Tutustu kemian “tuplanobelisti” Barry Sharplessin haastatteluun vuodelta 2019

mennessä | loka 6, 2022 | Henkilöt, uutiset

Barry Sharpless

Barry Sharplessin tutkimusryhmästä on vuosien varrella putkahtanut ulos orgaanisen synteesin menetelmiä, joista on ollut huomattava hyöty teollisuudelle. Sharpless on innovatiivinen tutkija, joka yhä etsii uusia, toimivia ratkaisuja orgaanisten molekyylien valmistukseen. Ihanteena on täydellinen reaktio, jossa saanto on sata prosenttia eikä sivutuotteita synny ollenkaan.

Yhdysvaltalainen Barry Sharpless pokkasi vuonna 2001 puolet kemian Nobel-palkinnosta. Palkinto myönnettiin kiraalisten katalyyttisten hapetusreaktioiden kehittämisestä. Sharpless kehitti ryhmineen menetelmän, jossa syntyy stereokemialtaan tarkasti määriteltyä glysidolia. Reaktio tuottaa vain yhtä isomeeriä, joko R- tai S-muotoa eikä isomeerien seosta kuten yleensä orgaanisissa synteeseissä. Sharplessin menetelmällä on ollut valtava merkitys lääketeollisuudelle, joka käyttää glysidolia sydänlääkkeiden valmistukseen.

Sittemmin Sharpless on syventynyt click-kemiaan. Toiveena on saada lähtöaineet reagoimaan täydellisesti halutuksi tuotteeksi, suurella saannolla ilman sivureaktioita.

Sharpless kiinnostui kemiasta ja tutkimuksesta opiskellessaan Dartmouth Collegessa New Hampshiressa. Vuonna 1968 hän väitteli tohtoriksi Stanfordin yliopistossa ja toimi sen jälkeen professorina sekä Stanfordissa että MIT:ssa. Lähes kolmen vuosikymmenen ajan hän on kehittänyt kemian synteesejä Scripps Research –instituutissa Kaliforniassa. Tällä hetkellä hän tutkii click-kemiaa myös yhteistyössä Shanghain orgaanisen kemian instituutin kanssa.

Barry Sharpless vieraili maaliskuussa luennoimassa Helsingissä pidetyssä ChemBio- tapahtumassa Helsingin Messukeskuksessa, jossa oheinen haastattelu on tehty.

Barry Sharplessin haastattelu.

Barry Sharplessin työllä on ollut merkittävä vaikutus lääketeollisuudelle

Barry Sharplessin laboratoriossa on kehitetty tärkeitä menetelmiä kemian synteeseihin. Orgaanisen kemian professori Ari Koskinen Aalto-yliopistosta kertoo podcastissa Sharplessin Nobel-palkintotöistä, työstä click-kemian parissa ja click-kemian suuntauksista.

Ari Koskisen haastattelu

Nobelistit Barry Sharpless, Ada Yonath ja Fraser Stoddard keskustelivat ChemBion paneelissa, jota veti professori Ari Koskinen Aalto-yliopistosta (kuvassa oikealla).

Jutun toimitus Sisko Loikkanen, valokuvat Sisko Loikkanen ja Juho Leikas

Kemistit vauhdittamassa innovatiivisten yritysten tuotekehitystä

mennessä | kesä 15, 2022 | Haastattelut, Henkilöt, uutiset

Kemistikaksikko Teemu Myllymäki ja Kalle Lagerblom ovat laboratorioanalyysejä myyvän Measurlabsin perustajia. Vuoden 2022 keväällä yrityksellä on jo 16 hengen tiimi jossa kemistit, insinöörit, koodarit, markkinointi ja operatiivinen puoli tekevät tiivistä yhteistyötä kansainvälisen menestystarinan luomiseksi.

Kuva Measurelabs

Joka päivä oppii uutta

Measurlabs tarjoaa alansa laajimman valikoiman laboratorioanalyysejä eri alojen yrityksille. Menetelmiä löytyy tuhansia, esimerkiksi NMR-analytiikkaa, elektronimikroskopiaa ja ICP-MS-analyysejä. Samoin asiakkaina on laaja kirjo eri alojen yrityksiä.

“On todella hienoa työskennellä materiaalitestauksen kanssa näin laajasti. Joka päivä pääsee oppimaan uutta erilaisista materiaaleista ja mittauksista” Kalle kuvailee yrityksen monipuolista arkea.

Laaja tarjonta on mahdollista kattavan laboratorioverkoston avulla. Asiantuntijatiimi työskentelee niin laboratorioiden kuin asiakkaidenkin kanssa, ja työ on hyvinkin sosiaalista.

