Pedro Vilaça valmistui konetekniikan alan maisteriksi Lissabonin teknillisestä yliopistosta (Instituto Superior Técnico, IST) vuonna 1997 ja tohtoriksi vuonna 2003. Hänen väitöskirjatyönsä alkoi Helmholtz-Zentrum Geesthacht -tutkimuskeskuksessa Saksassa. Väitöskirjan nimi on 'Fundaments of Friction Stir Welding Process - Experimental Analysis and Analytical Modelling' (suomeksi 'Kitkatappihitsauksen perusteet – kokeellinen analyysi ja analyyttinen mallinnus').

Vilaça työskenteli IST:n konetekniikan laitoksella apulaisprofessorina vuodesta 2003 alkaen ja vakinaisena professorina vuodesta 2008 alkaen. Hänen tutkimuskohteitaan ovat muun muassa diffuusiohitsaus, rikkomaton tarkastustekniikka (NDT), kehittyneet hitsausmenetelmät, liimaus, mekaniikkasuunnittelu, laskennallinen mekaniikka ja tuotekehitys. Ennen siirtymistään Aalto-yliopistoon Vilaça oli Portugalin NDT-yhdistyksen puheenjohtaja vuodesta 2009 alkaen.

Pedro Vilaça on tunnettu termomekaanisista valmistustekniikoista seuraavilla materiaalitutkimuksen keskeisillä aloilla: hitsaus ja siihen liittyvät muut tekniikat, esim. leikkaus, merkintä, hiominen, pintakäsittely , rikkomaton tarkastustekniikka, liimaus ja siihen liittyvät  yhdistelmätekniikat.

Tutkimuksen ohella Vilaça on osallistunut aktiivisesti nuorten tutkijoiden koulutukseen IST:n konetekniikan alan tieteellisen opinnäytekomitean jäsenenä ja diplomityölautakunnan puheenjohtajana vuosina 2006–2009. Hän on ohjannut 21 ja ollut mukana ohjaamassa 7 diplomityötä ja 4 väitöskirjaa.

Vilaça on aktiivinen julkaisija ja on ollut mukana kirjoittamassa yhtä kirjaa, 57 tieteellistä lehtiartikkelia, 97 kongressiesitelmää ja 6 patenttia. Hän on myös monien kansainvälisten tiedelehtien asiantuntija. Hän on kirjoittanut noin 50 tieteellisteknistä raporttia ja vastannut 36 tutkimushankkeesta.

Hän on uransa aikana luonut kattavan kansainvälisen yhteistyöverkoston työskennellessään  luennoitsijana monissa kansainvälisissä konferensseissa.

Yhteystiedot

Sähköposti: pedro.vilaca@aalto.fi

Puh: +358 50 365 2110

Andrzej Cwirzen (s. 1973) suoritti M.Sc, (civil engineering) -tutkinnon Silesian University of Technologyssa, Puolassa vuonna 1998 ja tekniikan tohtorin tutkinnon Teknillisessä korkeakoulussa vuonna 2004. Väitöskirjan nimi oli ‘Effects of the transition zone and ageing on the frost damage of high strength concretes’ ja väitöksen ala rakennus- ja ympäristötekniikka.

Tohtoriopintojensa jälkeen Cwirzen työskenteli erilaisissa opetus- ja tutkimustehtävissä Teknillisen korkeakoulun rakennustekniikan laitoksella vuodesta 2004 lähtien; tutkijatohtorina vuosina 2004–2005, opettavana tutkijana vuosina 2006–2007 ja Suomen Akatemian tutkijatohtorina vuosina 2007–2009.

Vuodesta 2010 alkaen Cwirzen on toiminut Aalto-yliopistossa betonitekniikan dosenttina. Opettajan pätevyyteen oikeuttavat pedagogiset opinnot Cwirzen suoritti Haaga-Helian ammattikorkeakoulussa vuosina 2008–2009.

Akateemisen uransa ohella Cwirzen on toiminut osa-aikaisesti liike-elämän konsultointitehtävissä vuodesta 2007 lähtien.

Cwirzen on toiminut vierailevana tutkijana useissa kansainvälisissä yliopistoissa, kuten Melbournen yliopistossa Australiassa, Ecole Polytechnique Federale de Lausannessa (EPFL) Sveitsissä, Laboratoire Central des Ponts et Chausséesissa (LCPC) Ranskassa, Sherbrooken yliopistossa Kanadassa sekä Paisleyn yliopistossa ja Bradfordin yliopistossa Britanniassa.

Andrzej Cwirzen on kokenut tutkija ja hänen tutkimusaiheensa ovat hyvin monipuolisia. Hän on kehittänyt hiilen nanotekniikan soveltamista Portlandsementtiin merkittävillä uusilla ajatuksilla. Hän on ollut aktiivinen myös korkea- ja ultrakorkealujuuksisten betonien kehittämisessä sekä sementin koostumuksen kemian tutkimisessa. Lisäksi Cwirzen on tutkinut muun muassa kuumasinkittyjen raudoitusten korroosiomekanismeja halkeilleessa betonissa.

Yhteystiedot

Andrzej Cwirzen

Rakennusmateriaalitekniikan professori
Puh. 050 373 5118
andrzej.cwirzen@aalto.fi

https://people.aalto.fi/andrzej_cwirzen

DI Riikka Kyrö tutki väitöstyössään isännöitsijöiden, taloyhtiöiden asukkaiden ja kaupungin päättäjien mahdollisuuksia pienentää asumisen hiilijalanjälkeä kaupunkiympäristössä.

Väitöstutkimuksen mukaan yksittäisten toimijoiden yksittäisillä teoilla ei saavuteta riittäviä tuloksia. Toimintaa pitää ohjata ja ihmisiä valistaa, sillä tiedon ja osaamisen taso vaihtelee.

Kaupunkien päättäjillä on tärkeä rooli ilmastonmuutoksen hillinnässä. Apuna ovat erilaiset ilmastostrategiat ja -ohjelmat.

Kyrön mukaan vaikuttaa kuitenkin usein siltä, että erityyppiset kaupungit kopioivat strategioita ja ohjelmia toisiltaan selvittämättä, miten ohjelmien toteuttaminen todellisuudessa vaikuttaa ilmastokuormaan.

Väitöstutkimuksessa ei oteta kantaa siihen, kenen tulisi johtaa asumisen päästöjen pienentämiseen tähtäävää toimintaa ja motivoida esimerkiksi isännöitsijöitä.

Isännöitsijät avainasemassa

Isännöitsijät ovat avainasemassa, kun taloyhtiöt pyrkivät pienentämään hiilijalanjälkeään. Isännöitsijöillä on tietoa kiinteistöjen energia-asioista. He voivat antaa suosituksia taloyhtiöiden hallituksille ja asukkaille.

Väitöstyön osana tehdyn haastattelututkimuksen mukaan isännöitsijöiden asenteissa on selkeitä eroja. Osa isännöitsijöistä suhtautuu ympäristö- ja energia-asioihin täysin välinpitämättömästi, osa pyrkii vähentämään veden ja energian kulutusta taloyhtiöissä.

Suurin osa isännöitsijöistä on tietoisia päästöistä ja niiden merkityksestä, mutta vetoaa aikapulaan tai taloudellisiin rajoituksiin syynä siihen, ett energiansäästö- ja ympäristöasiat jäävät taka-alalle.

”Mielenkiintoista on, että ympäristöasioihin myönteisimmin suhtautuvan isännöitsijän isännöimät kiinteistöt suoriutuivat energiankulutus- ja energiatehokkuustarkastelussa parhaiten, välinpitämättömän isännöitsijän kiinteistö jäi vertailussa häntäpäähän”, Kyrö sanoo.

Kyrö huomauttaa, että haastattelututkimuksella ei ole tilastollista kattavuutta, sen sijaan tavoittena oli tunnistaa asenne-eroja. Siihen osallistui seitsemän  isännöitsijää, jotka hallinnoivat pääkaupunkiseudulla yhteensä 25 taloyhtiötä.

Numerot kertovat

Väitöstyössä kehitettiin yksinkertainen laskentamalli, jonka avulla voidaan selvittää taloyhtiön hiilijalanjälki. Tarvittavat tiedot saadaan taloyhtiön tilinpäätöksestä ja toimintakertomuksesta.

Laskentamalli on Excel-pohjainen. Siitä olisi mahdollista kehittää käyttäjille miellyttävämpi web-pohjainen sovellus.

Aalto-yliopistossa on kehitetty vastaava laskentamalli kaupunkien käyttöön. Tämä web-pohjainen työkalu on eräissä kaupungeissa koekäytössä.

