IKUISET MATERIAALIT
Virtuaalinäyttely
Väestönkasvu ja elintason nousu ehdyttävät planeettamme luonnonvarat ellemme löydä vaihtoehtoja – materiaaleja, jotka ovat edullisia, runsaita ja uudelleenkäytettäviä.
Ihmiskunta kuluttaa globaalisti 1,6 maapallon verran resursseja vuodessa. Kulutuksen odotetaan kaksinkertaistuvan vuoteen 2050 mennessä.
ME KULUTAMME JA TUOTAMME LIIAN PALJON JÄTETTÄ:
100 miljoonaa tynnyriä: keskimääräinen öljynkulutuksemme joka päivä.
300 miljoonaa tonnia muovia joka vuosi, mistä vain alle 10 % kierrätetään.
Painolla mitattuna maailman merissä voi olla enemmän muovia kuin kaloja vuonna 2050. Muoviset elintarvikepakkaukset ovat yleisin rannoilta löytyvä roska.
Elektroniikkaromun määrä kasvoi 38 % vuosina 2010-19, kierrätysaste alle 20 %.
TAVOITTEEMME: IKUISESTI UUDELLEENKÄYTETTÄVÄ
Tutkimme ja teemme kokeiluja uusilla materiaaleilla ja uusilla tuotantomenetelmillä Aalto-yliopistossa.
Tulevaisuudessa nämä materiaalit voivat olla vaihtoehtoja synteettisille aineille, joista osa on terveydelle haitallisia.
Virtuaalikierroksella esittelemme osan Ikuiset materiaalit -näyttelyn biomateriaaliprojekteista.
Otaniemi
FoamWood: Kestävän, vahvan ja eristävän materiaalin vallankumous?
Rakentamisen ja verkkokaupan nopea kasvu on lisännyt muovipohjaisten eriste- ja pakkausmateriaalien kysyntää.
Mitä jos meillä olisi uusiutuva vaihtoehto? Aallon tutkijat kehittivät puupohjaisen vaahtomateriaalin, joka on kevyt, kestävä ja joustava – sekä tietenkin uusiutuva ja biohajoava.
Tulevaisuudessa biopohjainen vaahtomateriaali voisi korvata styroksia ja kuplamuovia, sillä voisi eristää rakennuksia – ja, koska se on syötävää, jopa elintarviketeollisuus voisi hyödyntää sitä raaka-aineena.
Vaahtomateriaalia voisi hyödyntää esimerkiksi tuuliturbiineissa, kerrostetuissa eristelevyissä, kasvualustana elintarvikkeiden viljelyssä sekä erilaisissa käyttökohteissa, joissa tarvitaan iskunkestävyyttä, eristystä ja/tai keveyttä.
Materiaali vähentää muovijätettä, se on helppo kierrättää ja hävittää asianmukaisesti.
kuvat: Anne Kinnunen
Polttojätteestä metsien ruskeaksi kullaksi
Ligniini on puun sidosaine, jota on ollut vaikea käsitellä kemiallisesti. Siksi se on yleensä poltettu energiaksi.
Aallon tutkijat kehittivät yksinkertaisen ja kustannustehokkaan menetelmän, jolla voi valmistaa pallomaisia ligniinihiukkasia. Näillä voidaan korvata fossiilisia raaka-aineita ja myrkyllisiä kemikaaleja esimerkiksi liimoissa ja pinnoitteissa.
Keksintö on merkittävä paitsi ympäristön myös kannattavuuden näkökulmasta, sillä se voisi muuttaa lähes kolmanneksen metsäteollisuuden materiaalista energiajätteestä arvokkaaksi raaka-aineeksi. Tämä vähentäisi merkittävästi myös metsä- ja biotuoteteollisuuden hiilidioksidipäästöjä.
Ligniini voisi korvata tonneittain fossiilipohjaisia pinnoitteita ja kemikaaleja esimerkiksi vanerien liimoissa ja maaleissa. Vähäisempi formaldehydipitoisuus parantaisi myös sisäilman laatua.
Kuvat: Alexander Henn (1&2), Fotoni Film & Communications (3)
Tulevaisuuden biojalostamot ovat tehokkaampia alhaisemmalla kemikaalikuormituksella
Biojalostamot tuottavat hyödykkeitä orgaanisesta biomassasta, kuten puista tai maatalouden sivuvirroista.
