VTT Impulssi 1/2015

1/2015

MCI

VTT

SUOMEN

TARKINTA

MITTAAMISTA

TIEDE Hulevedet hallintaan kaupungeissa

teknologia Biotaloudesta tulee totta

liiketoiminta Lankaa suoraan puusta

VTT

1/2015 44

VTT:n MIKESissä tarkkuus on itsetarkoitus.

14

Kuva: Mikko Vähäniitty

Simulaatiot ja stressitestit auttavat varautumaan poikkeustilanteisiin.

76 68

Piifotoniikka avaa uusia mahdollisuuksia tiedonsiirtoon.

”Dose Coach on tehty alusta loppuun VTT:llä.” marika kurkinen

2 VTT Impulssi

Pääkirjoitus

”Suomessa ei ole varaa päällekkäistutkimukseen eikä kvasitieteelliseen toimintaan.”

Erkki KM Leppävuori pääjohtaja, VTT Oy

Tehoa tutkimukseen

K

un tämä lehti ilmestyy, maan tärkeimmät poliittiset vaalit ovat takana ja uusi eduskunta valittu. Politiikassa siirrytään uuden hallituksen kautta siihen vaiheeseen, jossa vaalien alla annetut lupaukset punnitaan. Siirrymme poliittisiin lunastustalkoisiin.

Toivottavasti, sillä maamme tarvitsee nyt selkeää linjan­vetoa siitä, mille tulevaisuus rakennetaan. Tiedän, että valinnat ovat aina vaikeita, vaativat näkemystä ja ”out of box” -ajattelua. Omalta mukavuus­ alueelta on pakko poistua!

Leikkauksien kivuliaalle ja näivettymiseen johtavalle tielle on monta viittaa. Sen sijaan kasvua ja uudistumista tuovat tienviitat ovat harvassa. Niiden seuraaminen vaatii riskinottoa ja riskinsietoa.

Näen, että ainoa tehokas tie yritysten kilpailukyvyn parantamiseksi on panostus tutkimukseen. Sellaiseen tutkimukseen, joka kasvattaa tuottavuutta ja tuotteen jalostusarvoa, yrityksen kannattavuutta sekä edelleen kansantalouden hyvinvointia.

Olen surullisena seurannut

keskustelua eri alojen asiantuntijoiden ristiriitaisista näkemyksistä siitä, miten kilpailukykymme turvataan. Kustannustehokkuus on välttämätöntä, mutta vain vahva osaamiseen ja kilpailukykyisiin tuotteisiin rakentuva talous selviää globaaleilla markkinoilla.

Pienenä kansakuntana meidän pitää jakaa resurssit oikein ja keskittää rahoitus siten, että se tuottaa parhaan tuloksen. Suomessa ei millään muotoa ole varaa päällekkäistutkimukseen eikä rahoitusta tule tässä taloustilanteessa suunnata kvasitieteelliseen toimintaan.

Yliopistojen ja tutkimusinstituuttien yhteistyötä tulee tiivistää. Kuitenkin niin, että kullakin toimijalla on selvä missio ja mandaatti. Tuloksellisuuden ja vaikuttavuuden tulee ohjata rahoitusta. Tätä on arvi-

oitava vertailukelpoisilla talous- ja tuloskriteereillä, jotta nähdään mihin kannattaa ja mihin kykenemme panostamaan.

Mitä tulee uuden hallitusohjelman sisältöön, niin mallia voi hakea menneisyydestä. Aiempiin hallitus­ ohjelmiin kirjattu selkeä TKI-investointien toteuttaminen on mahdollistanut Suomen jatkuvan talouskasvun.

Edelliset kaksi hallitusta ovat korjanneet niitä viimeisiä talouden hedelmiä, joita aiempien vuosien vahva TKIpanostus on tuottanut. Jos nykyinen negatiivinen kehitys jatkuu, on lohduton tulos ennustettavissa!

Tilastokeskuksen mukaan tutkimus- ja kehitystoiminnan menojen kokonaissumma vuonna 2013 putosi 6,7 miljardiin euroon eli 3,3 prosenttiin brutto­ kansantuotteesta. Nyt ennustetaan laskusuunnan kiihtyvän ja viime vuoden panostusten päätyvän noin 6,4 miljardiin euroon eli 3,1 prosenttiin bruttokansantuotteesta. Näin ei voi jatkua! Kilpailijamaamme lisäävät jatkuvasti ja tuntuvasti TKI-resurssejaan.

Onko meillä varaa jäädä junasta?

Tutkimus ja kehitys, etenkin soveltavan tutkimuksen hyödyntäminen, on talouskasvun katalyytti. Valtion ja yritysten rohkeat, jopa riskillä tehdyt investoinnit uuteen teknologiaan ja innovaatioihin on saatava kasvuun. Maassamme oleva korkea osaamispääoma on saatava hyötykäyttöön ja tuloksiksi. Tekesin ja VTT Oy:n kaltaiset organisaatiot takaavat, että osaaminen saadaan muunnettua uusiksi yrityksiksi ja elinkeinoelämän kasvuksi. Näin voidaan suoraan vaikuttaa yritystemme tuottavuuden kasvuun ja kilpailukykyyn, uusien työpaikkojen syntyyn ja verotuloihin.

TKI-menojen tavoitteeksi on asetettava kahdeksan miljardia euroa eli neljän prosentin taso BKT:stä.

Tämä mahdollistaa talouskasvun ja kotimaisten yritysten kilpailukyvyn sekä ulkomaisten yritysten mielen­kiinnon ja sijoitukset Suomeen. n VTT Impulssi 3

Sisältö 1/2015 alkupalat Katse tulevaisuuteen................................. 6 Polttopiste................................................. 8 Ponsse: Ketterä ja nopea metsässä ja bisneksessä Riskienhallintaa mutkistuvassa maailmassa.............................................. 14

Kohtaamisia henkilö

58

72 62

TIEDE Tiedeuutisia.............................................................22 Kvanttinormaaleita uudistuvalle SI-järjestelmälle.......................................................24 Tutkija Antti Manninen Hienokemia tarvitsee biopohjaisia aromaatteja.....30 Tutkijat David Thomas, Matti Reinikainen Vettä läpäisevät päällysteet - uusia ratkaisuja kaupunkitulvien ehkäisyyn............................................36 Tutkijat Erika Holt, Hannele Kuosa, Juhani Koskenlaakso, Terhi Kling, Emma Niemeläinen, Harri Kivikoski

4 VTT Impulssi

Kuva: Juha Sarkkinen

Kolumni.................................................... 21 Matti Apunen

”Kalliille infrastruktuurille on tärkeää saada korkea käyttöaste.” konstantinos spartiotis

Kuva: Juho Kuva

54

Osakeyhtiönä suuntaa voi muuttaa nopeammin.

TEKNOLOGIA Teknologiauutisia..............................................................42 Kun osaat mitata, osaat parantaa...................................44 VTT:n MIKES Metrologia taitaa huipputarkat mittaukset.

Voiko ympäristöväittämiin luottaa?.................................50 Kuluttajan on tiedettävä, voiko ympäristöväittämiin luottaa.

Yrittäjien velvollisuus on etsiä kasvua.............................54 VTT Oy:n hallituksen puheenjohtaja Aaro Cantell uskoo kasvuun kehittämisen avulla.

Tehdään totta biotaloudesta............................................58 Uusi pilotointikeskus Bioruukki tarjoaa biotalouden tuotekehitykselle ainutlaatuisen yhteistyöalusten.

Pilottitehtaat jauhavat ideoista liiketoimintaa.................62 Pilottitehtaat nopeuttavat uusien ideoiden kehitystä.

8 liiketoiminta Liiketoimintauutisia.........................................................66 Pieni on suurta: kasvua ja uusia mahdollisuuksia piifotoniikassa......................................68 Nopea optinen tiedonsiirto korvaa sähköistä tiedonsiirtoa.

Röntgenkuvantaminen uudelle tasolle...........................72 Ajat on oiva esimerkki menestyneestä maailmanmarkkinoille pääsystä.

76 Teknologia on ainoa, jolla voidaan valmistaa lankaa suoraan puukuidusta.

Kestävästi lankaa puukuidusta.......................................76 Spinnova kehittää menetelmää, jolla puukuidusta kehrätään lankaa ympäristöystävällisesti.

VTT Impulssi 5

Digitalisaatio tasoittaa eroja Kun puhutaan D-sanasta, ei enää tarkoiteta devalvaatiota, vaan digitaalista murrosta.

Voiko digitalisaatio edistää myös tasa-arvoa?

Vastaus on kyllä.

Teksti Riitta Ekholm

T

uore Digibarometri 2015 lataa sekä hyvää että huonoa kansakunnan digitaalisesta asennosta. Teknistä osaamista löytyy, mutta silti digistä ei saada riittävästi irti. Barometri mittaa, miten digitalisaatiota hyödynnetään yhteiskunnan näkökulmasta.

Kokonaisuutena Suomi pärjää hyvin ja nappaa hopeaa 22 maan joukosta. Kultaa vie Tanska. Suomella on maailman parhaat edellytykset hyötyä syvenevästä digitalisoitumisesta, mutta käytössä Suomi jää sijalle viisi. Hyvä kokonaissuoritus rakentuu tasaisuudelle.

Kärjistäen voisi sanoa, että lähes kaikki suomalaiset ovat verkon piirissä. Iästä, sukupuolesta, asuinpaikasta tai statuksesta huolimatta kansalaiset ovat melkoisen tasa-arvoisessa asemassa digitaalisessa maailmassa.

Mutta mielikuva kansasta, joka verkko­ pankin myötä on ajanut digiaikaan myös aikuisväestön, on osittain liian optimistinen.

Digibarometrissa suomalaiset rankattiin tietotekniikan kansalaistaidoissa keskikastiin.

Yhdessä luotu arvo VTT:llä digitaalisia palveluja tutkivan tiimin vetäjä Anu Seisto pohtii Digibarometri 2015 -tuloksia Suomen osalta.

– Olemme saaneet samansuuntaisia tuloksia EIT ICT Labsin Trusted Clouds -tutkimuksesta. Tähän nettipohjaiseen kyselytutkimuk-

6 VTT Impulssi

seen osallistui reilut 500 suomalaista kattaen tasaisesti koko maan, sanoo Seisto.

Sosiaalista mediaa kuten Facebookia käytetään Suomessa varsin tasa-arvoisesti. Yli 65-vuotiaista 70 prosentilla kyselyyn vastanneista on Facebook-tili. Sama lukema on ikäryhmällä myös pilvipalveluiden tuttuutta kysyttäessä. Sen sijaan Instagram, Spotify ja Netflix ovat pääsääntöisesti nuorten suosiossa.

– Kirjasto ja koulu luovat tasa-arvoa digi­ palveluiden käytössä. Älykännyköiden käyttö on yleistä jo ala-asteikäisillä riippumatta vanhempien tulotasosta. Turhaan ei puhutakaan nuorista diginatiiveina, sanoo Seisto.

Asenne teknologiaan on Suomessa kohdallaan, mutta kynnystä digipalveluiden aloittamiseen pitäisi madaltaa. Jos palvelut sisältävät entuudestaan tuttuja elementtejä, ne imaisevat helpommin mukaansa. Vanhemmalle väelle esimerkiksi pasianssin pelaaminen voi olla kannustimena hankkia tietokone ja harjoitella sen käyttöä.

– Myös Skypen käyttö on yleistynyt vanhemman ikäryhmän keskuudessa varsinkin, jos isovanhemmat ja lastenlapset asuvat eri paikkakunnilla. Lapsen konttaamista tai leikkimistä voi seurata välimatkasta huolimatta.

Seisto tutkii, miten teknologiaa voidaan hyödyntää käyttäjien näkökulmasta. Digitaalisten palveluiden pitää olla toimivia, kannattavia ja ennen kaikkea vastattava kohderyhmän

katse tulevaisuuteen tarpeita. Tätä varten Seiston tiimi kerää tietoa muun muassa ihmisten käyttäytymisestä.

– Nyt on tärkeää taata palveluiden tietoturva niin, että ihmiset voivat luottaa niiden käyttöön.

Digitalisoituminen pistää perinteisiä ajattelumalleja uusiksi. Ennen tehtiin tuote, joka myytiin ja syntyi bisnes. Nyt ytimessä on palvelu. Älykännykkää käytetään enää hyvin vähän vain puhelimena. Keskiössä ovat kamerat, whatsappit, meilit, videot ja sosiaalinen media.

– Olennaista on arvon luominen yhdessä.

Kun on verkossa, kaikilla on yhtäläinen mahdollisuus osallistua ja olla jakamassa tietoa.

Kaikki samalla viivalla Kun internetin käyttö yleistyi 1990-luvulla, digitaalinen kuilu oli kuuma puheenaihe.

Osalla kansalaisia oli yhteys verkkoon ja käytössä tietokone, osalla ei. Epätasa-arvo on dramaattisesti vähentynyt, eikä tutkimusprofessori Heikki Ailiston mukaan ilmiöstä enää keskustella tässä laajuudessa.

Nyt myös kehittyvillä mailla, kuten Kiinalla ja Afrikan mailla, on tietotekniset ja digitaaliset välineet käytössä. Kuilu syntyy verkko­ yhteyksien nopeuksista ja laitteiden tasosta, ei verkkoon pääsystä.

Mutta ilman kunnollista yhteyttä digi­ maailmaan ei ole mahdollisuutta taloudelliseen tasa-arvoon, täysipainoiseen urakehitykseen, yhteiskunnalliseen osallistumiseen ja oman terveyden seurantaan. Digitaalisuus nostaa myös tuottavuutta ja sitä kautta talouskasvua. Maalissa ei siis vielä olla: tekemistä riittää.

Koulutus on aina ollut tie kohti tasa-arvoa, ja peruskoulun myötä se on taannut lapsille tasavertaisen alustan. Nyt on Ailiston mukaan jumiuduttu paikoilleen.

– Digitalisaatio on kouluissa sitä, että oppilaat saattavat saada läppärit tai padit käyttöönsä. Se voisi olla jotakin aivan muuta.

Ailisto mainitsee esimerkkinä online-­kurssit, jotka ovat yleisiä Yhdysvalloissa. Interaktiivinen opetus hakkaa Ailiston mukaan mennen tullen luennot, joilla opiskelijat nuokkuvat omissa ajatuksissaan ja hyöty jää nollaksi.