DI Riikka Kyrön väitöskirja tarkastettiin Aalto-yliopiston insinööritieteiden korkeakoulussa 2.3.2013. Väitöskirjan nimi on ”Are the Right Actors Taking the Right Action? Climate Change Management in Finnish Urban Housing” (”Ilmastonmuutoksen hallinta suomalaisessa kaupunkiasumisessa”).

Väitöksen ala: kiinteistöjohtaminen

Väitöskirjan verkko-osoite: http://otalib.aalto.fi/en/collections/e-publications/dissertations/

Lisätietoja:

Riikka Kyrö

riikka.kyro@nokia.com

gsm: +358 50 480 2279

Teksti: Timo Hämäläinen

Aalto-yliopiston tavoitteena on lisätä pitkäjänteisen akateemisen tutkimuksen ja opetuksen keinoin suomalaista puurakentamisen osaamista ja puutuoteratkaisujen käyttöä. Uuden professuurin kautta pyritään myös edistämään tutkimuksen suhteita elinkeinoelämään, puualan yritysten verkottumista sekä parantamaan työllisyyttä ja viennin edellytyksiä.

− Puurakentamisen professuuri on jo maamme uusiutuvien luonnonvarojen tehokkaan hyödyntämisen kannalta merkittävä kansallinen edistysaskel. Puun ominaisuuksien tehokkaassa hyödyntämisessä olemme vasta alkutaipaleella. Haasteet kohdentuvat jatkossa poikkitieteellisesti niin rakennusinsinöörille ja arkkitehdille kuin muotoilijalle ja matemaatikollekin, kertoo professori Juha Paavola Aalto-yliopiston rakennustekniikan laitokselta.

Lähivuosina Suomeen valmistuu 7000 puukerrostaloasuntoa, mikä vuositasolla tarkoittaa noin 1300 asuntoa. Puurakentamisen edistäminen on vahvasti esillä myös Suomen hallituksen ohjelmassa, johon on kirjattu Metsäalan strateginen ohjelma ja sen kärkihankkeena Valtakunnallinen puurakennusohjelma. Sillä halutaan vauhdittaa metsäalan kilpailukykyä ja uusiutumista. Sen yhtenä tavoitteena on nostaa puukerrostalojen markkinaosuus kerrostaloasuntojen uudistuotannossa noin yhdestä prosentista kymmeneen tämän hallituskauden aikana.

Kouvolan kaupunki tavoittelee Aalto-yliopiston kumppanina merkittävää roolia puurakennusalan tutkimus-, kehitys- ja yritystoiminnan edistäjänä ja kehittäjänä. Yliopiston tutkimusta ja opetusta hyödynnetään Kymenlaakson Ammattikorkeakoulun ja Kouvolan seudun ammattiopiston opetuksen kehittämisessä. 

− Kouvolan kannalta on kysymys ekologian ja ekonomian yhdistämisestä. Kouvola on menettänyt viimeisten parinkymmenen vuoden aikana tuhansia työpaikkoja sellu- ja paperiteollisuudesta. Kysymys on ennen kaikkea uusista työpaikoista, joita voidaan luoda puuta raaka-aineenaan käyttävälle puutuote- ja puurakentamissektorille, toteaa Kouvolan kaupungin elinkeinojohtaja Aimo Ahti.

Suomen Metsäsäätiö haluaa lahjoituksellaan edistää puurakentamisen imagon muutosta ja uusia puunkäytön muotoja. Säätiön toiminnanjohtaja Liisa Mäkijärven mukaan huolena on ollut myös alan osaajien puute, joka nyt on korjautumassa puualan professuurin myötä.

MTK:n säätiö pitää tärkeänä, että suomalaisen puuraaka-aineen jalostusastetta nostetaan intensiivisellä panostuksella tutkimukseen ja osaamiseen. 
− Käynnistämällä puutekniikan professuurin Aalto-yliopistoon MTK:n säätiö uskoo, että suomalaiselle laatupuulle voidaan saada merkittävää uutta käyttöä ja siten laajennuksia uusille markkinoille, MTK:n säätiön puheenjohtaja Esko Lindstedt painottaa.  

Puurakennetekniikan professuuriin Kouvolan kaupunki lahjoittaa viiden vuoden ajan 180 000 euroa vuosittain (yhteensä 900 000 euroa), Suomen Metsäsäätiö 50 000 euroa (yhteensä 250 000 euroa) ja Maa- ja metsätaloustuottajain Keskusliiton Säätiö 50 000 euroa (yhteensä 250 000).

Puurakentamisen osaajista pulaa

Puurakentamisen osaajista on tällä hetkellä pulaa. Aalto-yliopiston täydennyskoulutusyksikkö AaltoPRO käynnistää tästä syystä jo toukokuussa yhdessä Rakennusteollisuuden koulutuskeskuksen RATEKOn kanssa puurakentamisen täydennyskoulutusohjelman, jonka tavoitteena on pätevöittää noin 150 diplomi-insinööriä, arkkitehtiä ja insinööriä viiden seuraavan vuoden aikana puurakentamisen asiantuntijaksi.

Tulevan professuurin Aalto-yliopisto perustaa tenure track -urajärjestelmän mukaisesti. Puurakennetekniikan opetusta ja tutkimusta toteutetaan Aalto-yliopiston insinööritieteiden korkeakoulussa, rakennustekniikan laitoksella. Professorin hakuprosessi pyritään käynnistämään mahdollisimman nopealla aikataululla.

Lisätietoja:

Professori Juha Paavola
Aalto-yliopiston rakennustekniikan laitos
puh. 050 5113 249, juha.paavola@aalto.fi

Elinkeinojohtaja Aimo Ahti
Kouvolan kaupunki
puh. 020 615 3016, aimo.ahti@kouvola.fi

Puheenjohtaja Esko Lindstedt

Professori Risto Lahdelman toimii Insinööritieteiden korkeakoulun varadekaanina vastuualueena korkeakoulun tutkimus ja tutkimusinfrastruktuuri. Hänet nimitettiin vuonna 2009 Aalto-yliopiston energiatekniikan laitokselle yhdyskuntien energiatekniikan professoriksi viiden vuoden määräajaksi. Hänet on nimitetty energiatekniikan laitoksen johtajaksi kaudelle 1.9.2011–31.07.2013.

 Sitä ennen hän toimi Turun yliopistossa tietotekniikan professorina (2000–2009) ja VTT:llä tutkimusprofessorina (1997–2000) aiheena energiamarkkinat. Tekniikan tohtoriksi Lahdelma väitteli vuonna 1994 Teknillisen korkeakoulun systeemianalyysin laboratoriossa aiheenaan ”An Object-Oriented Mathematical Modelling System”.

Risto Lahdelma on erittäin ansioitunut tutkija energiatekniikan alalla ja hän on uransa aikana julkaissut runsaasti referoituja tieteellisiä artikkeleita (yli 100 vuosina 1995–2012).

Yhteystiedot:

Risto Lahdelma
Yhdyskuntien energiatekniikka
Energiatekniikan laitos
Puh. +358 40 503 1030
risto.lahdelma@aalto.fi

Nyt neljättä kertaa järjestettävän MARSTRUCT-konferenssin esityksissä paneudutaan muun muassa meriteknisiin rakenteisiin kohdistuviin aalto- ja jääkuormiin sekä rakenteiden lujuuden arviointiin. 

− Luonnonvoimien ja törmäysten rakenteisiin aiheuttamien kuormien määrittäminen on vaikeaa. Käytännössä joudutaan vain arvioimaan, kuinka usein tietyssä ajassa rakenteisiin kohdistuu niiden kestävyyden ylittävä kuorma, sanoo meritekniikan professori Jani Romanoff Aalto-yliopistosta.

Konferenssissa esitellään myös meritekniikassa käytettäviä uusia materiaaleja ja rakenteiden valmistusmenetelmiä. Osassa esityksistä keskitytään rakenteiden suunnitteluun ja optimointiin. 

− Meriteknisten rakenteiden turvallisuuteen kiinnitetään entistä enemmän huomiota. Rakenteita halutaan keventää, jotta aluksiin saadaan entistä enemmän lastia. Siten säästetään energiaa kuljetettua tavaratonnia kohden, Romanoff sanoo.

Rakenteiden ympäristövaikutukset ovat yksi tärkeistä tutkimus- ja kehityskohteista. Materiaalin ja rakenteen tulisi olla helppo valmistaa, ylläpitää sekä kierrättää. Koska Aalto-yliopistolle kokoontuu joukko meren fysikaalisten voimien asiantuntijoita, on konferenssin yhdeksi aiheeksi otettu energiantuotanto aaltovoimalaitoksissa.

