Energia-ala on nyt myllerryksessä: päästöjä täytyy vähentää nopeasti ja koko järjestelmä muuttaa kestäväksi. Samalla geopoliittinen epävakaus tuo niin yritysten kuin kuluttajien arkeen epävarmuutta.
Tutkittu tieto voi kuitenkin tarjota ratkaisuja, ja Helsingin yliopiston tutkijat ovat valmiina auttamaan yrityksiä – olipa kyse puhtaan energiantuotannon vauhdittamisesta, kuluttajien ymmärtämisestä tai muista energiamurroksen kohtalonkysymyksistä.
Parempia materiaaleja sähköautoihin ja fuusioreaktoreihin
Vihreän siirtymän edellytys ovat akut, joita tarvitaan liikenteen sähköistämiseen ja uusiutuvan energian varastointiin. Niiden elinikää ja energiatiheyttä olisi kuitenkin saatava parannettua. Miten tämä onnistuisi?
Vastauksia etsivät Kumpulan kampuksen tutkijat. He ovat tarkastelleet esimerkiksi, voitaisiinko akkuja virkistää ultraäänellä. Valttikorttina monipuolisessa työssä ovat fysiikan osaston kokeelliset laitteet, kuten ionisuihkuihin pohjautuvat analyysimenetelmät.
– Laitteet ovat usein sellaisia, että yritysten ei ole mahdollista hankkia niitä omiin toimitiloihin, kertoo materiaalifysiikan professori Simo Huotari.
Jos akkujen ominaisuuksia saataisiin kehitettyä, pystyttäisiin sähköautoilla ajaa pidempiä matkoja ja uusien akkujen tuotannosta syntyvä ympäristökuorma vähenisi. Tutkijat etsivät myös korvaajia akuissa käytettävälle koboltille, josta suuri osa tuotetaan maailmalla epäeettisissä olosuhteissa ja joka voi olla ympäristölle haitallista.
– Iso osa tutkimustyöstä keskittyy sellaisten uusien materiaalien kehittämiseen, jotka eivät sisältäisi kobolttia lainkaan tai ainakin vähemmän, Huotari sanoo.
Kumpulassa raivataan myös esteitä fuusioreaktoreiden käyttöönotolta. Fuusioenergialla voitaisiin tuottaa sähköä ekologisesti ja tehokkaasti – sekä niin, että radioaktiivista jätettä syntyisi vähemmän. Reaktorien materiaalit eivät kuitenkaan kestä vielä säteilyä tarpeeksi hyvin. Helsingin yliopiston tutkijat selvittävät, mitä vaurioita säteily niihin aiheuttaa ja löytyisikö niille parempia vaihtoehtoja.
– Helsingin yliopistolla on yksi maailman parhaista materiaalimallinnuksen ryhmistä, joka tutkii säteilyvaikutuksia, toteaa yliopistotutkija Fredric Granberg.
Kuluttajien ymmärtäminen auttaa palvelumuotoilussa
Yritysten on tärkeää tietää, miten tavalliset ihmiset kokevat energiamurroksen. Tätä selvitetään Kuluttajatutkimuskeskuksessa. Kiehtovaa tietoa tarjoaa esimerkiksi Material Democracy -hanke, joka kartoittaa monien muiden seikkojen ohella, miksi tiettyjä tuotteita vastustetaan ja mikä estää ihmisiä tekemästä ekologisia valintoja.
– Kansalaisten konkreettisten tilanteiden ymmärtäminen voi myös osoittaa markkina-aukkoja. Esimerkiksi edullisista energiaratkaisuista on kova pula, koska uusia ratkaisuja on tähän asti suunnattu vain edelläkävijöille ja varakkaille, havainnollistaa professori Eva Heiskanen.
Yksi kiinnostava tutkimuskohde ovat kulutusjoustopalvelut, jotka tukevat siirtymistä uusiutuvaan energiaan. Niillä pystytään optimoimaan sähkönkäyttöä esimerkiksi sen mukaan, milloin aurinko- tai tuulivoimaa on saatavilla. Tutkijat selvittävät nyt Flaire-hankkeessa kuluttajien ajatuksia muun muassa siitä, mitä palveluja nämä olisivat valmiita ottamaan käyttöön.
– Voimme tarjota yrityksille sellaisia näkökulmia, joita ne eivät ole ehkä aikaisemmin tulleet ajatelleeksi, kiteyttää dosentti Kaisa Matschoss.