Maksuton verkko-opiskelu on iso askel tasaarvoista koulutusta kohti. Osa joidenkin suurten yliopistojen kursseista on jo saatavilla ilmaiseksi. Bengalilais-amerikkalainen kouluttaja Salman Khan perusti vuonna 2006 yleis-

hyödyllisen koulutusjärjestön, jonka missiona on tarjota maksuton maailmanluokan koulutus kaikille kaikkialla.

– Khan avusti sukulaislasta matematiikassa sähköpostitse ja sai ajatuksen alustasta, jolla on harjoitustehtäviä ja opettajille työkaluja vapaasti käytössä, Ailisto sanoo.

Ikäteknologia avuksi – Oman terveyden hallinta web-sovelluksilla, appseilla ja eri laitteilla on trendi, jolla kannustetaan ihmisiä ennaltaehkäisevään terveydenhoitoon, sanoo tiiminvetäjä Johan Plomp.

Sovellusten laajamittainen käyttö itse­ hoidossa auttaa kuromaan epätasa-arvoa, joka syntyy julkisen ja yksityisen terveydenhuollon ja työterveydenhoidossa olevien välillä. Oman terveyden seuraamisen mahdollisuuksia testataan Tekesin strategisessa avauksessa DHR (Digital Health Revolution).

Plomp on kollegoineen vuosien varrella ollut mukana lukuisissa VTT:n terveyden­ huollon projekteissa, jotka ovat tukeneet ikääntyvien itsenäistä selviytymistä kotona. Vanhusten arkea on pyritty tukemaan muun muassa ympäristön hallinta- ja monitorointiratkaisuilla, digi- ja kommunikointipalveluilla, robotiikalla sekä etähoita helpottavilla konsepteilla.

Meneillään olevassa Empathic Products -projektissa tutkitaan VTT:n syvyyskamerapohjaisen People Tracker -teknologian käyttöä ikääntyvien arjen seuraamisessa ja poikkeus­ tilanteiden huomaamisessa.

Kansainvälisen AAL-ohjelman (Ambient Assisted Living) tuella VTT on kehittänyt myös tasapainomittausmenetelmän.

– Ikääntyvien kaatuminen heikentää elämänlaatua ja on kallista myös yhteiskunnalle, sanoo Plomp.

Myös Alzheimerin taudin varhaiseen tunnistamiseen on kehitetty menetelmä, jonka kaupallistamiseksi on syntynyt Combinosticsniminen yritys.

Pertti Kurikan Nimipäiven valinta Suomen ehdokkaaksi Eurovision laulukilpailuun on Plompin mukaan hieno asia. Eureka/ITEA DIYSE-projektissa VTT teki yhteistyötä Rinnekodin kanssa. Hankkeessa kehitettiin kehitys­ vammaisille sopivia digitaalisia soittimia ja hallinta­paneeli musiikkiterapian työkaluksi. n

VTT Impulssi 7

Ketterä ja nopea

metsässä ja

Metsäkoneistaan tunnettu Ponsse on muutosvaiheessa. Uudet tuotteet tulevat sarjatuotantoon vaiheittain vuonna 2015. Kehitys on ollut nopeaa viime vuosina, ja yritys on noussut alansa markkinajohtajaksi usealla teollisen puunkorjuun markkinalla.

Teksti Paula Bergqvist Kuvat Ponsse ja Paula Bergqvist

8 VTT Impulssi

bisneksessä

VTT Impulssi 9

T

ämä on yhtiön historian suurin yksittäinen mallistouudistus ja mittava muutosprosessi tehtaalla uusine ratkaisuineen ja moottoreineen, sanoo Ponssen toimitusjohtaja Juho Nummela.

Tuoteuudistuksessa on keskitytty tehokkuuteen, rakenteiden kestävyyteen, helppoon huollettavuuteen ja käytettävyyteen. Samalla otetaan käyttöön EU:n uudet ympäristövaatimusten mukaiset moottorit.

– Vuoden 2009 jälkeen talouden syklit ovat olleet nopeita, ja viime vuosi oli meille kaikkien aikojen menestysvuosi. Olemme pystyneet omilla toimillamme vaikuttamaan siihen, että asiakkaat ovat kiinnostuneet tuotteistamme.

Ponsse on esimerkki siitä, miten yritystoiminta voi kannattaa Suomessa ja PohjoisSavossa – etäällä teollisuuskeskittymistä.

Nummela nimeää kolme tekijää, jotka ovat tehneet menestymisen mahdolliseksi: uusiutuminen, hyvä koulutustaso ja innovaatiojärjestelmän toimivuus.

– Nopea uusiutuminen sekä tuote- että tuotanto­teknologiassa mahdollistaa osaltaan Suomessa korkean teknologian laitteiden valmistamisen. Tuottavuuden on myös oltava riit10 VTT Impulssi

tävällä tasolla, jotta liiketoiminta täällä kannattaa. Suomen kilpailukyky laahaa perässä ja aiheuttaa osaltaan riskejä, mutta olemme pitäneet sekä tuotekehityksen että tuotannon vahvasti Suomessa.

Laajan omavalmistuksen lisäksi Ponssella on tiivis alihankkijaverkosto. Yrityksen periaatteena on, että myös alihankkijoiden pitää pystyä kehittymään, investoimaan ja verkottumaan.

– Tehtaan ja kumppanuusyritysten muodostamassa yrityskylässä Vieremällä suunnittelu ja valmistus toimivat lähekkäin, jolloin kommunikointikin sujuu, sanoo Nummela.

Tuotevalikoimaan kuuluu laaja kokoelma metsäkoneita erilaisiin olosuhteisiin: jyrkistä rinteistä tiheisiin eukalyptus-plantaaseihin.

Myös vientimaiden infrastruktuurien taso vaihtelee, mikä tuo mukanaan haasteita varaosien toimituksiin ja koneiden huoltoon.

– Tehtävämme on taata, että urakoitsija pärjää metsässä. Koneet on pidettävä Siperian pakkasissakin hyvässä käyttökunnossa. Se merkitsee varaosa- ja huoltopalveluverkostojen jatkuvaa kehittämistä, sillä verkoston on kehityttävä myynnin ja tuotteiden mukana. Hyvä verkosto mahdollistaa pitkäaikaisen toiminnan, toteaa Nummela.

”Tutkimusaiheet ovat vuosien varrella liittyneet muun muassa tärinän vaimennukseen sekä erilaisiin ohjausjärjestelmien turvallisuusarviointeihin.”

Tuotekehitysideat haetaan metsästä Asiakaslähtöinen toiminta on Ponssella tärkeä osa tuotekehitystä.

– On hyvä ymmärtää, millaista urakoitsijan arki on. Metsänlaidasta on saatu parhaat ideat tuotekehitykseen. Myös jälleenmyyjäverkostostamme saamme arvokasta palautetta.

– Pidämme yhteyksiä yllä myös metsäyhtiöihin niin Suomessa kuin vientimarkkinoilla.

Valmistamme koneet runkorakenteita myöten täysin itse Vieremällä. Meille runkojen valmistus on tärkeä osa tuotetta. Ponssen tehtaassa kyse ei ole siis pelkästä kokoonpanosta, tähdentää Nummela.

Tuotekehityksen ja testauksen Ponsse tekee myös itse, ja niistä vastaa teknologia- ja tuotekehitysjohtaja Juha Inberg. Uusi tuotekehityksen prototestaushalli valmistui maaliskuussa.

Asiakkaiden tarpeet ratkaisevat kehityssuunnan Nummela ja Inberg eivät ryhdy veikkaamaan, mikä on seuraava teknologiaharppaus konepaja-alalla. Digitaalisuus tarjoaa heidän mukaansa uusia mahdollisuuksia vielä pitkään.

– Ponssen koneet aistivat itseään yhä enemmän. Saamme niiden muodostamasta verkostosta kehityksen myötä yhä enemmän tietoa siitä, miten asiakkaat hyödyntävät tuotteita. Se on arvokasta tietoa tuotannolle ja tuotekehitykselle, toteaa Inberg.

– Mielenkiintoisia teknologisia mahdollisuuksia on paljon. Keskitymme niihin, jotka vievät korjuuteknologiaa, koneiden tuotta-

Ponssen koneet suunnitellaan ja valmistetaan edelleen Vieremällä.

→ VTT Impulssi 11

”Metsänlaidasta on saatu parhaat ideat tuotekehitykseen.” vuutta ja luotettavuutta sekä kuljettajan työoloja eteenpäin.

– Asiakkaan koneet on pidettävä tuottavina päivittäin ja kuljettaja pidettävä virkeänä tarkkaavaisuutta ja nopeita päätöksiä vaativassa korjuutyössä. Loppukädessä varaosatoimitusten ja huollon toimivuus ratkaisee pelin, toteaa Nummela.

Mukana verkostohankkeissa Viime vuosina Ponsse on ollut aktiivisesti mukana metalli- ja koneenrakennusalan strategisen huippuosaamisen keskittymän FIMECC Oy:n koordinoimissa verkostohankkeissa.

Yhteistyötä VTT:n ja yliopistojen kanssa on

12 VTT Impulssi

käynnissä esimerkiksi MANU-ohjelmassa, jossa tavoitteet ovat toimittajaverkoston kehittämisessä digitalisaation tarjoamin keinoin.

VTT:n kanssa toteutetut tutkimusaiheet ovat vuosien varrella liittyneet muun muassa tärinän vaimennukseen sekä erilaisiin ohjausjärjestelmien turvallisuusarviointeihin.

– FIMECCin, Ponssen ja VTT:n kesken on syntynyt hyvää kolmijalkayhteistyötä, toteaa Nummela.

– Asiakkaan tarpeiden tunnistamiseen kannattaa VTT:nkin panostaa, jotta asiat saadaan maaliin. Kovin yleiset tutkimushankkeet eivät meitä palvele: tuloksia haluamme yleensä nopeasti.

– VTT on mielellään mukana yritysten tuote­kehityksessä eri aihepiireissä, ja kone­ puolella on käynnissä useita uusiin innovatiivisiin ratkaisuihin tähtääviä tuotteistamisprojekteja. Pyrimme uudessa VTT Oy:ssä entistä lähemmäs asiakkaitamme ja tarjoamaan palveluita selkeänä jatkona asiakkaan omaan tuote­ kehitykseen. Tutkimuksen ja yrityksen tuotekehityksen välisen kuilun kaventaminen on meille tärkeä tavoite, kertoo VTT:n asiakaspäällikkö Pirkka Tukeva. n

Juho Nummela, Juha Inberg ja Ponssen uuteen mallistoon kuuluva Scorpionharvesteri. Koneen erityisominaisuuksia ovat pienet pintapaineet, vakaus, korkea tuottavuus ja kuljettajan ergonominen työtila.

Konepajasta konserniksi metsäkoneyritys Ponssen perusti pohjoissavolainen metsuri Einari Vidgrén (1943-2010) vuonna 1970.

Savotat olivat nuorelle miehelle raskasta työtä eikä kestäviä koneita ollut saatavilla. Vidgrén päätti rakentaa oman. Koneesta tuli kestävä, ja se kulki hyvin metsässä. Kun niitä halusivat muutkin, Vidgrén päätti perustaa tehtaan. Se sai ryhdikkään nimensä hyvänä jäniskoirana Vieremällä tunnetusta sekarotuisesta Ponsse-koirasta.

Metsätraktoreiden valmistus alkoi Vieremällä vuonna 1970. Ensimmäinen harvesteri valmistui 1986, jolloin mukaan tuli myös harvesteripäiden ja mittalaitteiden valmistus. Kauppa kävi hyvin, ja yrityksellä oli jo innokkaita ostajia.

Vuonna 1988 Ponsse myytiin Interpolator Oy:lle, mutta laman takia omistus siirtyi pian takaisin Vidgrénin perheelle. Vienti lähti vauhtiin, ja vuonna 1995 yritys vietiin pörssiin. Kasvu

on ollut sen jälkeen voimakasta. Tytäryhtiöt huolehtivat maailmalla myynnistä, huollosta ja varaosista. Ponssen metsäkoneita on myyty 40:een maahan.

Konserniin kuuluvat Ponsse Oyj:n lisäksi tytäryhtiöt Ruotsissa, Norjassa, Isossa-Britanniassa, Ranskassa, Yhdysvalloissa, Brasiliassa, Venäjällä, Kiinassa, Uruguayssa sekä suomalainen Epec Oy. Yhtiön liikevaihto oli 390,8 miljoonaa euroa vuonna 2014. Kansainvälisten liiketoimintojen osuus kokonaisliikevaihdosta oli 75 prosenttia.

Koneet suunnitellaan ja valmistetaan Vieremällä. Ponssesta on kehittynyt 2000-luvulta lähtien alansa markkinajohtaja Suomessa, ja yhtiö on kansainvälisestikin katsottuna yksi suurimpia tavaralajimenetelmän metsäkoneiden valmistajia. Konsernin palveluksessa on noin 1 200 henkilöä.

VTT Impulssi 13

a a t n i l l a h riskien

mutkistuvassa maailmassa Teksti Matti Välimäki Kuvat iStockphoto

14 VTT Impulssi

Mitä kaikkea seuraa, jos sähköt katkeavat Lapista?

VTT auttaa yhdessä kumppaniensa kanssa viranomaisia valmistautumaan tilanteeseen.

Simulaatiot ja stressitestit ovat käteviä työkaluja maailmassa, jossa kaikki vaikuttaa kaikkeen.

VTT Impulssi 15

T

urvallisuuteen liittyvästä tutkimus- ja kehitystyöstä on VTT:llä jo vuosikymmenten kokemus. Sen vahvuus­alueita ovat erityisesti turvallisuusriskien hallinta ja turvallisuusjohtaminen, teknisten järjestelmien käyttövarmuuden hallinta sekä päätöksenteon tukeminen.

Tutkimuksen suuntaus ja tavoitteet muuttuvat tarpeiden mukana. Maailma muuttuu kiihtyvällä vauhdilla. Tekniset järjestelmät ovat entistä monimutkaisempia ja aikaisempaa riippuvaisempia toisistaan.

VTT:n Riskienhallinta-tutkimustiimin päällikkö Liisa Poussa ja turvallisuustutkimuksen tutkimusprofessori Veikko Rouhiainen kertovat, että monimutkaistuvassa maailmassa turvallisuusriskien hallinta on koko ajan vaativampaa.

– Tiedonkeruun mahdollisuudet monipuolistuvat, analytiikka kehittyy ja mahdollisuudet erilaisten ajantasaisten turvallisuusindikaattorien käyttöön lisääntyvät. Tämä edesauttaa dynaamisen tilannekuvan muodostamista. Toisaalta haasteena on tunnistaa tieto­massasta relevantti tieto ja miten sitä käytetään päätöksenteossa eri organisaatiotasoilla, Poussa pohtii.

– Päätöksenteon näkökulmasta oleellista on myös esimerkiksi jalostaa data informaatioksi, joka avautuu helposti ja nopeasti. Tiedon ja siihen liittyvän epävarmuuden visualisointiin pitäisi panostaa yhä enemmän.

Lisäksi niukkenevat resurssit lisäävät turvallisuuspuolella edelleen kustannus-hyöty-­ tarkasteluja.

– Yhteiskunnallisissa asioissa haasteena usein on, että maksaja ja hyötyjä ovat eri tahoja, jolloin jokaisen toimijan pitäisi ajatella systeemisesti ja arvioida kokonaisuutta ja toimenpiteiden vaikutuksia monikriteerisesti eri toimijoiden kannalta, Poussa miettii.

Simulaatioilla ja stressitesteillä uusia kehitysmahdollisuuksia Poussa ja Rouhiainen puhuvat erityisesti erilaisten simulaatioiden ja stressitestien puolesta.

Simulaatiot ovat malleja, joilla voidaan havainnollistaa ja tutkia virtuaalisesti sitä, miten prosessit ja ihmiset – tai vaikkapa koneet tai rakennukset – toimivat erilaisissa olosuhteissa.

16 VTT Impulssi

”haasteena on tunnistaa tietomassasta relevantti tieto.”

”turvallisuusriskien hallinta on koko ajan vaativampaa”

– Simulaatioiden avulla asioita on monin verroin halvempaa ja nopeampaa tutkia kuin kenttäolosuhteissa, Veikko Rouhiainen huomauttaa.

Stressitestillä voidaan taas tutkia sitä, miten tarkasteltava kohde on varautunut ja selviää poikkeuksellisista olosuhteista. Termi tuli alun perin tutuksi pankkimaailmasta, mutta nyttemmin stressitestit ovat levinneet myös ydin­ voimapuolelle ja viimeisemmäksi kaivoksiin.

Tilaisuuksia kehittyä ja voimistua Viranomaisetkin pyrkivät priorisoimaan ja fokusoimaan toimintaansa entistä enemmän.

– Omavalvonnassa olisi paljon kehitettävää. Yhteiskunnan kannalta kriittisiä toimintoja pitäisi tutkia stressitesteillä nykyistä enemmän, Rouhiainen muotoilee.

Toisaalta monet yhteiskunnan keskeiset toiminnot ovat yritysten pyörittämiä. Viranomaisilla ei ole aikaa tai resursseja valvoa riittävästi yritysten toimintaa, joten avainasemaan nousee yritysten omavalvonta.

– Yritysten pitäisi ylipäätään – toimialasta riippumatta – varautua nykyistä enemmän myös poikkeuksellisiin tilanteisiin ja ulkoisiin VTT Impulssi 17

Yritysten pitäisi varautua poikkeustilanteisiin nykyistä paremmin

riskeihin. Yritysten olisi selvitettävä haavoittuvuutensa, mikä voi avata niille myös aivan uusia mahdollisuuksia kehittää toimintaansa ja vahvistua. Tämän näkökulman merkitys saattaa tulevaisuudessa korostua, Rouhiainen pohtii.

Hän huomauttaa, että tärkeää ei ole niinkään että yksittäiset asiat optimoidaan, vaan että kokonaisuus optimoidaan.

– Yksi näkökulma on sitten vielä se, että mikä on yhteiskunnallisesti hyväksyttävää. Turvallisuusasioissa pitää huomioida myös esimerkiksi se, että yksilönsuoja rajoittaa käytännössä tiedonkeruuta.

Kriisienhallinnassa järjestelmät saatava kommunikoimaan keskenään VTT on mukana lukuisissa turvallisuushankkeissa. Yksi näistä on EU:n tukema Crismahanke (Modelling crisis management for improved action and preparedness), jossa pyritään kehittämään yhteiskunnan toimintavarmuutta sekä muun muassa optimoimaan pelastus­ operaatioita erilaisissa siviilikriiseissä ja suuronnettomuuksissa. Hankkeessa luodaan työkaluja mahdollisen kriisitilanteen muodostamiseen sekä tilanteiden simulointiin.

VTT:n johtaman Crisma-projektin koordinaattori Anna-Mari Heikkilä kertoo, että hankkeeseen liittyy esimerkiksi pilottitutkimus, jossa selvitetään, mitä tapahtuu, jos talvimyrsky iskee Lappiin ja katkaisee sähköt laajalta alueelta.

18 VTT Impulssi

– Eri toimijoilla, esimerkiksi kunnilla, infrastruktuurin ylläpitäjillä, pelastuslaitoksella sekä sosiaali- ja terveysalan ammattilaisilla on jo entuudestaan olemassa tällaisia tilanteita varten omia toimintasuunnitelmiaan ja mallejaan. Ongelmana on, että eri tahojen järjestelmät ja tiedot eivät keskustele keskenään, jolloin kokonais­kuvan hahmottaminen on vaikeaa.

Tilanne jää helposti varsin abstraktiksi.

Crismassa luodaan ympäristö, jossa oleelliset tiedot yhdistyvät, ja jolla tilannetta voidaan simuloida. Tällöin voidaan myös etukäteen nähdä, mikä vaikutus erilaisilla yksittäisillä toimenpiteillä on ja miten eri toimet vaikuttavat mahdollisesti toisiinsa.

– Työkalun avulla voidaan löytää parhaat toimintatavat ja harjoitella yhteistyötä niin, että kaikkien resurssit tulevat hyödynnettyä maksimaalisesti.

Puntaroitavana myös kustannustehokkuus Crisman Lappi-pilottitutkimuksessa luotavan järjestelmän perusdataa ovat esimerkiksi tiedot eri alueiden rakennuskannasta ja rakennusten kylmänkestävyydestä sekä väestön ikärakenteesta. Perusdataan kuuluvat niin ikään esimerkiksi Ilmatieteen laitoksen säämallit ja tiedot evakuointikohteista.

Mutta lisäksi järjestelmään voidaan syöttää myös kustannustietoja vaikkapa siitä, mitä maksavat linja-autokuljetukset Kemistä Tornioon tai talojen jäätymisvauriot.

– Tällaiset tiedot auttavat osaltaan suuntaamaan resursseja oikein ja tekemään myös talouden näkökulmasta mahdollisimman järkeviä päätöksiä.

Crismassa keskeinen informaatio visualisoidaan päätöksenteon tueksi.

– Näin eri tahojen edustajat saavat nopeasti yleiskäsityksen asiasta. Myös päättäjät tarvitsevat visuaalista informaatiota asioiden esittelyssä, Heikkilä huomauttaa.

VTT seuraa myös Crisman muita osahankkeita. Italiassa varaudutaan simulaatioiden avulla maanjäristykseen ja Ranskassa hyökyaallon aiheuttamaan tuhoon. Israelissa simuloidaan sataman kemikaalionnettomuutta ja Saksassa suuronnettomuuden jälkeistä pelastustoimintaa.

”informaatio visualisoidaan päätöksenteon tueksi.”

VTT:n keskeinen turvallisuusosaaminen • Turvallisuusriskien kartoitus ja arviointi • Turvallisuusjohtaminen ja varautuminen • Riskien havainnollistaminen ja simulointi • Teknisten järjestelmien käyttövarmuuden hallinta • Tieto- ja kyberturvallisuus

Automaattista rajanvalvontaa Yhteiskunnan kannalta tärkeisiin turvallisuuden osa-alueisiin kuuluu myös esimerkiksi rajavalvonta. Fastpass-hankkeessa VTT kehittää kumppaneineen teknologiaa ja ratkaisuja, joiden avulla matkustajat voidaan tunnistaa EU:n ulkorajoilla automaattisesti.

VTT Impulssi 19

Erikoistutkija Sirra Toivonen kertoo, että

EU-hankkeen tarkoituksena on tehdä rajanylityksestä nopeampaa, luotettavampaa ja kustannustehokkaampaa.

– Hankkeessa käytetään laitteita, jotka tunnistavat matkustajan kasvon ja sormenjäljet. Automaatti ottaa esimerkiksi matkustajasta kasvokuvan ja vertaa tätä biometrisen passin kuvaan sekä passin mikrosirun sisältämiin tietoihin.

VTT on kehittänyt hankkeessa käyttäjä- ja turvallisuusvaatimusten hallintaa, muun muassa järjestelmävaatimusten määrittelyä sekä käyttö­ kokemuksen analysointia ja riskianalyysejä.

Lopputulokset kootaan parhaiksi käytännöiksi.

– Automaattinen rajanvalvonta on yleistynyt etenkin lentokentillä, ja järjestelmien harmonisoinnille on tarvetta.

Fastpass-hankkeen uutta teknologiaa testataan Wienin lentokentällä, Romanian maa­ rajalla ja Mykonoksen satamassa Kreikassa.

Biometriikka lisää helppoutta Yksi kumppaneista, jonka VTT toi mukaan Fastpass-hankkeeseen, on tamperelainen Deltabit, joka on erikoistunut sormenjälkien perusteella tehtävään tunnistukseen.

Toimitusjohtaja Jukka Hosio kertoo, että Fastpass-hankkeessa yritys selvittää, miten sormenjälkitunnistus voitaisiin tuoda mahdollisimman kätevästi henkilötunnistukseen lentoasemilla, satamissa ja maarajoilla.

– Selvitämme monen muun asian ohella muun muassa sitä, mitä prosessiin vaikuttaisi monen sormen tunnistus yhden sormen sijasta ja 3D-kuvan käyttäminen 2D-kuvan sijasta.

Hän kertoo, että tutkimushankkeeseen osallistuminen VTT:n kanssa tarjoaa yritykselle mahdollisuuden oppia paljon uutta.

– Pääsemme myös näkemään koko eko­ systeemin, mitä alalla tarvitaan eri maissa ja erilaisissa kohteissa.

Mitä uusi teknologia voi Hosion mielestä tarjota turvallisuudelle?

– Se, mitä me ensisijaisesti tarjoamme, on helppous ja yksinkertaisuus. Toisaalta turvallisuuttakin on mahdollista lisätä entisestään, jos uusi tunnistustapa otetaan vanhojen rinnalle.

– Todennäköisesti tulevaisuudessa nykyiset turvallisuuskäytäntömme tuntuvat hassuilta.

20 VTT Impulssi

Se, että joka paikkaan pitää kuljettaa avaimia, kulkukortteja, passeja, käyttäjätunnuksia ja salasanoja, kun kaikki biometriseen tunnistukseen tarvittava tieto on koko ajan mukanamme, Jukka Hosio huomauttaa. n

turvallisuus on kaikkialla turvallisuus voidaan jakaa käsitteisiin

safety ja security. Näistä ensimmäisessä keskiössä ovat tahattomat tapahtumat, esimerkiksi onnettomuudet, inhimilliset virheet tai vaikkapa ikääntymisen aiheuttama toimintakyvyn heikkeneminen. Securityajattelussa varaudutaan ennen kaikkea jonkin ulkopuolisen tahon tahalliseen toimintaan.

Tutkimusprofessori Veikko Rouhiainen huomauttaa, että turvallisuus on kaikkialla; sen pitää olla mukana kaikessa teknologiatutkimuksessa, uhkana ja mahdollisuutena.

Yhteiskunnan ja yritysten on varmistettava toimintojensa ja prosessiensa – samoin kuin tietenkin palveluidensa ja tuotteidensa – jatkuvuus ja turvallisuus. Liiketoiminnassa turvallisuus ja luotettavuus ovat tärkeitä kilpailuvaltteja.

– Olemme aikaisempaa riippuvampia sähköstä ja tietotekniikasta. Tietotekniikan kehityksen myötä olemme kohdanneet myös aivan uudenlaisia riskejä. Moni­ mutkaistuvassa maailmassa turvallisuusriskien kartoittaminen on aikaisempaa haasteellisempaa.

Toisaalta yksittäisen ihmisen kannattaa ehkä samaan aikaan muistaa, että arkielämämme on monessa suhteessa paljon turvallisempaa kuin vielä vähän aikaa sitten – varsinkin jos mittarina on henkeen kohdistuva uhka.

– Lääketieteen kehittymisen ja aikaisempaa terveellisempien elämäntapojen vuoksi keskimääräinen elinikä on kasvanut.

Henkirikosten määrä on laskenut. Liikennekuolemien määrä on pudonnut radikaalisti, vaikka liikenteen määrä on kasvanut.

Samaten vaikkapa työ- ja tuoteturvallisuudessa on otettu valtavia harppauksia eteenpäin, Rouhiainen mainitsee muutamia esimerkkejä.

kolumni

Matti Apunen johtaja Elinkeinoelämän valtuuskunta, EVA

”Missä on viisaus joka hukkui tietoon missä on tieto, joka hukkui informaatioon”, sanaili runoilija T. S. Eliot ja osui taas asian ytimeen.

Ennen kuin tieto hukkuu numeroihin Suomessa ei ole ollut perinnettä arvioida tieteellisin menetelmin aktiivista työvoimapolitiikkaa ja tästä johtuen kuva toimenpiteiden toimivuudesta on

hajanainen.

Esimerkiksi Saksassa Hartz-reformien yhteydessä työvoimapolitiikan tehostamiseen tähdättiin myös velvollisuudella arvioida työvoimapolitiikan toimivuutta tieteellisin menetelmin. Ajatuksena oli, että arviointien perusteella toimenpiteitä voitaisiin kehittää ja resursseja kohdistaa tehokkaisiin toimenpiteisiin.”

Näin kirjoittaa tutkija Antti Kauhanen tuoreessa Elinkeinoelämän tutkimuslaitoksen Etlan julkaisussa Muistioita tulevalle hallitukselle. Pysäyttäviä virkkeitä.

Tuntuu melkein pyhäinhäväistykseltä sanoa, että superrationaaliseksi itsensä ymmärtävässä Suomessa päätöksenteko ei olisikaan kaikilta osin tutkimus­ tietoon perustuvaa. Ohjaamme siis merkittäviä summia rahaa politiikkatoimiin, joiden vaikuttavuuden arvioinnin jätämme arvailun, vakuutusten tai uskomusten varaan?

Samaan aikaan numeroista ei ole pulaa. Erilaiset etu- ja painostusjärjestöt, tutkimuslaitokset, kansalaisliikkeet ja virkamiehet tuottavat valtavia määriä aineistoja, joka luonnollisesti esitetään faktana.

Ongelma on se, että tämä tieto on kaikkea muuta kuin yhdensuuntaista. Tiedon käsittelyn metodia ei aina kerrota, mutta toivottavasti joskus edes kysytään.