Luja rakenne risteilijään

Aalto-yliopiston sovelletun mekaniikan tutkijat esittelevät konferenssissa useita tutkimustuloksia. Yksi tutkimuksista käsittelee risteilijäaluksen parvekeaukon rakenneteräksen väsymislujuutta. Romanoffin mukaan tutkimushanke on hyvä esimerkki tiedeyhteisön ja teollisuuden yhteistyöstä, jonka tuloksena laivanrakentajat voivat parantaa kilpailukykyään. Tutkimuksen rahoitti suomalaisen metallituote- ja koneenrakennusalan huippuosaamisen keskittymä Fimecc Oy (Finnish Metals and Engineering Competence Cluster).

Tutkimuksen kohteena oli Ruukki Oy:n valmistama korkealujuusteräs, jonka STX Finlandin Turun telakka työsti laivan laidoituksen parvekeaukoksi. Aalto-yliopisto tutki rakenteen ja sen väsymislujuuden. 

− STX työsti teräksen pinnan erittäin korkealaatuisella tavalla. Tuloksena saatiin rakenne, jonka väsymislujuus nousi aivan uudelle tasolle, Romanoff sanoo. Luokituslaitos on tutkimustulosten perusteella antanut rakenteelle hyväksynnän, joten STX Finland voi käyttää rakennetta valmistamissaan risteilijäaluksissa.

MARSTRUCT-konferenssitoiminta käynnistyi 2000-luvun puolivälissä eurooppalaisten yritysten, tutkimuslaitosten ja yliopistojen yhteistyöverkostona. Sen tavoitteena on kehittää entistä turvallisempia, kestävämpiä ja kevyempiä laivarakenteita.

Lisätietoja:

Apulaisprofessori Jani Romanoff
jani.romanoff@aalto.fi 
puh. 050 511 3250
Aalto-yliopiston insinööritieteiden korkeakoulu

Aalto-yliopiston ja Hampurin yliopiston tutkijat esittelevät MARSTRUCT-konferensissa 25.–27.3. 2013 tuoreita tuloksia tutkimuksesta, jonka kohteena ovat risteilijäaluksen kansirakenteet.

Nykyisin laivojen kansirakenteet tehdään vähintään viiden millimetrin paksuisista teräslevyistä. Tavoitteena on kehittää rakenteita, joissa teräslevyjen paksuus olisi kolme millimetriä.

- Jos kansirakenteet voitaisiin tehdä kaksi millimetriä nykyistä ohuemmista teräslevyistä, rakenteiden paino kevenisi 15–20 prosenttia. Se laskisi aluksen painopistettä, mikä tekisi aluksesta entistä vakaamman, sanoo vanhempi yliopiston lehtori Heikki Remes Aalto-yliopistosta.

Kansirakenteiden kevenemisen seurauksena laivaan voisi suunnitella lisää parvekkeellisia hyttejä tai kokonaisen uuden matkustajahyttikerroksen.

Jatkotutkimus käynnistymässä

Laivojen kevyitä kansirakenteita voidaan valmistaa ohutlevyistä liittämällä niitä toisiinsa laserhybridihitsauksella. Menetelmässä yhdistetään laser- ja kaarihitsaus.

Suuret eurooppalaiset telakat käyttävät jo nyt laserhybridihitsausta laivojen valmistuksessa. Tarvitaan kuitenkin lisätutkimuksia, ennen kuin telakat voivat rakentaa risteilijöiden kansirakenteita ohutlevyistä.

- Ymmärrämme, mitkä tekijät vaikuttavat ohutteräslevyjen liitosten väsymislujuuteen ja mitä liitoksilta vaaditaan. Meidän on kuitenkin vielä selvitettävä, miten nämä liitokset käyttäytyvät laivojen rakenteissa, Remes sanoo.

Sen jälkeen, kun tutkimukset mahdollistavat rakenteiden lujuusmitoituksen, pitää luokituslaitoksen vielä hyväksyä rakenteet ja niiden tuotantolinjastot.

Remeksen mukaan tutkimuksen kohteena olevia ohutlevyrakenteita voidaan tulevaisuudessa soveltaa erilaisten laivojen lisäksi kaikkiin suuriin hitsattuihin rakenteisiin kuten siltoihin.

Tutkimus on osa EU:n rahoittamaa BESST-hanketta, jonka tavoitteena on parantaa eurooppalaisten laivanrakentajien kilpailukykyä ja laivojen ympäristöystävällisyyttä sekä turvallisuutta. Tutkimusta rahoittavat myös Euroopan suurimmat telakat sekä GL-luokituslaitos.

Lisätietoja:

Heikki Remes
Vanhempi yliopiston lehtori
Puh. 040 702 5268
heikki.remes@aalto.fi
Aalto-yliopisto, sovelletun mekaniikan laitos

Merirakenteiden suunnittelijat tarvitsevat tietoa ahtojäävallin kölin ominaisuuksista ja sen aiheuttamista kuormista suunnitellessaan laivoja ja rakenteita arktisille alueille. Tavoitteena on rakentaa turvallisia ja kestäviä rakenteita ilman materiaalien tuhlausta.

Ahtojäävalleja ja niiden pinnanalaisia kölejä muodostuu, kun jääkentät törmäävät toisiinsa. Kölin materiaaliominaisuuksia mitataan usein menetelmällä, jossa levymäinen työntyri painetaan vallimassaan. Samalla mitataan vallimassan työntyriin kohdistama voima. Polojärvi tutki tätä menetelmää mallikokeiden ja simulointien avulla.

- Laboratoriossa saadaan vallimassan käyttäytymisestä ja kölin aiheuttamista kuormista yksityiskohtaisempaa tietoa kuin merellä tehdyissä kokeissa. Tulokset kuitenkin eroavat jonkin verran toisistaan. Nyt näitä eroja pyrittiin selvittämään mallintamalla kokeita laboratoriossa ja numeerisesti, Polojärvi sanoo.

Jäävalli muovikappaleista

Polojärvi teki kokeita laboratoriossa vallimassalla, joka koostui muovikappaleista. Kokeiden simulointia varten Polojärvi jatkokehitti kahta jäämekaniikan sovelluksissa käytettyä laskentamenetelmää: kolmiulotteista diskreettimenetelmää ja kaksiulotteista, yhdistettyä elementti- ja diskreettimenetelmää. Molemmissa näistä mallinnustekniikoista vallimassan jääkappaleet mallinnetaan yksitellen.

Työssä kehitetyn numeerisen mallin toimivuus todennettiin vertaamalla kokeellisia tuloksia ja simulaatiotuloksia.

- Voima-siirtymä kuvaajat olivat vertailussa hyvin lähellä toisiaan. Laboratoriokokeissa seurattiin myös kölin muodonmuutosta, joka vastasi hyvin simulaatiolla saatua tulosta, Polojärvi toteaa.

Väitöstyössä mallinnettiin myös tilanne, jossa jääkappaleet jäätyvät toisiinsa kiinni. Tuloksista löydettiin yhteys maksimikuorman ja vallin ensimmäisen vaurion geometrian välille.

Työssä kehitetyt epäjatkuvat mallinnusmenetelmät täydentävät kontinuumimallinnusta, jonka avulla vallimassan ominaisuuksia yleensä tutkitaan. Kontinuumimallinnuksessa ei huomioida yksittäisiä kappaleita.

DI Arttu Polojärvi väittelee Aalto-yliopiston insinööritieteiden korkeakoulussa soveltavan mekaniikan laitoksella perjantaina 12.4.2013 klo 12:00. Sijainti: K1-talo, sali 216, Otakaari 4, Espoo.

Väitöskirjan nimi on Ahtojäävallin kölin lujuus: mallikokeita ja simulointeja diskreetti- sekä yhdistetyllä diskreetti- ja elementtimenetelmällä. Englanniksi Sea ice ridge keel punch through experiments: model experiments and numerical modelling with discrete and combined finite-discrete element methods.

Vastaväittäjät: Professori Knut Høyland, Norwegian University of Science and Technology, Norja ja professori Frédéric Victor Donzé, Joseph Fourier University, Ranska

Valvoja: Professori Jukka Tuhkuri, Aalto-yliopiston insinööritieteiden korkeakoulu, sovelletun mekaniikan laitos

Väittelijän yhteystiedot:

Arttu Polojärvi
Puh. +358 50 430 1682
arttu.polojarvi@aalto.fi

Teksti: Timo Hämäläinen

Tohtorikoulutettavat Mikko Suominen Insinööritieteiden korkeakoulusta ja Jakke Kulovesi Sähkötekniikan korkeakoulusta pääsivät mukaan matkalle, jollaisen Etelä-Afrikan ympäristöministeriö järjestää vuosittain. Etelämantereen tutkimus- ja huoltoalus S. A. Agulhas II kuljettaa tutkijoita Etelä-Afrikan tutkimustukikohtaan ja hakee siellä olleita pois. Aalto-yliopiston tutkijoiden lisäksi mukana oli noin 60 tutkijaa, muiden muassa säätieteilijöitä, merentutkijoita ja geologeja.