“Kaikki asiantuntijamme todella välittävät asiakkaistamme ja nauttivat heidän auttamisestaan. Asiantuntijuuden lisäksi myös viestintä niin asiakkaiden kuin kumppanilaboratorioidemmekin kanssa on tärkeässä roolissa.” Teemu luonnehtii arjen tekemistä.

Tiivistä yhteistyötä mittaushaasteiden ratkomiseksi

Lämminhenkinen ja nopea asiakaspalvelu on ollut alusta lähtien yksi Measurlabsin tärkeimpiä prioriteetteja. Se näkyy myös asiantuntijatiimin arjessa selvästi. Myös haastavampiin mittaustarpeisiin pyritään löytämään paras mahdollinen ratkaisu yhdessä asiakkaan kanssa.

“On hienoa voida auttaa esimerkiksi uudenlaisia materiaaleja kehittäviä yrityksiä oppimaan lisää tuotteistaan. Näkee konkreettisesti kuinka arvokasta työtä teemme ja pääsee käyttämään asiantuntemustaan todella laajasti.” Kalle kertoo asiantuntijatyön palkitsevuudesta.

“Vahva asiantuntijuus on meille ehdottoman tärkeää, ja asiakkailtakin tulee usein kiitosta siitä. Asiantuntijoiden välillä jaetaan paljon tietoa ja parhaita käytäntöjä erilaisten tilanteiden ja projektien hoitamiseen liittyen.” hän jatkaa.

Teemu korostaa rekrytoinnin tärkeyttä. “Olemme olleet tarkkoja rekrytoinnin suhteen, ja saaneet kasattua todella upean tiimin. Kaikki auttavat toisiaan ja puhaltavat yhteen hiileen jotta voimme ratkaista asiakkaidemme haasteet parhaalla mahdollisella tavalla.”

Jatkuvaa kehitystä teknologiaa hyödyntäen

Measurlabs kehittää myös omaa teknologiaa tehostaakseen analyysipalveluiden myyntiä. Kehitystyöhön osallistuu teknologiatiimin lisäksi koko asiantuntijatiimi, ja toimivia ratkaisuja työn sujuvoittamiseksi etsitään yhdessä.

“Kehitämme sekä itsepalveluun perustuvaa verkkokaupparatkaisua että sisäisiä työkaluja asiantuntijatyön tueksi. On ollut todella upeaa rakentaa yhdessä jotain uutta ja mullistaa alan toimintaa” Teemu hehkuttaa.

Kaksi kemistiä perustivat nopeasti kasvavan analytiikkayrityksen

mennessä | kesä 15, 2022 | Menestystarinat

Teemu Myllymäki ja Kalle Lagerblom tutustuivat Helsingin yliopiston kemian laitoksella jo ensimmäisenä opiskelupäivänään. Kahdeksan vuotta myöhemmin kaverukset perustivat yrityksen nimeltä Measurlabs, joka kokoaa yhteen satojen laboratorioiden parhaat testauspalvelut. Keväällä 2022 yritys työllistää 16 henkilöä, palvelee asiakkaita 26 eri maassa, ja on kiinni voimakkaassa kansainvälisessä kasvussa.

Kuva Measurelabs

Idea yrityksen perustamiselle kypsyi vähitellen väitöskirjaa tehdessä, Teemu Myllymäki aloittaa tarinan yrityksen syntymisestä. Huomasimme, että tutkimustyön pullonkaulana oli usein se, että materiaaleista tai kemikaaleista tarvittavia mittauksia oli vaikea saada tehtyä. Vaikka osa tarvittavista laitteista löytyivätkin yliopistolta, ei niitä välttämättä osattu käyttää, tai laitteen vastuukäyttäjällä oli muita kiireitä, Teemu Myllymäki kertoo.

Yritykset ottivat silloin tällöin yhteyttä yliopistoon pyytääkseen mittauspalveluita, mutta yliopistoilla on harvoin resursseja tehdä laajamittaisia palvelumittauksia yritysten tarpeisiin. Koska olimme keränneet omiin tarpeisiimme tietoa kaupallisten laboratorioiden tarjonnasta, aloimme Teemun kanssa palvelemaan näitä yrityksiä välittämällä heille alihankittuja mittauspalveluita, Kalle Lagerblom jatkaa.

Measurlabs ei itse omista laboratorioita, vaan kerää yhteen satojen eri laboratorioiden kustannustehokkaimmat ja tarkimmat mittausmenetelmät. Toimintamallinsa ansiosta yritys pystyy tarjoamaan kaikki maailman mittausmenetelmät helposti samasta paikasta.

