is inherently difficult to achieve because goal and cognitive conflicts rooted in bounded rationality and opportunism can undermine collaboration. In sustainability transition contexts, the non-excludable nature of environmental and social value, the wickedness of sustainability problems, and the emergence of novel partner constellations make these inherent alliance conflicts particularly acute. Rich traditional alliance governance research offers valuable solutions but remains incomplete because it is grounded primarily in economic logics. Emerging SA scholarship offers valuable theorising on domain-specific managerial activities relevant to SA operation. However, it rarely adopts a governance process view that examines how firms select, form, design, and continuously operate alliances while addressing these compounded goal and cognitive conflicts, including the boundary conditions under which such governance supports the realisation of SOs. 

The dissertation comprises a cover essay and five interrelated articles exploring the process of SA governance to pre-empt conflicts and support the realisation of SOs. Employing a mixed-methods design, the research includes 11 in-depth case studies of Swedish manufacturing firms, a Q-method study with 25 stakeholders engaged in Sweden's transition to net zero emissions, and a literature review of academic studies. Empirical material includes 90 interviews with company representatives and 16 interviews with regulatory, research, NGO, and financial actors.

This thesis advances SA governance research by developing a governance process framework, thereby extending existing research on SA’s domain-specific managerial activities to explicitly examine conflicts threatening SO realisation, the responding governance mechanisms, and their boundary conditions. Moreover, it contributes to transition studies by advancing understanding of actor agency and detailing the governance process through which alliances help pre-empt unstable actor relationships – a recognized source of failure in broader innovation systems. Finally, it extends CBM research by viewing CBMs not primarily as a design challenge, but as embedded in alliance governance processes in sustainability transitions. For practitioners, this framework provides practical guidance on how to steer SAs in ways that reduces conflicts and, ultimately, support the joint realisation of SOs, while also recognising the limitations of such efforts.

Denna avhandling utgår från den sociala reproduktionen som det mänskliga livets fundament. Våra kroppar och liv är beroende av varandra; det socialt reproduktiva arbetet svarar på de behov vi har för att vi ska kunna leva och för att våra sociala relationer ska kunna skapas. Utifrån hemtjänstarbetet, ett (o)avlönat socialt reproduktivt arbete som framför allt utförs för äldre människor, undersöker och utvecklar avhandlingen förståelsen för de vardagliga praktikerna och processerna av ojämlikhetens organisering i den kommunala arbetsorganisationen i staden. Fokus för denna avhandling är den kommunala arbetsorganisationen då välfärdsstaten, här välfärdskommunen, spelar en särskild roll för organiseringen av den sociala reproduktionen där platsen är staden Malmö och den kommunala organisationen är Malmö stad.

Avhandlingen svarar på: 1) Vilka erfarenheter har hemtjänstarbetarna (undersköterskor och vårdbiträden) i Malmö stad av de vardagliga praktikerna och processerna av ojämlikhetens organisering i hemtjänstarbetet utifrån de sociala relationerna klass, kön/genus, ras/etnicitet, sexualitet och ålder? 2) Vilka konsekvenser får ojämlikhetens organisering i hemtjänstarbetet för hemtjänstarbetarna? Ojämlikheten undersöks även som en exploatering och expropriering av hemtjänstarbetarna samt utvecklar förståelsen av en ’differentiell exploatering’, det vill säga en exploatering som skiljer sig åt mellan arbetarna utifrån deras sociala relationer av skillnad. Till sist undersöks hur Malmö stads differentiella exploatering respektive expropriering av hemtjänstarbetarna orsakar en kris i stadens sociala reproduktion.

Utifrån Nancy Frasers expanderade förståelse för kapitalismen som en institutionaliserad social ordning centrerar avhandlingen två av hennes identifierade grundläggande institutionella separationer i kapitalismen; (1) från varuproduktion till social reproduktion, och (2) från exploatering till expropriering. Dessa utvecklas i dialog med Karl Marx förståelse för exploatering och de som teoretiserar exploatering som differentiell samt som våld. Den första institutionella separationen utvecklas även med den sociala reproduktionsteorin och teorier om stadens sociala reproduktion. Avhandlingen inspireras även av Joan Ackers teori om att organisationer har ojämlikhetsregimer, vilken blir ett sätt att operationalisera teorin om en differentiell exploatering och undersöka hemtjänstarbetarnas erfarenheter av ojämlikhetens organisering.

Det empiriska materialet består av 15 semistrukturerade intervjuer och en gruppintervju med hemtjänstarbetare i Malmö stad. Genom empirin synliggörs hur hemtjänstarbetarnas sociala relationer av skillnad skapar och skapas av olika praktiker och processer av ojämlikhetens organisering i hemtjänstarbetet. Det handlar om arbetskraftens sammansättning, anställningsformer och hemtjänstarbetarnas arbetsuppgifter. Det handlar om hemtjänstarbetarnas möjligheter att påverka arbetet och förväntningar på vem hemtjänstarbetaren är. Det handlar om de mellanmänskliga relationerna och den segregerade staden. Det handlar om hemtjänstarbetets osynliggjorda innehåll och kompetenser, arbetslöner samt om chefens ledningspraktiker och andra kontrollmekanismer. Det handlar också om det socialt reproduktiva arbetets särskilda karaktär som leder till en internaliserad kontroll. Dessa praktiker och processer av ojämlikhetens organisering i hemtjänstarbetet analyseras som en differentiell exploatering av hemtjänstarbetarna. Avhandlingen synliggör även hur hemtjänstarbetarna utför ett oavlönat arbete utanför normalarbetsdagens gränser, vilket analyseras som en expropriering av hemtjänstarbetarna. Några av de konsekvenser ojämlikhetens organisering får för hemtjänstarbetarna beskrivs som arbetets gränslöshet och kroppar som inte håller.

Avhandlingen analyserar därefter hur Malmö stads differentiella exploatering respektive expropriering av hemtjänstarbetarna orsakar en kris i stadens sociala reproduktion. Malmö stads differentiella exploatering av hemtjänstarbetarna analyseras som en splittring av arbetarkollektivet som leder till en accelererad exploatering av dem. Malmö stads expropriering av hemtjänstarbetarna analyseras som en avreglering av välfärdskommunen som skapar nya och mer sköra former för en del av det oavlönade socialt reproduktiva arbetet. Avhandlingen identifierar även två specifika förutsättningar för att Malmö stads differentiella exploatering respektive expropriering av hemtjänstarbetarna ska kunna äga rum, nämligen förekomsten av stadens industriella reservarmé och reguljärarmé av arbetskraft. Till sist analyseras hur exploateringen och exproprieringen leder till en utarmning av hemtjänstarbetarnas arbetskraft där krisen i stadens sociala reproduktion analyseras som något som går att finna i och som hemtjänstarbetarnas kroppar.

The era of extensive digitalization marked by the fourth industrial revolution has ushered in significant advancements in technologies like automation, artificial intelligence (AI), and the Internet of Things (IoT). These innovations are revolutionizing smart industries like manufacturing, smart energy systems (SESs), and the automotive industry. Industry 4.0 (I4.0) and the subsequent Industry 5.0 (I5.0) emerged as comprehensive representations of the physical world in the information world, with goals to establish smart factories and promote human-machine coexistence. However, the implementation of I4.0 and I5.0 applications faces challenges related to engineering efficiency, interoperability, and efficient service discovery and binding.

This thesis seeks to address these challenges by exploring potential strategies to develop an efficient System of Systems (SoS) that comprises individual, autonomous systems collaborating to achieve a shared goal. This research examines methods to enhance the efficacy of SoS by refining its engineering procedures, promoting interoperability between standardized protocols and heterogeneous systems, and employing dynamic adaptation mechanisms. It aims to achieve automatic service discovery and interoperability between diverse industrial standards and systems across the different domains within the smart industry by integrating the Eclipse Arrowhead Framework. This IoT framework facilitates secure and seamless communication and collaboration among devices, machines, and systems.