Poliitikon dilemma ei siis ole informaation vähyys, vaan sen luotettavuus. Ketä hän uskoo?

Kysyin asiaa politiikan tekijältä, väistyvältä kansanedustajalta Mikael Jungnerilta, jonka vastaus oli veitsenterävä.

Jungnerin mukaan evidenssiä voi käyttää oman, valmiin käsityksensä vahvistamiseen, ja silloin on enemmän kuin todennäköistä että lujitamme ennakko­käsityksiämme huolella valituilla faktoilla.

Mutta jos käytämme evidenssiä siihen, että etsimme omasta ajattelustamme heikkouksia, on edes teoriassa mahdollista, että lähestymme optimaalista ratkaisua.

Olen samaa mieltä. Hyvä, näyttöpohjainen päätöksen­teko on ennen kaikkea ideoiden lujuuslaskentaa.

Hyvällä julkisella päätöksenteolla on kolme päämäärää. Ennen kaikkea sen pitää lujittaa kansalaisten luottamusta hallintoon. Jotta näin kävisi, päätöksen­teon ja sen aineistojen on oltava läpinäkyviä. Ja hyväksi lopuksi päätöksenteon on keskityttävä tuloksiin eikä prosessien puhdasoppisuuteen.

Ja jotta voisimme keskittyä tuloksiin, meidän täytyy olla varmoja tai edes uskoa, että tavoitteet on asetettu selkeästi ja että tavoitteiden toteutumista mitataan.

Päätöksentekokoneiston – poliitikkojen, virkamiesten, eduskunnan, ministeriöitten, valtuustojen, kuntien – pitää olla asiantunteva ostaja tutkimustiedon markkinoilla, ei vain oman totuutensa tuottaja. Valmistelun tehtävä on mitata kerätyn tiedon ja argumenttien laadukkuutta.

Eikä mitään löydöstä pidä sulkea pois vain esittäjänsä taustan vuoksi.

Tämä niin sanottu motiiviansa on poliittisen keskustelun suurin kompastuskivi. Minulla voi olla turvallisuuspoliittisessa keskustelussa motiivi, koska kannatan Suomen Nato-jäsenyyttä, mutta minulla voi olla myös pointti. Nato-kantani tunnustaminen ei tee turvallisuuspoliittisista argumenteistani automaattisesti pätemättömiä.

Oikeus omiin mielipiteisiin on kuitenkin eri asia kuin oikeus omiin tosiasioihin. Jos faktat eivät ole yhteisiä, päätöksenteko hajoaa.

Median lämmittämässä keskusteluilmastossa tieteellisesti tuotetut faktat ja elämäntapaan perustuva uskomustieto kulkevat iloisesti rinnakkain. Yliopistoja käyneet ihmiset uskovat laimennettuun koivuntuhkaan ja sanovat, että ei ole väärin tulla autuaaksi uskollaan. Mutta vaikka joku kokee, että homeopaattinen vesilasillinen häntä auttaa, päätöksen­ tekijän on silti vaadittava evidenssiä, näyttöä ja koettelua – muiden vuoksi. n

VTT Impulssi 21

TIEDE

VTT-asiantuntijat tekevät tieteestä teknologiaa

87 %

Kaarnasta uusia tuotteita tonnista kuivaa puunkuorta voidaan valmistaa vähintään 130 kg tanniinijauhetta, jolloin poltettavaksi jää vielä 87 prosenttia alkuperäisestä kuoresta. Tanniinilla voitaisiin korvata teollisuudessa fossiilisten kemikaalien käyttöä liimoissa ja eristevaahdoissa. Suomessa havupuiden tanniini soveltuisi hyvin liimantuotantoon ja puutuoteteollisuudessa liimattujen puutuotteiden valmistukseen. Se myös parantaa eristevaahtojen palonkestävyyttä.

VTT on kehittänyt yhteistyökumppaneidensa kanssa kansainvälisessä ERA-NET-hankkeessa tanniinin uuttoprosessia paperi- ja puuteollisuuden sivutuotteena syntyvästä kuorimateriaalista nostaakseen nykyisellään polttoon menevän jakeen jalostusarvoa.

Morfiinitesti painettiin paperille VTT on onnistunut ensimmäisenä kehittämään paperille painetun huumetestin. Painotekniikkaan perustuvan morfiinitestin valmistuksessa morfiinin tunnistusmolekyyleinä hyödynnettiin VTT:llä molekyylibiologian menetelmin kehitettyjä vastaaineita. Pikatestien valmistaminen painotekniikalla mahdollistaa massatuotannon ja edulliset tuotantokustannukset. Paperille painetun testin avulla voidaan tutkia nopeasti jonkin yhdisteen esiintyminen näytteessä. Nyt kehitetty testi on sovellettavissa esimerkiksi työpaikkojen ja liikennevalvonnan huume­ testauksessa.

22 VTT Impulssi

kuoresta jää poltettavaksi, kun tanniini on kerätty kaarnasta talteen.

Oluen hybridihiivojen kehitys onnistui VTT on julkaissut ensimmäisenä tieteellisen tutkimuksen hybridi­ lager-hiivojen kehittämisen onnistumisesta. Lager-oluen valmistuksessa on käytetty satoja vuosia samaa hiivalajia toisin kuin alen, viskin, viinin ja siiderin valmistuksessa, joihin on olemassa laaja kirjo makuvivahteita tuottavia hiivoja. VTT kehitti hybridihiivoja, joilla lager-olueen voidaan luoda uudenlaista makua ja nopeuttaa valmistusprosessia.

ITER-reaktrorin etähuolto onnistui VTT ja Tampereen teknillinen yliopisto saavuttivat ITER-fuusio­ reaktorin etäohjauksen kehitystyössä merkittävän uuden askeleen.

Fuusiolaitteen divertori-kehän avaavan ja sulkevan kasetin vaihto reaktorin etähuollon tutkimus­ ympäristössä onnistui etäohjatusti.

Operaatio on yksi vaativimpia toimenpiteitä tulevassa ITERissä. Suomalaisten ITER-yhteistyö jatkuu nyt myös uutena miljoona­ hankkeena.

Kuva: Vesa Tyni

Tulvia torjumassa seattlesta Yhdysvalloista kotoisin olevalla Suomen VTT:n tutkijalla, projektijohtajalla ja tiiminvetäjällä Erika Holtilla on myös suomalaisia sukujuuria.

Seattlessa Holt ehti opiskella insinööriksi, ennen kuin tuli Suomeen – alun perin vuodeksi – saatuaan tutkimusstipendin VTT:lle Espoon Otaniemeen vuonna 1996. Holt valitsi Suomen kuitenkin myös jatko-opintoja varten, sai työpaikan VTT:ltä ja tapasi lopulta myös tulevan aviomiehensä VTT:llä.

– Suomessa on hyvä elää, sillä työn ja vapaa-ajan tasapainottaminen onnistuu hyvin, Holt sanoo.

Nykyisin espoolainen kahden lapsen äiti viihtyy edelleen Suomessa mainiosti ja nauttii vapaa-ajalla suomalaisista asioista kuten hiihdosta, marjojen poiminnasta ja mökkeilystä luonnon helmassa.

Monet perisuomalaiset asiat tulivat hänelle tutuksi jo lapsena, sillä isovanhemmat äidin puolelta olivat suomalaisia, ja Suomessa vierailtiin usein.

Tutkijalle on siunaantunut myös jauhopeukalo.

– Leivoin toiminimen puitteissa kakkuja parille kahvilalle Helsingissä, kun olin äitiyslomalla. Ystävien keskuudessa olen tunnettu suklaa- ja juustokakuistani, Holt nauraa.

Tällä hetkellä Holt työskentelee VTT:llä muun muassa vettä läpäisevien päällysteiden parissa.

Hulevesien parempaan hallintaan liittyvästä kehitystyöstä voit lukea lisää sivulla 36.

erika holt • VTT:n projektijohtaja ja tutkija, Material Solutions for Infrastructure -tutkimustiimin vetäjä • tekniikan tohtori • kotoisin Seattlesta, Yhdysvalloista

VTT Impulssi 23

kvanttinormaaleita uudistuvalle

SI-järjestelmälle Sähkösuureiden mittayksiköt voidaan sitoa luonnonvakioiden arvoihin kvanttinormaaleilla, jotka perustuvat matalissa lämpötiloissa toimiviin mikro- ja nanorakenteisiin. VTT:n tutkijat ovat vahvasti mukana kansainvälisessä kehityksessä, joka johtaa SI-mittayksikköjärjestelmän uudelleenmäärittelyyn lähivuosina.

Teksti Antti Manninen

24 VTT Impulssi

K

tiede

ansainvälinen SI-mittayksikköjär- ensimmäisen Josephson-ilmiöön perustuvan jestelmä mullistuu lähiaikoina, kun tasajännitenormaalin. mitta­y ksiköt määritellään luonnon­ Viime vuosina MIKES on kehittänyt aktiivisimmin sähkövirran kvanttinormaalia, joka vakioiden arvojen avulla [1, 2].

Nyt näyttää mahdolliselta, jopa todennäköi- perustuu nanorakenteissa esiintyviin yksielektseltä, että tämä pitkään metrologien tavoitteena roni-ilmiöihin [3]. MIKESin kehittämä ratkaisu ollut SI-järjestelmän uudistaminen toteutetaan on niin sanottu SINIS-portti, joka keksittiin silvuonna 2018. Jo nyt sekunti perustuu yksittäis- loisessa Teknillisen korkeakoulun Kylmälaboraten atomien ominaisuuksiin, cesium-133 -ato- toriossa vuonna 2007 [4]. min ylihienorakenteen kahden energiatason Rakenteeltaan SINIS-portti on nanomittaeroa vastaavan taajuuden kautta, ja metri mää- kaavan normaalimetallisaarekkeen ja siihen ritellään sekunnin ja valon nopeudelle sovitun tunneliliitosten välityksellä kytkettyjen suprajohde-elektrodien muodostama yksielektroni­ vakioarvon avulla.

Nykyisessä SI-järjestelmässä kilogramma transistori, jonka läpi voidaan kuljettaa elektkuitenkin perustuu yhä BIPM:ssä (Kansain- roneja kontrolloidusti yksitellen. Elektronien välinen painojen ja mittojen toimisto) Pariisin tarkan pumppauksen maksimitaajuus on noin 100 MHz, jota vastaa lähellä monien lukvirta I = ef ≈ 16 pA, kojen takana säilytetmutta virtaa voidaan tävän kansainvälisen mikes on aivan kasvattaa kytkemällä prototyypin massaan. kansainvälisen useita SINIS-portteja Sähkö­suureiden peruskehityksen kärjessä. yksikkö ampeeri taas rinnakkain. määritellään virtaa Parhaillaan MIKES kuljettavien johdinkehittää kymmeneen­ ten välille syntyvän voiman kautta, ja sitä kautta rinnakkaiseen SINIS-porttiin perustuvaa kvantti­ myös ampeerin suuruus riippuu kilogramman virtalähdettä, jolla on tarkoitus saavuttaa yli 100 pA:n virta alle miljoonasosan suhteellisella epäprototyypin massasta.

Sähkösuureiden mittayksiköt voidaan kui- varmuudella. tenkin sitoa suoraan luonnonvakioiden arvoihin niin sanottujen kvanttinormaalien avulla. Tutkimus poiki Microphoton-projektin Jännitteen kvanttinormaali perustuu Joseph- SINIS-porttien tutkimuksen sivutuotteena son-ilmiöön, joka esiintyy toisiinsa heikosti MIKES yhdessä Aalto-yliopiston O.V. Lounaskytkettyjen suprajohdinten muodostamassa maa -laboratorion ja Saksan kansallisen metrorakenteessa. Sitä käyttäen voltti voidaan kiin- logialaitoksen PTB:n kanssa osoitti, että tällaiset nittää alkeisvarauksen e ja Planckin vakion h suprajohteesta ja normaalimetallista muodostuarvoihin ja toteuttaa suuruusluokkaa 1010 ole- vat nanorakenteet ovat hyvin herkkiä kryogeevalla suhteellisella epävarmuudella. Resistans- nisten mittausympäristöjen sisään pääsevälle sin mitta­yksikkö ohmi voidaan sitoa e:n ja h:n lämpösäteilylle. Jo yksittäiset mikroaaltofotonit arvoihin 2-ulotteisessa elektronikaasussa havait- voivat siirtää komponentin pois oikeasta toimintavan kvantti-Hall-ilmiön avulla. tapisteestään, mutta haittavaikutukset voidaan Sähkövirralle on kehitteillä oma, käsitteelli- suurelta osin eliminoida huolellisella suodatuksesti yksinkertainen kvanttinormaalinsa, joka sella ja suojauksella [5]. perustuu yksittäisten elektronien pumppaamiTutkimuksen seurauksena MIKES sai koordinoitavakseen EU:n rahoittaman, Euroopan metseen nanorakenteen läpi tunnetulla taajuudella. rologiatutkimusohjelmaan (EMRP) kuuluvan Alan pioneerityötä MICROPHOTON-projektin [6], jonka päätavoitVTT ja Mittatekniikan keskus (MIKES) ovat teita ovat yksittäisten mikroaaltofotonien tuottamiolleet kvanttinormaalien kansainvälisen­kehi- seen ja ilmaisuun soveltuvien menetelmien kehittyksen kärkijoukossa ja alan pioneereja täminen noin 10 GHz – 300 GHz:n taajuusalueelle.

1970-luvulta alkaen, jolloin Heikki Seppä yhteisTutkimuksen pitkän tähtäimen sovellus­ työkumppaneineen kehitti Pohjoismaiden kohteena on suprajohtaviin komponentteihin ja

VTT Impulssi 25

Kuva 1. (a) Kymmenestä rinnankytketystä SINIS-portista muodostuva sähkövirran kvanttinormaali. (b) Yksi SINIS-

portti. Kuvan keskellä vaakasuorassa oleva normaalimetallisaareke kytkeytyy vasemman ja oikean reunan suprajohde-elektrodeihin tunneliliitosten välityksellä. Normaalimetallisaarekkeen alla pystysuorassa on hilaelektrodi, jonka avulla voi ohjata saarekkeen varausta yhden elektronin tarkkuudella.

mikroaaltofotoneihin perustuva kvantti-informaatioteknologia. Projektiin osallistuu MIKESin ohella kolme muuta Euroopan johtavaa kansallista metrologialaitosta ja kolme yliopistoa.

MIKESin omia päätehtäviä MICROPHOTON-projektissa ovat SINIS-nanorakenteiden soveltuvuuden tutkiminen yksittäisten mikroaaltofotoneiden havainnointiin sekä lämpö­ säteilyn kvantti- ja nanokomponenteille aiheuttamien haittojen ymmärtäminen ja minimointi.

