LUT tutkii grafeenin ja hiilinanoputkien valmistamista ilmakehän hiilidioksidista

Hiilidioksidipäästöjen vähentämiseen tähtäävä tutkimus LUT-yliopistossa laajenee hiilituotteiden valmistukseen ilmakehäkierrossa olevasta hiilidioksidista. Uudessa tutkimuksessa demonstroidaan hiilinegatiivinen valmistusprosessi, jossa päästöttömällä sähköllä jätteeksi ajateltu hiilidioksidi muunnetaan hiilituotteiksi, esimerkiksi sähköautojen akuissa käytettäväksi grafeeniksi.

Artikkelikuva aineen rakenteesta

Fossiilinen hiili ei ole enää tulevaisuudessa käytettävissä oleva raaka-aine. Sen sijaan ilmakehäkierrossa oleva hiili hiilidioksidin muodossa on arvokas rakennusaine, josta voidaan päästöttömän sähköenergian ja uuden teknologian avulla tehdä monia tuotteita, esimerkiksi korvaamaan juuri fossiilisista raaka-aineista jalostettavia tuotteita.

LUTissa on jo vuosia tutkittu muun muassa synteettisten polttoaineiden ja ruoantuotantoon soveltuvien proteiinien tuotantoa ilmasta talteen otetusta hiilidioksidista. Teknologiateollisuuden 100-vuotissäätiön ja Jane ja Aatos Erkon säätiön rahoittama uusi Neo-Carbon Materials -tutkimushanke on jatkumoa Neo-Carbon Energy ja Neo-Carbon Food -tutkimuskokonaisuuksille.

"Hiilidioksidipäästöjen vähentämisessä yksi keskeinen polku on sitoa ilmasta, merivedestä tai savukaasuista talteen otettua hiilidioksidia pitkäkestoisiksi tuotteiksi, jotka toimivat samalla hiilinieluina. Uusi tutkimuksemme jatkaa yhteiskunnan eri sektoreiden päästöttömyyteen tähtäävän muutoksen tukemista", sanoo Tuomas Koiranen, LUTin kemian prosessitekniikan professori.

Koirasen ja energiatehokkuuden professori Jero Aholan tutkimusryhmistä koostuvat asiantuntijat tutkivat muun muassa graafeenin, amorfisen hiilikuidun sekä hiilinanoputkien valmistusta. Grafeenia käytetään komponenttia esimerkiksi sähköautojen akuissa ja amorfista hiiltä esimerkiksi jätevesien puhdistuksessa. Hiilinanoputket puolestaan ovat nouseva materiaali akkuteollisuuden raaka-aineena.

"Hiilen eri muotojen hallinta on haastavaa, emmekä tietenkään tiedä minkä kaikkien tuotteiden valmistusprosesseissa onnistumme. Kaikki tutkittavat hiilimuodot lukeutuvat kuitenkin arvomateriaaleihin, joilla on jo markkinat olemassa", sanoo Koiranen.

Jatkuvatoimisen valmistusprosessin keskiössä on korkeassa lämpötilassa tapahtuva sähkökemiallinen pelkistys elektrolyysillä, jossa elektrolyyttinä on litiummetallisuola. Teknologia on yhteensopiva päästöttömän energiajärjestelmän kanssa, eikä sen soveltamiseen liity maan- tai vedenkäyttöongelmia.

Kansainvälisessä tutkimuskentässä aihe on nousussa.

"Yksittäisen elektrolyysikennon tasolla tuloksia on jo olemassa. Tietääksemme kuitenkaan yhtään kennostoa saati jatkuvatoimista prosessia ei ole kehitetty. Jos pystymme luomaan kustannustehokkaan, hiilinegatiivisen valmistusprosessin jollekin tai muutamalle tutkittavista materiaaleista, uskomme teollista kysyntää löytyvän."

Lisätietoja:

Tuomas Koiranen, prosessitekniikan professori, puh. 050 435 7414, tuomas.koiranen@lut.fi 
Jero Ahola, energiatehokkuuden professori, puh. 040-529 8524, jero.ahola@lut.fi @JeroAhola
Teknologiateollisuuden 100-vuotissäätiön tiedote

Lue seuraavaksi: