Apurahat vuonna 2016, 444 300 euroa

JATKOTUTKIMUKSET

 

TkT Raimo Alén
MSc Hemanathan Kumar
Lisäarvollisten orgaanisten happojen kemialliseen massanvalmistukseen integroitu tuotanto. Jyväskylän yliopisto/kemian laitos

Projektin tarkoituksena on kehittää innovatiivinen prosessikonsepti puun alkalisissa massakeitoissa sivutuotteina syntyvien alifaattisten karboksyylihappojen, erityisesti hydroksihappojen, erottamiseksi ja hyödyntämiseksi. Kyseinen uusi idea perustuu helposti erotettavien ja teollisesti hyödynnettävien pienimolekyylisten happojen (glykoli-, maito- ja 2-hydroksibutaanihappo) esteröintiin metanolin tai etanolin kanssa, jolloin jäljelle jäävät suurimolekyyliset hydroksihappolaktonit (3,4-dideoksi-pentono-, 3-deoksi-pentono-, ksyloisosakkariino- ja glukoisosakkariinolaktoni) voidaan käyttää synteettisten pinta-aktiivisten aineiden valmistamiseen. Viimeksi mainitussa tapauksessa uutena ajatuksena on käyttää laktonien esteröintiin pitkäketjuisia mäntyöljypohjaisia rasvahappoja, mikä samalla tekee mahdolliseksi hyödyntää kemiallisesti erittäin tehokkaalla tavalla sulfaattitehtaan kaksi merkittävää sivutuotejaetta. Kyseinen ympäristöystävällinen prosessi tarjoaisi myös potentiaalisen mahdollisuuden varsin suurimittaiseen ja nykyisin suurelta osin petrokemiallisia tuotteita korvaavaan tuotantoon.

 

46 000
Dosentti Patrik Eklund
MSc Lucas Lagerquist
Prof. Stefan Willför
Prof Marjatta Louhi-Kultanen
Snr Researcher Tarja Tamminen
Sebastian v. Schoultz
Uuden painestettu kuumavesiuutto ligniinin rakenteen ja reaktivisuuden määrittäminen. Åbo Akademi/dept of natural sciences

A novel method for fractionation of wood into cellulose, hemicellulose and lignin was recently discovered and optimized by researchers at Åbo Akademi University and Ab BLN-Woods Ltd. The process is based on a certain pressurized hot-water extraction, which yields a novel type of soluble lignin containing reactive groups and no sulphur. The objective of this project is to explore the structure, reactivity and a possible valorization of this novel lignin. Traditional wet-chemistry lignin analyses in combination with more advanced NMR- and MS-techniques will be used to characterize the structural properties of this lignin. The reactivity and possible valorisation will be studied by different derivatizations including etherifications, esterifications, allylations, propargylations, oxidation and reduction reactions. Chemical modifications will be focused on catalytic methods.

 

44 000
TkT Mikko Hokka
DI Ahmad Mardoukhi
Prof. Veli-Tapani Kuokkala
TkT Timo Saksala
Tulevaisuuden kallioporaustekniikoiden mahdollisuudet. Tampereen teknillinen yliopisto/materiaaliopin laitos

Geotermisen energian tehokas hyötykäyttö sekä kaivosteollisuuden kilpailukyky vaativat tehokkaita poraustekniikoita. Tulevaisuudessa perinteiseen iskevään poraukseen on tarkoitus yhdistää kiven ominaisuuksia heikentäviä menetelmiä, joilla porausnopeutta voitaisiin kasvattaa. Tämän tutkimuksen tavoitteena on tutkia tulevaisuuden poraustekniikoiden todellista teknistieteellistä potentiaalia, kartoittaa niiden mahdollisuuksia tehokkaaseen kallionporaukseen, sekä kehittää näitä menetelmiä kohti kaupallistamist. Haettu hanke toimii yhteistyössä norjalais-ruotsalaisen NEXT DRILL hankkeen kanss. Tässä hankkeessa esitetty tieteellinen tutkimustyö tuottaa uusia kokeellisia menetelmiä ja yhdistää viimeisimpiä analyysimenetelmiä tuottaakseen kokonaan uusia ja tieteellisesti korkeatasoisia tutkimustuloksia kiven käyttäytymisestä. Kokeellisten testien tulokset ja niiden analyysit selittävät kiven mekaanisten ominaisuuksien riippuvuuden sen mikrorakenteesta sekä lämpöshokkien vaikutuksen kiven mikrorakenteeseen ja porattavuuteen.
50 000
MMT Markus Holopainen
MMM Jiri Pyörälä
TkT Marketta Sipi
TkT Juha Hyyppä
Puuaineen laadun arvioiminen laserkeilausaineistosta. Helsingin yliopisto/metsätieteiden laitos