Kvantti-Hall-ilmiö ja grafeeni Suomen kansallinen resistanssin mittanormaali on perustunut GaAs/AlGaAs-kerrosrakenteen rajapinnalla havaittavaan kvantti-Hall-ilmiöön vuodesta 1993 alkaen. Jotta tällainen resistanssin kvanttinormaali toimii, se täytyy jäähdyttää noin 1,5 K:n lämpötilaan noin 10 T:n magneetti­ kentässä. Vuonna 2004 löydetty grafeeni on kuitenkin mullistamassa resistanssimetrologiaa, sillä siinä kvantti-Hall-ilmiö voidaan havaita paljon korkeammassa lämpötilassa ja matalammassa magneettikentässä kuin GaAs-rakenteissa.

MIKES on aivan kansainvälisen kehityksen kärjessä tälläkin rintamalla. Grafeenin epitaksiaalista kasvatusta piikarbidialustalle on kehitetty Aalto-yliopiston Mikro- ja nanotekniikan laitoksen kanssa, ja MIKES on pystynyt osoittamaan Hall-resistanssin kvantittumisen oikeaan arvoonsa alle miljoonasosan suhteellisella epävarmuudella 3 T:n magneettikentässä, matalammassa kuin missään aiemmin [7]. Äskettäin saksalainen PTB käytti MIKESin ja Aalto-yliopiston valmistamia ja testaamia 26 VTT Impulssi

g­ rafeenikomponentteja maailman ensimmäisissä, hyvin lupaavissa grafeenin kvantti-Hallresistanssin AC-tarkkuusmittauksissa [8].

Josephson-ilmiö toteuttaa voltin Pisimpään käytössä ollut kvanttinormaali on Josephson-ilmiöön perustuva tasajännite­ normaali, jollaisella Suomenkin voltti on toteutettu 1980-luvun alusta alkaen. Nykyisenä kehityskohteena on Josephson-ilmiöön perustuva vaihtojännitenormaali.

VTT ja MIKES huomasivat jo noin 15 vuotta sitten, että Josephson-jännitenormaalilla kannattaa tuottaa suorakaideaalto, jonka perustaajuista komponenttia verrataan ohjattavan siniaaltogeneraattorin jännitteeseen lukitusvahvistinta käyttäen [9]. Toistaiseksi on todennettu 1 V:n siniaallon tuottaminen alle 1,5 miljoonasosan epävarmuustasolla 62,5 Hz:n ja 1 kHz:n taajuuksilla.

Menetelmää on käytetty myös kahteen Josephson-jännitenormaaliin perustuvien AC-resistanssi- ja impedanssisiltojen toteuttamiseen [10].

Yksi ongelmista on ollut se, että kaupallisesti ei ole ollut saatavissa riittävän stabiilia ja tarkasti ohjattavaa siniaaltogeneraattoria, vaan sellainen on jouduttu suunnittelemaan ja valmistamaan itse [11]. Nyt tuo laite, kaksikanavainen tarkkuus­ siniaaltogeneraattori DualDAC, on kaupallistettu VTT:n spin-offina syntyneen Aivon Oy:n kautta, ja laite on jo usean kansallisen metrologia­ laitoksen käytössä ympäri maailmaa.

Tutkimustyö jatkuu Tasajännitteen ja resistanssin mittayksiköt voidaan sitoa kvanttinormaalien avulla luonnonva-

kioiden arvoihin alle miljardisosan epävarmuus­ tasolla. Nykyisessä SI-järjestelmässä voltti ja ohmi kuitenkin perustuvat sähkömagneettisten voimien avulla määriteltyyn ampeeriin, ja niiden epävarmuus on kaksi tai kolme kertaluokkaa isompi.

Kansainvälisesti on kuitenkin sovittu, että Josephson- ja kvantti-Hall-ilmiöiden avulla tehtävien jännite- ja resistanssikalibrointien mittausepävarmuudet voivat olla pienempiä kuin SI-määritelmän mukaisen voltin ja ohmin epävarmuudet. Nyt siis sähkösuureiden tarkimmat kalibroinnit tehdään tavallaan SI-määritelmän ulkopuolella. Tästä ristiriidasta päästään eroon, kun ampeeri määritellään ”uudessa SI-järjestelmässä” alkeisvaraukselle sovittavan arvon avulla.

Kvanttinormaalien kehittäminen kuitenkin jatkuu, ja MIKESissä erityisiä tutkimus- ja kehityskohteita ovat yksielektroni-ilmiöihin perustuva sähkövirran kvanttinormaali, grafeenin avulla toteutettava kvantti-Hall-resistanssi/ impedanssinormaali sekä Josephson-jännitenormaalin hyödyntäminen AC-sovelluksissa.

Pitkän tähtäimen tavoite on niin sanotun kvanttimetrologiakolmion sulkeminen eli jännitteen, virran ja resistanssin kvanttinormaalien ristiriidattomuuden osoittaminen alle 0,1 miljoonasosan epävarmuustasolla. Toinen visio on ”kaikkien sähkösuureiden kvanttinormaali”, joka perustuu samassa jäähdyttimessä oleviin Josephson-normaaleihin ja grafeenipohjaiseen kvantti-Hall-normaaliin, joiden avulla voidaan toteuttaa uusien SI-määritelmien mukaiset mittayksiköt niin jännitteelle, resistanssille, sähkövirralle, kapasitanssille kuin induktanssillekin.

MIKESin tärkeimpiä yhteistyökumppaneita kvanttinormaaleihin liittyvässä tutkimuksessa ovat olleet VTT:n muut tutkimusryhmät, Aaltoyliopisto sekä muut eurooppalaiset kansalliset metrologialaitokset. Suuri osa tutkimuksesta on sisältynyt EURAMETin koordinoiman Euroopan metrologiatutkimusohjelman (EMRP) projekteihin, joiden rahoituksesta ovat vastanneet ohjelman osallistujamaat ja EU. Tärkeimpiä kotimaisia rahoittajia ovat olleet Suomen Akatemia ja Teknologiateollisuuden 100-vuotis­ säätiö. n

antti manninen

Kuva 2. Grafeenista (punainen käyrä) ja GaAs/AlGaAs-kerrosrakenteesta (sininen

käyrä) valmistettujen kvantti-Hall-komponenttien Hall-resistanssi RH magneettikentän funktiona 1,5 K:n lämpötilassa. Grafeenikomponentissa metrologiakäyttöön soveltuva 12,9 kΩ:n kvantti-Hall-resistanssitasanne saavutetaan jo 2 T:n magneettikentässä, kun GaAs-rakenteessa siihen tarvitaan yli 8 T:n magneettikenttä.

Artikkelin kirjoittaja, dosentti Antti Manninen, toimii johtavana erikoistutkijana VTT:n mittatekniikan keskuksessa (MIKES). Hänen erityisenä tutkimuskohteenaan on matalissa lämpötiloissa toimivien mikro- ja nanokomponenttien soveltaminen sähkömetrologiassa, erityisesti kvanttinormaaleina.

VTT Impulssi 27

MIKESissä sähkösuureiden kvanttinormaaleita tutkivat, kehittävät ja käyttävät Alexandre Satrapinski (vas.), Pekka Immonen, Antti Kemppinen, Antti Manninen, Emma Mykkänen, Jaani Nissilä ja Janne Lehtinen.

Viitteet [1] A. Manninen, Uusi SI-järjestelmä toteuttaa

[8] C.-C Kalmbach, J. Schurr, F. J. Ahlers, A.

Maxwellin unelman, Arkhimedes 2/2012, pp.

Muller, S. Novikov, N. Lebedeva, and A. Satra-

10 - 20.

pinski, Towards a graphene-based quantum

[2] www.bipm.org/en/measurement-units/

impedance standard, Appl. Phys. Lett. 105

new-si/

(2014) 073511.

[3] J.P. Pekola, O.-P. Saira, V.F. Maisi, A.

[9] J. Nissilä, A. Kemppinen, K. Ojasalo, A.

Kemppinen, M. Möttönen, Yu.A. Pashkin, and

Manninen, J. Hassel, P. Helistö, and H. Seppä,

D.V. Averin, Single-electron current sources:

Realization of a square-wave voltage with

towards a refined definition of ampere, Rev.

externally-shunted SIS Josephson junction

Mod. Phys. 85 (2013) 1421 - 1472.

arrays for a sub-ppm quantum AC voltage

[4] J.P. Pekola, J.J. Vartiainen, M. Möttönen,

standard, IEEE Trans. Instrum. Meas. 54 (2005)

O.-P. Saira, M. Meschke, and D.V. Averin,

636 - 640.

Hybrid single-electron transistor as a source

[10] J. Lee, J. Schurr, J. Nissilä, L. Palafox,

of quantized electric current, Nature Phys. 4

and R. Behr, The Josephson two-terminal-

(2008) 120 - 124.

pair impedance bridge, Metrologia 47 (2010)

[5] A. Kemppinen, S.V. Lotkhov, O.-P. Saira,

453 - 459.

A.B. Zorin, J.P. Pekola, and A.J. Manninen,

[11]J. Nissilä, K. Ojasalo, M. Kampik, J. Kaa-

Long hold times in a two-junction electron

salainen, V. Maisi, M. Casserly, F. Overney,

trap, Appl. Phys. Lett. 99 (2011) 142106.

A. Christensen, L.Callegaro, V. D’Elia, N.T.M.

[6] www.microphoton.eu

Tran, F. Pourdanesh, M. Ortolano, D.B. Kim, J.

[7] A. Satrapinski, S. Novikov, and N. Le-

Penttilä, and L. Roschier, A precise two-chan-

bedeva, Precision quantum Hall resistance

nel digitally synthesized AC voltage source for

measurement on epitaxial graphene device in

impedance metrology, CPEM 2014 Digest, Rio

low magnetic field, Appl. Phys. Lett. 103 (2013)

de Janeiro, 24 - 29 August, 2014, pp. 768 - 769.

173509.

28 VTT Impulssi

hienokemia tarvitsee

biopohjaisia aromaatteja Puubiomassa on monipuolinen raaka-aine, jota on jo pitkään käytetty esimerkiksi rakennusmateriaalien, paperin ja öljyjen valmistuksessa.

Vaikka Suomen metsävarat kasvavat nopeammin kuin niitä hyödynnetään, niiden käyttö selluja paperiteollisuudessa vähenee jatkuvasti, joten perinteisten alan yritysten täytyy löytää puulle vaihtoehtoisia käyttötapoja.

Teksti David Thomas, Matti Reinikainen

30 VTT Impulssi

T

tiede

yö- ja elinkeinoministeriön, ympäris- sesti ennen kuin niiden puhtauteen ja tasaitöministeriön sekä maa- ja metsäta- seen tuotantoon liittyvät haasteet on ratkaistu. lousministeriön julkaiseman Suomen Sen vuoksi painopiste on alustavasti ollut biobiotalousstrategian tavoitteena on polttoaineiden markkinoilla, missä kemikaalinostaa Suomen biotalouden tuotos 60 seoksia voidaan käyttää ilman monimutkaisia miljardista eurosta 100 miljardiin vuoteen 2025 puhdistus­prosesseja. Tämä ei valitettavasti päde mennessä ja luoda 100 000 uutta työpaikkaa i. hienokemiassa, missä kemiallisen tuotteen puhUusiutuvista lähteistä saatavien kemikaa- tausvaatimus on yleensä yli 98 prosenttia (Kuva lien kysyntä on samaan aikaan kasvanut nope- 1). Tämä heijastuu suoraan BTX-aromaattien asti, ja nyt kaivataankin kipeästi vaihtoehtoisia, polttoaineseoksia korkeammassa arvossa. mieluiten ympäristöä säästäviä tuotantoreittejä. iBet-projektissa Thermochemical Bio­ economy – Integrated Halutuimpia kemikaaleja production of bioaromaovat puhtaat aromaatit, kuten bentseeni, tolueeni kemianteollisuuden tics, other chemicals, fuels and energ y (Termokeja ksyleeni (BTX)ii. vaikutus ulottuu miallinen bioekonomia Kemianteollisuuden arkielämän – Bioaromaattien, muivaikutus ulottuu arkiden kemikaalien, polttoaielämän jokaiselle osajokaiselle osaneiden ja energian integalueelle, sillä se tuotalueelle. roitu tuotanto) kehitettiin taa esimerkiksi muoveja, toteuttamis­k elpoinen ja polttoaineita, lääkkeitä ja maaleja. Teollisuus on perinteisesti käyttänyt selektiivinen konsepti BTX-aromaattien valraaka-aineena raakaöljyä, josta voidaan valmis- mistukseen puubiomassasta. Kehitetty prosessi taa hyvin monenlaisia kemikaaleja. Se on myös vähentää huomattavasti fossiilisten polttoaineiyksi harvoista käytettävissä olevista aromaattien den käyttötarvetta kemikaalien tuotannossa. Se lähteistä. Biomassan käyttö kemiallisten tuottei- myös edistää kotimaisen biomassan tehokasta den raaka-aineena lisääntyy etenkin perinteisten konversiota korkean arvonlisän tuotteiksi ja kemiallisten raaka-aineiden tuotannossa. energiaksi. VTT:n Bioruukin tutkimus- ja piloVaihtoehtoisista raaka-aineista, kuten soke- tointikeskukseen Espoon Kivenlahteen rakenreista, kasviöljyistä ja puubiomassasta, voi tulla netaan laitteisto, jolla voidaan demonstroida korvaavia raaka-aineita drop-in-kemikaalien korkealaatuisten bio-BTX-aromaattien tuotanto tuotannossa. Merkittävät alan toimijat eivät useiden kilojen kokoluokassa. Synteettistä reitvielä ole valmiita käyttämään niitä laajamittai- tiä kehitetään laitoksessa edelleen prosessin tek-

Biopolttoaineet

Biomassa Puhtaat kemikaalit Kuva 1. Biopolttoaineissa voidaan hyödyntää seoksia, joita hienokemia ei voi hyödyntää.

VTT Impulssi 31

kuva 2.

Kaasutusta hyödyntämällä puubiomassasta voidaan valmistaa hyvin erilaisia tuotteita.

nisen ja taloudellisen toteutettavuuden parantamiseksi, jotta päästään lähemmäs kaupalliseen käyttöön soveltuvaa prosessia.