Intensiivistä tuotekehitystä tai laajaa laadunvalvontaa tekevät yritykset joutuvat usein käyttämään monen eri laboratorion palveluita saadakseen tarvitsemansa mittaukset. Nyt riittää kun lähettää näytteet meille, niin me hoidamme kaiken sen taustalla tapahtuvan jumpan mitä tuotekehittäjät ja laatuinsinöörit ovat aikaisemmin joutuneet tekemään itse, Kalle Lagerblom kuvailee.

Perustajat ovat pyörineet Suomen startup-skenessä ja olleet vapaaehtoistyöntekijöinä Slushissa, osallistuneet Aaltoes-lähtöiseen Kiuas inkubaattoriin, ja ovat nyt osa Suomen Startup-yhteisöä. Osallistuminen muiden startup-yrittäjien, sijoittajien ja vapaaehtoisten kanssa tapahtumiin on muovannut kaksikon ajattelua ja tavoitetasoa.

Emme ole rakentamassa pientä yritystä ja myymässä sitä ensimmäisen tilaisuuden tullen. Olemme rakentamassa palvelua, joka ratkaisee tuotekehityksen ja laadunvalvonnan ongelmia globaalissa skaalassa. Palvelumme täytyy olla paras jokaisella osa-alueella, Teemu Myllymäki linjaa.

Measurlabs on ottanut vaikutteita kansainvälisten teknologiayritysten skaalautuvista liiketoimintamalleista. Yhtiöllä on oma teknologiatiimi, jossa neljä koodaria auttaa automatisoimaan liiketoimintaa osa kerrallaan. Meillä on tiimissä hauska kombinaatio laboratorioanalytiikan asiantuntijoita, koodareita, markkinointiosaamista ja operaatioita. Monimuotoisuus on meille rikkaus, Kalle Lagerblom iloitsee.

Jyrki Vähätalolla on kiinnostava mutta kemistille harvinainen työ meriliikenteen parissa

mennessä | marras 23, 2020 | Haastattelut, Henkilöt, uutiset

Radiokemiassa tohtoriksi väitellyt Jyrki Vähätalo toimii erityisasiantuntijana Liikenne- ja viestintävirastossa Traficomissa. Hän edistää merellä liikkuvien irtolastien ja konttiliikenteen turvallisuutta kehittämällä kansallista ja kansainvälistä sääntelyä. Lääketieteestä kiinnostunut Vähätalo kehitti väitöstyössään boorineutronikaappausmenetelmää, jota käytettiin pään alueen syövän hoidossa.  

Erityisasiantuntijana Traficomissa Jyrki Vähätalo on paneutunut myös konttiliikenteen turvallisuuteen. Kuva Anu Häkkinen.

Vähätalosta tuli kemisti sattumalta

 

Jyrki Vähätalon vastuualueeseen kuuluvat kemikaalisäiliöaluskuljetukset ja kiinteät irtolastit mutta välistä hän ottaa kantaa myös pakattujen vaarallisten aineiden kuljetuksiin. Kemistin koulutusta tarvitaan sääntelytyössä, koska merialueilla liikkuu runsaasti kemikaaleja. Ulkomaankaupastamme neljä viidesosaa kulkee meritse, ja vuonna 2017 tehdyn selvityksen mukaan vaarallisia aineita liikkui merta pitkin maahamme tai maastamme yhteensä 42,5 miljoonaa tonnia. Tästä yli kaksi kolmasosaa oli raakaöljyä tai sen fossiilisia öljytuotteita.

”Työni edellyttää kemian, fysiikan ja toksikologian peruskäsitteiden tuntemista. Päämääränä on tehdä kansainvälisistä säännöistä sellaisia, että merikuljetukset ovat kustannustehokkaita ja samalla turvallisia sekä ihmisille että ympäristölle”, Jyrki Vähätalo kertoo.

Vähätalosta tuli kemisti sattumalta, kun hän ei päässyt lukion jälkeen opiskelemaan ykkösvaihtoehtoonsa lääketieteelliseen mutta ovi kemian opintoihin avautui. Hän valitsi Helsingin yliopistossa pääaineekseen radiokemian, joka osoittautuikin varsin hyväksi valinnaksi lääketieteestä kiinnostuneelle opiskelijalle.

”Keväällä 1990 nuklidianalytiikan harjoitustöiden kahvitauolla assistentti tuli kertomaan, että minulle olisi tarjolla Otaniemessä kesätyöpaikka lääketieteen radioisotooppien parissa”.

Hän aloitti kesätyöt VTT Technology Meditech -ryhmässä, perehtyi radioisotooppien valmistukseen ja pääsi soveltamaan osaamistaan lääketiedettä hyödyntävässä hankkeessa.

”Aloitimme työt varhain kukonlaulun aikaan ja valmistimme Helsingin sairaaloiden tilaamia teknetiumvalmisliuoksia. Tutuksi tulivat myös kilpirauhasen liikatoiminnan ja syövän hoidossa käytetyn radiojodin ominaisuudet ja prosessointi”, Vähätalo muistelee.