Kriittisten mineraalien tutkimus energiamurroksen tukena
Puhtaan energia tuotanto ei onnistu ilman harvinaisia metalleja. Helsingin yliopiston geotieteilijät tutkivat, miten näitä yhteiskunnalle kriittisen tärkeitä mineraaleja voidaan löytää, rikastaa ja kierrättää sekä käyttää kestävästi. Fokuksessa ovat akkumineraalit, kuten litium, nikkeli, koboltti, kupari ja grafiitti – mutta myös harvinaiset maametallit sekä platina, joka toimii katalyyttina vedyn tuotannossa.
– Kriittisten metallien tutkimus auttaa siirtymään pois fossiilisista polttoaineista, tiivistää taloudellisen geologian työelämäprofessori Petri Peltonen.
Geotieteilijöiden tuella yritykset voivat ottaa käyttöön uusia menetelmiä mineraalien etsintään, kuten kasvinäytteiden analysointia, tai kehittää ratkaisuja kaivosvesien hallintaan. Helsingin yliopisto myös kouluttaa alalle runsaasti osaajia. He pystyvät etsimään vastauksia kaivosteollisuuden haasteisiin jo opintojensa aikana esimerkiksi maisterin tutkielmillaan.
– Teemme yritysyhteistyötä todella paljon, Peltonen kiteyttää.
- Vihreä vety: Helsinki Hydrogen Hubin tutkijat ponnistelevat tuodakseen vihreän vedyn koko potentiaalin käyttöön. Yliopistolla on huippuosaamista muun muassa vedyn tuotannossa tarvittavasta elektrolyysistä – erityisesti katalyyttien ja nanomateriaalien kehittämisestä. Yrityksille yhteistyö voi tarjota esimerkiksi kilpailuetua synnyttäviä IP-oikeuksia ja tukea päätöksentekoon. ”Yritykset voivat kokeilla uusia konsepteja akateemisen asiantuntemuksen turvin ennen suuria teollisia investointeja”, vinkkaa professori Pedro Camargo.
- Ydinvoima: Helsingin yliopiston tutkijat tukevat yrityksiä myös ydinjätteen hävittämisessä sekä ydinvoimaloiden sijoittamisessa ja turvallisuudessa. He kehittävät esimerkiksi materiaaleja, joilla voidaan poistaa radionuklideja nesteistä – niitä käytettiin muun muassa Fukushiman onnettomuudesta peräisin olevan jäteveden käsittelyssä. Nyt mielenkiinnon kohteena ovat pienydinreaktorit, jotka voisivat tehdä Suomen lämmitysverkosta fossiilivapaan. ”Työskentelemme käsi kädessä teollisuuden kanssa vauhdittaaksemme innovaatioita”, toteaa professori Gareth Law.
- Hiilidioksidin sieppaus: Miten teollisuus voisi kerätä hiilidioksidipäästöt talteen edullisesti ja tehokkaasti? Tähän saattavat tarjota ratkaisuja superemäkset, joita Helsingin yliopiston tutkijat tarkastelevat. Parhaassa tapauksessa siepatuista päästöistä voitaisiin tehdä vaikkapa muovia tai muita tuotteita. ”Aika monesti tulee mieleen, että hiilidioksidi on pelkästään haitallista, mutta se on myös raaka-aine esimerkiksi sähköpolttoaineisiin”, sanoo professori Timo Repo.
- Hiilen määritys: Helsingin yliopiston Ajoituslaboratorio tukee yrityksiä fossiilittomaan talouteen siirtymisessä. Laboratoriossa tehtävien määritysten avulla yritykset pystyvät todentamaan, kuinka paljon fossiilista tai bioperäistä hiiltä heidän raaka-aineissaan, prosesseissaan ja tuotteissaan kiertää. ”Sen kertominen voi auttaa kuluttajaa tekemään päätöksen fossiilittoman tuotteen suosimiseksi”, toteaa laboratorion johtaja Markku Oinonen.
- Kriisiviestintä: Yhteiskuntatieteilijät pystyvät tukemaan yritysten viestintää energiaan liittyvissä kriiseissä. Yhteistyötä aiheen tiimoilta on tehty jo pitkään Säteilyturvakeskuksen kanssa. Tutkijat voivat auttaa esimerkiksi arvioimaan viestinnän onnistumista ja tarjota tietoa kriisiviestintäsuunnitelmien pohjaksi. ”Helsingin yliopistossa on myös runsaasti lahjakkaita opiskelijoita, jotka voivat osallistua kriisiviestintäharjoitusten toteuttamiseen”, kertoo dosentti Janne Matikainen.