Perinteiset biomassan fraktiointiteknologiat alihyödyntävät raaka-aineita. Erottelu tehdään voimakkailla kemikaaleilla, ja siksi prosessi toimii kannattavasti vain suuren mittakaavan tuotantolaitoksissa, joissa voidaan ottaa talteen ympäristölle haitalliset, myrkylliset rikkiyhdisteet.
Gamma-valerolaktoni (GVL) on biomassasta johdettu kemikaali. Se mahdollistaa turvallisen ja ympäristöystävällisen biomassan fraktioinnin. Menetelmä on yhteensopiva olemassa olevien laitteiden kanssa, ja kannattavaa pienemmässä mittakaavassa.
Prosessi on täysin rikitön ja klooriton, ja siksi biomassa voidaan hyödyntää lähes kokonaan – ei vain selluloosaa, vaan muutkin puun kemialliset ainesosat: hemiselluloosa, ligniini ja uuteaineet. GVL on kuitenkin kalliimpaa kuin useimmat muut massanvalmistusliuottimet.
Kuvat: Marianna Granatier
Tehdään tulevaisuus luonnonmateriaaleilla
Biomateriaaleja voi pitää monesta näkökulmasta parhaana vaihtoehtona tulevaisuutta ajatellen.
Ei muovia valtamerissä, ei enää luonnonvarojen tuhlaamista, kukoistava luonnon monimuotoisuus ympärillämme – mikä tulevaisuus, jonka puolesta haaveilla ja työskennellä!
Viimeisen kymmenen vuoden ajan CHEMARTS:in toiminta on auttanut opiskelijoita ja kaikkia meitä kuvittelemaan, kuinka puu- ja kasvipohjaisten orgaanisten materiaalien viisas hyödyntäminen auttaa ratkaisemaan luonnonvarojen niukkuutta ja ympäristöongelmia.
Uusien materiaalien kehittämisessä ja kokeiluissa on kuitenkin otettava huomioon vaikutukset koko järjestelmään, ei vain yhteen osaan sitä.
Kuvat: Eeva Suorlahti
Biopohjainen suojakääre vihanneksille
DipWrap on biopohjainen vaihtoehto päivittäistavarakaupan tuotteiden suojaamiseen käytettävälle muoviselle kutistemuoville.
Vihannekset ja hedelmät upotetaan vesipohjaiseen DipWrap-liuokseen, joka on valmistettu agarista, nanokiteisestä selluloosasta ja karnaubavahasta, ja joka kuivuessaan muodostaa kiinteän kalvon. Kun biohajoava kalvo on irrotettu, se on helppo hävittää.
Tiimi kehitti DipWrapin idean ja konseptin CHEMARTS-kurssilla. Projekti edusti Aalto-yliopistoa Biodesign Challenge 2021 -kilpailussa, ja voitti Outstanding Science Prize -palkinnon.
Kuvat: Ena Naito, Louise Kallai, Emilia Ikävalko, Sari Kupiainen
Upeaa nahkamaista materiaalia kukkajätteestä
Jopa 40 % leikkokukista heitetään pois jo ennen kuin ne saapuvat kuluttajille.
Kukkien varret ja lehdet sisältävät kuitua, joka voidaan jalostaa selluloosaksi. Terälehdet sisältävät vähemmän kuitua, mutta niiden kirkkaista väreistä voidaan tehdä pigmenttejä. Näistä kahdesta ainesosasta voidaan luoda rajaton määrä biopohjaisia materiaaleja.
Flower Matterin prosessi muuntaa kukkajätteet uusiksi tuotteiksi kuten paperiksi, biopohjaiseksi nahkamaiseksi materiaaliksi tai biovaahdoksi.
Materiaaleja voidaan hyödyntää monenlaisissa tuotteissa kukkakaupoissa, esimerkiksi kukkakimppupapereissa tai korvaamaan kukkien asettelussa käytettävän fenolivaahdosta tehdyn kukkasienen.
Kuvat: Irene Purasachit
Antibakteerinen sienilaastari
Suomalaisesta luonnosta inspiroitunut Betulina on vedellä aktivoitava laastari. Noin 80 % sen raaka-aineista on peräisin fomitopsis betulinasta, koivun kääpäsienestä.