Keväällä 1994 hän sai valmiiksi reniumradiolääkkeitä käsittelevän pro gradu -tutkielmansa ja valmistui filosofian kandidaatiksi. Samoihin aikoihin haettiin valmistumisvaiheessa olevaa fyysikkoa tai radiokemistiä määräaikaiseen puolipäivätyöhön tutkimusreaktorille Otaniemeen. Vähätalo sai työn jo tutuksi tulleesta Otaniemestä ja pääsi jälleen soveltamaan radiokemiaa lääketieteellisiin sovelluksiin. Nyt tehtävänä oli tutkimus, jolla valmisteltiin boori-neutronikaappausmenetelmän käyttöä aivokasvainpotilaiden kliiniseen hoitoon.

”Menetelmässä kaksi toisistaan riippumatonta komponenttia yhdistetään, ja niiden yhteisvaikutuksesta syntyy tehokas täsmäsäteily, joka voidaan kohdistaa tarkasti syöpäsoluihin. Toinen komponenteista on neutronisäteily ja toinen boori-isotooppia sisältävä syöpäsoluihin hakeutuva lääkeaine. Kun lääke on kertynyt potilaan syöpäkudokseen, kasvainalueeseen kohdistetaan ulkoinen neutronisuihku. Tuloksena on boori–neutronikaappaus, pienoisydinräjähdys, joka tuhoaa booriatomin sisältämät syöpäsolut”.

Potilastöissä käytettiin biologisesti aktiivista aminohappoa, L-BPA:ta eli 4-dihydroksiboryylifenyylialaniinia. Radioleimatun BPA:n avulla tutkittiin lääketieteellisillä kuvantamismenetelmillä, kertyykö L-BPA syöpäsoluihin. Ainetta tuotettiin yhteistyössä tšekkiläisen laboratorion kanssa.

”Sain apurahan radiofluorileimaustutkimukseen, ja kun tulokset olivat hyviä, säännölliset potilastutkimukset radioleimatulla L-BPA:lla voitiin aloittaa. Ensimmäiseen kliiniseen tutkimukseen valituille aivokasvainpotilaille annettiin ennen leikkausta L-BPA:ta. Sen jälkeen heistä otettiin verinäytteet ja leikkauksen aikana myös aivokasvainkudosnäytteet, joista määritimme booripitoisuudet”.
Vuonna 2004 Vähätalo väitteli radiokemian alalta tohtoriksi. Väitöstutkimuksen aiheena oli ”4-dihydroksiboryylifenyylialaniinin ja sen radioleimattujen vastineiden tutkimuksia boori-neutronikaappaushoidon kliinisten kokeiden toteuttamiseksi Suomessa”.

Jo ennen tohtorinväitöstään Vähätalo aloitti työn sosiaali- ja terveysministeriössä Kemikaalineuvottelukunnan pääsihteerin sijaisena valmistellen uusissa tehtävissään myös EU:n Kemikaaliviraston käynnistämistä Helsingissä. Vuonna 2004 hän siirtyi Merenkulkulaitokseen josta sai vakituisen työpaikan vaarallisten aineiden merikuljetusten parissa.
Boori-neutronikaappaushoitoa käytettiin menestyksellisesti pariin sataan potilaaseen, jotka kärsivät vaikeista aivojen tai pään ja kaulan alueen syövistä. Työtä jatkamaan perustettiin myös Boneca Oy, jonka toiminta hyvistä tuloksista huolimatta lopetettiin vuonna 2012. Sen jälkeen Otaniemen reaktori päätettiin sulkea ja sammutettiin vuonna 2015.

Kemikaalit matkaavat merellä tankeissa tai konteissa

 

Kemikaaleja liikutellaan merillä kemikaalisäiliöaluksissa eli -tankkereissa, joissa irtolasti lastataan satamassa aluksen jopa 3000 kuutiometrin tankkeihin. Lasti puretaan suuriin maanpäällisiin säiliöihin kohdesataman välittömässä läheisyydessä, joskus hyvinkin kaukana toisella puolella maapalloa. Irtolasteja ovat fossiiliset mineraaliöljyt, kemikaalit, kaasut, kiinteät aineet ja vilja.

Pakattuja lasteja ovat kontit ja rekat. Euroopassa tavaraliikennettä hoidetaan rekoilla ja meriteitse edelleen ro-ro -aluksilla. Pakatut aineet saapuvat satamaan maantietä ja rautatietä pitkin ja ne sitten tavallisesti jatkavat matkaa rekan kyydissä ro-ro -laivaan (roll-on roll-off). Esimerkiksi nestemäisen kemikaalin kuljetukseen tarkoitetun säiliökontin tilavuus on muutamien kymmenien kuutiometrien luokkaa.

