Äärimmäisen tärkeä, mutta tuntematon ja jopa aliarvostettu. Näin kuvailee LUT-yliopiston erotustekniikan osastonjohtaja, tutkijaopettaja Sami Virolainen osastonsa osaamista.
”Harvoin ajatellaan, miten riippuvainen ihmiskunta on erotustekniikan prosesseista. Kaikki ihmiselle elintärkeät resurssit tuotetaan niiden avulla. Emmekä pääse siitä mihinkään, että tarvitsemme olennaisista luonnonvaroista jalostettuja asioita henkemme pitimiksi.”
Erotustekniikka liittyy niin vedenpuhdistukseen, elintarviketeollisuuteen kuin metsäteollisuuteen – sekä Virolaiselle tutuimpaan kaivosteollisuuteen, jonka merkitys korostuu vihreän siirtymän ja sähköistymisen myötä.
Virolainen on keskittynyt tutkimuksessaan metallien erotukseen. Osastonjohtajan tehtävien ohella hän vetää tutkimusryhmää, jossa tutkitaan hydrometallurgiaa eli metallien erotusta vesikemian avulla.
Hydrometallurgia mahdollistaa metallien tehokkaan erottamisen malmeista myös silloin, kun sen pitoisuus on pieni. Näin esimerkiksi kriittiset akkumateriaalit, kuten koboltti, nikkeli ja litium, sekä muun muassa sähkömoottoreissa ja tuulimyllyissä käytettävät harvinaiset maametallit saadaan täysimittaisesti talteen, mikä on erittäin tärkeää vihreälle siirtymälle.
”Kaivos- ja metallurgisessa teollisuudessa käytetään tulevaisuudessa yhä enemmän kierrätysraaka-aineita ja raaka-ainelähteitä, jotka ovat pitoisuudeltaan köyhiä. Lisäksi esimerkiksi akkumateriaalien puhtausvaatimukset ovat erityisen korkeita. Tämä kaikki asettaa erilaiset erotustekniikat kovaan arvoon”, Virolainen kertoo.
Erotustekniikalla tutkitaan myös power-to-x-teknologiaa
LUTin erotustekniikan osaston tutkimuksellisia keihäänkärkiä ovat metallien erotuksen lisäksi moderni biojalostus, vedenpuhdistusteknologiat, kaasujen erotus ja elintarvikeprosessitekniikka, joilla kaikilla on oma roolinsa tulevaisuuden yhteiskunnan turvaamisessa.
Erotustekniikka liittyy myös useita aloja läpileikkaavaan Power-to-X- eli P2X-teknologiaan. Siinä uusiutuvalla energialla tuotetaan elektrolyysin avulla vetyä, jota käytetään yhdessä hiilidioksidin kanssa esimerkiksi synteettisten uusiutuvien polttoaineiden valmistamiseen.
“Meidän tehtävämme erotustekniikalla on tutkia näitä synteesejä eli sitä, miten P2X-teknologian avulla voidaan valmistaa polttoainetta, ruokaa tai jotain muuta lopputuotetta.”
Virolainen itse kertoo olevansa erityisen innostunut LUTissa SCI-MAT-tutkimusalustan puitteissa tehtävästä erotustekniikan, kauppatieteiden ja kestävyystieteiden välisestä poikkitieteellisestä yhteistyöstä metallien jalostuksessa.
”Tarkastelemme metallien jalostamista luonnonvarojen kestävän käytön ja kiertotalouden näkökulmista. Se on ollut inspiroivaa, ja ymmärrykseni on kehittynyt vuosien saatossa todella paljon.”
Toisaalta tutkimus on herättänyt myös ristiriitaisia tunteita. Virolaisen mukaan nyt, kun tutkimusalusta oppeja ollaan vetämässä yhteen, huomaa monen asian olevan monimutkaisempi kuin on uskaltanut ajatella. Vähintään yhtä paljon kuin on löydetty vastauksia on löydetty uusia kysymyksiä.
Kriittisten metallien omavaraisuus on haaste, joka odottaa ratkaisua Euroopassa
Yksi tällainen kysymys on Euroopan omavaraisuus kriittisten metallien ja mineraalien suhteen. Aiheesta on puhuttu jo kymmeniä vuosia, mutta konkreettista edistystä on tapahtunut valitettavan vähän.