Laivalla mukana olleet tutkijat Mikko Suominen ja Jani Hoikkala STX Finlandilta kollegoineen ottavat jäänäytteitä. Näytteet nostettiin laivaan kuvassa näkyvässä kelkassa. Taustalla näkyy mannerjään reuna. Kymmenien, jopa satojen metrien paksuinen mannerjää kelluu kyseisellä alueella veden päällä. Reunasta toisinaan lohkeavat jäävuoret tekevät siitä jyrkän.

Jää ja laiva mittausten kohteena

Mikko Suomisen tutkimusaiheet liittyivät laivan runkoon kohdistuviin jääkuormiin ja jääolosuhteiden tutkimiseen. Erityisesti hän toivoo löytävänsä lisää tietoa erilaisten jääolosuhteiden vaikutuksesta jääkuormiin.

Käytännössä hän keräsi tutkimusdataa laivaan asetettujen antureiden avulla, jääkenttää visuaalisesti havainnoiden sekä jään lujuutta mittaamalla.

Laivalle asennetut anturit keräsivät dataa jään murtamisesta laivan rungolle aiheutuvista kuormista ja jäälohkareiden potkuriakselille aiheuttamista kuormista. Visuaalisin havainnoin tarkasteltiin esimerkiksi jään paksuutta ja sitä, kuinka suuri osuus meren pinnasta oli jään peitossa.

Jään lujuus mitattiin jäälohkareista, joita Suominen sai tutkittavaksi hakemalla niitä laivan ympäriltä kolmen muun henkilön kanssa. Nelikko laskettiin jäälle laivan kannelta nosturilla. Lohkareet irrotettiin moottorisahalla. Ne nostettiin laivaan ja niiden taivutus- ja puristuslujuutta mitattiin laitteilla, jotka oli ennen lähtöä rahdattu Suomesta laivaan.

Aalto-yliopiston tutkijat ovat aiemmin keränneet vastaavanlaista dataa Itämerellä ja laboratorio-olosuhteissa. Etelämantereen tutkimusmatkalla kertyneen datan avulla Suominen pääsee nyt vertailemaan monivuotisen jään, yksivuotisen jään ja tarkoin hallituissa oloissa muodostetun laboratoriojään aiheuttamia jääkuormia.

Jani Hoikkala ja Mikko Suominen kollegoineen ottavat ensimmäistä jäänäytettä kairan, moottorisahan, lapion ja kaksipuolisen koukun avulla. Kuvan jää on muodostunut monen vuoden aikana. Isot lohkareet ovat kerrostunutta ja pystyyn noussutta vanhaa jäätä. Näytteiden hakijoilla oli turvallisuussyistä toiseen näytteen hakijaan kiinnitetty köysi, joka oli kiinnitetty itsestään täyttyvien pelastusliivien selkäosaan.

Stereokamera mittasi jään paksuutta

Jakke Kuloveden tutkimus liittyy jään paksuuden mittaamiseen ja konenäköalgoritmien kehittämiseen mittauksen automatisointia varten. Tutkimusta varten laivan kylkeen oli asennettu metrin pituiseen varteen stereokameralaitteisto, joka kuvasi alla olevaa jäätä laivan edetessä. Jään reuna kääntyi ylöspäin laivan halkoessa sitä, jolloin sen paksuuden pystyy mittaamaan kalibroitujen stereokameroiden kuvista konenäön menetelmin.

Jään paksuus vaihteli Kuloveden arvion mukaan 60 senttimetristä ainakin neljään metriin.

−Paksuimmissa kohdissa jää ei tule kokonaan näkyviin, joten sen todellista paksuutta on vaikea arvioida, hän kertoo.

Kuloveden tutkimuksen tavoitteena on kehittää kuvankäsittelyyn perustuva automaattinen jäänpaksuuden mittausmenetelmä.

Kertynyttä paksuustietoa on tarkoitus käyttää myös Suomisen tutkimuksessa. Hän aikoo esimerkiksi vertailla paksuustietoja laivassa samaan aikaan mitattuihin jääkuormatietoihin.

Stereokamerat kuvasivat jäätä matkan ajan jäänpaksuuden automaattisen mittauksen kehittämistä varten. Taustalla mannerjään reuna ja jääpingviinejä.

Antarktis kylpi valossa

Aalto-yliopiston kontakti Etelä-Afrikan ympäristöministeriöön syntyi sitä kautta, että S. A. Agulhas II rakennettiin Suomessa. STX Finland Rauman telakka luovutti 135 metriä pitkän laivan Etelä-Afrikan ympäristöministeriölle huhtikuussa 2012.

Laiva starttasi Antarktikselle Kapkaupungista. Matka mantereen luo kesti puolitoista viikkoa. Laiva kulki tutkimustukikohtien väliä sekä vieraili Etelä-Georgian saarella ja Eteläisillä Sandwich-saarilla ennen paluumatkaa. Eteläisimmillään alus kävi 70. leveyspiirin eteläpuolella. Toisinaan laiva jumittui jäihin päiväksi tai pariksi. Siitä huolimatta laiva saapui ajoissa takaisin Kapkaupunkiin helmikuun lopussa. Jumitukset oli otettu huomioon aikataulua laatiessa. Antarktis kylpi matkan aikaan valossa, koska siellä oli matkan aikaan keskikesä. Olosuhteet laivan sisällä olivat arkiset. Nettiyhteydet pätkivät. Sähköpostien lukukertojen väleissä saattoi olla viikkoja. Ruokailuajat olivat lyhyitä ja annokset toisinaan pieniä.

Rahoitus mittausmatkaa varten järjestyi Tekes-projektin NB1369 PSRV full scale ice trials kautta, jossa partnereina ovat Aalto-yliopiston lisäksi Suomesta Aker Arctic Technology, Oulun yliopisto, Rolls-Royce, Wärtsilä ja STX Finland, sekä DNV Norjasta ja Etelä Afrikasta Stellenboschin yliopisto ja Etelä-Afrikan ympäristöministeriö.

Seuraavaksi on edessä laajan mittausdatan analysointi. Tulokset tulevat aikanaan osaksi Suomisen ja Kuloveden väitöskirjoja.

Tutkijat asettuivat kameran eteen sillä aikaa, kun laivan nosturi nosti jäänäytteet laivaan. 

Lisätietoja:

Mikko Suominen
mikko.suominen@aalto.fi

Jakke Kulovesi
Jakke.Kulovesi@aalto.fi

Teksti: Minna Pihlava
Kuvat: Jakke Kulovesi

Aalto-yliopiston ulkoisilla verkkosivuilla, kuten eng.aalto.fi, siirto aiheuttaa palvelukatkon. Sivustot eivät näy oikein ja varsinaisen sisällön paikalla on virheilmoitussivu. Pahoittelemme käyttäjille aiheutuvaa haittaa.

Katkon aikana yliopiston toimijoiden yhteystiedot löytyvät Aalto People -palvelusta (people.aalto.fi). Katko ei vaikuta korkeakoulujen Facebook-sivuihin tai muihin yliopiston sosiaalisen median kanaviin.

Lisätietoa:

projektipäällikkö Hannu-Pekka Poikonen, IT-palvelut, puh. +358 50 310 4808
hannu-pekka.poikonen(at)aalto.fi

Kahvilalla on sama tavoite kuin laboratoriollakin: tuoda ihmiset yhteen. Siinä missä ADDLAB tarjoaa puitteet erityisesti digitaalisesta tuotekehityksestä ja valmistusteknologiasta kiinnostuneiden kohtaamisille, pyrkii ADD CAFEn houkuttelemaan paikalle kenet vain kampuksella kulkevan. Satunnaisista kohtaamisista voi syntyä menestystarinoita.

ADD CAFE edustaa uutta oppimisympäristöajattelua ja se kuuluu Aalto-yliopiston kirjaston Learning Hub -verkostoon. Uudenlaiset tilat ovat helposti lähestyttäviä ja muunneltavia, ja ne antavat mahdollisuuden ottaa kampus haltuun aivan uudella tavalla.

Hyvät ideat syntyvät usein kahvikupin äärellä

Kahviloiden ja opiskelun liitto lienee ikivanha, joten on paikallaan kysyä ADD CAFEn perustajilta, mikä tekee siitä erityisen.

ADDLABin johtaja Kivi Sotamaa sanoo jo suunnitteluvaiheessa päätetyn, ettei kompromisseille ole sijaa: kahvilasta oli tehtävä niin hyvä kuin mahdollista. Tästä syystä sisätiloihin on satsattu, ja kahvit valmistetaan italialaisella espressokoneella, joka jo itsessään on insinöörityön taidonnäyte.

