Polyteekkari

Biot ja nanot vilahtelevat jo tiuhaan tahtiin televisioruudulla, mutta useimmiten kemisti-insinööri saa yhä leipänsä perinteisemmän kemian puolelta. Myös perinteisen kemian tekniikan alalta voi löytyä mediaseksikkäitä innovaatioita, kuten Suomalaisen insinöörityöpalkinnon 2003 saajat osoittivat.

Voiko kemian savupiipputeollisuus todella olla ympäristöystävällistä? That’s the plan! Esimerkiksi moottoripolttoaineita kehitetään jatkuvasti, ja parin vuoden jälkeen edellisiä innovaatioita ollaan jo korvaamassa uusilla, paremmilla prosesseilla. Suomalaisilla kemisti-insinööreillä on tämän alan johtava tietämys maailmassa.

Tekniikan Akateemisten Liiton ja Tekniska Föreningen i Finlandin insinöörityöpalkintoa jaetaan tunnustuksena huomattavasta insinööri- tai arkkitehtityöstä. Vuonna 2003 se myönnettiin ryhmälle, joka ensimmäisenä maailmassa korvasi bensiinin MTBE-lisäaineen iso-oktaanilla.

Kimurantti komponentti

MTBE eli metyylitertbutyylieetteri on yksi maailman eniten valmistetuista kemikaaleista, ja sitä on käytetty bensiinin lisäaineena jo 1980-luvulta lähtien. Se on hyvä komponentti, sillä sen avulla bensiini palaa paremmin ja liikenteen hiilivety- sekä häkäpäästöt pienenevät. MTBE:n ansiosta tiheästi liikennöityjen seutujen ilman laatu on merkittävästi parantunut.

MTBE:n ongelma on kuitenkin sen vesiliukoisuus; huonokuntoisista säiliöistä MTBE liukenee pohjaveteen. Esimerkiksi Kaliforniassa päätettiin pitkän keskustelun jälkeen kieltää MTBE:n käyttö kokonaan vuoden 2004 alusta, ja muun USA:n oletetaan seuraavan perässä. Kieltopäätöksen jälkeen kemianteollisuudessa ympäri maailman alettiin kuumeisesti etsiä korvaavaa ratkaisua.

Sama tehdas, uusi tuote

Suomalainen tutkimusryhmä kehitti ennätysajassa ratkaisun, jossa MTBE-kemikaalin tuotantolaitteisto voidaan ilman haitallisten apukemikaalien käyttöä muuttaa tuottamaan hyvälaatuista iso-oktaania uusimalla vain pieni osa tehtaasta ja satojen miljoonien eurojen laitteistosta. Kilpailevat prosessit eivät toistaiseksi ole pystyneet tähän.

Ensimmäinen uudelle NexOctane-prosessille modifioitu tehdas on jo aloittanut toimintansa Kanadassa, ja kokemukset ovat olleet hyviä. Puhdasta iso-oktaania ei ole aiemmin valmistettu tässä mittakaavassa, ja sen kysynnän odotetaan kasvavan nopeasti.

Monipuolista osaamista

Tutkimusryhmässä oli vankka tietämys eetteriprosesseista sekä niiden mallituksesta ja katalyyteistä, kemiallisten prosessien tietokonesimuloinnista ja -optimoinnista sekä aineominaisuuksien tutkimisesta.

“Tämänlaisen prosessin kehittämiseksi ei yhden ihmisen tietotaito riitä, vaan tarvitaan monenlaista eri osaamista”, professori Outi Krause toteaa. ”Lisäksi tämä on hyvä osoitus siitä, että myös kemian perinteisellä puolella on vielä paljon tehtävää.”

Kemian tekniikkaa tehdään perusosaamista yhdistämällä: opetuksessa ja tutkimuksessa lähdetään perusilmiöiden tarkastelusta ja yritetään löytää niille matemaattiset mallit. Näitä malleja yhdistellään, ja jos ne ovat toimivia, saadaan aikaan kokonainen prosessi.

”Perusreaktioiden mallitus on siis välttämätön vaan ei riittävä ehto, prosessin kaikkien osien täytyy olla kunnossa, jotta kokonaisuus toimii”, Krause selittää.

NexOctane-prosessin kehitystyössä oli mukana myös kemian tekniikan osastolta valmistuneita diplomi-insinöörejä. Prosessin kehitys on poikinut uusia projekteja muun muassa hydraukseen, dimerointiin, reaktiokinetiikkaan ja miniplant-tutkimustehtaaseen liittyen, ja aiheesta tullaan kirjoittamaan vielä monta väitöskirjaa ja tieteellistä artikkelia.

”Tällainen projekti saa toivottavasti myös opiskelijat ymmärtämään, että kemian opiskelu ja vastaavanlainen tutkimustyö on relevanttia. Näitä oppeja käytetään oikeassa elämässä, ja niiden avulla pyritään löytämään vastauksia todellisiin kysymyksiin”, professori Krause sanoo.

Voittoisan ryhmän muita jäseniä olivat Juhani Aittamaa TKK:sta, DI Juha Jakkula Fortum Oil and Gas:sta sekä TkL Antti Pyhälahti ja DI Juhani Rintala Neste Engineeringistä.