”Tavoitteet ovat samat kuin 15 vuotta sitten, ja ne ovat vielä aika kaukana. Aiheeseen liittyvät hankkeet ovat kohdanneet paljon vaikeuksia, jotka ovat johtaneet jopa konkursseihin, kuten Ruotsin Skellefteån akkuhankkeelle kävi. Toimintaa on hankala saada kannattavaksi.”
Tavoitteena olisi täysin eurooppalainen arvoketju. Yleensä arvoketjun jokin osa on kuitenkin teknistaloudellisesti kannattavampaa toteuttaa Kiinassa tai muualla Euroopan ulkopuolella, jolloin se myös viedään sinne. Tällöin Euroopan strateginen autonomia ei toteudu.
”Markkinatalouden on toivottu ratkaisevan nämä haasteet, mutta juuri sen takia tällainen yritystoiminta on mahdollista. Eurooppalainen lainsäädäntö estää markkinoiden häiritsemisen esimerkiksi tarkasti suunnatuilla investointituilla, eikä tuotannon vientiä Euroopan ulkopuolelle voi kieltää lainsäädännöllä.”
Erotustekniikan rooli ihmiskunnan tulevaisuudessa tekee tutkijan työstä yhteiskunnallisesti merkityksellistä. Alan tulevaisuus näyttää valoisalta. Toisaalta haasteiden monimutkaisuus voi turhauttaa.
”Tutkijallehan on oikea herkkupala päästä pohtimaan haastavia kokonaisuuksia. Samaan aikaan siitä voi tulla epätoivoinen olo.”
Kemiantekniikan opiskelijasta osastonjohtajaksi ja Mikkelistä Lappeenrantaan
LUTin erotustekniikan osaston toiminta kattaa LUTin kaikki maantieteelliset sijainnit: Lappeenrannan ja Lahden kampukset sekä Mikkelin ja Kouvolan alueyksiköt. Virolainen itse on kotoisin Mikkelistä ja on asunut jo yli puolet elämästään Lappeenrannassa.
”Olen tähän seutuun kiintynyt, ja se on myös osa identiteettiäni.”
Virolainen on LUTin oma kasvatti. Aloitettuaan kemiantekniikan opinnot yliopistossa vuonna 2001 hän on tehnyt koko akateemisen uransa katkeamattomana LUTissa. Ura ei kuitenkaan ole ollut pitkäjänteisen suunnittelun tulos, sillä moni asia olisi voinut mennä myös toisin.
Jo peruskoulussa matemaattisista aineista kiinnostunut Virolainen pääsi opiskelemaan matematiikkaa Jyväskylän yliopistoon ja päätyi valitsemaan LUTin vasta ankaran pohtimisen jälkeen. Myös hänen tutkimusalansa – metallien erotustekniikka – oli hänelle alun perin vain yksi aihe muiden joukossa.
”Paateron Erkin labrassa sattui olemaan kuparin erotusteknologioihin liittyvä paikka auki juuri silloin, kun etsin diplomityölleni aihetta. Metallien pariin päätyminen oli siis ennemminkin sattumus kuin kutsumus, mutta tutkimuksen myötä rakastuin aiheeseen nopeasti.”
Kaakkoissuomalainen identiteetti näkyy myös harrastuksissa
Lappeenranta on kasvanut osaksi Virolaisen elämää myös harrastusten kautta. Hän kertoo harrastaneensa koko elämänsä joukkuepallopelejä, mukaan lukien jääkiekkoa, jota hän myös seuraa aktiivisesti.
”Olen Mikkelin Jukurien kasvatti ja Lappeenrannassa pelasin PEPO:ssa. Lasten kautta olen nykyään mukana esimerkiksi koripalloseura Catzin toiminnassa. Jukurit on minulle edelleen se tärkein seura, mutta olen seurannut SaiPaa koko sen ajan, kun olen Lappeenrannassa asunut. Itse asiassa olen menossa tänäänkin vielä matsiin”, Virolainen kertoo.
Haastatteluhetkellä SaiPan ja KalPan välinen finaalisarja oli vielä kesken. Sensaatiomaisen menestyksekkäästi sujunut liigakausi toi SaiPalle lopulta SM-hopeaa.
Lisätietoja:
