Suomalaisten Kemistien Seuran Nuorten Tutkijain Tunnustuspalkinto Valtteri Oksaselle

Nuorten tutkijain tunnustuspalkinto 2024 julkistettiin Suomalaisten Kemistien Seuran vuosikokouksessa Tieteiden talolla.

Suomalaisten Kemistien Seura jakaa vuosittain Nuorten tutkijain tunnustuspalkinnon edellisen vuoden  aikana tehdystä tutkimuksesta tai oppiarvon saavuttamiseksi jätetystä lopputyöstä esim. diplomityöstä tai pro gradusta. Vuoden 2024 Tunnustuspalkinto myönnettiin FM Valtteri Oksaselle Helsingin yliopistosta.

Arviointilautakunta arvioi tunnustuspalkintoa seuraavasti:

Suomalaisten Kemistien Seuran Nuorten Tutkijain Tunnustuspalkinto 2024

Olemme tutustuneet Suomalaisten Kemistien Seuran Nuorten Tutkijain tunnustuspalkinnon kahdeksaan laadukkaaseen ehdokastyöhön vuodelta 2023 ja esitämme, että palkinnon saajaksi nimetään FM Valtteri Oksanen FM-tutkintoon liittyvästä –tutkielmasta, jonka otsikko on ”Use of o-benzoquinones in organic synthesis”. Tutkimustyö on tehty Helsingin yliopiston kemian osastolla.

FM Valtteri Oksasen Pro gradu -tutkielmassa tutkittiin katekolin hapetustuotteen, orto-bentsokinonin, käyttöä orgaanisten synteesien lähtöaineena. Katekoli (1,2-dihydroksibentseeni) on hyvin yleisesti käytetty nukleofiilinen lähtöaine synteesikemiassa. Katekolien hapettuessa niiden polaarisuus saadaan käännettyä, jolloin muodostuu elektrofiilisiä o-bentsokinoneja, joiden molekyylirakenne tarjoaa monipuoliset mahdollisuudet liittää uusia rakenneosia nukleofiilisin additio- tai sykloadditiomekanismein. Tutkimuskohde linkittyy ajankohtaisesti teolliseen orgaaniseen kemiaan, jossa tavoitteena on löytää tärkeille lähtöaineille uusia biopohjaisia lähteitä. 

Tutkielman kirjallinen osa tarjoaa erittäin laajan ja mielenkiintoisen näkökulman o-bentsokinonien syntetiikkaan. Erityisesti klassisen orgaanisen kemian aiheen käsittelytapa osoittaa syvää tutkimusaiheen hallintaa ja tieteellistä luovuutta. Työssä pureudutaan laajasti menetelmiin, joiden avulla elektrofiilisten o-bentsokinonijohdannaisten rakenteellista selektiivisyyttä voidaan hallita ja muokata. Tämän lisäksi kattava kirjallisuustarkastelu luo kuvan o-bentsokinonin monipuolisesta käytöstä orgaanisessa syntetiikassa. 

Tutkielman erityinen vahvuus on sen kokeellisessa osassa, jossa on tarkasteltu monipuolista ja vaikuttavaa o-bentsokinonin johdannaisten synteesien kokonaisuutta. Erinomaista kirjallisuusosan reaktio-oppia hyödyntäen synteesien kohdemolekyylejä on kekseliäästi vaihdeltu reaktiivisuuden mukaan. Näin on saatu uutta tietoa o-bentsokinonijohdannaisten kemiallisesta reaktiivisuudesta tai reagoimattomuudesta, joka mahdollistaa parhaiden ja tehokkaimpien synteesireittien tunnistamisen ja kehittämisen edelleen. esimerkiksi ZnCl2-katalyytin käyttö silyylienolieetterin additiossa o-bentsokinonien kanssa johti ainoastaan 1,4-additiotuotteisiin. Optimoitaessa tätä synteesireittiä saavutettiin 30 erilaista 1,4-additiotuotetta. Suurimmalle osalle uusista reaktiotuotteista nyt saadut tulokset indikoivat ainoata tunnettua synteesipolkua. 