Biomassan kaasutus Kaasutus on prosessi, jolla puubiomassa muunnetaan pääasiassa hiilimonoksidista ja vedystä koostuvaksi synteesikaasuksi kuumentamalla massaa (yli 800 ⁰C) polttamatta ja rajoittamalla hapensaantia. Synteesikaasureaktiot eivät periaatteessa ole riippuvaisia käytettävästä raakaaineesta, mutta käytännön toteutuksessa niissä on kuitenkin merkittäviä eroja. Kaasutus­ prosessi on ollut käytössä jo pitkään, mutta biomassan kaasutuksesta ja kaasun puhdistuksesta on toistaiseksi vähemmän kokemusta.

Biomassaa käyttävälle laitokselle on tunnusomaista pienempi koko: ne ovat yleensä yhtä tai kahta kertaluokkaa pienempiä kuin hiiltä tai maakaasua käyttävät laitokset. Katalyyttisellä Fischer-Tropsch-menetelmällä hiilimonoksidi ja vety muunnetaan erilaisiksi hiilivety­seoksiksi, joita voidaan hyödyntää joko liikennepoltto­ aineena tai jatkojalostaa kemikaaleiksi. Viitteessä iii on kattava Fischer-Tropsch-synteesiin 32 VTT Impulssi

liittyvä tietokanta. VTT on tutkinut biomassan kaasutusta, kaasun puhdistusta ja synteesi­ kaasun konversiota arvokkaiksi tuotteiksi. Äskettäin julkaistussa raportissa on yhteenveto 20 tuotantolaitoskonseptin teknis-taloudellisesta arvioinnista. Tarkastelun kohteena on suuritehoinen leijukerroskaasutuslaitos (300 MW)iv.

Teknologian onnistuneesta demonstraatiosta huolimatta sitä ei toistaiseksi käytetä kaupallisissa tuotantolaitoksissa. Tämä johtuu osaltaan lajissaan ensimmäisen laitoksen korkeista investointikustannuksista sekä merkittävistä poliittisista epävarmuustekijöistä. VTT on kehittänyt uusia, pienempiin laitoksiin soveltuvia prosesseja parantaakseen prosessien talou­ dellisuutta ja edistääkseen niiden kaupallista käyttöä. Tässä esiteltävä bio-BTX-prosessi soveltuu 50–100 MW:n tehoisiin tuotantolaitoksiin.

Selektiivinen bentseenin, tolueenin ja ksyleenin (BTX) synteesi Biomassan kaasutuksen, Fischer-Tropsch-­ synteesin ja aromatisoinnin yhdistäminen mahdollistaa BTX-kemikaalien tuottamisen korkealla saannolla (Kuva 2).

BTX:n tuotantoa varten rakennettiin uusi kaksivaiheinen putkireaktorijärjestelmä (kuva 3). Raaka-aineena käytetään biomassan kaasutuksessa syntyvää synteesi­kaasua. Kaasutuksen aikana muodostuvat kevyet aromaatit erotetaan ja yhdistetään synteesituotteeseen. Ensimmäisessä vaiheessa synteesikaasusta tuotetaan runsaasti olefiineja ja happipitoisia yhdisteitä sisältävä tuoteseos rauta­p ohjaisella katalyytillä, jonka aktiivisuutta edistetään piillä, kuparilla ja kaliumilla.

Ensimmäisessä vaiheessa saadusta seoksesta tuotetaan toisessa vaiheessa aromaatteja LaZn-zeoliittikatalyytin avulla (ZSM-5). Reaktio tapahtuu huomattavasti alhaisemmassa paineessa kuin Fischer-Tropsch-synteesissä yleensä. Alhainen reaktiopaine (< 15 baaria) edistää haluttujen olefiinien muodostumista ja vähentää prosessikustannuksia. Reaktorin rakenne esitetään kuvassa 4.

Muodostuvalla hiilivetytuotteella on erinomainen selektiivisyys bentseenin, tolueenin ja ksyleenien suhteen. Aromaattijakeen tyypillinen koostumus esitetään kuvassa 5. Jakaumaa ohjataan lämpötilan ja vaihtuman avulla. Tämä on tietääksemme ensimmäinen esimerkkiprosessi, jolla BTX-komponentteja voidaan tuottaa biomassasta näin korkealla saannolla.

BTX:n puhdistus Vaikka saadun raakatuotteen puhdistus on periaatteessa varsin suoraviivainen prosessi, ei kirjallisuudesta löydy raportteja synteesikaasusta tai biomassasta tuotettujen BTX-seosten onnistuneesta puhdistuksesta. Puhdistus on avainasemassa, kun etsitään ratkaisua puhtaiden BTX-jakeiden tuottamiseen biomassasta. Kaasukromatografisen analyysin mukaan raakaaine sisälsi eniten tolueenia (42,8 %) ja bentseeniä (23,0 %); katso kuva 6. Erittäin juoksevalla nesteellä oli erinomainen fyysinen rakenne, joka soveltuu laboratoriokäsittelyyn ilman esikäsittelyä, kuten suodatusta tai esikuumennusta.

Raaka-BTX puhdistettiin Vigreux-tislauksella ja kiteytettiin kylmätekniikalla. Siitä erotettiin korkean puhtausasteen (> 80 %) BTXkomponentteja. Yli 85 % tuotetusta bentseenistä oli yli 90-prosenttista, ja epäpuhtautena oli vain tolueenia.

Puhtaan bentseenin ja tolueenin erottelusaanto BTX-seoksesta oli hyvä (yli 49 % tuotteen kokonaismäärästä). Seuraava askel on materiaalin hyödyntäminen arvokkaissa biopohjaisissa yhdisteissä joillakin täsmämarkkinoilla.

Sen vuoksi materiaalin korkea laatu osoitettiin

kuva 3. Kaksivaiheinen reaktorijärjestelmä BTX:n tuotantoon.

kuva 4. Reaktorin rakenne.

VTT Impulssi 33

100 % 90 % 80 % 70 % Other

60 %

Other arom.

50 %

Xylenes

40 % 30 %

Toluene

20 %

Benzene

10 % 0% GHSV 600, 350°C

GHSV 1000, 350°C

GHSV 1000, 400°C

GHSV 2000, 400°C

kuva 5. Tuotetun aromaattiseoksen tuotejakauma.

kuva 6. Raaka-BTX:n rakenne.

34 VTT Impulssi

12,077 - Tolueeni

25,380 - Metyylinaftaleeni

16,915 - C3-Bentseeni

15,294 - Bentseeni

15,997 - C3-Bentseeni

23.0 42.8 7.7 16.9 7.2 2.4

14,303 - Etyylibentseeni 14,457 - m,p-Ksyleeni 14,548 - o-Ksyleeni

Benzene Toluene m,p-xylene o-xylene C3-Benzene Me-naphtalene

10,758 - Bentseeni

Yhteenveto VTT on osoittanut, että puubiomassa voidaan muuntaa onnistuneesti bentseeniksi, tolueeniksi ja ksyleeniksi (BTX) korkealla saannolla.

Yli 85 prosenttia erotetusta bentseenistä oli yli 90-­prosenttista, ja noin 50 prosenttia erotetusta tolueenista oli puhtausasteeltaan 70-prosenttista (epäpuhtaus ksyleeniä). Puhtaiden BTXjakeiden alustavaksi litrahinnaksi laskettiin 1,4 euroa. Hinta on korkeampi kuin raakaöljystä tällä hetkellä saatavan materiaalin hinta (noin 1,0 €/l), mutta huomattavasti kilpailukykyisempi kuin muilla vastaavilla biopohjaisilla reiteillä.

Pros essia voidaan s ovelt aa drop-in-­ kemikaalien eli biopohjaisten platform-­ kemikaalien tuotantoon. Sekä bentseeniä että tolueenia voidaan kuitenkin hyödyntää myös erikoistuneempien komponenttien, kuten esimerkkiyhdisteenä olleen parasetamolin, valmistukseen. Tämä monimutkainen synteettinen reitti osoittaa omalta osaltaan, miten korkea­ laatuisia menetelmällä tuotetut aromaatit ovat.

Käytettävissä olevan toteutuskelpoisen ja tehokkaan prosessin hyödyntämistä suuremmassa mittakaavassa jatketaan VTT:n Bioruukin tutkimus- ja pilotointikeskuksessa. VTT aikoo demonstroida koko biomassasta aromaateiksi ja lopputuotteiksi käsittävän prosessin teollista toteutuskelpoisuutta valmistamalla useita kiloja materiaalia. n

23,455 - Naftaleeni

VTT:llä suorittamalla kolmivaiheinen synteesi, jossa valmistettiin esimerkkituotteena bioparasetamolia (Kuva 7).

OH Catalytic route

OH

OAc

AcOH NH2OH

Hyrolysis

Acids

HN

HN

O

O

Benzene

Paracetamol

kuva 7. Tuotetun bentseenin laadun esittely parasetamolin synteesillä.

matti reinikainen

david thomas

Kemiantekniikan tohtori Matti Reinikainen on johtava tutkija VTT:n katalyysiä ja synteettisiä polttoaineita tutkivassa ryhmässä. Matti väitteli tohtoriksi Teknillisessä korkeakoulussa. Hän on ollut VTT:n palveluksessa vuodesta 1987 lähtien ja jo yli 25 vuoden ajan ollut VTT:n katalyysitutkimuksen johtavia voimia.

Matilla on 28 vertaisarvioitua julkaisua ja seitsemän patenttia. Hän tutkii tällä hetkellä biomassapohjaisia kemikaaleja ja kaasukromatografia-analyysimenetelmiä.

Kemian tohtori David Thomas toimii erikoistutkijana VTT:n kemiallista synteesiä ja polymerisaatioteknologioita tutkivassa ryhmässä.

David väitteli tohtoriksi foto­ kromaattisen kemian alalta Leedsin yliopistossa Englannissa. Hän toimi teollisuuden palveluksessa yli yhdeksän vuotta, joten hänellä on kattava kokemus teollisista synteeseistä ja prosessien optimoinnista.

Davidilla on seitsemän vertaisarvioitua julkaisua ja kaksi patenttia. Hän keskittyy tällä hetkellä biomassan hyödyntämiseen (valorisaatio), edistyneeseen spektroskopiaan ja puhdistukseen.

Lähteet i

Työ- ja elinkeinoministeriö,

8.5.2014. ii

T. Werpy, G. Peterson, Top

Value Added Chemicals from Biomass, elokuu 2004, http://www.plasticstoday.com/ articles/anellotech-successfullyproduces-kilogram-scale-greenBTX-140527 iii

A. Stranges (toimittaja),

Fischer-Tropsch-arkisto, http:// www.fischer-tropsch.org, luettu 16.3.2015. iv

I. Hannula ja E. Kurkela,

Liquid transportation fuels via large-scale fluidised-bed gasification of lignocellulosic biomass; VTT Technology 91, 2013.

VTT Impulssi 35

uusia vettä läpäisevät päällysteet –

ratkaisuja

kaupunkitulvien ehkäisyyn Kaupunkiympäristöissä tiiviit pinnat kasvattavat sadevesiverkostojen kuormitusta ja lisäävät pintavaluntaa. Tällöin myös epäpuhtauksien kulkeutuminen vesistöihin lisääntyy. Hulevesien hallintaan tarvitaan uusia keinoja, joiden kysyntää ilmastonmuutoksen mukanaan tuomat sademäärien kasvu ja rankkasateiden voimistuminen lisäävät.

Teksti Erika Holt, Hannele Kuosa, Juhani Korkealaakso, Terhi Kling, Kalle Loimula, Emma Niemeläinen, Harri Kivikoski

36 VTT Impulssi

K

aupungit kasvavat ja tiivistyvät. alla toimiviksi todettuja mahdollisimman luonTämä johtaa siihen, että vettä läpäi- nonmukaisia ja kestäviä ratkaisuja. Useat maat semätön pintamateriaali muodostaa ovat jo luoneet tai luomassa näille asioille omat sääyhä suuremman osan niiden pinta- döksensä. Vettä läpäisevät päällysteet on osoitettu alasta. Tiiviiden pintojen osuuden eurooppalaisen ja kansallisen tason direktiiveissä kasvulla on monia sekä rakennuksiin että ympä- ja strategioissa yhdeksi keinoksi lieventää tiiviiden ristöön ja ihmisiin kohdistuvia haitallisia vaiku- pintojen lisääntymisen aiheuttamia haittoja rakentuksia: hulevesiverkostojen kapasiteetti voi ylit- netussa ympäristössä. tyä, valumavesien määrä kasvaa ja pohjaveden Hulevesien hallinnasta on säädetty EU:n vesipinta voi paikoin laskea. Haitallisia vesistö- ja puitedirektiivissä (2000/60/EY) ja tulvariskiympäristövaikutuksia voidaan vähentää hydro- direktiivissä (2007/60/EY). EU:n Soil Sealing logiset tekijät huomioon ottavan kaupunkisuun- Guideline:ssa (2012) esitellään erilaisia ratkaisuja nittelun avulla. Uudet ympäristösäännökset hulevesien hallintaan kaupunkiympäristöissä. Suoedellyttävätkin kunnilta uusia keinoja valuma- messa hule­vesien hallinnasta säädetään useissa vesien ympäristölle laeissa, joita ovat esiaiheuttaman haittamerkiksi maankäyttösuomen vuosittaisten ainekuormituksen ja rakennuslaki, vesipienentämiseksi. sademäärien ennustetaan huoltolaki, vesilaki, tulvariskilaki, luonIlmastonmuutokkasvavan jopa 12–24 nonsuojelulaki sekä sen seurauksena Suoprosenttia. laki kadun ja eräimen kokonaissadeden yleisten alueimäärät kasvavat ja myös yksittäiset sekä syys- että talvisateet voimis- den kunnossa- ja puhtaanapidosta. Myös kuntien tuvat, mikä lisää uusien hulevesiratkaisujen tar- rakennusjärjestyksissä ja rakennustapaohjeissa vetta. Tällä vuosisadalla Suomen vuosittaisten sade- on määräyksiä hulevesien hallinnasta. Suomessa määrien on ennustettu kasvavan eri skenaarioiden on laadittu vuonna 2005 kansallinen ilmaston­ mukaan 12–24 prosenttia. Sademäärän muutoksiin muutoksen sopeutumisstrategia, jonka uusiminen vaikuttavat sadepäivien lisääntyminen ja rankkasa- on meneillään. Useat kunnat ovat laatineet omia teiden yleistyminen. Kerran 50 vuodessa esiinty- hulevesistrategioita ja ohjelmia, jotka ottavat huovän kuuden tunnin maksimisademäärän on ennus- mioon myös ilmastonmuutokseen sopeutumisen. tettu kasvavan Suomessa keskimäärin 30 prosenttia Maankäyttö- ja rakennuslaissa säädetään hule­ vesisuunnitelmasta, joka on uusi teknisiin suunkuluvan vuosisadan loppuun mennessä.