Moreover, this work delves into saving energy consumption in distributed SoS environments. This is achieved through the Demand Response (DR) mechanism in SESs combined with the Eclipse Arrowhead framework. In addition, the thesis examines challenges in automotive testing, specifically in Vehicle-in-the-Loop (VIL) testing environments, which are distributed SoS systems requiring efficient communication, diverse hardware and system interoperability, realistic simulation, and scalable system integration with minimal cost and resource demand. The research also explores flexible methods for integrating heterogeneous environment models into VIL frameworks and proposes a standardized service-oriented vehicle data communication framework to improve interoperability, operational efficiency, and scalability.

The overarching objective is to pave the way for flexible production processes characterized by minimal resource waste, optimized energy consumption, and sustainable solutions. Through this endeavor, the thesis contributes to shaping a more efficient, interoperable, and sustainable smart industrial landscape in the context of Industry 4.0 and beyond.

Hårt kol (HC) utgör för närvarande ett av de mest lovande anodmaterialen för natriumjonbatterier (SIB). För kommersiella tillämpningar krävs att HC-anoder uppvisar en hög initial Coulombisk verkningsgrad (ICE) och en hög reversibel kapacitet, vilka är nära kopplade till en HC-struktur med en låg öppen porvolym och en hög sluten porvolym. Parallellt kräver HC produktionsvägar med låg a energiförbrukningar och en reducerad miljöpåverkan för att stödja en cirkulär ekonomi. Emellertid baseras dagens HC-produktion huvudsakligen på konventionell resistansuppvärmd karbonisering, där värme tillförs externt och överförs indirekt till materialet. Detta leder till en hög energiförbrukning och kräver vanligtvis extrema karboniseringstemperaturer för att inducera bildning av slutna porer. Därför används ofta ytterligare kemiska behandlingar eller eftermodifieringsprocesser, vilket ytterligare ökar energibehovet och miljöpåverkan. Dessa begränsningar sammantaget hindrar den skalbara och hållbara tillämpningen av HC-anoder.

Denna avhandling syftar till att utveckla genomförbara och energieffektiva modifierings- och karboniseringsprocesser för HC-produktion för att förbättra materialresursernas cirkularitet. I detta syfte genomförs grundläggande studier som kombinerar datadriven modellering, laboratorieexperiment och processimuleringar. Avhandlingen baseras på fyra olika studier som tillsammans etablerar en systematisk förståelse av sambanden mellan process, struktur och prestanda i biomassabaserat HC samt föreslår en energieffektiv por-ingenjörsstrategi möjliggjord av bio-oljemodifiering och induktionsuppvärmd karbonisering (IC).

För det första identifieras, genom en omfattande litteraturanalys och maskininlärningsmodellering, karboniseringstemperatur och HC-struktur som de dominerande faktorerna som påverkar den elektrokemiska prestandan hos HC. Undertryckta öppna porstrukturer och låg ytdefekttäthet visar sig vara avgörande för att uppnå hög ICE, medan större interlagringsavstånd och hög sluten porvolym är gynnsamma för hög platåkapacitet. Analysen visar dessutom den inneboende begränsningen hos konventionell karbonisering när det gäller att samtidigt uppnå låg öppen porositet och främja bildning av slutna porer.

För att övervinna dessa begränsningar utvecklas en hållbar ytmodifieringsstrategi baserad på bio-olja för att minska andelen öppna porer och ytdefekter. Denna metod reducerar den specifika ytan hos HC från 28 till 9 m²/g och ökar ICE från 84,4 % till 89,9 %. Genom att kombinera bio-oljebaserad ytmodifiering utvecklas vidare en ny IC-process. IC möjliggör direkt volymetrisk uppvärmning via virvelströmmar, vilket samtidigt minimerar den öppen porositeten och främjar bildningen av slutna porer. Som ett resultat uppvisar en optimerat IC-framställd HC anod en öppen porvolym under 0,003 cm³/g och en sluten porvolym upp till 0,23 cm³/g, med mycket höga ICE-värden över 95 % samt platåkapaciteter över 260 mAh/g.

Slutligen visar energi- och livscykelanalyser att IC reducerar energiförbrukningen vid karbonisering med cirka 60 % och minskar den totala miljöpåverkan med cirka 35 % jämfört med konventionella processer. Sammantaget visar denna avhandling genom att använda kombinatione av en bio-oljemodifiering och en induktionsuppvärmd karbonisering är möjligt att åstadkomma en energieffektiv och koldioxidsnål väg för en produktion av högpresterande biomassabaserade HC-anoder, vilket stödjer en hållbar utveckling av nästa generations natriumjonbatterier.