Arviointilautakunta oli erityisen vaikuttunut tutkimustyössä laaja-alaisesta orgaanisen syntetiikan perusteiden hallinnasta ja niiden soveltamisesta. Lisäksi työn tulosten selkeä ja täsmällinen raportointi on omiaan täydentämään näkemystä ns. peruskemian osaamisen ja menetelmien ymmärtämisen tärkeydestä lähtökohtana laaja-alaisemmalle ja yhteiskunnallisesti merkittävälle kemian osaamiselle.

Kuva: Maarja Kotkas

Suomalaisten Kemistien Seuran Nuorten Tutkijain Tunnustuspalkinto Krista Oikariselle

Suomalaisten Kemistien Seuran Nuorten tutkijain tunnustuspalkinto vuoden 2022 parhaasta opinnäytetyöstä myönnettiin 14.3.2023 Suomalaisten Kemistien Seuran vuosikokouksessa.

Suomalaisten Kemistien Seuran Nuorten Tutkijain tunnustuspalkinnon saajaksi oli ehdolla kuusi laadukasta ehdokasta eri yliopistoista vuodelta 2022. Tunnustuspalkinto myönnettiin Krista Oikariselle FM-tutkintoon liittyvästä –tutkielmasta, jonka otsikko on ”Kullan talteenoton optimointi elektroniikkajätteestä neste-nesteuutolla”. Tutkimustyö tehty Jyväskylän yliopiston kemian laitoksella.

FM Krista Oikarisen pro gradu -tutkielmassa tutkittiin metallien talteenottoa piirikorteista bench scale -mittakaavan koelaitteistolla. Tavoitteena oli selvittää millä tavoin ja miten hyvin kulta voidaan erottaa elektroniikkajätteestä neste-nesteuuttoa soveltaen. Työn tulokset ovat vaikuttavia ja erityisesti yhteiskunnallisesti merkittäviä kiertotalouden näkökulmasta. 

Tutkielman kirjallisessa osassa tutustutaan yhteiskunnalle tärkeään metalliin kultaan sekä sen käyttökohteisiin. Kulta toimii merkittävänä raaka-aineena useilla suurilla teollisuuden aloilla, kuten elektroniikka- ja koruteollisuudessa, mikä tekee myös sen tarpeesta suuren. Raaka-aineiden kriittisyys on herättänyt kiinnostuksen merkittävien raaka-aineiden, kuten kullan, vaihtoehtoisiin tuotantotapoihin malmin louhinnan lisäksi. Raaka-aineiden kriittisyyden vähentämiseksi sekundäärilähteistä, kuten elektroniikkajätteestä, voidaan kierrättää hyödyllisiä metalleja sen sijaan, että ne menisivät jätteiksi. Elektroniikkajätteen kierrätykseen ja metallien selektiiviseen talteenottoon syvennytään tässä työssä sen eri hydrometallurgisissa vaiheissa materiaalin esikäsittelystä erotus- ja talteenottotapoihin asti.  

Tutkielman erityinen vahvuus on sen kokeellisessa osassa, jossa on keskitytty kullan neste-nesteuuton optimointiin tutkimalla, kuinka vesifaasina toimivan kuningasveden laimentaminen sekä orgaanisena faasina käytetyn dibutyylikarbitolin laimentaminen vaikuttavat neste-nesteuuton tehokkuuteen. Kullan pelkistystä optimoitiin tutkimalla parametreja, kuten pelkistyksen lämpötilaa, ja sekoituksen sekä pelkistimenä toimivan askorbiinihapon pitoisuuden ja sen lisäysnopeuden vaikutusta. Kullan talteenoton optimoinnilla saavutettiin neste-nesteuutossa kullalle lähes 100 % saanto käytetyssä neste-nesteuutossa. Tämä todentaa kullan selektiivisen talteenoton mahdollisuuden elektroniikkaromusta sekä tämän menetelmän soveltamisen potentiaalinkaupunkilouhinnassa (”urban mining”) todellisena sekundääristen metallien talteenoton menetelmänä.  