Siirtyminen kestävämpään hulevesien hallintaan nitelmiin rinnastuva suunnitelma, jossa esitetään on prosessi, jossa kunkin maan tulee löytää omiin hulevesien hallinnan ratkaisut ja rakenteet sekä oteolosuhteisiinsa soveltuvat keinot hyödyntäen muu- taan huomioon myös sademäärien lisääntyminen

Kuva 1.

1. Betonikiveys, vettä läpäisevät saumat, läpäisevä tasaushiekka 2. Läpäisevä betoni (kantava kerros) 3. Kantava kiviaineskerros 4. Vettä varastoiva kerros 5. Pohjamaa 6. Geotekstiili 7. Veden pois johtaminen, tarvittaessa Kaksi esimerkkiä vettä läpäisevästä päällysteratkaisusta. Pintakerros läpäisee hyvin sadeveden. Vesi valuu alapuolisiin suuren huokostilavuuden rakennekerroksiin, josta se lopulta 1) imeytyy maaperään; 2) johdetaan toisaalle tai 3) imeytyy osin maaperään ja johdetaan osin toisaalle.

VTT Impulssi 37

uudet läpäisevät päällysteet voivat korvata asfaltti- ja betonipäällysteitä. tulevaisuudessa. Suunnitelman tulee täyttää toimivuuden, turvallisuuden sekä viihtyisyyden vaatimukset.

Kehitystyötä yhdessä eri toimijoiden kanssa VTT:n CLASS-hankeessa (Climate Adaptive Surfaces, 2012–14) kehitettiin vettä läpäiseviä päällysteitä Suomen olosuhteisiin soveltuviksi.

Vettä läpäisevä päällyste on päällysterakenne, jonka pintakerros koostuu monoliittisesta läpäisevästä materiaalista, esim. avoin asfaltti (AA) tai läpäisevä betoni (LB)) tai päällystekivistä tai laatoista (betoni/luonnonkivi), jotka itse tai joiden saumat ja/tai aukkokohdat sekä niiden täyttömateriaali kuten myös tasauskerroksen materiaali mahdollistavat veden pääsyn alapuolisiin rakennekerroksiin, jotka on mitoitettu hule­ veden viivyttämiseen.

Vettä viivyttävä kerros on se laskennallinen osa kiviaineskerroksista, jonka huokostilan mitoitussadetta vastaava vesimäärä hetkellisesti täyttää ennen kuin vesi imeytyy alapuoliseen maaperään ja/tai poistuu rakenteesta. Läpäisevään päällysteeseen voidaan sisällyttää tai liittää täydentäviä materiaaleja, tuotteita ja rakenteita kuten geotekstiililejä, geoeristeitä sekä hule­vesien putkitus- ja keruujärjestelmiä. Uudet läpäisevät päällysteet voivat korvata perinteisiä tiiviitä asfaltti-, betonija luonnonkivipäällysteitä.

CLASS-hankkeessa työ tehtiin Tekesin, VTT:n ja 15 laajan arvoketjun eri toimijoita edustavien kumppanien rahoittamana. Hankkeeseen sisältyi merkittävästi kumppanien työpanostusta sekä muuta yhteistyötä eri teollisuudenalojen yritysten kanssa. Yhteistyökumppaneina oli useiden kaupunkien lisäksi sekä materiaalintuottajia ja tavarantoimittajia että myös suunnittelijoita. Hanke toteutettiin yhteistyössä ruotsalaisen rinnakkaishankkeen ’Grå-gröna systemlösningar för hållbara städer’ kanssa. Ruotsista saatiin tutkimustietoa esimerkiksi kaupunkiviihtyvyyteen vaikuttavista tekijöistä.

Laaja-alaisen yhteistyön ansiosta hankkeen kuluessa hankittu tietämys ja osaaminen saatiin jo sen kuluessa eri toimijoiden ja suunnittelijoiden käyttöön. Esimerkiksi työssä mukana olleet kaupungit 38 VTT Impulssi

(Espoo, Helsinki, Vantaa ja Oulu) päätyivät käynnistämään omia pilottejaan jo ennen CLASS-hankkeen päättymistä. Samalla VTT pääsi viivytyksettä osallistumaan tutkimuksissa hankitun tietämyksen soveltamiseen pilottien suunnittelussa. Myös pilottien monitorointimittausten sekä pitkäaikaisseurannan projektisuunnittelu voitiin käynnistää samassa yhteydessä. Teoreettinen tietämys voitiin soveltaa tuoreeltaan todellisiin tapauksiin ja suomalaiseen suunnittelukäytäntöön. Suunnittelijat osallistuvat samalla myös hankkeen lopussa laaditun käytännön toimijoille suunnatun käsi­kirjan tekoon. Myös materiaalitoimittajien ja eri aloja kuten rakennus- ja kiviteollisuutta edustavia tahojen aktiivinen osallistuminen työhön takasi sen, että tutkimus ei jäänyt odottamaan jatkoa vaan saatiin vietyä tuoreeltaan käytäntöön.

Suomen olosuhteisiin sovellettujen vettä läpäisevien päällysteiden tutkimukset herättivät huomattavaa yleistä kiinnostusta sekä kotimaassa että myös ulkomailla. Hankkeelle onkin ollut ominaista laaja julkaisutoiminta sekä ympäristö-, infra- että materiaalialaan liittyvien konferenssien ja tapahtumien puitteissa että lehtiartikkeleissa. Hankkeen tammikuussa 2015 pidetyssä loppuseminaarissa osallistujia oli 150. Myös Suomen MTV ja YLE ovat kutsuneet VTT:n kertomaan vettä läpäisevistä päällysteratkaisuista ja CLASS-hankkeesta.

Soveltuvuus Suomen olosuhteisiin Vettä läpäisevän päällysteratkaisun toiminnan kannalta on oleellista, että se pystyy käsittelemään riittävän määrän vettä niin, että samalla sen kantavuus ja muut ominaisuudet ovat käyttökohteen asettamien vaatimusten mukaisia.

CLASS-hankkeessa saatiin tietämys sitä, miten nämä perusvaatimukset voidaan täyttää ja minkälaisiin kohteisiin läpäisevä päällyste parhaiten soveltuu. Läpäisevä päällyste toimii varmimmin alueilla, joilla säännöllinen raskas liikenne ei aiheuta liiallisia rasituksia. Oleellisimmat käyttökohteet ovat alhaisempien vaatimustasojen kadut, kevyen liikenteen väylät, pysäköinti­ alueet, erilaiset välialueet, pihat, torit ja kentät sekä peli-, urheilu- ja liikunta-alueet.

Erityisesti Japanissa ja USA:ssa läpäisevät päällysteet ovat jo yleisiä. Euroopassa niitä on käytössä esimerkiksi Belgiassa ja Saksassa. Suomessa ja Pohjoismaissa talviolosuhteet asettavat läpäiseville päällysteille omat erityisvaatimuksensa. CLASShankkeessa suurimpia haasteita olikin selvittää, millä edellytyksillä läpäisevät päällysteet soveltuvat nimenomaan pohjoismaisiin olosuhteisiin.

Kylmissä olosuhteissa on kiinnitettävä huomiota sekä yksittäisten materiaalien pakkasenkesto-

Pintamateriaalien kehitystyö Läpäisevä betoni (LB) on Suomessa jokseenkin uusi materiaali. CLASS-hankkeessa tavoitteena oli saada tästä materiaalista hyvä käsitys sekä perusominaisuuksien kuten lujuuden, huokoisuuden ja vedenläpäisevyyden että erityisesti myös jäädytys-sulatuskestävyyden ja sen varmistamisen osalta. Hankkeessa etsittiin keinot hyvän kestävyyden varmistamiseen sekä myös menetelmät, joilla kestävyys voidaan osoittaa.

Tavoitteena oli, että betoniteollisuus saa lähtö­

kohdan, josta jatkaa omaa tuotekehitystään tämän uuden materiaalin osalta.

Avoimen asfaltin (AA) osalta hankkeessa edettiin siten, että mukana ollut Lemminkäinen Infra Oy teki jo hankkeen aikana omaa tuotekehitystä.

VTT:n rooli oli tutkia osaltaan kehitettyjen uusien AA-tuotteiden kestävyysominaisuuksia ja hydrologista toimintaa läpäisevän päällysteen pintamateriaalina.

Betonikivi- ja luonnonkivipintojen tapauksissa saumat tai aukkokohdat ovat vettä läpäisevää materiaalia eli yleensä pestyä kiviainesta, josta pienimmät raekoot (<1 mm) puuttuvat ja myös hieno­ aineksen (<0,125 mm) määrä on mahdollisimman pieni. Saumat voivat olla myös erityistä sidottua ja vettä läpäisevää materiaalia.

Laboratoriotutkimuksia varten valmistettiin myös erityinen Rig-laitteisto, johon voitiin rakentaa koko päällysterakenne kaikkine rakennekerroksineen sisältäen myös pinnan alapuoliset vettä viivyttävät kerrokset. Rig´in pinta-ala on 0,5 × 1,0 m2 ja korkeus on säädettävissä välillä 0,33…1,0 m sen mukaan, kuinka paksua päällystettä tai sen osaa halutaan tutkia. Laitteistoon sisältyy sadetusyksikkö sekä sadetusvesimäärän ja rakenteen läpi kulkeutuvan vesimäärän automaattinen mittaus ajan funktiona. Päällysteiden vedenläpäisevyyttä (m/s) mitattiin Rig´issä myös

Kuva 2.

tiede

ominaisuuksiin että pinnan ja koko rakenteen kaikkinaiseen käyttäytymiseen talviolosuhteissa.

Kylmässä ilmastossa päällysteet ovat alttiina jäätymiselle ja sulamiselle, kelirikoille, routimiselle sekä liukkaudentorjunta-aineille ja hiekoitus­ hiekalle. Suomessa myös nastarenkaiden aiheuttama kulutus joudutaan ottamaan huomioon, ja se asettaa omat rajoitteensa soveltuville käyttö­ kohteille.

Pohjavesialueilla joudutaan ottamaan huomioon mahdollinen sulatussuolojen käyttö. Suolat eivät saa kulkeutua läpäisevän päällysteen kautta pohjaveteen. Myös hiekoitushiekan ja muun likaavan aineksen vaikutus huokoisten vettä läpäisevien materiaalien tukkeutumiseen joudutaan ottamaan huomioon.

Talviolosuhteet huomioon ottavan materiaali­ kehityksen lisäksi selvitettiin myös sitä, miten läpäisevät päällysteet kaikkiaan toimivat kylmissä ilmasto-olosuhteissa vedenläpäisevyyden osalta.

Lisäksi tehtiin muun muassa routamitoituksen ja talvikauden kunnossapidon alustavat suositukset Suomen olosuhteisiin. Onnistuneen päällysteratkaisun vedenläpäisevyys pysyy suunnitellulla tasolla, ja päällyste kestää vaurioitumatta sille suunnitellun käyttöiän ajan. Koko elinkaaren aikaisen toiminnan varmistamisessa oleellisia tekijöitä ovat ympäristö- ja rasitusolosuhteiden mukainen suunnittelu, olosuhteisiin soveltuvat materiaalivalinnat sekä asianmukaiset rakentamiskäytännöt ja -tekniikat. Lisäksi myös oikeat huoltotoimenpiteet, kuten erityisesti ajoittainen vedenläpäisevyyttä palauttava puhdistus, ovat tärkeitä.

Hankkeessa huomattiin, että lisätietoa ja kokemusta tarvitaan vielä erityisesti käytännön olosuhteista. Vaikka ulkomainen läpäisevistä päällysteistä kertynyt tietämys hyödynnettiin mahdollisimman hyvin, Suomen talviolosuhteet kuten myös suomalaiset käytännöt asettavat päällysteille ja niiden käytölle omia vaatimuksiaan. Lisätietämystä ja kokemusta on jatkossa saatavissa kaupunkien pilotprojekteista, joiden suunnitteluun ja myös seurantaan ja monitorointiin myös VTT osallistuu.

VTT:n Rig-laitteisto, jossa voidaan simuloida vettä läpäisevien päällysteiden (pintamateriaali ja alapuoliset rakennekerrokset) hydrologista toimintaa. Pinta-ala 0,5 × 1,0 m2, korkeus säädettävissä.

VTT Impulssi 39

SWMM on monipuolinen simulointiohjelmisto hulevesien hallintakokonaisuuksien tarkasteluun. sen päältä käsin ­suhteellisen yksinkertaisilla standardoiduilla menetelmillä, jotka soveltuvat jatkossa myös käytännön pilot-kohteisiin.

Koska vettä läpäisevät päällystemateriaalit ovat aina huokoisia, ovat ne luonnostaan alttiita myös vettä läpäisevien huokosten osittaiselle tukkeutumiselle. Rig-tutkimuksiin sisältyikin kaikkien pintamateriaalityyppien osalta myös sen selvittäminen, miten pinnoitteen likaantuminen ja tukkeutuminen vaikuttaa sen hydrologiseen toimintaan.

VTT:llä tutkittiin erilaisten ratkaisujen toimintaa veden­läpäisevyyden osalta sekä puhtaana, liattuna että kahdella eri tavalla puhdistettuna. Lisäksi selvitettiin, millaisin puhdistustoimenpitein vedenläpäisevyys voidaan palauttaa riittävälle tasolle suhteessa erittäin voimakkaaseen rankkasateeseen.

Jatkossa Rig-laitteistoa on tarkoitus hyödyntää uusien päällysteratkaisujen tutkimuksissa. Ratkaisuja on kehitettävissä myös uusia ja innovatiivisia tai ekologisia materiaaleja käyttäen. Oleellista on kaikkien toiminnallisten vaatimusten täyttyminen.

Yhtenä kiinnostavavana kokeellisten jatkotutkimusten aiheena on se, miten läpäiseviin päällysteisiin voidaan sisällyttää hulevettä puhdistavia ominaisuuksia.

Mallinnustyökalu CLASS-hankkeessa kehitettiin myös hule­vesien mallinnusmenetelmiä, jotka ottavat huomioon uusien materiaalien ja läpäisevien päällysteiden erityispiirteet ja toiminnan. Hankkeessa kehitetty mallinnustyökalu tukee tulosten soveltamista päällysteiden hydrologisessa mitoituksessa ja suunnittelussa.