This dissertation investigates the transnational circulation of city planning knowledge from the early 1890s to the outbreak of the First World War in 1914. Using the professional trajectory of Swedish architect and city planner Per Olof Hallman (1869–1941) as an analytical entry point, the study adopts a transnational microhistorical approach, situating Hallman within a wider cohort of Swedish practitioners, including Fredrik Sundbärg (1860–1913), Albert Lilienberg (1879–1967), Nils Gellerstedt (1875–1961), and Anders Nilsson (1844–1936). Together, this cohort formed a transitional generation that moved away from rigid geometric street grids, integrating instead topographically adapted and artistically grounded principles drawn from German Städtebau and British decentralist models. The thesis examines four distinct mechanisms of knowledge mobility. First, it considers study tours, particularly Hallman’s 1895 trip around Europe, as early examples of active translation, where foreign practices were observed and adopted. Second, it analyses early planning competitions in Helsinki- Töölö and Gothenburg, showing how they functioned as structured arenas for debating international planning ideas. Third, it investigates international exhibitions in Dresden, Berlin, and London as semi-curated spaces where visual communication facilitated cross-border learning. Finally, it maps the informal professional networks that supported the sustained circulation of ideas within the Nordic region and beyond. Ultimately, the research shows that the physical and institutional realities of the modern Swedish city resulted from active transnational translation. Local agents challenged path-dependent administrative practices, such as the 1874 Building Ordinance, paving the way for municipal land acquisitions and the 1907 Town Planning Act. By utilising these four mechanisms, early Swedish city planners actively filtered and negotiated foreign models to reshape their own urban environments.

Per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS) are persistent environmental contaminants whose transport, retention, and removal are influenced by complex interactions with natural and engineered surfaces. Despite extensive research, key uncertainties remain regarding how PFAS molecular structure, sorbent chemistry, and environmental conditions jointly control adsorption behavior. This thesis addresses these challenges by systematically investigating PFAS interactions across a range of systems, from natural soil components to engineered sorbents and dynamic treatment processes. A stepwise experimental approach was applied, beginning with fundamental interactions with soil organic matter (SOM) and iron (hydr)oxide, followed by competitive adsorption on granular activated carbon (GAC) and ion exchange resin (IER), and culminating in the evaluation of PFAS removal under flow conditions.

The results demonstrate that PFAS sorption in soils is governed primarily by the chemical composition of SOM rather than its total content. In addition, PFAS exposure also affected dissolved organic matter (DOM) mobilization and composition, particularly in soils with less hydrophobic SOM. Adsorption onto ferrihydrite (Fh) was strongly pH-dependent, and the observed S-shaped isotherms, together with atomic force microscopy observations, supported the contribution of PFAS-PFAS interactions and surface-associated aggregation at higher surface coverage. In engineered systems, competitive adsorption was controlled by PFAS molecular structure, sorbent properties, and the composition of the surrounding water matrix. GAC was particularly affected by DOM-induced competition and displacement, whereas IER showed greater PFAS selectivity but was more susceptible to phosphate-induced displacement. Dynamic treatment experiments further demonstrated that reactor configuration strongly influenced treatment performance. The rotating bed reactor (RBR) substantially accelerated PFAS adsorption kinetics, particularly for short-chain PFAS, whereas the small-scale column test (SSCT) provided more sustained removal and delayed breakthrough.

Together, these findings provide a coherent framework linking molecular-scale interactions to treatment-system performance. The results demonstrate that PFAS behavior cannot be adequately understood or predicted from individual factors alone but instead reflects the combined effects of PFAS molecular structure, sorbent properties, solution chemistry, and process configuration. These findings have implications for understanding PFAS mobility in environmental systems and for designing adsorption-based remediation strategies, emphasizing the importance of mechanistic understanding and matrix-specific evaluation when addressing PFAS contamination.

