Kemian alaan kuuluva väitöskirja tarkastetaan luonnontieteiden, metsätieteiden ja tekniikan tiedekunnassa. Tilaisuutta voi seurata Joensuun kampuksella ja verkossa.
Mikä on tohtoritutkimuksesi aihe? Miksi aiheen tutkiminen on tärkeää?
Ideana oli tutkia teollisuuden jätemateriaaleja, kehittää jätemateriaaleja raaka-aineina hyödyntäviä vihreitä teknologioita ja kehittää menetelmiä mikromuovien monitorointiin.
Tutkimuksella oli kolme tavoitetta. Tutkimuksessa selvitettiin jätteenpolton lentotuhkan kierrätettävyyttä syntetisoimalla siitä zeoliitteja, joita voidaan käyttää muun muassa halpoina katalyyttimateriaaleina. Lentotuhka on tällä hetkellä yksi maailman suurimmista teollisuuden jätemassoista ja sen muuntaminen hyödyllisiksi zeoliiteiksi kierrättäisi suuren määrän tätä jätettä.
Tavoitteena oli myös valmistaa keinotekoisia mikromuoveja, jotka vastaavat ympäristöstä ja teollisuudesta löytyviä mikromuoveja, ja hyödyntää niitä menetelmäkehityksessä mikromuovien analysoinnin parantamiseksi. Tämä on välttämätöntä, koska tällä hetkellä analyysimenetelmiä testataan standardoiduilla pyöreillä polymeerikappaleilla, jotka eivät vastaa todellisia mikromuoveja luonnossa. Siten valmistetut mikromuovit lisäävät analyysien ja tutkimusten tarkkuutta.
Kolmantena tavoitteena oli kehittää yleismenetelmä mikromuovien tutkimiseksi teollisuuden jätevesinäytteistä. Tällä hetkellä mikromuoveja on tutkittu teollisista näytteistä hyvin vähän, eikä ole olemassa vakiintuneita menetelmiä teollisten näytteiden analysointiin. Tässä tutkimuksessa kehitetyt menetelmät lisäävät tulosten vertailukelpoisuutta eri laboratorioiden välillä. Lisäksi tutkimuksemme antoi tuloksia ja tietoja teollisuuden vaikutuksesta mikromuovisaasteeseen.
Mitkä ovat väitöstutkimuksesi keskeiset havainnot tai havainnot? Mikä tutkimuksesi tai sen tulosten toteutuksessa on uutta, arvokasta ja kiinnostavaa suurelle yleisölle ja/tai tiedeyhteisölle?
Zeoliitteja voidaan valmistaa yhdyskuntajätteen polton lentotuhkasta. Tutkimuksessa todettiin lupaavia tuloksia esimerkiksi zeoliittien käytöstä katalyytteinä teollisissa prosesseissa tai jopa mikromuovien poistamiseksi jätevesistä. Jos teknologiaa kehitetään edelleen, suuria määriä lentotuhkajätettä voitaisiin kierrättää.
Keinotekoisesti valmistelut mikromuovit edustavat tarkasti ympäristö- ja teollisuusnäytteistä löytyviä mikromuoveja. Tutkimuksessa kehitetty protokolla muovien jauhamiseksi tutkimustarkoitukseen lisää mikromuovien analyysien johdonmukaisuutta ja vertailukelpoisuutta laboratorioiden välillä.
Teollisille näytteille kehitetty muovien erotteluprotokolla mahdollistaa lyhyemmät analyysiajat nykyisiin menetelmiin verrattuna; se on yleistetty menetelmä, joka toimii useille erilaisille näytetyypeille ja mahdollistaa tulevaisuudessa mikromuovien parempaa seurantaa teollisuudessa.
Miten tohtoritutkimuksesi tuloksia voidaan hyödyntää käytännössä?