Keskeisin raaka-aine, kahvipavut, hankitaan huolella valitun yhteistyöyrityksen kautta. Kahvilan ”isät”, Hannes Kallioinen ja Heikki Sjöman, muistelevat käyttäneensä taustatyöhön päiväkausia, kun he kiersivät pääkaupunkiseudun kahviloita kesällä 2012 ja koettivat päästä parhaan kahvin jäljille.

ADD CAFEn sydämen muodostavat kuitenkin ihmiset riippumatta siitä, tulevatko he paikalle virkistäytymään tai tapahtumiin. Eikä henkilökunnankaan merkitystä sovi unohtaa. Aalto-yliopiston ylioppilaskunta vastaa kahvilan toiminnasta, ja baristoina työskentelee lukukauden aikana sivutoimisesti kymmenisen pääasiallisesti insinööritieteiden korkeakoulun opiskelijaa, kertoo Hannes Kallioinen.

Ihmiset ja ajatukset tarvitsevat kohtaamispaikkoja

ADD CAFEn laajat aukioloajat miellyttänevät monia, mutta haastavinta on kenties kahvilan löytäminen Puumiehenkujan K-korttelista rakennusten rajaaman pihan perukoilta. Sen sijainti on kuitenkin strategisesti mietitty.

– ADDLAB on design-vetoinen soveltavan tutkimuksen paikka, jonka uskottavuus perustuu pitkälti lähiympäristöstä löytyvään osaamiseen esimerkiksi materiaalitutkimuksessa ja mekatroniikassa, toteaa Kivi Sotamaa. Koneenrakennustekniikan laitoksen läheisyydellä on suuri merkitys toiminnalle.

ADDLABin toiminta saa jatkuvasti uusia ulottuvuuksia. Hiljattain on esimerkiksi järjestetty 3D-tulostamisen Build It -hackathon yhteistyössä Aalto Entrepreneurship Societyn kanssa, ja uusin aluevaltaus on ADD METAPHYSICS -julkaisusarjan aloittaminen.

Kulttuurin ja ajattelun muutos vaatii ihmiset ja sen, että paikkoja ja alustoja kohtaamisille on, kiteyttää Heikki Sjöman niin ADDLABin ja sen kahvilan kuin Learning Hubienkin idean.

Vapun jälkeen ja ilmojen lämmittyä avautuvalta terassilta kuuluva iloinen puheensorina varmasti houkuttelee nauttimaan antimista ja tutustumaan paikkaan.

ADD CAFE on kesäkuun alkuun saakka avoinna ma–pe klo 8.00–18.00. Maanantaina 29.4. kahvilassa järjestetään wappukahvit, jolloin saatavilla on kahvia, munkkeja ja auringonpaistetta.

Teksti: Marja Torniainen
Kuvat: Adolfo Vera ja ADD CAFE 

Linkit:

ADD CAFE Facebookissa

Näin löydät ADD CAFEhen -video

ADD METAPHYSICS

– Hyödyntämällä modernia valmistusteknologiaa ja uusia materiaaleja voidaan saavuttaa nykyisiä tehokkaampia rakenteita. Lisäksi tarvitaan parempia fysikaalisia malleja rakenteen lujuuden varmistamiseksi, Remes kertoo.

Tällä hetkellä luokituslaitosten väsymismitoitus perustuu keskimääräiseen hitsin laatuun. Samaa suunnitteluohjetta käytetään sekä perinteiselle että edistykselliselle rakenteelle. Valmistusteknologian kehityksen myötä hitsatulle liitokselle voidaan kuitenkin saada aikaan keskimääräistä laatua huomattavasti paremmat ominaisuudet. Kehitetyllä mallilla pystytään huomioimaan perinteisen ja edistyksellisen rakenneliitoksen erilaisuus ja sen vaikutus väsymyslujuuteen.

Tutkimus on julkaistu ’International Journal of Fatigue’ -lehdessä. Tutkimuksen tuloksia voidaan hyödyntää laaja-alaisesti erilaisten kehittyneiden hitsattujen teräsrakenteiden väsymislujuuden mallintamisessa. Tavoitteena on nykyistä tarkempi väsymislujuusennuste ja parempi materiaalin hyödyntäminen lopputuotteessa.

Työ on yhteydessä Suomen Akatemian hankkeeseen ohuiden kerroslevyrakenteiden väsymisestä ja BESST EU-hankkeeseen, jossa kehitetään eurooppalaisen meriteollisuuden kilpailukykyä. Valmisteilla ovat myös kansalliset kehityshankkeet FIMECC:in puitteissa. Työ tukee myös kansallista Teknologiateollisuus ry:n teettämää meriteollisuuden tutkimusstrategiaa.

Linkki artikkeliin: http://authors.elsevier.com/sd/article/S0142112313000856

Lisätietoja:
Heikki Remes, D.Sc. (Tech.), Senior University Lecturer
Aalto University, Department of Applied Mechanics
P.O.Box 15300, 00076 Aalto
Tel: +358 407025268
Email: heikki.remes@aalto.fi

Suljettuja yhdyskuntajätteiden kaatopaikkoja pitää lakien mukaan hoitaa niin kauan, että kaatopaikalta ei pääse ympäristöön haitallisia päästöjä.

- Kolmekymmentä vuotta on yleensä liian lyhyt aika kaatopaikan jälkihoitoon. Suurilla kaatopaikoilla jälkihoito voi viedä yli 200 vuotta, keskisuurilla kaatopaikoilla 75 vuotta, Wang toteaa.  

Tutkimuksessa esitetään optimoitu suotovesien käsittelymenetelmä, jolla jälkihoitoaikaa voidaan lyhentää merkittävästi ja samalla pienentää jälkihoidon kustannuksia. Suuren kaatopaikan jälkihoitoaika voidaan menetelmän avulla lyhentää noin 75 vuoteen, keskisuuren kaatopaikan jälkihoitoaika 25 vuoteen.

Tutkimuksessa suotovesistä poistettiin typpeä biologisessa esikäsittelyprosessissa. Esikäsittelyn jälkeen suotovedet kierrätettiin takaisin kaatopaikalle. Perinteisesti likaisia suotovesiä ei kierrätetä, vaan ne johdetaan jätevedenpuhdistuslaitokselle.

Säästöjä kustannuksiin

Wang kehitti väitöskirjassaan ennustemallin, jonka avulla kaatopaikan jälkihoidosta vastaavat henkilöt voivat määritellä tarvittavan jatkohoitoajan pituuden ja testata, miten erilaiset strategiat vaikuttavat jälkihoitoajan pituuteen ja jälkihoidosta aiheutuviin kustannuksiin. Yleensä kustannukset ovat sitä suuremmat, mitä pidempi jälkihoitoaika on.

- Optimoidulla jälkihoidolla, jossa suotovesiä kierrätetään ja typpeä poistetaan biologisella esikäsittelyllä, voidaan kustannuksissa säästää 30–40 prosenttia verrattuna perinteiseen jälkihoitotapaan, Wang sanoo.

Wang teki tutkimukset laboratoriossa kaatopaikkasimulaattorilla. Simulaattori on suuri astia, joka täytetään oikeilta kaatopaikoilta kerätyllä jätteellä. Simulaattorissa voidaan olosuhteita vaihdella, kierrättää suotovesiä ja mitata jätteen hajoamisprosessista syntyviä kaasu- ja suotovesipäästöjä.

Työn tulokset ovat merkittäviä kaatopaikkojen jälkihoidosta vastaaville. Ennustemallin avulla jälkihoidosta vastaavat voivat selvittää mahdollisuuksia jälkihoitoajan lyhentämiseen ja laatia kustannusarvioita. Menetelmää voidaan soveltaa laajasti erilaisiin yhdyskuntajätteen kaatopaikkoihin.

Väitöskirjan verkko-osoite: http://otalib.aalto.fi/en/collections/e-publications/dissertations/

DI Yu Wang väittelee 3.5.2013 klo 12 Aalto-yliopiston insinööritieteiden korkeakoulussa, yhdyskunta- ja ympäristötekniikan laitoksella aiheesta Leachate management in the aftercare period of municipal waste landfills. Väitöskirjan nimi on suomeksi Suotovesien hallinta yhdyskuntajätteiden kaatopaikan jälkihoidon aikana. Väitöksen ala on jätehuoltotekniikka.