Att designa visuella element i serious games för flera kulturella kontexter innebär betydande utmaningar, eftersom bildspråk som är bekant för en målgrupp kan missförstås eller bära andra betydelser i en annan. Denna avhandling utgår från perspektivet att visuella element i serious games inte enbart är dekorativa, utan fungerar som länkar mellan spelets innehåll och spelarnas kulturella och perceptuella kontexter. Avhandlingen argumenterar för att visuella element måste vara både tydliga och tilltalande i olika kulturella och ämnesspecifika sammanhang, och undersöker därför hur varierande nivåer av visuell fidelitet påverkar spelares visuella igenkänning och visuella preferenser i tvärkulturella serious game-kontexter.

En flermetod (mixed method)-ansats tillämpades, där litteraturstudie, fältarbete och flera fallstudier kombinerades, med både kvalitativa och kvantitativa data insamlade i Nepal och Sverige. För att möjliggöra den empiriska undersökningen designades och utvecklades ett serious game med titeln Happy Heart, som fungerade både som ett utbildningsspel och som ett forskningsinstrument. Detta möjliggjorde en systematisk utvärdering av visuell fidelitet i kulturellt skilda kontexter. På båda platserna implementerades lokaliserade versioner av Happy Heart, vilka speltestades med lokala deltagare.

Resultaten visar att högre nivåer av visuell fidelitet generellt stödjer förbättrad igenkänning, ökad preferens och större förtrogenhet med serious games i båda kulturella kontexterna. Däremot ledde högre visuell fidelitet inte konsekvent till starkare emotionella responser. Deltagare i både Nepal och Sverige hade svårigheter att identifiera kulturellt specifika livsmedel, vilket belyser den visuella läskunnighetens (visual literacy) betydelse för hur visuella representationer tolkas. Vidare indikerar resultaten att ungdomars visuella igenkänning och preferenser i högre grad formas av exponering för globala medier – såsom datorspel, animation och sociala plattformar – än av vardagliga erfarenheter. En tydlig preferens för 3D-grafik och globalt igenkännbara spelestetiker observerades, vilket speglar en ökande förtrogenhet med gemensamma visuella designkonventioner över kulturella gränser.

Baserat på dessa resultat föreslår avhandlingen ett Visual Alignment Framework för att stödja kulturellt inkluderande design av serious games. Ramverket erbjuder strukturerad vägledning för val av representativa objekt och fastställande av lämpliga nivåer av visuell fidelitet vid design för diversifierade målgrupper, med syfte att minska risken för visuell misskommunikation i tvärkulturella sammanhang. Forskningen bidrar både empiriskt och konceptuellt till området serious games genom III att tillhandahålla tvärkulturella belägg samt en teoretisk grund för visuell anpassning av spelgrafik. Genom att syntetisera insikter från fallstudierna i Nepal och Sverige fördjupar avhandlingen förståelsen för hur visuell kommunikation strategiskt kan anpassas till spelares kulturella och perceptuella kontexter för att stödja mer effektiv (vad gäller visuell igenkänning och visuell preferens) och inkluderande design av serious games. För framtida forskning rekommenderas att vidareutvärdera ramverket i ytterligare kulturella miljöer och för andra spelgenrer. 

Source-separated blackwater contains most of the nutrients present in domestic wastewater and therefore represents an important resource for nutrient recovery. Blackwater digestate contains nitrogen, phosphorus, potassium, and micronutrients that could be recovered and reused in agriculture, contributing to more circular sanitation systems. However, the digestate is typically too dilute for efficient transport and agricultural reuse, requiring nitrogen stabilisation and volume reduction to produce a practical fertiliser product and reduce ammonia losses during thermal treatment.

This thesis investigates the pathway towards producing a fertiliser product from blackwater digestate through two sequential treatment steps: nitrogen stabilisation and low-grade heat concentration. Nitrogen stabilisation was investigated using both biological and chemical approaches. Biological stabilisation was achieved through nitrification in pH-controlled moving bed biofilm reactors (MBBRs), where the effects of startup strategy, temperature, and pH on reactor performance were evaluated. Startup strategy and temperature strongly influenced nitrification establishment, while nitrifier abundance alone did not explain reactor performance. Stable nitrification rates up to 1.8 g N m-² d-¹ were achieved at pH 6 and 30 °C. Furthermore, complete nitrification of approximately half of the ammonium was maintained even under acidic disturbance conditions at pH 2.3 and temperatures of 20 °C and 30 °C. Chemical stabilisation was achieved through acid dosing prior to thermal concentration, using phosphoric acid in membrane distillation experiments and nitric acid in low-temperature evaporation experiments to suppress ammonia volatilisation and maintain nutrients in soluble form.