Tutkimuksen tuloksilla voi olla monipuolista hyötyä teollisuudelle. Yritykset voivat hyödyntää lentotuhkajätettä ja valmistaa siitä zeoliitteja, joita uusiokäytetään katalyytteinä. Yritykset voivat paremmin monitoroida mikromuovien määrää ja päästöjä, ja siten täyttää lain asettamia rajoituksia tulevaisuudessa. Nämä kaksi tutkimuskohdetta ja teknologiaa voidaan jopa yhdistää, sillä lentotuhkazeoliitteja voidaan käyttää mikromuovien poistamiseen teollisuuden jätevesistä.
Kuvaile väitöstutkimuksesi prosessia. Mitkä ovat esimerkiksi väitöstutkimuksessasi käytetyt keskeiset tutkimusmenetelmät ja materiaalit?
Tutkimus tehtiin tiiviissä yhteistyössä teollisuuden kanssa ja yhdessä pyrittiin kehittämään tehokkaita, teollisuutta hyödyttäviä menetelmiä.
Lentotuhkanäytteet saatiin yhdyskuntajätteen polttolaitoksesta ja zeoliittien valmistuksessa hyödynnettiin epäorgaanista kemiaa. Erilaisia synteesiparametreja tutkittiin zeoliittien tuottamiseksi. Syntetisoidut zeoliitit karakterisoitiin tyypillisillä analyyttisilla menetelmillä (esim. mikroskopia, röntgendiffraktio, adsorptio/desorptiotestit, pinta-alan mittaus) ja niitä verrattiin kaupallisiin referenssimateriaaleihin. Syntetisoiduissa zeoliiteissä todettiin korkeampi pinta-ala, huokoisuus ja vastaava katalyyttinen aktiivisuus verrattuna kaupallisiin zeoliitteihin.
Keinotekoisten mikromuovien valmistamisessa käytettiin tavallisia polymeerejä, muovigranuloita, jotka jäädytettiin nestetypessä ja jauhettiin mikromuoveiksi. Näin valmistettuja hiukkasia hyödynnettiin yleisesti mikromuovien tunnistamiseen käytettyjen menetelmien (Fourier-muunnos infrapunaspektroskopia FTIR ja Raman-spektroskopia) testaamisessa. Mikromuoveja valmistettiin useissa kokoluokissa jopa nanometrikokoon saakka; siten valmistettuja hiukkasia voidaan käyttää myös tulevaisuuden menetelmäkehityksessä.
Teolliset näytteet mikromuovimenetelmien tutkimiseksi kerättiin teollisista prosesseista. Samalla kehitettiin näytteenvalmistukseen yleistetty protokolla, jossa hyödynnetään erilaisia entsyymejä ja vetyperoksidia. Näytteet analysoitiin FTIR-spektroskopialla teollisuusnäytteiden mikromuovien määrittämiseksi. Kehitetty erottelumenetelmä lyhensi merkittävästi käsittelyaikaa verrattuna ympäristönäytteille käytettyihin menetelmiin, ja se oli yleisesti sovellettavissa kaikkiin tässä tutkimuksessa tutkittuihin näytteisiin.
FM Blaž Hrovatin kemian alaan kuuluva väitöskirja Industrial waste management: Fly ash zeolites and microplastics (Teollisuuden jätteiden hallinta: Lentotuhkan zeoliitit ja mikromuovit) tarkastetaan luonnontieteiden, metsätieteiden ja tekniikan tiedekunnassa, Joensuun kampuksella ja verkossa. Vastaväittäjänä toimii professori Satu-Pia Reinikainen, LUT-yliopisto, ja kustoksena tutkimusinfrastruktuurijohtaja Arto Koistinen, Itä-Suomen yliopisto. Tilaisuuden kieli on englanti.
Lisätietoja:
Blaž Hrovat, blaz.hrovat@uef.fi, tel. +358 50 473 8825
- Väitöstilaisuus
- Väitöskirja (PDF)