Koska valtameriliikenteen suuret konttilaivat eivät pääse etenemään Suomen satamiin matalien ja kapeiden Tanskan salmien kautta, lastit tuodaan ja viedään tänne pienemmillä syöttöliikenteen feeder-konttilaivoilla. Suomesta feederit palaavat lasteineen Keski-Euroopan suuriin satamiin kuten Rotterdamiin, jossa kontit ahdetaan valtavansuuriin konttilaivoihin matkaamaan kauaksi aina Kiinaan asti. Valtamerilaivat ovat tyypiltään lift on -lift off- eli lo-lo- laivoja.

”Isojen valtameriluokan konttilaivojen kannelle mahtuisi jopa neljä täyskokoista jalkapallokenttää”, Vähätalo valistaa.

Vähätalon mielestä kontit ovat merkittävä logistinen keksintö, mutta turvallisessa konttikuljetuksessa niiden pitää olla kunnossa, hyvin kiinnitettynä sekä toisiinsa että alukseen, ja myös kontin sisällön kuuluu olla kiinnitettynä tukevasti merimatkaa varten. Painavat kontit sijoitetaan aluksessa aina pohjalle ja kevyet päälle.

Kymmenisen vuotta sitten konttiturvallisuus nousi otsikoihin ja herätti Kansainvälisen merenkulkujärjestön IMO:n kehittämään uutta tarkennettua sääntöä jo olemassa olevaan. Syynä olivat merionnettomuudet, jotka aiheutuivat konttirivien kaatumisista aluksissa.

”Konttien massaa ei siihen aikaan määritetty aina tarkasti ja niinpä sattui onnettomuuksia, kun tapana oli vain arvioida niiden massat summittaisesti, usein liian suuriksi. Melkein tyhjän, kolme tonnia painavan kontin massaksi saatettiin ilmoittaa kaksikymmentäkaksi tonnia”, Vähätalo muistelee.

IMO:ssa laadittiin tarkennettu uusi kansainvälinen sääntö, jonka mukaan konttien massa tulee määrittää tarkasti ennen lastaamista alukseen. Tästä tuli uusi termi merenkulun konteille: kontin vahvistettu bruttomassa, VGM-massa (englanniksi verified gross mass). Suomi oli aktiivisesti mukana uudistamassa sääntöä.

”Merenkulun urallani se oli episodi, joka on herättänyt eniten yleistä mielenkiintoa. Pidin kymmeniä esitelmiä konttiturvallisuudesta ja järjestimme aiheesta isompia ja pienempiä tapahtumia. Uudet tarkennetut konttipunnitusmääräykset tuntuivat huolestuttavan varsinkin metsä- ja puuteollisuutta. Siihen aikaan näin yöllä uniakin ja painajaisia konteista”, Vähätalo naurahtaa.

Kontit herättivät myös lehdistön huomion. Vähätalolle ovat jääneet mieleen juttuotsikoinnit tyyliin ”Konttikaaos uhkaa” tai ”Konttiliikenteen kustannukset nousevat rajusti uusien IMO-sääntöjen takia”. Konttiliikenne ei kuitenkaan siihen loppunut eivätkä hinnat nousseet. Turvallisuus sen sijaan parani ja onnettomuudet vähenivät.

Kenttäkeikat tuovat vaihtelua työhön

 

Vähätalo tekee työtään pääasiassa toimistossa ”rakkaiden paperiensa parissa” mutta välistä hän lähtee myös ulos kentälle. Viimeisimmällä kenttäkeikalla hän oli mukana aluksessa tarkkailijana vaarallisen aineen onnettomuusharjoituksessa.

”Lähdimme aamulla Vuosaaren satamasta kohti Muugaa. Paluumatkalla aluksen kannella ”syttyi” suunnitellusti rekan perävaunu palamaan. Rajavartiolaitos eli ”Raja” haki helikopterillaan pahimmin loukkaantuneet maihin saamaan hoitoa, minkä jälkeen turva-alus sammutti palon vesisuihkulla laivan vierestä ja lopuksi Rajan erikois-MIRG- joukot huolehtivat jälkitoimista”.

Viime kesänä Vähätalon työnä oli auditoida yhdessä merenkulun tarkastajakollegansa kanssa kipsin eli kalsiumsulfaattihydraatin kosteuspitoisuuden hallinta IMO:n sääntöjen mukaisesti Siilinjärvellä, jossa kipsi on lannoitetuotannon sivutuote. Vuosikymmenten kuluessa Siilinjärvelle on kertynyt kipsiä kokonainen vuori, joka näkyy jopa kilometrien päähän. Kesällä käynnistyneessä KIPSI-hankkeessa tätä ainetta levitetään Saaristomeren valuma-alueen pelloille osana Itämeren suojelutoimia. Merenkulussa kipsi kuuluu nesteytyviin irtolasteihin.