Low-grade heat concentration of blackwater digestate was evaluated using laboratory-scale air-gap membrane distillation and pilot-scale low-temperature evaporation operated at moderate temperatures (40–70 °C), suitable for waste heat utilisation. The processes were assessed with respect to nutrient retention, volume reduction, flux behaviour, and energy demand. Membrane distillation achieved up to 15-fold concentration, although permeate flux declined to approximately 15% of its initial value due to fouling and membrane wetting. Pilot-scale evaporation achieved volume reduction factors up to 85 while producing nutrient-rich concentrates. Lower pH improved nutrient retention by reducing volatilisation and precipitation losses, while potassium and sodium concentrations increased under acidic conditions.

A dynamic model describing condensate generation during evaporation was calibrated against experimental data, yielding coefficients of determination (R²) between 0.961 and 0.997. The model showed that progressive solute enrichment increased the apparent enthalpy of evaporation at high volume reduction factors. Exergy analysis demonstrated that only about 12% of the supplied thermal energy was converted into useful exergy in the produced vapor, highlighting the importance of heat recovery and waste heat integration.

De pågående klimatförändringarna har ökat både antalet och intensiteten av skogsbränder i stora delar av världen. För att undersöka vilka miljöfaktorer som kan påverka risken för skogsbrand och vilka effekter på skogsekosystem som skogsbränder kan få behövs tvärvetenskapliga angreppssätt som integrerar ekologiska och sociala dimensioner inom skogsbrandforskning. Min avhandling använder ett holistiskt ramverk som undersöker effekter av skogsbränder och vegetationens återhämtning efter brand i Grekland, en region som är särskilt utsatt för återkommande skogsbränder. Syftet var att öka förståelsen för efterbrandsförvaltning, restaureringsåtgärder och vegetationens återhämtning efter brand, och brandrisk, genom att integrera socioekologiska och geospatiala perspektiv och metoder.

Olika intressenters idéer om efterbrandsförvaltning undersöktes med hjälp av Q-metodologi som kombinerar kvalitativa och kvantitativa metoder för att analysera subjektivitet. Semistrukturerade djupintervjuer genomfördes med 22 deltagare från 10 olika organisationer som är involverade i skogsbrandsförvaltning. Från intervjuerna extraherades 376 påståenden, varav 44 valdes ut för en Q-studie som kunde identifiera sex distinkta diskurser: ”Statist”, ”Abstainer”, ”Beneficiary”, ”Pragmatist”, ”Revolutionary” och ”Contextualist”, vilket visade kontrasterande men kompletterande perspektiv, men även belyste brister i kommunikation mellan institutioner och aktörer. Intervjuerna användes även för att utveckla ett ramverk för prioritering av områden för restaurering efter brand, genom att kombinera intressenternas synpunkter med en geospatial analys. Ett område på 77 km² valdes ut för restaurering baserat på brandhistorik, lutning och status som skyddade områden, varav tre områden om totalt 31 km² identifierades som särskilt prioriterade.

Vegetationens återhämtning efter brand analyserades med hjälp av spatial analys, statistiska analys och maskininlärning. Satellitdata från MODIS och Landsat för perioden 2013–2025 analyserades med en kronosekvensmetod med användning av vegetationsindexen NDVI, EVI och dNBR som mått på vegetationens status. Random Forest-algoritmen användes för nedskalning av klimatparametrar. Genom att kombinera spektrala index, topografiska variabler och klimatdata utvecklades prediktiva generaliserade additiva mixade modeller för att utvärdera regenerationsmönster i brandutsatta områden. För denna studie pågår fortfarande metodutveckling, men preliminära resultat visar att vegetationens återhämtning är positivt korrelerad med nederbörd och evapotranspiration, samt negativt korrelerad med temperatur och höjd över havet. I en ytterligare studie analyserade vi om gnistbildning från elledningar är en viktig källa till skogsbränder. Analys av officiella data från Hellenic Fire Service, uppgifter från WWF Grekland, medier och volontärer, tillsammans med användning av Sentinel-2-satellitdata för validering av brända områden, visade på systematiska databegränsningar men även att totalt 237 km² av brända områden i utvalda fallstudier från 2018 till 2025 var direkt kopplade till elektrisk infrastruktur.