Arviointilautakunta oli erityisen vaikuttunut ns. peruskemian menetelmien hyödyntämisestä ja soveltamisesta yhteiskunnallisesti tärkeän ja taloudellisesti merkittävän kemian haasteen ratkaisemisessa. Lisäksi työssä sovellettu ja raportoitu tutkimuksellinen tulosten tarkkuuden arviointi on omiaan vahvistamaan saatujen tulosten merkittävyyttä ja menetelmän käyttökelpoisuutta. Kokonaisuutena pro gradu -tutkielma on sujuvasti luettava kokonaisuus kullan yhteiskunnallisesta tärkeydestä ja sen lähes täydellisestä kemiallisesta kierrätettävyydestä elektroniikkaromusta. Työ täyttää erinomaisesti yliopistollisen lopputyön vaatimukset ja osoittaa tekijän poikkeuksellista perehtyneisyyttä sekä analyyttiseen kemiaan että metallien talteenottomenetelmiin. Samalla tämä pro gradu -tutkimus osoittaa ns. peruskemian osaamisen ja menetelmien ymmärtämisen tärkeyden yhteiskunnallisesti tärkeiden ja vaativien haasteiden ratkaisemisessa.

 

Suomalaisten Kemistien Seuran Nuorten Tutkijain Tunnustuspalkinto DI Joona Niemiselle

Suomalaisten Kemistien Seuran vuosittain myönnettävä Nuorten Tutkijain Tunnustuspalkinto julkistettiin 16.3.2022 seuran vuosikokouksessa Kaapelitehtaalla. Palkinto myönnettiin vuoden 2021 opinnäytetyöstä LUT:in ehdokkaalle DI Joona Niemiselle.

Joona Niemisen diplomityön ”Modification of cellulosic ultrafiltration membrane by surface charge enhancement and layer-by-layer polyelectrolyte deposition” tavoitteena oli muokata kaupallisesti saatavilla olevan membraanin ominaisuuksia niin, että sen kyky erottaa jätevedestä muiden epäpuhtauksien lisäksi myös suoloja kuten natriumsulfaattia paranisi ilman että menetettäisiin membraanin korkea suodatuskapasiteetti.

Kohteena oli valmistaa ioniselektiivinen, mutta helposti vettä läpäisevä kalvo pintavarausmuokkauksen ja päällystyksen avulla. Ioniselektiiviset kalvot ovat erityisesti merkityksellisiä vedenpuhdistuksen teknologioissa. Työssä kalvon negatiivista pintavarausta kasvatettiin ei-ionisten primääristen karboksyyliryhmien hapettamisella negatiivisesti varautuneiksi karboksylaateiksi. Lisäksi kalvon pinnan toiminnallisuutta parannettiin pinnoittamalla kalvo kerroksittaisilla polykationi ja -anioni -rakenteella.

Työn tuloksena kehitettiin suodatuskalvoja, joissa polyelektrolyyttipäällystys vähensi suolojen läpäisevyyttä ja saavutettiin tuloksia, joiden mukaan erityisesti korkean hapetusaltistuksen substraateilla saatiin parhaimmat suodatusominaisuuksien suodattimet. Lisäksi pinnan tasoittaminen suolaliuoksella osoittautui tärkeäksi käsittelyvaiheeksi selektiivisen ja läpäisevän kalvon valmistuksessa. Työn johtopäätöksenä oli, että pohjamembraanin pintavarauksen kasvattamisella hapetuksen avulla oli positiivinen vaikutus sulfaatin erottumiseen, mutta myös membraanin suodatuskapasiteetti saatiin jopa kaksinkertaistettua. Työllä on selkeä ja tärkeä potentiaali työn tulosten nopeaan hyödyntämiseen eri teollisuudenalojen jätevesien membraanipuhdistuksessa.

Diplomityö on selkeä kokonaisuus, jossa työn tavoitteet kohtaavat käytetyt menetelmät ja tulosten analyysin. Kokonaisuus on korrektia ja sujuvaa englanninkielistä luettavaa, jossa kirjallisuusosa hienosti taustoittaa kokeellisen työn ja on samalla tarkoituksenmukaisesti rajattu. Työ täyttää erinomaisesti yliopistollisen lopputyön vaatimukset ja osoittaa tekijän kypsyyden työn suunnittelussa, toteutuksessa ja raportoinnissa.