Viime kesänä Jyrki Vähätalo tutustui Siilinjärven kipsikasoihin tummien ja levottomien ukkospilvien alla. Kuva Ilkka Salminen.

Radiokemian osaamista tarvitaan meriliikenteen kehittämisessä

 

Vähätalo on voinut hyödyntää työssään myös peruskoulutustaan radiokemistinä, koska merillä liikutellaan myös radioaktiivisia aineita. Radioaktiivisista aineista ja säteilystä on merenkulkijoiden keskuudessa liikkeellä vääriä käsityksiä ja suoranaista tietämättömyyttä, jota hän on omilla toimillaan pyrkinyt poistamaan kansantajuistamalla säteilyn ilmiöitä.

Vähätalon mielestä parasta työssä ovat kansainväliset kokoontumiset ja tapaamiset. Hän osallistuu IMO:n, Kansainvälisen merenkulkujärjestön kokouksiin, jotka pidetään Lontoossa yleensä työviikon kestävinä. Koronapandemian vuoksi kokouksia on tosin peruttu, siirretty tai järjestetty kirjeenvaihtona ja etäkokouksina. YK:n alaisena organisaationa IMO noudattaa YK:n muidenkin järjestöjen työtapoja, joten valmistelutyöt tehdään komiteoissa tarkkaan määrättyjen aikataulujen mukaisesti jäsenvaltioiden kirjallisten ehdotusten mukaisesti. Tällä hetkellä IMO:ssa on 174 jäsenvaltiota.

”Ehdotusten valmistelu vaatii kärsivällisyyttä ja pitkää pinnaa. Kollegojen mielipiteitä pitää jaksaa kuunnella ja tehdä myös kompromisseja. Laadimme Suomessa teollisuuden kanssa ehdotukset uusien kemikaalien kuljettamiseen, ja tähän mennessä olen esitellyt viisitoista hyväksyttyä uutta nestemäistä kemikaalia säiliökuljetuksiin, mukana kasviöljyjä ja N-metyylianiliini. Yksi tärkeimpiä saavutuksiani on ollut osallistuminen uusiutuvien biopolttoaineiden merikuljetusten järjestämiseen niin, että niitä voidaan kuljettaa öljytankkereilla kemikaalitankkerien sijaan”.

Tällä hetkellä IMO:ssa työstetään päivitystä pakattujen vaarallisten aineiden satamien tarkastusohjeeseen ja pohditaan, miten etiopiansinapin öljyä tulisi kuljettaa.

Joskus merikuljetuksiin liittyy epäily rikollisesta toiminnasta ja Tulli pyytää Traficomista asiantuntijalausuntoa.

”Kerran pyydettiin lausunto erään bentsyylijohdannaisen epäillystä kuljetusrikkomuksesta. Lopulta ilmeni, että kyse oli laajamittaisesta erään huumeen lähtöaineen laittomasta maahantuonnista. Kyseinen kuljetusrikos oli pieni mutta olennainen osa rikollista toimintaa”.

Vähätalo on joutunut myös todistamaan käräjäoikeudessa syyttäjän todistajan roolissa.

”Ne ovat haastavia tilanteita, ja kun pitkän odotuksen jälkeen pääsee vihdoin tuomarin eteen, saatetaan yllättäen esitellä aivan uutta todistusaineistoa johon pitäisi reagoida nopeasti. Puolustuksen asianajaja käyttää monesti kärkästä kieltä, ja kerrankin eräs heistä puhutteli minua kemian professoriksi!”.

Jutun toimitus Sisko Loikkanen

Suomestako uuden akkuteknologian edelläkävijä?

mennessä | syys 16, 2020 | Haastattelut, Henkilöt, uutiset

Professori Ulla Lassin tutkimusryhmässä Oulun yliopiston Kokkolan yliopistokeskuksessa kehitetään sekä akkukemikaaleja litiumioniakkuihin että katalyyttejä. Ryhmässä etsitään myös valmistusmenetelmiä, jotka voidaan skaalata teolliseen mittakaavaan. Tulevaisuuden lupaava vaihtoehto on painettava akkuteknologia, jossa nykykennojen nestemäinen elektrolyytti korvataan kiinteällä, jauhemaisella aineella, mikä mahdollistaisi akkukennojen painamisen rullalta rullalle -menetelmällä.

Tutkijana Ulla Lassia motivoi yhteistyö teollisuuden kanssa. Kuva: Mikko Törmänen.