Helsingin yliopiston metsätieteiden laitos (Holopaisen tutkimusryhmä) on mukana SA:n laserkeilauksen huippuyksikössä. Ryhmän keskeinen tutkimusala on täsmämetsätalouden sovellukset, eli kuinka kaiken aikaa tarkentuvasta metsävaratiedosta saadaan lisäarvoa metsätalouden kaikilla osa-alueilla. Yksi ilmeisimmistä lisäarvon tuottamisen tavoista on puunhankinnan logistiikkaketjun tehostaminen sekä biojalostuksen lopputuotteiden arvon nostaminen. Tällöin keskeiseksi haasteeksi nousee yksittäisten puiden laadun mittaaminen. Tutkimushankkeen tavoitteet ovat seuraavat: 1) Selvittää, millä tarkkuudella maastolaserkeilausmittauksilla pystytään ennustamaan puiden ulkoisia laatuominaisuuksia (mm. oksaisuus, lenkous), 2) selvittää, pystytäänkö tukkien sisäisiä laatuominaisuuksia ennustamaan laserkeilausmittauksilla. Tukkien sisäisen laadun referenssinä käytetään tukkiröntgenmittauksia. 3) Laserkeilausmittauksiin sekä puulajiin, kasvupaikkaan ja metsikön kasvuhistoriaan perustuvan puiden laatumallin kehittäminen. Tulevaisuuden visiona on, että maastolaserkeilausmittaukset tehdään hakkuukoneesta ja niitä voidaan käyttää referenssinä laatutiedon yleistämiseen laajoille alueille lentolaserkeilauksen avulla. Tämä mahdollistaisi laadukkaiden leimikoiden kartoittamisen jo leimikkosuunnittelu-/puunostovaiheessa sekä puunhankinnan logistiikkaketjun tehostamisen.

 

46 000
FT Teemu Hölttä
Maria Dominguez
MMM Eija Juurola
Prof. Eero Nikinmaa
Koivunmahlan keräyksen ajoitus ja fysiologiset perusteet sekä vaikutukset koivun kasvuun. Helsingin yliopisto/metsätieteiden laitos

Sokeripitoista mahlaa voidaan kerätä koivuista keväällä noin kuukauden pituisen ajanjakson aikana kun mahla on ylipaineessa koivun mantopuussa. Hankkeessa tutkitaan miten koivut aikaansaavat kevään ylipaineet, ja miten ympäristöolosuhteet ja puiden hiilihydraattitase vaikuttavat mahlan sokeripitoisuuksiin, paineisiin ja virtauksiin, sekä potentiaalisen mahlankeräysjakson pituuteen. Hankkeessa tutkitaan myös kaupallisen mahlankeräyksen vaikutusta puiden hiilihydraattivarastoihin ja kasvuun. Mahlankeräyksen vaikutusta kasvuun tutkitaan monen kasvukauden yli analysoimalla puiden runkojen vuosilustojen paksuuksia.

 

22 500
MMT Jukka Pumpanen
MMT Marjo Palviainen
DI Viktor J. Bruckman
Biohiilen käyttö maaperän laadun parantamisessa; voidaanko biohiilellä lisätä puuston kasvua ja maaperän hiilivarastoja? Helsingin yliopisto/metsätieteiden laitos

Tämän tutkimuksen tarkoituksena on selvittää miten eri lämpötiloissa tuotettu biohiili vaikuttaa maan orgaanisen aineksen hajoamiseen metsämaassa. Tutkimme miten eri tekniikoilla tuotettu biohiili vaikuttaa maan hiili- ja typpivarastojen kehittymiseen. Lisäksi tutkimme kuinka hiilen lisääminen vaikuttaa maan ravinnetalouteen ja puuston kasvuun ja tuottokykyyn. Tavoitteena on myös kehittää menetelmä tuottaa mahdollisimman pysyvää hiiltä, jota voitaisiin käyttää hiilen pitkäaikaisessa varastoimisessa maaperään.

 

45 500
FT Heikki Tuononen
FM Akseli Mansikkamäki
FT Jani Moilanen
PhD Aaron Mailman
FT Mikko Hänninen
FM Petra Vasko
FM Juha Hurmalainen
FM Juuso Valjus
FM Hannu Vuori
Uudet alumiiniin perustuvat kestävän kehityksen mukaiset katalyyttimateriaalit. Jyväskylän yliopisto/kemian laitos

Moderni läntinen maailmamme käyttää tuttuja ja yleisiä metalleja kuten alumiinia, kuparia, nikkeliä, rautaa ja sinkkiä mitä moninaisimmissa muodoissa. Viimeisten vuosikymmenten innovaatiot erityisesti elektroniikkateollisuudessa ovat merkittävästi lisänneet myös harvinaisempien metallien kuten germaniumin, indiumin, rodiumin ja tantaalin käyttöä teknologisissa sovelluksissa. Teollisuus onkin tänä päivänä yhä enenevissä määrin riippuvainen raaka-aineista, joiden saatavuus, riittävyys ja hinta tulevaisuudessa ovat epävarmoja. Tässä tutkimuksessa kehitetään uusia, alumiinin muodostamiin yhdisteisiin perustuvia kestävän kehityksen mukaisia katalyytteja, jotka voisivat tulevaisuudessa korvata nykyään käytössä olevat kalliit ja osin ympäristölle haitalliset harvinaisiin metalleihin perustuvat katalyytit. Alumiini on kolmanneksi yleisin alkuaine maankuoressa, jonka kierrätettävyysaste on käytännössä 100 % ja joka ei ole toksinen. Katalyysi puolestaan on yksi tärkeimmistä modernin kemian osa-alueista, jossa kemiallisia reaktioita pyritään nopeuttamaan apuaineiden, katalyyttien, avulla. Nykyään suurin osa kemianteollisuuden reaktioista on katalysoituja, sillä muuten prosessit vaatisivat huomattavasti enemmän aikaa ja energiaa tapahtuakseen.