	Puhtaampaa bensaa kemian keinoin Johanna Uusitalo Biot ja nanot vilahtelevat jo tiuhaan tahtiin televisioruudulla, mutta useimmiten kemisti-insinööri saa yhä leipänsä perinteisemmän kemian puolelta. Myös perinteisen kemian tekniikan alalta voi löytyä mediaseksikkäitä innovaatioita, kuten Suomalaisen insinöörityöpalkinnon 2003 saajat osoittivat. Voiko kemian savupiipputeollisuus todella olla ympäristöystävällistä? That’s the plan! Esimerkiksi moottoripolttoaineita kehitetään jatkuvasti, ja parin vuoden jälkeen edellisiä innovaatioita ollaan jo korvaamassa uusilla, paremmilla prosesseilla. Suomalaisilla kemisti-insinööreillä on tämän alan johtava tietämys maailmassa. Tekniikan Akateemisten Liiton ja Tekniska Föreningen i Finlandin insinöörityöpalkintoa jaetaan tunnustuksena huomattavasta insinööri- tai arkkitehtityöstä. Vuonna 2003 se myönnettiin ryhmälle, joka ensimmäisenä maailmassa korvasi bensiinin MTBE-lisäaineen iso-oktaanilla. Kimurantti komponentti MTBE eli metyylitertbutyylieetteri on yksi maailman eniten valmistetuista kemikaaleista, ja sitä on käytetty bensiinin lisäaineena jo 1980-luvulta lähtien. Se on hyvä komponentti, sillä sen avulla bensiini palaa paremmin ja liikenteen hiilivety- sekä häkäpäästöt pienenevät. MTBE:n ansiosta tiheästi liikennöityjen seutujen ilman laatu on merkittävästi parantunut. MTBE:n ongelma on kuitenkin sen vesiliukoisuus; huonokuntoisista säiliöistä MTBE liukenee pohjaveteen. Esimerkiksi Kaliforniassa päätettiin pitkän keskustelun jälkeen kieltää MTBE:n käyttö kokonaan vuoden 2004 alusta, ja muun USA:n oletetaan seuraavan perässä. Kieltopäätöksen jälkeen kemianteollisuudessa ympäri maailman alettiin kuumeisesti etsiä korvaavaa ratkaisua. Sama tehdas, uusi tuote Suomalainen tutkimusryhmä kehitti ennätysajassa ratkaisun, jossa MTBE-kemikaalin tuotantolaitteisto voidaan ilman haitallisten apukemikaalien käyttöä muuttaa tuottamaan hyvälaatuista iso-oktaania uusimalla vain pieni osa tehtaasta ja satojen miljoonien eurojen laitteistosta. Kilpailevat prosessit eivät toistaiseksi ole pystyneet tähän. Ensimmäinen uudelle NexOctane-prosessille modifioitu tehdas on jo aloittanut toimintansa Kanadassa, ja kokemukset ovat olleet hyviä. Puhdasta iso-oktaania ei ole aiemmin valmistettu tässä mittakaavassa, ja sen kysynnän odotetaan kasvavan nopeasti. Monipuolista osaamista Tutkimusryhmässä oli vankka tietämys eetteriprosesseista sekä niiden mallituksesta ja katalyyteistä, kemiallisten prosessien tietokonesimuloinnista ja -optimoinnista sekä aineominaisuuksien tutkimisesta. “Tämänlaisen prosessin kehittämiseksi ei yhden ihmisen tietotaito riitä, vaan tarvitaan monenlaista eri osaamista”, professori Outi Krause toteaa. ”Lisäksi tämä on hyvä osoitus siitä, että myös kemian perinteisellä puolella on vielä paljon tehtävää.” Kemian tekniikkaa tehdään perusosaamista yhdistämällä: opetuksessa ja tutkimuksessa lähdetään perusilmiöiden tarkastelusta ja yritetään löytää niille matemaattiset mallit. Näitä malleja yhdistellään, ja jos ne ovat toimivia, saadaan aikaan kokonainen prosessi. ”Perusreaktioiden mallitus on siis välttämätön vaan ei riittävä ehto, prosessin kaikkien osien täytyy olla kunnossa, jotta kokonaisuus toimii”, Krause selittää. NexOctane-prosessin kehitystyössä oli mukana myös kemian tekniikan osastolta valmistuneita diplomi-insinöörejä. Prosessin kehitys on poikinut uusia projekteja muun muassa hydraukseen, dimerointiin, reaktiokinetiikkaan ja miniplant-tutkimustehtaaseen liittyen, ja aiheesta tullaan kirjoittamaan vielä monta väitöskirjaa ja tieteellistä artikkelia. ”Tällainen projekti saa toivottavasti myös opiskelijat ymmärtämään, että kemian opiskelu ja vastaavanlainen tutkimustyö on relevanttia. Näitä oppeja käytetään oikeassa elämässä, ja niiden avulla pyritään löytämään vastauksia todellisiin kysymyksiin”, professori Krause sanoo. Voittoisan ryhmän muita jäseniä olivat Juhani Aittamaa TKK:sta, DI Juha Jakkula Fortum Oil and Gas:sta sekä TkL Antti Pyhälahti ja DI Juhani Rintala Neste Engineeringistä.