Resultaten i avhandlingen visar behoven av att utveckla omfattande mixade metoder samt vikten av ökad transparens och ökat underhåll av infrastruktur för att minska risken för skogsbränder. Avhandlingens tvärvetenskapliga utformning och resultat bidrar till det framväxande forskningsfältet ”Integrated Fire Management” genom fördjupad förståelse av skogsbrandsdynamik och genom att erbjuda evidensbaserade insikter för en mer adaptiv och inkluderande styrning av skogsbränder i Medelhavsområdet.

In this dissertation I explore how schools address cultural diversity among students. In particular, I focus on intercultural education as an approach in which cultural diversity – including a variety of norms, values, habits, and traditions – is recognized as a resource and where minority culture is emphasized, which may be of special importance for students with migration backgrounds.

I highlight a dilemma that schools face when addressing cultural diversity. On the one hand, emphasizing minority cultures as part of an inclusive approach can risk labelling minority students as different. On the other hand, avoiding attention to cultural differences and instead socializing all students into a dominant majority culture risks reproducing a monocultural form of education that primarily transmits majority norms and values. In both cases, students with migration backgrounds risk being perceived as ‘different’ or ‘other’. 

This raises the question of how schools can adopt an intercultural approach – one that values minority cultures as resources in education – without reinforcing marginalization. What possibilities and challenges do such an approach involve? 

To dig into this question, I use an ethnographic approach to investigate a school that works with intercultural perspectives and methods. Over the course of half a school term, I observe students and school staff in their everyday activities and interactions. I note how they, through interactions and interpretations, collectively construct a shared understanding of themselves, their school and the world around them – forming what can be described as a school culture. This school culture, in turn, shapes the outcomes of the intercultural approach, as it provides the interpretive frame through which school practices and interactions are understood. 

The dissertation thus shows that the conditions for successful intercultural education are influenced not only by broader structural challenges – such as marginalization and stigmatization associated with monocultural forms of education – but also by dynamics within individual schools and their local cultures. It therefore highlights the importance of paying attention to and addressing the everyday interactions and pedagogical practices within schools themselves to avoid reinforcing marginalization when implementing approaches such as intercultural education. 

The development of edge computing, Internet-of-Things (IoT), and AI-driven services involves increasing volumes of sensitive data—health records, industrial sensor readings, personal information—at the network edge. Regulatory frameworks such as the GDPR, the European Health Data Space, and the EU AI Act impose strict requirements on such processing. However, privacy-enhancing technologies face trade-offs between utility, privacy guarantees, and computational cost that limit their practical use and uptake.

This thesis investigates how these trade-offs can be addressed through encrypted machine learning (ML) inference, architecture co-design for efficient encrypted computation, and privacy-preserving model training. The six appended papers, complemented by additional publications, address these trade-offs across health data infrastructure, edge data center management, and privacy regulation.

First, fully homomorphic encryption (FHE) is applied to data processing and control pipelines to investigate practically feasible encrypted computation on health data and encrypted remote monitoring and control of edge data center systems for lightweight ML tasks. Two leading encryption schemes—CKKS and TFHE—are evaluated, showing that both data and algorithm confidentiality can be achieved simultaneously, with encrypted execution times ranging from milliseconds to seconds.

Second, the computational bottleneck of neural network inference under FHE is addressed through architecture co-design. A novel mechanism is proposed—the Inhibitor—which replaces the multiplications and softmax activations of conventional gated RNNs and Transformer attention with encryption-friendly addition and ReLU. Experiments demonstrate 3–6× speedup for encrypted inference, and knowledge distillation produces a compact Inhibitor language model competitive on corresponding NLP benchmarks.

Third, methods are developed for training on distributed or sensitive data without compromising privacy. A local conditioning approach for heterogeneous federated learning is introduced, where locally computed statistics replace cross-client coordination, enabling scalable personalization without revealing distributional information or adding communication overhead. A proactive defense against training data memorization is also proposed, reducing the log-likelihood ratio for membership identification by an order of magnitude at the chosen audit precision, while maintaining model accuracy.

Taken together, the results suggest that privacy-preserving ML can be made more feasible for resource-constrained settings, including latency-sensitive edge deployments, helping to narrow the gap between regulatory requirements and computational cost. The evaluation relies on established benchmarks and controlled numerical experiments; validation in production deployments remains future work.

Container-based virtualization has gained widespread adoption due to its lightweight, scalable, and portable deployment model, making it a key technology in modern distributed and cloud-native systems. However, its use in industrial domains remains challenging because such domains require temporal predictability, commonly referred to as real-time behavior. Standard container technologies do not inherently provide such guarantees, and containerized workloads may experience significant execution-time variability due to contention for shared hardware resources, including caches, memory bandwidth, and processor interconnects.

This doctoral thesis addresses these challenges by investigating mechanisms for improving the temporal predictability of soft real-time containerized systems through adaptive resource reservation. The thesis makes four main contributions: (i) a systematic literature survey of existing approaches to real-time container-based virtualization; (ii) the design and implementation of a Kubernetes-based orchestrator for the deployment and runtime adaptation of real-time containers; (iii) a Hierarchical Resource Orchestration Framework enabling multi-layer resource management and adaptation; and (iv) a virtualization framework for dynamic control systems that jointly adapts execution rates and resource allocations according to system dynamics.

Collectively, these contributions advance the state of the art in real-time containerized systems by improving temporal predictability through resource-aware orchestration and adaptive resource management, thereby facilitating the adoption of container-based virtualization in industrial applications.

Biochar demonstrates strong decarbonization potential in concrete but significantly affects workability. To address this and to better understand the effects of biochar on concrete, as well as its role in decarbonizing it, this study applied a volumetric water-to-binder ratio (w/b), replacing cement with biochar powder at 5%, 10%, and 20% by volume, and compared the results with a 5% weight-based replacement. Additionally, prewetted biochar aggregate was used to replace sand at 30%, 60%, and 100% by volume. Various properties were assessed, including rheology, mechanical strength, hydration products, fire resistance, and carbon emissions of the concrete.

For biochar powder used as a cement replacement, the results indicate that the volumetric w/b ratio effectively improved workability and enhanced internal curing, leading to increased hydration products and improved mechanical performance compared to weight-based replacement. Despite a lower cement content, the 10% volumetric biochar sample achieved higher strength than the 5% weight-based sample. Biochar used as a sand replacement in concrete can better enhance internal curing and increase the degree of hydration due to improved moisture retention from the larger replacement volumes compared with its use as a cement replacement. Furthermore, replacing sand with biochar aggregate effectively reduces total shrinkage due to improved internal curing. Total shrinkage at 28 days was reduced by 41%, 55%, and 65% for 30%, 60%, and 100% biochar aggregate replacement levels, respectively.

Regarding fire resistance, both types of biochar increased the temperature gradients in concrete during heating. However, biochar aggregate contributed to a greater increase due to its higher volume and sand replacement ratio than biochar powder, which intensified thermal damage and, at 400 °C, even offset the benefits of accelerated cement hydration.

Due to energy recovery and carbon sequestration, wood biochar replacing 20% of cement reduced concrete carbon emissions by 42%, while fruit biochar replacing 100% of crushed sand reduced emissions by 167%, indicating that the concrete can become an effective carbon sink. However, carbon emissions should not be the sole consideration. Wood biochar used as a cement replacement reduced 56-day compressive strength by 3%, 6%, and 13% at 5 vol%, 10 vol%, and 20 vol%, respectively. Similarly, when fruit biochar replaced sand, the 56-day compressive strength decreased by 7%, 21%, and 47.4% at 30 vol%, 60 vol%, and 100 vol%, respectively.