Laastari koostuu kolmesta biohajoavasta kerroksesta: vettä hylkivästä kitiinipinnoitteesta, iholle turvallisesta liimakerroksesta ja tarttumattomasta parantavasta kerroksesta.
Koivun kääpää on käytetty perinteisessä lääketieteessä pohjoisella pallonpuoliskolla yli viiden vuosituhannen ajan, koska sillä on tulehduksia ja viruksia vähentäviä sekä antiseptisiä ja antibakteriaalisia ominaisuuksia.
Kuvat: Mikko Raskinen (1), Esa Kapila (2&3)
Merileväpyhättö antaa tunnustusta merenpohjien metsille
Nopeasti kasvavien levien kerääminen on keino vähentää vesistön ravinnepitoisuutta. Rehevöitynyt Itämeri tarvitsee kiireesti liiallisten ravinteiden poistoa jo osittain rappeutuneen ekosysteemin ja sen biologisen monimuotoisuuden palauttamiseksi.
Levän poistaminen Itämerestä hyödyttää suoraan meren ekosysteemiä, mutta samalla biomassaa kannattaa hyödyntää luonnollisena ja uusiutuvana materiaalina, joka tasapainoittaa meren ekosysteemiä ja vähentää päästöjä sekä materiaalijalanjälkeä. Tieteenalojen osaamista yhdistämällä on mahdollista kehittää tapoja hyödyntää levää raaka-aineena.
Esillä oli soveltavaa tutkimusta ja kokeiluja, joissa yhdistyvät muotoilu, meribiologia ja kemia.
Pyhätön tavoitteena on parantaa suuren yleisön ”valtamerilukutaitoa”: saada ihmiset innostumaan materiaalien kehityksestä ja merilevän käytöstä sekä muuttaa ajattelutapojamme siitä, miten huolehdimme ympäristöstämme ja merenalaisesta maailmasta, joka ei ole meille ihmisille tuttu.
Esillä oli Aalto-yliopiston ja Helsingin yliopiston opiskelijoiden ja henkilökunnan tuotoksia käynnissä olevasta merilevätutkimuksesta.
Kuvat: Mikko Raskinen (1,2) & Julia Lohmann (3)
Tuotetaanko uusiutuva aurinkoenergia uusiutuvasti?
Towardlessin tieteellis-taiteelliset teokset herättelevät runollisesti kriittistä ajattelua aurinkoenergiasta ja -teknologioista.
Maailmanlaajuisesti käydään puolueellista keskustelua siitä, mikä on uusiutuvaa. Aurinkoenergiaa pidetään uusiutuvana, koska auringonvalo on ehtymätöntä.
Aurinkopaneelit eivät kuitenkaan ole uusiutuvia – ne on valmistettu kaivoksista louhituista, epäorgaanisista, uusiutumattomista materiaaleista.
Kuinka kaukana olemme 100 % uusiutuvasta, orgaanisesta aurinkokennosta?
Vuodesta 2017 lähtien Aamo ArtScience -ryhmä on tehnyt aroniakasvista uutettuja luonnollisia väriaineita sisältäviä aurinkokennoja – tämä on uudenlainen visuaalisen taiteen ja käsityön muoto, joka hyödyntää ja yhdistää poikkitieteellisiä tieteellis-taiteellisia tutkimuksia ja löytöjä.
”Blck Vlvt”-teos on aronialla käsinmaalatuista aurinkopaneeleista tehty variaatio JMW Turnerin klassikkomaalauksesta. Lisäksi esillä oli ainutlaatuinen kokoelma teoksia fyysikko Janne Halmeen ja taiteilija Bartakun aurinkokennoarkistoista.
Kuvat: Anne Kinnunen
Verkkotapahtuma
Materialising the Future: CHEMARTS with Datemats @Material Village
9/9/2021 15.00 onwards
Expert presentations on emerging materials. Datemats is an Erasmus+ funded project that aims to implement a unique design-led teaching method in the field of emerging materials and technologies for students with a mixed background in design and engineering as well as to boost the transfer of knowledge and technology from academia and centres of research to industry.
Lue lisää projekteista:
aalto.fi/acoolerplanet
Built with Shorthand