Paikka: Rakentajanaukio 4 A, Sali R1

Lisätietoja:

Yu Wang, yu.wang@aalto.fi, puh. 040 829 7656
Aalto-yliopiston insinööritieteiden korkeakoulu
Yhdyskunta- ja ympäristötekniikan laitos

Diplomi-insinööri Jani Paavilainen lähestyi ongelmaa kehittämällä laskentamenetelmän jään kasaantumisesta aiheutuvien kuormien laskentaan. Hän tutki aihetta Aalto-yliopiston Insinööritieteiden korkeakoulussa tekemässään lujuusopin alan väitöstutkimuksessa, jonka aihe oli Factors affecting ice loads during the rubbling process using a 2D FE-DE approach, suomeksi Jääkuormiin vaikuttavat tekijät jään kasautumisprosessin aikana 2D FE-DE -menetelmää käyttäen.

Paavilaisen kehittämää laskentamenetelmää voi hyödyntää esimerkiksi merellä sijaitsevien rakenteiden suunnittelussa ja niiden turvallisessa käytössä.

Jääkuorma on monen tekijän summa

Jääkasat muodostuvat jääpaloista, jotka syntyvät liikkuvan jään murtuessa rakenteita vasten. Jään liikkuminen johtuu tuulen ja merivirtojen vaikutuksesta. Rakenteelle aiheutuu jääkuormaa sekä jään murtuessa että liikkuvan jääpeitteen painaessa jääkasaa rakennetta vasten.

Jään aiheuttamaan kuormaan vaikuttavia tekijöitä ovat jään paksuus, jään lujuus, jääpalojen välinen kitka, jään ja rakenteen välinen kitka sekä rakenteen kallistuskulma. Kallistuskulma tarkoittaa kulmaa, jolla rakenne nousee jään pinnasta. Esimerkiksi pystysuoran seinän kallistuskulma on 90 astetta.

Tärkeä havainto oli, että jääkuormaan vaikuttavat tekijöiden yhteisvaikutukset. Yhden tekijän suureneminen tai pieneneminen ei välttämättä vaikuta suoraviivaisesti jääkuormaa suurentavasti tai pienentävästi. Merkittävin yksittäinen jääkuormaan vaikuttava tekijä on Paavilaisen mukaan jään paksuus.

Paavilainen tarkasteli yhteisvaikutuksia erikseen käyttäen kahta tekijäryhmää. Yksi ryhmä oli jäänpaksuus, kallistuskulma ja jään vetolujuus. Toinen oli jäänpaksuus, jääpalojen välinen kitka ja jään murtumislujuus.

Jääpalojen välille muodostuu voimaketjuja

Paavilaisen laskentamenetelmä huomioi jääkasan koostumisen palasista. Laskentamenetelmän avulla Paavilainen löysi kasoista voimaketjuja palojen välillä. Voimaketjujen rakenteisiin aiheuttamat painejakaumat olivat samankaltaisia kuin merellä ja laboratorio-oloissa on mitattu.

Laskentamenetelmä osoitti muun muassa, että jääkuorma pienenee nopeasti, jos voimaketjussa tapahtuu nurjahdus. Näin käy, jos palaset esimerkiksi liikkuvat sopivasti toisiinsa nähden.Mallia voisi periaatteessa käyttää apuna myös jäissä kulkeviin laivoihin kohdistuvien jääkuormien laskemiseen.

Teksti: Minna PIhlava 

Arseeni on myrkyllinen raskasmetalli, jota esiintyy kallio- ja maaperässä. Sieltä arseenia voi liueta pohjaveteen, joka on maailmanlaajuisesti tärkeä juomaveden lähde. Tietyillä alueilla, kuten Bangladeshissa, Intiassa ja Taiwanissa, ihmiset altistuvat suurille juomaveden arseenipitoisuuksille.

Suomessa arseenia esiintyy pohjavesissä eniten Kittilän seudulla ja Pirkanmaalla. Tavallisuudesta poikkeavia arseenipitoisuuksia maaperässä on laajoilla alueilla koko Kaakkois-, Etelä- ja Lounais-Suomessa. Korkeimmat pitoisuudet ovat porakaivovedessä.

Porakaivoissa arseenipitoisuudet voivat ylittää WHO:n asettaman terveysperusteisen enimmäispitoisuuden, joka on 10 µg/l. Kunnallisten vesilaitosten jakamassa vedessä raja-arvo ei ylity, vaikka paikkakunnalla olisi arseenia maaperässä.

Arseenia pyritään poistamaan juomavedestä erilaisilla tekniikoilla kuten hapetuksella, saostuksella, ioninvaihdolla, kalvosuodatuksella ja adsorptiolla. Porakaivojen vedestä arseenia voidaan poistaa suodattimien avulla.

Vain vähän jätettä

Tuutijärvi tutki laboratoriomittakaavaisissa kokeissa arseenin poistamista vedestä käyttäen adsorptiotekniikkaa. Menetelmä on yleinen. Adsorbentteina käytetään tavallisesti alumiinioksidia tai raudan yhdisteitä.

Tuutijärvi valmisti arseenia poistavaksi adsorbentiksi magneettisia nanohiukkasia, maghemiittia. Maghemiittia on saatavana myös kaupallisena tuotteena. Materiaali koostuu rautaoksidista.

Tulokset osoittavat, että sooligeeli-synteesillä valmistetut maghemiittinanohiukkaset soveltuvat hyvin arseenin poistoon vedestä. Materiaalia on helppo käsitellä ja poistaa vedestä ulkoisella magneetilla.

- Magneettisten nanohiukkasten valmistus oli nopeaa, työskentely sujuvaa, ja korkealaatuisiahiukkasia voitiinvalmistaa toistuvasti, Tuutijärvi sanoo.

Kuvassa nanohiukkanen.

Arseenin poistoon tarvitaan vain vähän nanomateriaalia, jolloin jätteen määrä jää pieneksi. Lisäksi maghemiitti säilyttää alkuperäisen adsorptiokykynsä usean regeneroinnin jälkeen.

Maghemiitti on kilpailukykyinen adsorbentti. Maghemiitti on alumiinioksidia stabiilimpaa ja muodostaa vähemmän jätettä, vaikka alumiinioksidi poistaa vedestä hieman enemmän arseenia kuin maghemiitti.

Tuutijärven mukaan tulokset rohkaisevat jatkamaan tutkimuksia. Laboratoriokokeita laajemman mittakaavan kokeissa voitaisiin selvittää muun muassa maghemiitin käyttöön perustuvan vedenpuhdistusmenetelmän taloudellisuutta ja ympäristövaikutuksia.

….

FL Tanja Tuutijärvi väitteli 15.3.2013 klo 12 Aalto-yliopiston insinööritieteiden korkeakoulussa, yhdyskunta- ja ympäristötekniikan laitoksella. Väitöstyön nimi on ”Arsenate removal from water by adsorption with magnetic nanoparticles”, suomeksi ”Magneettiset nanohiukkaset poistavat terveydelle haitallista arseenia juomavedestä”.

Vastaväittäjänä oli professori Tuula Tuhkanen, Tampereen teknillinen yliopisto. Valvojana toimi professori Riku Vahala, Aalto-yliopiston insinööritieteiden korkeakoulu, yhdyskunta- ja ympäristötekniikan laitos.

Väitöskirjan verkko-osoite: http://otalib.aalto.fi/en/collections/e-publications/dissertations/

Lisätietoja:

Tanja Tuutijärvi

tanja.tuutijarvi@aalto.fi

puh. 040 778 2596

Teksti: Timo Hämäläinen

Tutkijat kehittävät parhaillaan tietokoneohjelmistoa jätevesilaitoksissa kertyvän suuren tietomäärän hallintaan. Kyseessä on suomalaisten, espanjalaisten ja ruotsalaisten tutkijoiden EU-rahoitteinen projekti pienten ja keskisuurten yritysten kanssa. 

Kehitteillä olevan ohjelmiston nimi on ADAM. Sen on määrä valmistua elokuussa 2014.

Tutkijoiden tavoite on, että ADAM parantaa puhdistetun veden laatua, edistää prosessin toimintavarmuutta ja käyttää silti vähemmän energiaa kuin aiemmin.

−Tärkein tavoite on parantaa koko jätevedenpuhdistamon ajettavuutta siten, että hyödynnetään mahdollisimman hyvin laitoksessa saatavilla oleva data, tutkija Michela Mulas Aalto-yliopiston Insinööritieteiden korkeakoulusta kertoo.

Projektin nimi on DIAMOND, joka on lyhenne englanninkielisistä sanoista AdvanceD data management and InformAtics for the optimuM operatiON anD control of WWTPs (Edistyksellinen tiedonhallinta ja informatiikka jätevesilaitosten optimaalista käyttöä ja ohjausta varten).

Jäteveden käsittelyssä tehostamisen varaa

Jätevedenpuhdistusta on mahdollista tehostaa, koska nykyään laitoksissa on tarjolla luotettavaa reaaliaikaista mittausdataa.

Aiemmin jätevesilaitoksissa ei ollut laajaa mittaus- ja seurantajärjestelmää, joka kerää tietoa prosessin eri vaiheista. Tiedonhallinta on nyt tullut ajankohtaiseksi, koska mittaustekniikka on kehittynyt ja jätevesilaitokset ovat ottaneet sitä käyttöönsä.

−Tekniikka on nyt olemassa ja helposti saatavilla useimpiin laitoksiin, Michela Mulas sanoo.

Järjestelmät keräävät suuria määriä tietoa tuhansista parametreista. Niitä ovat esimerkiksi lämpötila, ammoniakkipitoisuus ja happipitoisuus. Tarjolla olevan tiedon käyttäminen laitoksen arjessa on kuitenkin monimutkaista. Käyttöä vaikeuttaa sekin, että raaka data sisältää tyypillisesti jonkin verran virheitä.

ADAM tuo apua tähän pulmaan. Se kerää hajanaiset tiedot yhteen tietokantaan, tarkistaa tiedot virheiden varalta ja laskee raakadatasta lisätietoa, jota ei saada suoraan mittareista. Saatua tietoa voi käyttää apuna jätevesilaitoksen ajossa.

Esimerkiksi liuenneen hapen pitoisuuden oikea säätö voi vähentää huomattavasti ilmastukseen kuluvan energian määrää. Jos happea on liian vähän, järjestelmä voi automaattisesti lisätä ilmastusta. Jos hapen määrä ylittää optimaalisen tason, ilmastusta puolestaan vähennetään ja energiaa säästyy. ADAM kerää uutta tietoa 15-30 minuutin välein.

Joitakin parametreja saadaan vain laboratoriomäärityksen avulla. Ne voi syöttää järjestelmään jälkikäteen, vaikka ne eivät suoraan vaikuta ajoon.

Koeajot alkavat kesän jälkeen

ADAMin ensimmäinen versio tulee koekäyttöön syksyllä 2013 kolmella jätevesilaitoksella. Ne ovat Kymen Vesi Oy:n Mussalon puhdistamo, Mekolanden puhdistamo Espanjassa ja Bromman puhdistamo.

DIAMOND on kaksivuotinen hanke, joka kuuluu pienten ja keskisuurten yritysten, yliopistojen ja tutkimuslaitosten kansainvälisiä tutkimus- ja kehitysprojekteja tukevaan EU:n 7. puiteohjelmaan. Projekti alkoi syyskuussa 2012 ja sen on määrä päättyä syyskuussa 2014.

Tutkimushankkeessa on mukana yhdeksän osapuolta kolmesta eri maasta: viisi pientä ja keskisuurta yritystä (Mipro Oy, Suomi; Mondragón Sistemas de Información, Espanja; Aguas de Gipuzkoa S.A., Espanja; Cerlic Controls AB, Ruotsi; Stockholm Vatten AB, Ruotsi), kaksi tutkimuslaitosta (Centro de Estudios e Investigaciones Técnicas, Espanja; IVL Svenska Miljöinstitutet AB, Ruotsi) ja kaksi yliopistoa (Aalto-yliopisto ja Uppsala Universitet, Ruotsi).

Hankkeella on verkkosivut osoitteessa www.diamond-eu.org.

Teksti: Minna Pihlava

Järjestyksessään toinen ISWA Beacon konferenssi – The 2nd International Conference on Final Sinks – järjestetään Dipolissa.

Professori Juha Kaila Aalto-yliopistosta kuvailee konferenssia ainutkertaiseksi. Edellisestä vastaavantasoisesta jätealan kansainvälisestä konferenssista Suomessa on aikaa jo yli 20 vuotta.

- Suomalaisilla tutkijoilla ja yritysten sekä organisaatioiden edustajilla on nyt erinomainen tilaisuus tavata alan kansainvälisiä huippututkijoita omalla maaperällä. Kotikentästä on aina etua, Kaila sanoo.

Kaatopaikka vain välivarasto

Konferenssin nimessä esiintyy sanapari final sinks. Yksinkertaistettuna kyse on haitallisten aineiden turvallisesta loppusijoittamisesta. Kailan mukaan käsitettä ei kuitenkaan ole vielä kunnolla määritelty.

Tutkijat kurkottavat tuleviin aikoihin. Päättäjät ovat esittäneet tavoitteen yhteiskunnasta, jossa kaikki materiaalit kiertävät ja haitallisia jätteitä syntyy mahdollisimman vähän. Tosiasiassa haitallisten aineiden ja yhdisteiden määrä materiaalikierrossa kuitenkin kasvaa ajan kuluessa.

- Final sinks on välttämätön edellytys kierrätysyhteiskunnan toteutumiselle. Ei-toivottuja aineita on saatava pois materiaalikierrosta, ja niille on löydettävä turvallinen loppusijoituspaikka, Kaila toteaa.

Esimerkiksi kaatopaikat eivät täytä turvallisen loppusijoittamisen kriteereitä. Kaatopaikka on vain välivarasto. Vaikka orgaaniset aineet saataisiinkin kaatopaikan jälkihoidolla vaarattomaan muotoon, niin ajan myötä raskasmetallit suotautuvat ympäröivään maaperään.

Ydinjätteen loppusijoitus täyttää final sinks -kriteerit, jos radioaktiivinen jäte pystytään eristämään niin pitkäksi aikaa, että se muuttuu vaarattomaksi. Tämä aika voi kuitenkin venyä kymmenien tuhansien, jopa satojen tuhansien vuosien pituiseksi.

Suomi oli vielä 1980-luvulla jätteen syntypaikkalajittelussa ja pahvin sekä paperin kierrätyksessä kärkimaita maailmassa. Kierrätysasteet jäivät meillä kuitenkin junnaamaan ja monet muut maat – muun muassa Japani, Saksa, Ruotsi, Tanska, Hollanti ja Itävalta – ovat menneet kierrättäjinä Suomen ohi. 

Kierrätys hankaloituu

Toistaiseksi haitallisten aineiden turvalliseen loppusijoittamiseen on kiinnitetty vain vähän huomiota. Tuotteiden ja energian tuotannossa on käytetty pääasiassa neitseellisiä raaka-aineita, ja haitalliset aineet ovat laimentuneet ympäristöön. On ajateltu, että haitallisten aineiden aiheuttamista ongelmista selvitään ympäristölainsäädännön määrittämien päästörajojen turvin.

Historiasta löytyy kuitenkin varoittavia esimerkkejä – muun muassa DDT, PCB ja kylmäkoneissa käytettyjen CFC-yhdisteet – siitä, mihin erilaisten aineiden puutteellinen kontrollointi ja riittämätön tieto aineiden vaikutuksista ja kulkeutumisesta ympäristössä voi johtaa. Final sink- tutkijat pyrkivät ehkäisemään vastaavien ongelmien syntymistä kierrätysyhteiskunnassa.

Haasteita tutkijoilla piisaa. Esimerkiksi kännykässä ovat edustettuina lähes kaikki alkuaineet. Joukossa on haitallisia aineita ja yhdisteitä, joita on Kailan mukaan äärimmäisen vaikea saada turvallisesti erotettua.

- Mitä monimutkaisemmiksi laitteet ja materiaalit kehittyvät, sitä vaikeammaksi tulee haitallisten komponenttien erottaminen ja materiaalien kierrätys, Kaila sanoo.

Kierrätysteknologian lisäksi myös itse kierrätys vaatii kehitystyötä: Kännyköiden valmistajat ilmoittavat, että heidän käyttämistään materiaaleista yli 90 prosenttia kelpaa kierrätykseen. Tutkimusten mukaan kuitenkin vain noin 10 prosenttia kännyköistä päätyy laitoksiin, joissa materiaaleja erotellaan kierrätystä varten. Näissäkin paikoissa erotteluteknologian taso vaihtelee.

Vierailuja jätteen äärelle

Dipolin konferenssissa kuullaan yli kolmekymmentä esitystä. Ajankohtaisista alan aiheista kerrotaan lisäksi parissakymmenessä posteriesityksessä. Puhujia tulee kaikista maanosista lukuun ottamatta Afrikkaa.

Esityksissä paneudutaan muun muassa haitallisten aineiden lähteisiin ja koostumukseen, haitallisten aineiden poistamiseen materiaalikierrosta, turvalliseen loppusijoitukseen, tulevaisuuden tarpeisiin materiaalivirtojen käsittelyssä sekä kaatopaikkojen jälkihoitoon.

- Kansainvälisistä huippuasiantuntijoista koostuva tieteellinen komitea on arvioinut ja valinnut abstraktit, joten esitykset ovat varmasti korkeatasoisia. Suomalaisia puhujia on kiitettävästi mukana, Kaila kertoo.