 

43 000

UUDET TUTKIMUKSET

 

FT Markku Pirttijärvi
DI Teemu Leppänen
Prof Jukka Riekki
Miehittämättömillä lentolaitteilla tapahtuva uusi geofysikaalinen sähkömagneettinen tutkimusmenetelmä. Oulun yliopisto

The two main objectives of the project are to build a novel EM surveying system based on two UAVs that carry the transmitter and receiver loops and associated equipment, and to develop a method to coordinate and monitor the EM data measurement process in real-time. EM surveying method requires (1) background research, design and implementation of the measurement device and (2) development of new software for data processing and for the modelling and inversion of the EM data. Real-time measurement coordination requires additional set of sensors and radio link integrated into the UAV for direct communication in the UAV swarm. Coordination is based on controlling the distance and alignment of the UAVs in relation to each other in real-time. Additionally, the measurement data quality can be assessed with real-time data processing in the UAV control unit. The objectives of this study relate to a practical new method for geological mapping and mineral exploration. The expected results of this study have both scientific and commercial importance. The results of this study will be published in international scientific journals and conference proceedings. Additional applications can be expected in groundwater survey, peat inventory and community planning, to name a few.

 

50000
FT Joakim Riikonen
FM Timo Ikonen
Prof Vesa-Pekka Lehto
Harvinaisten maametallien talteenotto hybridinanomateriaalin avulla. Itä-Suomen yliopisto

Harvinaiset maametallit (rare earth elements, REE) ovat erittäin tärkeitä metalleja monissa korkean teknologian sovelluksissa, kuten lasereissa suprajohteissa ja monissa elektronisissa laitteissa. Harvinaiset maametallit eivät ole maaperässä erityisen harvinaisia, mutta niiden pitoisuudet malmeissa ovat niin pieniä, että niiden tuottaminen on kallista ja vaikeaa. Suomi on hyvin potentiaalinen alue REE:n tuotantoon, mutta tunnettuja REE-esiintymiä ei ole pystytty ottamaan hyötykäyttöön. Nykyisin globaali REE tuotanto keskittyy lähes pelkästään Kiinaan. Tässä projektissa kehitetään uusi, tuotantokustannuksiltaan edullinen, hybridinanomateriaalia REE:n erotteluun ja konsentrointiin. Tavoitteena on, että kehitettävän materiaalin ansiosta esimerkiksi suomalaisten REE esiintymien hyödyntäminen voidaan tehdä taloudellisesti kannattavaksi.

 

47300
PhD Jie Zheng
PhD Baoru Yang
Prof Heikki Kallio
PhD Pengzhan Liu
PhD Rian Yan
PhD Shiyi OuPhD Gudmundur G. Haraldsson
Antosyaanimolekyylien entsymaattinen muokkaus luonnonvarojen teollisessa hyödyntämisessä. Turun yliopisto

Anthocyanins are naturally occurring pigment in fruits and flowers. They are receiving high interest from the scientific community for their relevant health-promoting potential such as anti-inflammatory, antiallergenic, antiviral, antispasmodic, antibacterial, antioxidant and anticarcinogenic properties. In Finland, many plant materials such as bilberry, arctic alpine bearberry, lingonberry, black currant, red currant, and crowberry are rich of anthocyanins. Anthocyanins have been considered as safe food additives, and approved for use as food colors with E code 163 in the EU. Recently, their antioxidative effects and potential health effects are arising interest of industry on applying them as food preservatives and nutritional supplementary. However, anthocyanins are water soluble and very sensitive to pH, light, temperature and oxygen. Moreover, addition of anthocyanins can induce astringency to the food products. All this limits the application of anthocyanins in food industry. Modification of the molecular structures changing the stability and solubility and other functional properties may overcome these shortages. In this project, a highly regioselective and high yield enzymatic acylation process will be developed and optimized to produce anthocyanins acylated with a long chain fatty acid. Anthocyanins extracted from Finnish berries will be used. Specific enzyme will be selected to catalyze the esterification between fatty acids and the hydroxyl in the sugar moiety of anthocyanins. The acylation of anthocyanins will increase their solubility in oil, whereas the antioxidative activity will not be affect due to the un-changed phenolic hydroxyl groups. The stability, bioactivity and sensory properties of anthocyanins will also be improved. The synthetic protocol developed in this project might give a useful construction method for modification of other natural bioactive compounds such as flavonol glycosides. The novel anthocyanin derivatives synthetized may have great potential in food industry applications. This will broaden the application of anthocyanins as functional ingredients of food and health care products. The research activities of the applicant will be expanded though the project.

50000