InStreams Hub - epäorgaanisen kiertotalouden tutkimuskeskittymä

Kestävyyden saavuttaminen epäorgaanisten materiaalien tuotannossa vaatii kaikkien materiaalivirtojen kierrätystä tai uusiokäyttöä sekä hiilivapaita tuotantomenetelmiä.

Meidän on löydettävä niin ympäristöllisesti kuin taloudellisestikin kestäviä tapoja hyödyntää käyttämätön jäte sekä tunnistaa arvokkaat hyötykäyttötavoitteet kaikille sivuvirroille, jotta jätteetön tuotanto on mahdollista teollisissa prosesseissa.

Toinen keskeinen haaste on kestävän metallituotanto ilman fossiilipohjaista hiiltä. Fossiilinen hiili korvataan osittain uusiutuvista lähteistä peräisin olevalla biohiilellä ja hiilipohjaiset pelkistysprosessit vetypelkistyksellä.

Näiden tavoitteiden saavuttamiseksi on välttämätöntä paitsi hallita uusia käsittely- ja tuotantoprosesseja, ymmärtää myös muutosten vaikutukset loppupään prosesseissa.

Painopisteet

• pyro- ja hydrometallurgiset käsittelyt
• mekaaniset käsittelyt
• kierrätys ja uudelleenkäyttö
• kestävän kehityksen arvioinnit
  

Ensisijainen yhteyshenkilö:

Prosessimetallurgian tutkimusyksikön johtaja, professori Timo Fabritius

Muita aiheen parissa työskenteleviä vanhempia tutkijoita:

• Professori Saija Luukkanen
• Professori Ulla Lassi
• Professori Päivö Kinnunen
• Apulaisprofessori Ville-Valtteri Visuri

Tehostetut energian varastointi- ja tuotantotavat ovat avainasemassa kestävässä kehityksessä kohti vähähiilistä yhteiskuntaa.

Akut ja kondensaattorit energian varastointilaitteina ovat tärkeitä monenlaisissa sovelluksissa, kuten kulutuselektroniikassa, sähköajoneuvoissa ja kiinteissä sovelluksissa tuuli- ja aurinkoenergian varastointiin. On ensiarvoisen tärkeää kehittää paristoja ja kondensaattoreita, joilla on korkeampi energiatiheys, pidempi käyttöikä ja hyväksyttävä turvallisuustaso kohtuuhintaan.

Siirtyminen hiilestä vetypohjaisiin teknologioihin polttoaineissa ja teollisissa prosesseissa asettaa uusia haasteita edistyneille aktiivimateriaaleille. Vedyn tuotanto on kestävän energiantuotannon edellytys. Epäorgaaniset sivuvirrat ovat lähde ympäristöystävällisten ja edullisien materiaalien kehittämiseen, ja ne tarjoavat tavan parantaa kestävyyttä koko arvoketjussa energian tuotannossa ja varastoinnissa.

Painopisteet

• energian varastointi
• akut ja kondensaattorit
• akkukemikaalit
• vetytuotannon materiaalit
  

Ensisijainen yhteyshenkilö:

Kestävän kemian tutkimusyksikön johtaja, professori Ulla Lassi

Muita aiheen parissa työskenteleviä vanhempia tutkijoita:

• Professori Timo Fabritius
• Professori Marko Huttula.

Kiertotalouden epäorgaaninen materiaalitutkimus on välttämätöntä kestävämpien teknologioiden mahdollistamiseksi.

Kiertotalouden tutkimus keskittyy hiilitietoisiin betonin kaltaisiin materiaaleihin, kuten geopolymeereihin. Tavoitteenamme on löytää uusia käyttökohteita prosessi- ja energiateollisuuden epäorgaanisille sivuvirroille sekä yhdistää korkeatasoista akateemista tutkimusta ja tutkimustulosten kaupallistamista.

Materiaalien reaktiivisuuden ja prosessoinnin ymmärtäminen on yhtä tärkeää kuin lopputuotteen ominaisuuksien tutkimus. Materiaalien turvallisuus sekä ympäristön että loppukäyttäjän näkökulmasta on olennaista.

Painopisteet

• geopolymeerit
• vaihtoehtoiset sementin kaltaiset sideaineet
• vaahdot
• komposiitit
• hiilidioksidin hyödyntäminen
  

Ensisijainen yhteyshenkilö:

Kuitu- ja partikkelitekniikan tutkimusyksikön professori Päivö Kinnunen

Muita aiheen parissa työskenteleviä vanhempia tutkijoita:

• Professori Timo Fabritius
• Professori Marko Huttula
• Apulaisprofessori Juho Yliniemi
• Apulaisprofessori Priyadharshini Perumal
• Apulaisprofessori Tero Luukkonen

Uudenlainen kuvantaminen ja karakterisointi mahdollistavat monitieteisen epäorgaanisten materiaalien tutkimuksen.

Tavoitteenamme on tuottaa hyötyä paikallisille ja kansainvälisille toimijoille epäorgaanisten materiaalien ja prosessien fysikaalisten ja kemiallisten ominaisuuksien karakterisoinnin huippumenetelmillä. Työmme tähtää tehokkaaseen resurssien hyödyntämiseen ja jätteen määrän minimoimiseen. Tutkimuksen ytimessä on raaka-aineiden ja lopputuotteiden tarkka in situ ‑karakterisointi sekä syvällinen perusymmärrys materiaalien käyttäytymisestä käyttöolosuhteissa.