Konferenssin ohjelmaan kuuluu myös yritysvierailuja. Tutustumiskohteina ovat HSY:n Ämmässuon jätteenkäsitelylaitos ja MariMatic Oy:n putkikuljetusjärjestelmä Järvenpäässä.

Konferenssin järjestää Aalto-yliopisto yhdessä Wienin teknillisen yliopiston (TU Vienna), Taiwanin yliopiston (NTU) ja jätealan kansainvälisen katto-organisaation ISWAn kanssa.

Lisätietoja:

Professori Juha Kaila, juha.kaila@aalto.fi
Yhdyskunta- ja ympäristötekniikan laitos
Aalto-yliopiston insinööritieteiden korkeakoulu

Teksti: Timo Hämäläinen

Lisäksi sopivassa muodossa olevasta orgaanisesta aineksesta on pula, koska puhdistamolle tuleva aines ei useinkaan ehdi hajota sopivaan muotoon eli esifermentoitua ennen prosessia. Orgaanista ainesta on käytännössä kaikessa puhdistamolle johdettavassa jätevedessä kuten vessa- ja pesuvesissä, mutta vain pieni osa on suoraan bakteereille sopivassa muodossa.

Anna Mikola etsi Aalto-yliopiston Insinööritieteiden korkeakoulussa tekemässään väitöstutkimuksessa tähän ongelmaan ratkaisua. Hän tutki esiselkeytysaltaiden käyttöä virtauksen tasaamiseen ja orgaanisen aineksen esifermentointiin jätevedenpuhdistuksessa.

Kapasiteetti voi kasvaa

Tutkimustulosten mukaan esiselkeytysaltaiden käyttö tasaukseen kannattaa. Se tasasi virtaaman ja kuormituksen vuorokausivaihtelua hyvin. Samalla orgaaninen aines esifermentoitui merkittävässä määrin pelkän seisotuksen avulla.

Tasaaminen edisti erityisesti typenpoistoa ja prosessin hydraulista hallintaa. Myös lietteen määrä väheni. Tämä tarkoittaa käytännössä sitä, että tutkimuksessa testattujen muutosten avulla puhdistamon kapasiteettia voi kasvattaa ilman suuria investointeja.

Samalla ilmastukseen kulunut energiamäärä pieneni viitisen prosenttia. Ilmastus on jätevedenpuhdistuksen merkittävin energian kuluttaja. Vaikka tasausmenetelmä vaati lisäpumppujen käyttöä, kului energiaa kokonaisuudessaan vähemmän kuin aiemmin. Säästöä syntyi myös lietteen määrän vähenemisen kautta, sillä lietteen käsittely maksaa noin 100 euroa kuutiota kohti.

Anna Mikola arvioi, että tutkittu ajotapa olisi yksinkertaista ottaa käyttöön suurella osalla suomalaisista jätevedenpuhdistamoista. Suurimmassa osassa keskikokoisista tai sitä suuremmista jätevedenpuhdistamoista on olemassa esiselkeytysaltaat, joten suuria investointeja ei tarvita. Uusi ajotapa vaatii joidenkin yksittäisten tarvikkeiden kuten pumppujen hankintoja.

Tutkimus täyden mittakaavan laitoksella toi lisäarvoa

Tutkimus tehtiin Savonlinnan Pihlajaniemen jätevedenpuhdistamolla, joka puhdistaa enimmäkseen yhdyskuntavesiä.

Oikealla jätevedenpuhdistamolla tehty tutkimus lisäsi tulosten painoarvoa.

−Se antoi ehdottomasti lisäarvoa. Tällaista palautetta olen saanut myös konferensseissa, joissa olen käynyt kertomassa tuloksista, Mikola sanoo.

Tasauksessa käytettyjen esiselkeytysaltaiden ajotapaa muutettiin siten, että ne hoitivat tasauksen, orgaanisen aineen hajottamisen ja esiselkeytyksen tehtävää yhtaikaa. Käytännössä tämä tarkoitti, että altaista poistettiin lietettä puolta hitaammin aiempaan verrattuna, jotta orgaaninen aines ehti hajota altaassa keskimäärin muutaman tunnin. Lisäksi esiselkeytysaltaisiin asennettiin pumput, joiden avulla prosessin seuraavaan vaiheeseen ohjattavan veden määrää säädeltiin.

Tutkimusajo kesti 16 kuukautta. Puhdistamolla oli kaksi linjaa, joista toisessa esiselkeytysaltaita käytettiin tutkitulla tavalla, toisessa vanhan ajotavan mukaisesti esiselkeytykseen. Näin kahta ajotapaa päästiin näin vertailemaan todenmukaisissa olosuhteissa.

Anna Mikola suunnittelee nykyisessä työssään jätevedenpuhdistamoita. Hän käyttää tutkimuksen tuloksia hyödyksi suunnittelussa.

−Lähes kaikilla puhdistamoilla tasaus voidaan tehdä muuallakin kuin esiselkeytysaltaissa, esimerkiksi viemäritunneleissa, tulopumppaamossa ja myös rejektivesien ohjauksella.

Diplomi-insinööri Anna Mikola väittelee perjantaina 24.5.2013 kello 12 Aalto-yliopiston insinööritieteiden korkeakoulussa, salissa R1, Rakentajanaukio 4, Espoo. Hänen väitöskirjansa nimi on The effect of flow equalization and low-rate prefermentation on the activated sludge process and biological nutrient removal (suomeksi Virtaaman tasauksen ja esifermennoinnin vaikutus aktiivilieteprosessiin ja biologiseen ravinteiden poistoon). Väitöskirjan ala on vesitekniikka ja vesihuolto. Vastaväittäjä on professori Karin Jönsson, LTH Lund University, Ruotsi. Valvoja on  professori Riku Vahala.

Väittelijän yhteystiedot:

Anna Mikola, p. 040 7176552, anna.mikola@aalto.fi

Teksti: Minna Pihlava

Työympäristöihin ja työympäristömuutoksiin liittyy paljon keskustelua, tarinaa ja tunnetta – tätä kaikkea Airo tutkii Rakennetun ympäristön palvelut (BES)-tutkimusryhmässä Aalto-yliopistossa.  Hän on esittänyt tutkimuksensa välituloksia kiinteistöalan kansainvälisissä tutkijayhteisöissä jo useampana vuonna.

- Innovatiivinen tutkimusote ja poikkitieteellisyys ovat Kaisa Airon tutkimuksessa merkittäviä. Hän on aidosti kiinnostunut tilojen käyttäjästä, tiivisti palkinnon ojentanut professori ja juryn puheenjohtaja Keith Alexander.

- Väitöskirjani on valmistumassa vuoden sisällä, joten tunnustus ja mielenkiinto aihettani kohtaan kannustavat tutkimaan lisää, iloitsee Kaisa Airo.  

- Tutkimusaiheena ihmisten puheet työympäristöstä ovat avanneet minulle tavan ymmärtää työympäristömuutosta ja tiloja paremmin. Puheen tavat paljastavat käyttäjän kokemuksen työympäristöstä, mutta ohjaavat myös tapaa käyttää tilaa. Tämä tulisi muistaa aina, kun suunnitellaan tai vaihdetaan työympäristöä, Airo jatkaa.

Tilaisuudessa oli paikalla myös Aalto-yliopistokiinteistöjen ympäristö- ja kehittämispäällikkö Satu Kankaala, joka on yksi tutkimustulosten hyödyntäjistä Rakennetun ympäristön SHOKin sisäympäristöt ohjelmassa.

- Tutkimukset käyttäjistä ja heidän kokemuksistaan ovat tuoneet meille arvokasta tietoa tutkijoiden työtiloista: avoin ja monipuolinen työympäristö lisää tyytyväisyyttä.  Hyödynnämme Kaisa Airon tutkimustuloksia  yhdessä Aalto-yliopiston kampus- ja tilapalveluiden kanssa niin kampuskehittämisessä kuin uuden rakennuksen suunnittelussa, Kankaalaa sanoo.

- Hyvän tutkimuksen lisäksi Kaisa Airo sai tunnustusta myös toiminnastaan verkoston jäsenenä, korostaa tutkimushankkeen vetäjä ja väitöstyön ohjaaja Suvi Nenonen. Tutkimuksessa on osattu käyttää hyödyksi verkoston sosiaalista pääomaa ja verkosto on myös tärkeä kanava jakaa tutkimustuloksia eteenpäin, Nenonen jatkaa.

Tunnustus on toinen saman tutkimusryhmän saama kunnianosoitus. Suomalainen tutkimus on vahvasti eurooppalaisella maailmankartalla.

Lisätietoja:

suvi.nenonen@aalto.fi

kaisa.airo@aalto.fi