Vihreän kemian periaatteiden mukaisella aerosolitekniikalla voidaan tuottaa materiaaleja tehokkaasti ja optimoida niiden ominaisuuksia, sanoo Itä-Suomen yliopiston professorina syksyllä 2023 aloittanut Anna Lähde.
Professori Anna Lähteen tutkimusala liittyy monin tavoin kestävään kehitykseen, joka kaipaa kipeästi uusia materiaaleja.
Niillä on paljon sovelluskohteita, joista Lähteen ryhmä on keskittynyt erityisesti energian varastointiin eli akuissa käytettäviin materiaaleihin.
”Tutkimme myös korkean pinta-alan materiaaleja ja katalyytteja, joita voidaan hyödyntää muun muassa hiilidioksidin talteenotossa ja vedenpuhdistuksessa”, Lähde kertoo.
Vaikka ryhmä tekee perustutkimusta, käytännön sovellukset ja teollisuuden tarpeet pidetään mielessä koko ajan.
Kohti yhä energiatiheämpiä akkuja
Uudet akkuratkaisut pyrkivät viemään sähköistä liikennettä eteenpäin niin, että luonnonvaroja ei tuhlata kohtuuttomasti.
”Tästä esimerkkinä on puubiomassan käyttö synteettisen grafiitin korvaajana. Lisäksi tarvitaan tietysti materiaalien tehokasta kierrätystä”, Lähde sanoo.
Lähteen ryhmä on mukana muun muassa Business Finlandin rahoittamassa BATCircle2-hankkeessa. Litiumioniakkujen lisäksi ryhmä kehittää seuraavan sukupolven litium-rikkiakkuja, joiden etu nykyakkuihin verrattuna on korkea energiatiheys
”Materiaalisynteesin avulla pitäisi saada tehtyä rakenne, joka pystyisi pitämään rikin paremmin rakenteessa, jolloin akun elinikä saataisiin riittävän pitkäksi.”
Kierrätyksessä saatava talteen myös hiili
Akkujen kierrätyksessä keskeistä on, että arvokkaat materiaalit saadaan eroteltua toisistaan.
”Nikkeli, koboltti ja mangaani saadaan helposti talteen, mutta myös hiili pitäisi saada talteen”, Lähde sanoo.
Litiumioniakuissa käytettävän grafiitin pitää kuitenkin olla yli 99,95-prosenttisen puhdasta, mikä merkitsee haastetta grafiitin kierrätykselle ja uudelleen hyödyntämiselle.
Sen osalta professorilla on kerrottavana hyviä uutisia.
”Meidän ryhmässämme on kehitteillä terminen menetelmä, jonka avulla nämä puhtausvaatimukset voidaan saavuttaa.”
Lisää keinoja hiilidioksidin kaappaamiseen
Lähteen ryhmässä rakennetuilla prosesseilla voidaan tuottaa helposti nanohiukkasia ilman suuria liuotinmääriä, mikä vähentää tuotannon kemikaalikuormitusta.
”Kehitetyt nanomateriaalit, kuten titaanidioksidi, voivat toimia muun muassa fotokatalyytteinä. Ne mahdollistavat auringonvalon avulla monia reaktioita, jotka puolestaan voivat pienentää hiilijalanjälkeä.”
Seuraava askeleet tutkimuksessa ovat uudet, entistä tehokkaammat materiaalit, jotka pystyvät kaappaamaan hiilidioksidia. Ilmakehän hiilidioksidin vähentäminen on keskeinen keino jarruttaa ilmaston lämpenemistä.
(Kuva Itä-Suomen yliopisto) Jyväskylän yliopistossa kemian tohtoriksi väitellyt Anna Lähde on aiemmin työskennellyt muun muassa VTT:ssä. Ennen nykyistä professuuriaan hän toimi viisi vuotta Itä-Suomen yliopiston apulaisprofessorina.