Kokkolassa suunnataan kohti tulevaisuuden akkuja

 

Kokkola on erinomainen paikka tutkia akkukemikaaleja, koska Keski-Pohjanmaan litiumvarannot on arvioitu Euroopan suurimmiksi. Litiumia esiintyy Pohjanmaalla spodumeenimineraalina, ja Geologian tutkimuskeskus on arvioinut litiumvarantojen riittävän 10-15 vuodeksi. Suomalainen Keliber-yritys suunnittelee Kokkolaan litiumkemiantehdasta ja aikoo hyödyntää paikallista litiumia. Professori Ulla Lassilla on paljon tutkimusyhteistyötä paikallisen teollisuuden kanssa.

”Parasta työssäni on juuri teollisuusyhteistyö, joka motivoi ja luo sopivasti painetta onnistumiseen, jotta saamme tutkimuksen hedelmät hyötykäyttöön ja sovelluksiin”, Lassi toteaa innostuneesti.

”Kokkolan ja Suomen mahdollisuudet ovat akkuarvoketjun alkupäässä, raaka-aineissa ja niiden jalostuksessa. Erityisesti litiumin suhteen olen toiveikas, koska litium on varsin tärkeä aine tulevaisuuden akuissa. Menestymisen edellytys on, että olemme entistä enemmän mukana kansainvälisessä teollisessa yhteistyössä ja verkostoissa”, hän jatkaa.

Litiumioniakku on Nobelilla palkittua teknologiaa

 

Energian varastointiin kehitetyn litiumioniakun kehittäminen nykymuotoiseksi vei vuosikymmeniä ja alkoi jo 1970-luvulla. Kolme keskeistä kehittäjää, John B. Goodenough, Stanley Whittingham ja Akira Yoshino, palkittiin vuoden 2019 kemian Nobel-palkinnolla. Lähes jokainen meistä kantaa mukanaan litiumioniakkua matkapuhelimessa ja tietokoneessa.

Akku sisältää kaksi elektrodia, anodin ja katodin, separaattorin, virrankeräimet sekä elektrolyyttiliuoksen. Akun toiminta perustuu sähkövirtaa synnyttävien elektronien liikkeeseen ja akkukennoissa tapahtuviin sähkökemiallisiin hapetus-pelkistysreaktioihin. Hapettumisessa anodilla vapautuu elektroneja, jotka katodimateriaali ottaa vastaan pelkistymisessä.

Akkujen anodimateriaalina on yleisimmin grafiitti. Ulla Lassin tutkimuksen kohteena ovat katodimateriaalit, jotka ovat litioituja siirtymämetallioksideja, koboltti-, mangaani- ja nikkelioksideja.

Lassin ryhmässä metallioksideja tutkitaan myös muihin sovelluksiin kuten katalyytteihin. Oksideja valmistetaan kerasaostamalla koboltista, mangaanista ja nikkelistä hydroksidia, joka kalsinoidaan oksidiksi.

”Valmistus on aika helppoa peruskemiaa, joka osataan, mutta tutkimuksemme haasteena on muokata metallihydroksidit tai karbonaatit ja edelleen oksidit sellaiseen muotoon, että niiden fysikaaliset ominaisuudet kuten morfologia, partikkelikoko ja tiheys ovat optimaaliset kulloiseenkin sovellukseen”.

Tutkijan haasteena on räätälöidä metallioksidi käyttökohteen mukaan. Akkuun menevä metallioksidi on rakenteeltaan erilaista kuin oksidi katalyytissä.

”Akkujen katodimateriaalilta vaaditaan korkeaa energiatiheyttä ja hyvää stabiilisuutta. Nikkelioksidipartikkeliin pitää saada energiatiheyden kasvattamiseksi mahdollisimman paljon massaa. Lisäksi materiaalia doupataan tai se pinnoitetaan stabiilisuuden ja syklattavuuden parantamiseksi”.

Aktiivista elektrodimateriaalia FESEM-mikroskooppikuvassa. Materiaalin partikkelikoko on 8 mikrometriä. Kuva: Ulla Lassi.

Testausta pussikennoilla

 

Kokkolan yliopistokeskuksen ja Oulun yliopiston laboratorioissa oksidien ominaisuudet tutkitaan ja sopivuus käyttökohteeseen testataan monin eri tavoin.

”Teemme akkukemikaaleista pieniä pussikennoja, akkukennoja, ja testaamme niitä hallitusti akkuja lataamalla ja purkamalla, mikä mallintaa akun toimintaa ja antaa tietoa käytettävyydestä ja materiaalien kestävyydestä”.

Pieni pussikenno, litiumioniakku, jonka sisällä ovat tarvittavat komponentit, anodi, katodi, separaattori, virrankeräimet ja elektrolyytti. Kuva: Ulla Lassi.

