Kosminen mittausmenetelmä suojelemaan maailman pohjavesiä

Oulun yliopiston tutkijat ovat kehittäneet kosmista säteilyä hyödyntävän mittausmenetelmän, jonka avulla voidaan löytää ja suojella maapallon arvokkaita pohjavesivarantoja. Mittausteknologiaa kehitetään kovaa vauhtia kansainvälisten vesivoimaviranomaisten ja vesitoimijoiden käyttöön, sillä kuivuus ja puhtaan veden puute ovat laajeneva globaali vitsaus.

Innovaation juuret ovat Oulun yliopiston Kerttu Saalasti Instituutin maanalaisfysiikan tutkimusryhmän vuonna 2003 alkaneessa EMMA- kokeessa, jossa tutkitaan kosmisten säteiden ominaisuuksia ja toimintaa. Ryhmä mittasi vaikeasti havaittavien myonihiukkasten kulkua kallioperässä ja oivalsi, että niiden avulla on mahdollista havaita tiheyden muutoksia maa- ja kallioperässä; mitä harvempaa ainesta, kuten vettä, sitä enemmän myoneja kulkee aineksen läpi.     

Myonihiukkasten dynamiikka ei ole uusi juttu, mutta kosmisten hiukkasten mittaus- ja laskentateknologian kehittäminen sekä sen soveltaminen geologisiin maa- ja kallioperätutkimuksiin on ainutlaatuinen askel.

Tulokset innostivat tutkijat yhdessä eri alojen asiantuntijoiden kanssa perustamaan Muon Solutions Oy:n, joka kehitti seuraavaksi monitorointilaitteiston prototyypin. Laitteiston herkkä mittausanturi lasketaan maaperään kairanreiästä. Laitteisto keilaa ja mittaa laajalla alueella myonihiukkasten kulkua maa- ja kallioperässä kartiomaisesti alhaalta ylös jopa kilometrin syvyydestä saakka. Mittauksen tuloksena syntyy röntgenkuvamainen esitys maa- ja kallioperän laadusta ja rakenteista tiheyseroineen.

Enää ei siis tarvitse olla kairattujen maa- ja kallioperänäytteiden varassa.

Muutkin maaperän salaisuudet esiin

Maanalaisfysiikan tutkimusryhmän jäsen projektitutkija Jari Joutsenvaara kertoo, että mittausmenetelmää voidaan soveltaa monipuolisesti maa- ja kallioperän analysoinnissa.

"Myonimonitorilla voidaan kartoittaa tai tunnistaa myös kallioperän malmiaineksia. Menetelmä on tässä tarkoituksessa erittäin ekologinen ja taloudellinen", Joutsenvaara toteaa.

Mittausmenetelmän kehittämistä jatketaan innovaation pohjalta perustetun yrityksen toimesta. Yritysyhteistyö mahdollistaa kehitystyön pitkäjänteisyyden sekä tuotteen kaupallistamisen.

Kuin tilauksesta tutkijoille tuli samaan aikaan mahdollisuus osallistua valtakunnalliseen keksintökilpailuun Helsinki Challengeen 2017. Kilpailun kautta he ovat saaneet apua ja tukea eri alojen asiantuntijoilta.

"Olemme saaneet arvokasta ammattilaisten tukea menetelmän ja laitteiston liiketoiminnallistamiseksi, oikeiden kontaktien löytämiseksi ja ideoidemme testaamiseksi", kertoo Oulun yliopistossa tutkijana työskennellyt ja nykyisin Muon Solutions -yrityksen toimitusjohtajana toimiva Marko Aittola.

Helsinki Challenge -ideakilpailussa Myonit -nimellä esiintyvä tiimi täydensi kilpailua varten omaa osaamistaan Jyväskylän yliopistosta. Myonit -tiimissä on mukana hiukkasfyysikkoja Oulun ja Jyväskylän yliopistosta sekä geologian, elektroniikan ja yritystoiminnan osaajia Muon Solutionsin puolelta. 

 

Vuonna 2003 alkanut EMMA-koe on antanut tietoa korkeaenergisten myonihiukkasten käyttäytymisestä ja kuinka niitä on mahdollista mitata. Koe piti tehdä 75 metriä paksun kalliokerroksen alla Pyhäsalmen kaivoksessa, jotta kaikki muut varatut hiukkaset voitiin suodattaa pois mittauksesta. Kuvassa tutkimusryhmän jäsenet  Maciej Slupecki ja Timo Enqvist tutkimuslaitteiston kimpussa (kuva: Jari Joutsenvaara).

Monitoroinnilla seurataan, ettei pohjavesivarantoja kuluteta liikaa

Helsinki Challenge on Suomen yliopistojen tiedepohjainen idea- ja kiihdyttämökilpailu, jossa haetaan ratkaisuja maailman suuriin haasteisiin ja tulevaisuuden hyvinvoinnin rakentamiseen. Puhtaan veden puute on globaaliongelma, joka pahenee ilmastonmuutoksen edetessä. Kuivuudesta kärsivät ennen kaikkea köyhien maiden sadat miljoonat ihmiset, mutta myös teollisuusmaat ovat riippuvaisia pohjavesistään ja niiden kestävästä käytöstä.

Myonit -tiimin ratkaisumalli maailman pohjavesivarantojen kartoittamisesta ja suojelemisesta sopii erinomaisesti kilpailun tavoitteisiin.

"Myonimonitorilla on mahdollista paitsi löytää uusia vesivarantoja myös seurata, ettei vettä kuluteta liikaa, vaan että varantojen uusiutuminen on kestävällä pohjalla. Uudella tekniikalla monitorointi on kokonaisvaltaisempaa ja tehokkaampaa kuin koskaan aikaisemmin", Jari Joutsenvaara korostaa.

Rekisteröidy ja äänestä Myonit –tiimiä

Myonit tiimi on edennyt Helsinki Challengessa semifinaalivaiheeseen, josta valitaan 5-7 joukkuetta kilpailun finaaliin. Finalistit valitaan 6.-7. kesäkuuta Helsingissä pidettävien Semifinal Pitch Night –tilaisuuksien jälkeen. Yksi finalisteista valitaan yleisöäänestyksen perusteella, loput valitsee tuomaristo.

Lähde Myonit –tiimin kannattajaksi ja rekisteröidy äänestäjäksi täällä. Semifinal Pitch Night –tilaisuuteen on mahdollista mennä myös paikan päälle tai seurata ja äänestää omaa tiimiä etänä. Myonit –tiimi esittelee ideansa 6.6 klo 18.00 alkavassa tilaisuudessa. Toisena semifinaalipäivänä 7.7. mukana on myös toinen oululaistiimi Futurena.

Äänestää voi vain yhtä tiimiä 7.7 klo 20 saakka. Tarkemmat äänestysohjeet tästä.  

Myonit –tiimin jäsenet:

Timo Enqvist, team leader, research manager, University of Oulu

Marko Aittola, managing director, Muon Solutions Oy

Marko Holma, chief geologist, Muon Solutions Oy

Jari Joutsenvaara, laboratory engineer, University of Oulu

Antto Virkajärvi, hardware design engineer, Muon Solutions Oy

Panu Jalas, senior researcher, University of Oulu

Kai Loo, postdoctoral researcher, University of Jyväskylä

Pasi Kuusiniemi, senior researcher, University of Oulu

 

Teksti: Tapio Mäkinen

Myonit –tiimi twitterissä

Myonit kotisivu Journey of Team Myonit

Helsinki Challenge 2017

 

 

Viimeksi päivitetty: 27.9.2017