Hiilidioksidi varastoidaan tekomarmoriin ja vety geopolymeeriin – Oulun yliopiston uudet puhtaan teknologian hankkeet
Teknologiateollisuuden 100-vuotissäätiön Tulevaisuuden tekijät -rahoitushaku järjestettiin kahdeksatta kertaa. Säätiö rahoittaa tutkimusavauksia, jotka uudistavat kestävällä tavalla suomalaista teollisuutta ja yhteiskuntaa.
Säätiön tuella kehitetään mm. hiilinieluna toimiva keinomarmori, puhtaampaa vettä uusien biojohdannaisten nanorakenteiden avulla ja turvallinen tapa säilöä vetyä kiinteässä muodossa.
Oulun yliopiston tutkijat saivat rahoitusta kiertotalouden hankkeille.
Marmori hiilinieluna
CARBSTONE-hankkeessa hiilidioksidi laitetaan hyötykäyttöön varastoimalla se keinomarmoriin. Marmori on materiaalina ihanteellinen, sillä se on termodynaamisesti stabiili. Sitä on arvostettu ja käytetty rakentamisessa laaja-alaisesti vuosituhansien ajan. Marmori koostuu magnesiumin ja kalsiumin lisäksi hiilidioksidista, jota on puolet painosta. Yhden marmorikilon valmistamiseen tarvitaan yli 200 litraa puhdasta hiilidioksidikaasua.
CARBSTONE projekti jatkokehittää Oulun yliopistossa tehtyä keksintöä, joka mahdollistaa energiatehokkaan teollisen prosessin. Prosessissa hiilensidonnasta syntyvä mineraalijäte voidaan yhdistää muiden teollisten sivuvirtojen, kuten tuhkan, kanssa, jolloin lopputuotteena muodostuu teollista marmoria. Jätteestä peräisin oleva materiaali kääntää rakentamisen päästöt negatiivisiksi ja muuttaa energiatehokkaalla tavalla teollisuuden sivuvirrat laadukkaaksi rakennusmateriaaliksi.
Vuoden 2026 loppuun kestävän projektin pääasiallisena tavoitteena on validoida keinotekoisen marmorin valmistus laboratorio-olosuhteissa. Päästäkseen tavoitteeseen, projekti yhdistää materiaalitieteitä ja prosessioptimoinnin kehitystä.
Projektin tieteellisenä johtajana toimii apulaisprofessori Päivö Kinnunen, koordinaatiosta vastaa postdoc -tutkija Hoang Nguyen. Hankkeelle myönnettiin 525 000 € rahoitus ja se toteutetaan Oulun yliopiston Kuitu- ja partikkelitekniikan tutkimusyksikössä.
Projekti sisältää perustutkimusta ja mahdollistaa Suomen toimimisen hiiltä sitovien materiaalien kehityksen terävimmässä kärjessä myös tulevaisuudessa. Suomen hiilitavoite on mahdollisesti maailman kunnianhimoisimpia – hiilineutraali vuonna 2035 ja -negatiivinen vuonna 2040. Näiden tavoitteiden saavuttaminen vaatii pitkäjänteistä perustutkimukseen panostamista, jota hanke osaltaan edustaa.
Geopolymeereistä kehitetään uudenlaisia vetyvarastoja
Apulaisprofessori Tero Luukkosen vetämässä GeoH2-hankkeessa varastoidaan vetyä geopolymeereihin. Vety on yksi lupaavista tulevaisuuden energian kantajista, mutta sen varastointi kaasuna tai nesteenä on vaikeaa. Hanke kehittää turvallisen tavan säilöä vetyä kiinteässä muodossa selvittämällä geopolymeerien soveltuvuutta vedyn varastointiin.
”Geopolymeerit ovat ikään kuin kemiallisesti valmistettuja mineraaleja eli alumiinisilikaatteja, joiden raaka-aineina voidaan käyttää esimerkiksi poltettua savea tai teollisuuden epäorgaanisia sivuvirtoja. Niiden valmistus on yksinkertaista ja tapahtuu huoneenlämpötilassa. Geopolymeereillä on suuri kirjo käyttökohteita kuten vesien puhdistus tai rakennusteollisuus, jonka päästöjä geopolymeerien toivotaan pienentävän selvästi”, kuvaa Oulun yliopiston apulaisprofessori Tero Luukkonen. Kolmevuotiselle projektille myönnettiin 450 000 euroa Teknologiateollisuuden 100-vuotissäätiöltä.
Vety on yksi keskeisiä vihreän siirtymän energian kantajia tulevaisuudessa ja sitä voidaan hyödyntää esimerkiksi ajoneuvoissa ja korvaamaan maakaasua. Vetyä voidaan varastoida kaasumaisena korkeassa paineessa, nesteenä matalassa lämpötilassa tai se voidaan muuttaa esimerkiksi ammoniakiksi. Näissä kaikissa vaihtoehdoissa on kuitenkin käytännöllisiä ongelmia, minkä vuoksi vedyn sitomista kiinteiden materiaalien pintaan on ryhdytty tutkimaan aktiivisesti.
Käynnistyvässä projektissa geopolymeerejä tutkitaan vedyn varastointiin sellaisenaan, mutta erityisen mielenkiintoisia ominaisuuksia on odotettavissa, kun geopolymeerejä yhdistetään jo aiemmin lupaaviksi tiedettyihin materiaaleihin kuten metalli-orgaanisiin kehyksiin. ”Tällöin geopolymeerit voivat suojata näitä usein epävakaita materiaaleja ja voidaan saavuttaa normaaleja arkiolosuhteita lähempänä olevia käyttöpaineita ja -lämpötiloja vedyn varastointiin”, selittää Luukkonen.
GeoH2-hyödyntää Oulun yliopiston kuitu- ja partikkelitekniikan tutkimusyksikköön yli kymmenen vuoden ajan kertynyttä laajaa osaamista geopolymeereistä. Oulun yliopisto on yksi tärkeimmistä vetytutkimuksen keskuksista Suomessa, johon käynnistyvä projekti tuo täydennystä vedyn varastoinnin tutkimuksen näkökulmasta.