Tutkimuskohteena myös akkukemikaalien valmistaminen teollisessa mittakaavassa

 

Lassin ryhmässä etsitään myös hyviä, toistettavia teollisia valmistusmenetelmiä, jotka voidaan skaalata suurempaan teolliseen mittakaavaan jatkuvatoimisessa saostusreaktorissa. Muitakin valmistustapoja akkukemikaaleille löytyy, mutta kerasaostus on ainoa teollisen mittakaavan menetelmä.

Lassin ryhmässä valmistettuja litiumakkukemikaaleja on sellaisenaan jo käytetty kaupallisissa litiumioniakuissa mutta etsinnässä ovat myös aivan uudenlaiset, korvaavat materiaalit.

”Tutkimme uudenlaisia kobolttivapaita akkumateriaaleja, jotka voisivat tulla teolliseen tuotantoon lyhyellä aikavälillä. On kuitenkin muistettava, että koboltilla on keskeinen rooli akkukemiassa, ja kobolttivapaat kemiat vaativat myös uudenlaista lämpökäsittelyä ja kemiallista käsittelyä, jotta akkumateriaalin halutut ominaisuudet voidaan säilyttää”.

Täysin uusien akkuteknologioiden kuten natriumioniakkujen tutkimukseen Lassi ei ole ryhtynyt.

”Etsimme ratkaisuja, jotka tukevat tällä hetkellä vahvaa metallinjalostustoimintaa ja litiumkaivostoimintaa Suomessa, ja siksi pitäydymme litiumioniakkujen materiaaleissa. Lisäksi kiertotalouden kautta myös sivutuotteiden hyödyntäminen akkukemikaalien valmistuksessa avaa paljon uutta tutkittavaa ja uusia mahdollisuuksia”, hän perustelee.

Painotekniikka saattaa mullistaa akkukennojen valmistuksen

 

Ulla Lassi on vastuullisena johtajana mukana myös kahdessa hankkeessa, joissa litiumioniakkujen valmistukseen pyritään soveltamaan Oulun yliopiston painettavan elektroniikan osaamista yhteistyössä muun muassa VTT:n kanssa.

”Tavoitteena on uudentyyppisten akkukennojen valmistaminen siten, että kenno voidaan painaa rullalta rullalle -menetelmällä. Tästä saattaisi tulla uusi kennonvalmistustapa, joka mahdollistaisi ekologisempien ja turvallisempien akkujen valmistuksen”.

Painettava kennoteknologia tekisi tarpeettomaksi nykykennoissa käytetyn haitallisen elektrolyyttiliuoksen, jonka suola voi vapauttaa myrkyllistä vetyfluoridia akkuja kierrätettäessä.

”Pyrkimys on korvata nestemäinen elektrolyytti kiinteällä, jauhemaisella aineella, joka painetaan katodin pinnalle. Toistaiseksi kiinteän elektrolyytin ioninjohtokyky on ollut liian alhainen eikä riitä akkukäyttöön, mutta olemme jo saaneet kansainväliseltä partneriltamme erittäin lupaavan elektrolyyttimateriaalin kokeiltavaksi”.

Painettava akkuteknologia vaikuttaa lupaavalta, ja Lassin tulevaisuusvisioissa teknologiasta saattaisi tulla maahamme aivan uusi teollisuudenala.

”Suomesta voi tulla ehkäpä uuden, painamalla tehtävän akunvalmistusteknologian edelläkävijä”, hän kaavailee.

Metallioksideista kehitetään katalyyttejä vedenpuhdistukseen ja biomassan hyötykäyttöön

 

Lassin ryhmässä metallioksideja sisältäviä katalyyttejä suunnitellaan sekä vedenkäsittelyyn että biomassan katalyyttiseen hyödyntämiseen.

”Suomessa ei ole vielä teollisia sovelluksia, joissa katalyyttistä märkähapetusta sovelletaan, mutta tulevaisuudessa sille on käyttöä muun muassa mikromuovien ja lääkeainejäämien poistamiseksi vesistä. Tutkimme katalyyttistä vedenkäsittelyä yhteistyössä yrityksien kanssa”.

Ulla Lassi johtaa Oulun yliopistossa Kestävän kemian tutkimusyksikköä ja rakentaa tutkimuksellaan vihreämpää tulevaisuutta, jossa teollisissa prosesseissa, energiantuotannossa ja veden puhdistuksessa käytetään ympäristöystävällisiä ratkaisuja.

”Kemikaalien ja jätteiden haitallisia vaikutuksia ympäristöön ja terveyteen pyritään vähentämään, ja kestävän kemian visiossa kiertotalous on keskeistä”, Lassi määrittelee.

 

Jutun toimitus Sisko Loikkanen