Kehitämme ja hyödynnämme synkrotronisäteilypohjaista tutkimusta, paikallisia infrastruktuureja sekä tekoälymenetelmiä ja inversio-ongelmien ymmärrystä epäorgaanisten materiaalien edistyneessä kuvantamisessa ja karakterisoinnissa.

Painopisteet

• in-situ ja in operando -karakterisointi
• uudet kuvantamistekniikat
• spektroskopia prosessiohjauksessa ja materiaalitutkimuksessa
• synkrotronipohjaiset menetelmät

Ensisijainen yhteyshenkilö:

Nano- ja molekyylisysteemien tutkimusyksikön johtaja, professori Marko Huttula

Muita aiheen parissa työskenteleviä vanhempia tutkijoita:

• Professori Ulla Lassi
• Professori Paavo Perämäki
• Professori, akatemiatutkija Ville-Veikko Telkki
• Yliopistotutkija Samuli Urpelainen

Hyödyllisten sivuvirtojen muuttaminen kestäviksi toiminnallisiksi materiaaleiksi on välttämätöntä kiertotalouden tulevaisuuden kannalta.

Ympäristön saastuminen on tämän päivän suuri huolenaihe. Päästöt ilmaan, veteen ja maaperään muuttavat elinympäristöämme ja elämäntapaamme. Epäorgaanisten sivuvirtojen hyödyntäminen ympäristöteknologian sovelluksissa auttaa meitä vähentämään jätteen määrää ja ympäristömme saastumista.

Tutkimuksemme keskittyy uusien jätevesien käsittelyyn tarkoitettujen materiaalien kehittämiseen ja kaasumaisten päästöjen hallintaan. Epäorgaanisista sivuvirroista tehtyjen materiaalien korkean laadun, turvallisuuden ja hyvän suorituskyvyn varmistaminen on erittäin tärkeää. Sekä raaka-aineista että kehitetyistä tuotteista saadun tieteellisen tiedon perusteella materiaaleja voidaan räätälöidä useisiin käyttötarkoituksiin. Monitieteinen yhteistyömme tarjoaa tälle erinomaisen pohjan.

Painopisteet:

• jätevesien ja ilmapäästöjen käsittelymateriaalit
• katalyyttiset materiaalit ja adsorbentit
• jätteen stabilointi
• kaasumaisten päästöjen hyödyntäminen, mm. VOC, CO2 ja muut pienet molekyylit

Ensisijainen yhteyshenkilö:

Ympäristö- ja kemiantekniikan tutkimusyksikön apulaisprofessori Satu Ojala

Muita aiheen parissa työskenteleviä vanhempia tutkijoita:

• Professori Ulla Lassi
• Professori Marko Huttula
• Apulaisprofessori Tero Luukkonen

Perinteinen lineaarinen talousjärjestelmä on siirtymässä kohti kiertotaloutta ja kestäviä arvoketjuja.

Epäorgaanisen jätteen määrän vähentämiseksi ja muuntaaksemme jätteet lisäarvotuotteiksi tarvitsemme uusia teknologioita, prosesseja ja arvoketjuja, jotka vaikuttavat positiivisesti taloutemme ja yhteiskuntamme tulevaisuuteen. Keskitymme operatiivisten toimitusketjujen, uusien strategisten arvoketjujen ja liiketoimintaekosysteemien kehittämiseen sekä uusien teknologisten ratkaisujen tuotteistamiseen ja kaupallistamiseen.

Tutkimuksemme integroi osaamista kestävistä arvoketjuista ja tuotteistamisesta sekä tuottaa uutta tutkimuspohjaista tietoa julkisen ja yksityisen sektorin päättäjille ja toimijoille. Yrityskäyttäytymisen ymmärryksen hyödyntäminen antaa vahvan pohjan tarkastella kestävien liiketoimintamallien kehittämistä kohti epäorgaanisten sivuvirtojen kiertotaloutta.

Painopisteet

• liiketoiminnan ekosysteemit
• kestävät liiketoimintamallit
• tuotteen elinkaaren hallinta
• toimiva toimitusketjun ja arvovirran uudistaminen
• tuotanto ja kaupallistaminen
  

Ensisijainen yhteyshenkilö:

Tuotantotalouden tutkimusyksikön johtaja, professori Harri Haapasalo

Muita aiheen parissa työskenteleviä vanhempia tutkijoita:

• Professori Pauliina Ulkuniemi
• Professori Asta Salmi
• Apulaisprofessori Jukka Majava

InStreams Hub koostuu yli 100 tutkijasta, jotka työskentelevät tutkimusteemojemme parissa. Yhteisöä johtaa Kuitu- ja partikkelitekniikan tutkimusyksikön apulaisprofessori Päivö Kinnunen. Ensisijaisen yhteyshenkilön kullekin teemalle löydät teemojen esittelyistä.

Kiertotalouskeskittymän käytännön asioita hoitavat

• Koordinaattori Henna Longi
• Viestintäasiantuntija Jasmiini Tornberg

Sähköpostit ovat muotoa: etunimi.sukunimi @ oulu.fi