Mallinnustyövälineen prototyyppi on Excel/ VBA-ohjelma. Työväline kyselee taulukkosivuillaan läpäisevän päällysteen hydraulisen käyttäytymislaskennan tarvitsemat input-tiedot ja muodostaa olemassa olevaan SWMM-ohjelmaan 40 VTT Impulssi

yhteensopivan input-tekstitiedoston. SWMM eli ´Storm Water Management Model´ on Yhdysvaltain ympäristönsuojeluviraston kehittämä ja julkaisema. Se on pääosin rakennetun ympäristön tarkasteluun tarkoitettu sadanta-valuntamalli, jolla on mahdollista mallintaa sekä yksittäisiä että pitkäaikaisia sadetapahtumia. SWMM-ohjelmisto on erittäin monipuolinen, mutta myös monimutkainen suunnittelijoiden simulointiohjelmisto hulevesien hallintakokonaisuuksien tarkasteluun.

Kehitetyn mallinnustyökalun avulla tätä ohjelmaa voidaan käyttää työvälineen laskentayksikkönä.

Työväline sisältää erilaisia tietokantoja niin CLASS-hankkeen tuloksista kuin hankkeen yhtey­ dessä yhteistyökumppaneilta ja kirjallisuudesta kerätyistä tiedoista, joita voidaan suoraan hyödyntää läpäisevien päällysrakenteiden mitoitus- ja suunnitteluprosesseissa. Työkalun laskentatulokset arvioivat kohteen generoimia valumavesimääriä erilaisille kehitys- ja hallintaskenaarioille käyttäen sekä alueen historiallisia sateita, ilmastonmuutoksen vaikutuksesta arvioituja sateita tai lyhytkestoisempia mitoitus- ja rankkasateita. Kehitetty prototyyppi on tarvittaessa helposti jalostettavissa ohjelmistotuotteeksi, joka laskee päällysterakenteeseen liittyvän hydrologisen käyttäytymisen.

Käsikirja suunnitteluun, rakentamiseen ja ylläpitoon CLASS-hankkeessa laadittiin lopuksi yhdessä eri tahoja edustavien partnereiden kanssa Suomen olosuhteet ja suunnittelukäytännöt huomioon ottava vettä läpäisevien päällysteiden käsikirja.

Käsikirjan pääsisältöä ovat vettä läpäisevien päällysteiden suunnitteluperiaatteet, käyttö­ kohteet, mitoituksen periaatteet, ohjeistus materiaalien sekä täydentävien tuotteiden valintaan ja laadunvalvontaan, mitoituksen ohjeistus sekä hyd rol o g i s e n e tt ä rakenteellisen ja myös muun muassa routaja vesilaatumitoituksen osalta sekä rakentamiseen ja huoltoon liittyvä ohjeistus.

Hankkeen kaikki raportoinnit sekä ”Vettä läpäisevät päällysteet – Käsikirja suunnitteluun, rakentamiseen ja ylläpitoon” -ohje o v at s a at av i l l a CLASS-verkko­ sivuilta.

Kuva: Anne Beeldens/BRRC

Kuva 3.

Vettä läpäisevä betonikivipinta.

Parkkipaikka.

Pilotit ja jatkokehitys Läpäiseville päällysteille oli jo ennen hankkeen alkua olemassa selkeä tarve kaupunkien taholta.

Hulevesien hallintaan ja kaupunkitulvien ehkäisyyn on kaivattu jo pitkään uusia konkreettisia keinoja. CLASS-hankkeessa mukana olleiden kaupunkien (Espoo, Helsinki, Oulu ja Vantaa) pilot-projektien suunnittelu käynnistyikin pääosin jo hankkeen aikana, ja ensimmäisten pilottien rakentaminen alkaa jo keväällä/kesällä 2015. Pilotteja tarvitaan, jotta läpäisevien päällysteiden suunnittelusta, toteuttamisesta ja kaikkinaisesta toiminnasta saadaan käytännön kokemusta. Läpäisevien päällysteiden toimintaan Suomen olosuhteissa liittyy myös joitakin teknisiä tekijöitä, joista pilottien ja niissä toteutettavan monitoroinnin kautta on saatavissa hyödyllistä tietoa. Toimivuustietoa hankkimalla saadaan lisävarmuutta, jonka kautta läpäisevät päällysteet voisivat yleistyä Suomessa yhdeksi normaaliksi ja hyväksi hulevesien hallinta­ käytännöksi. Piloteissa hankitaan kokemuksia ja lisätietoa suunnitelmallisen seurannan, tiedonkeruun ja monitorointimittausten avulla.

VTT:n rooli on tuoda pilotteihin CLASS-hankkeessa ja ruotsalaisessa sisarhankkeessa kehitetty ja koottu erityisasiantuntemus. Kohteiden suunnittelusta ja mitoituksesta vastaa kunkin hankkeen pääkonsultti. Piloteissa seurataan ja mitataan routa- ja sulamiskäyttäytymistä, erilaisten päällysteiden vedenläpäisevyyttä ja kuntoa, pinnan olosuhteita kuten liukkautta sekä virtaavia vesimääriä ja vedenpinnan korkeusasemaa vettä viivyttävissä rakenteissa. Mittausta tehdään kahden ensimmäisen vuoden aikana tiheämmin, mutta myös alkuvaiheen jälkeisessä pitkäaikaisseurannassa. Yleisenä tavoitteena on saada varmuus läpäisevien päällys-

teiden soveltuvuudesta Suomen olosuhteisiin. Piloteissa hankittuun tietämykseen perustuen voidaan jatkossa tarkistaa ja tarkentaa läpäisevien päällysteiden suunnittelun, rakentamisen ja ylläpidon ohjeistusta Suomessa.

Uusien läpäiseviin päällysteisiin soveltuvien tuotteiden ja innovatiivisten ratkaisujen kehittäminen antaa Suomen teollisuudelle uudistumismahdollisuuksia. CLASS-hankkeessa saadut tulokset ovat tässä hyvänä lähtökohtana. VTT:n tavoitteena on olla mukana jatkokehityksessä kuten esimerkiksi laadunvalvontakäytäntöjen kehittämisessä sekä myös uusien sovellusten ja innovaatioiden kehittämisessä. Uudet suunnitelmat liittyvät muun muassa kaupunkien hulevesin puhdistukseen läpäiseviä päällysteitä hyödyntäen, sekä laajempaan rankkasateiden mukanaan tuomien hulevesien ja niiden aiheuttamien riskien kokonaishallintaan.

Jatkohankkeisiin osallistumiseen on ilmennyt jo laajaa kiinnostusta sekä koti- että ulkomaisilta tahoilta. Jatkotutkimusta on jo suunnittelussa EU H2020 -ohjelman, pohjoismaisen ´Nordic Built Environment´ -ohjelman sekä USA-Eurooppa -yhteistyön puitteissa. n

Lähteet CLASS-hankkeen kotisivut, tutkimusraportit, artikkelit ja esitelmät: http://www2.vtt.fi/sites/class/?lang=en Teknologian tutkimuskeskus VTT Oy. Vettä läpäisevät päällysteet – Käsikirja suunnitteluun, rakentamiseen ja ylläpitoon.

VTT TECHNOLOGY 201. 59 s. + liitteet.

VTT Impulssi 41

teknologia Talviosaamisesta vientituote

Älykello avuksi liikenteeseen älykello on kännykkää nopeammin aktivoitavissa tarkkaavaisuutta vaati-

vissa tilanteissa, kuten liikenteessä. Älykellojen ohjelmat soveltuvat parhaiten tilanteisiin, joissa päätöksenteko sekunneissa voi olla ratkaiseva tekijä.

VTT on kehittänyt älykelloihin ohjelmia, jotka hyödyntävät puheen­ tunnistusta sosiaalisessa viestinnässä ja jotka tuovat sosiaalista älykkään liikenteen tietoa kellotaululle. Esimerkiksi junan saapumista enää ei tarvitse kurkkia ratakiskojen suuntaan, vaan etäisyys näkyy pikaisella kellon vilkaisulla. Liikenteen ruuhkautumisesta voi vihjaista sanelemalla kellolle puheviestin, joka välittyy tekstinä lähistöllä kulkevien älylaitteisiin.

VTT on tehnyt myös älykkään liikenteen mobiilisovelluksen, joka tukee kelloon jaettavia huomautuksia, mikäli käyttäjällä on mobiililaitteen lisäksi käytössä myös älykello. Sovellus voi esimerkiksi ohjata autoilijan sopivimmalle pysäköintipaikalle ja ehdottaa vaihtoehtoisia julkisen liikenteen yhteyk­siä määränpäähän, mikäli ajoreitillä huomataan liikennettä vaikeuttavia poikkeustilanteita. Mobiilisovellus jakaa tärkeät tapahtumat myös älykellon näytölle kevyellä värinähuomautuksella ranteessa. ”Park&Ride”-sovellusta kokeiltiin käytännössä Helsingin ympäristössä ketterällä pilottitestausryhmällä loppuvuodesta 2014.

Suomalainen tiesään ja talvi­ hoidon osaaminen on maailman huippua, ja teknologialle on selkeää vientipotentiaalia. VTT on toiminut tutkimuskumppanina hankkeessa, jossa suomalaiset yritykset ovat kehittäneet tiesään ja talvikunnossapidon palvelusekä tuote- ja palvelupaketeiksi.

Talvikeleistä ja sääolosuhteista saadaan näin tarkempia ja ajantasaisempia tietoja. Palveluille löytyy lupaavaa vientipotentiaalia.

0,2 mm VTT:n syväpaino- ja silkkipainotekniikoilla valmistettava aurinkopaneeli on noin 0,2 mm paksu.

Aurinkopaneelit osaksi sisustusta Uusi massavalmistusmenetelmä tarjoaa mahdollisuuden luoda orgaanisista aurinkopaneeleista sisustuspintoja, joilla kerätään sisätilan valaistuksesta tai auringonvalosta energiaa esimerkiksi erilaisille pienlaitteille. Paneeleja voidaan sijoittaa esimerkiksi ikkuna- ja seinäpinnoille sekä laitteisiin. Painoväreillä kalvoon voidaan lisätä graafinen kerros parantamaan ulkonäköä.

42 VTT Impulssi

teknologia

Kuva: Juho Kuva

Suomen tarkimmat mittaukset mittatekniikan keskus MIKES yhdistyi vuoden

2015 alussa VTT:hen. MIKES on Suomen kansallinen metrologialaitos, ja MIKES-talossa Espoon Otaniemessä tehdäänkin Suomen tarkimmat mittaukset. Mittaustekniikka on tärkeässä roolissa myös bruttokansatuotteen kehityksessä. Kuvassa on kuuluisa Osmo Valtosen ellipsografi eli hiekkapiirturi vuodelta 1995 MIKES-talossa.

Lue lisää aiheesta sivulta 44.

VTT Impulssi 43

teknologia

Avainsanat Mittatekniikka, MIKES, metrologia, mittaustiede, SI-mitta­ yksikköjärjestelmä Avainhenkilöt Heikki Isotalo, Mikko Merimaa, Petri Kalliokoski, Arto Maaninen Avainviesti VTT:hen yhdistynyt MIKES tekee vaativia mittauksia teollisuuden käyttöön ja kehittää mittaustekniikkaa.

VTT:n kontakti heikki.isotalo@vtt.fi Lisätietoja www.vtt.fi

Kun osaat mitata,

osaat parantaa VTT:n MIKES Metrologia osaa mitata. Se toteuttaa kansainvälisen SI-mittayksikköjärjestelmän ja tekee vaativia mittauksia Suomen teollisuuden tarpeisiin.

Sitä kautta paranevat myös tuotteet ja kilpailukyky.

44 VTT Impulssi

ittaustiede eli metrologia on näkymätöntä toimintaa yhteiskunnassa – se tulee esille vasta, kun joku asia ei toimi. Kuitenkin kaikkialla suomalaisessa elinkeinoelämässä ja teollisuudessa tarvitaan luotettavia mittauksia.

– Mittaaminen liittyy yli puoleen Suomen bruttokansantuotteesta. Ilman luotettavia mittauksia muun muassa tuotekehitys, laadun valvonta ja turvallisuus, ympäristön ja elintarvikkeiden valvonta, terveyspalvelut sekä tieteellinen tutkimus eivät olisi mahdollisia, sanoo VTT:n Tietointensiiviset tuotteet ja palvelut -liiketoiminta-alueen johtaja Petri Kalliokoski.

– On arvioitu, että jopa kymmenen prosenttia yritysten tuotantokustannuksista syntyy erilaisesta mittaamisesta. Tällöin melko pienetkin parannukset mittaustoiminnan tehokkuudessa ja automatisoinnissa voivat vaikuttaa merkittävästi yritysten kilpailukykyyn, sanoo VTT:n MIKES Metrologian tutkimuspäällikkö Mikko Merimaa.

Mittaustekniikka vaikuttaa myös kansainvälisen kaupan sujuvuuteen.

– Monet tekniset esteet poistuvat, kun voidaan olla varmoja siitä, että molemmat osapuolet käyttävät samoja mittoja, sanoo Merimaa.

Samat mitat Suomessa ja maailmalla Vuoden alussa VTT:hen yhdistynyt Mittatekniikan keskus MIKES on Suomen kansallinen metrologialaitos.

– Me ylläpidämme ja kehitämme kansallista mittanormaali­ järjestelmää yhteistyössä viiden sopimuslaboratoriomme kanssa. Sopimuslaboratoriot toimivat Aalto-yliopistossa, Suomen ympäristökeskuksessa, Ilmatieteen laitoksella, Säteilyturvakeskuksessa ja Maanmittauslaitoksen paikkatietokeskuksessa, kertoo VTT:n MIKES Metrologian tutkimusalueen päällikkö Heikki Isotalo.

Mittaustekniikan tärkein merkitys bruttokansantuotteen kannalta tuleekin tämän kansallisen mittausinfrastruktuurin kautta. Sen päälle yritysten on helppo rakentaa omia toimintojaan.

Suomen tarkimmat mittaukset – Suomen tarkimmat mittaukset tehdään MIKES-talossa Espoon Otaniemessä. Talo on suunniteltu ja rakennettu varta vasten vaativien mittausten tekemistä varten, Isotalo sanoo.

– Olemme tehneet paljon ennätyksellisen tarkkoja mittauksia. Olemme rakentaneet maailman hiljaisimman paikan ja tehneet maailmanennätyksen CERNin kehittämällä tekniikalla ajan siirrossa Espoosta Kajaaniin. EurooppaVTT Impulssi 45

teknologia

M

Teksti Leena Koskenlaakso Kuvat Juho Kuva

”salaus ja informaation hajasijoittaminen ovat järkeviä toimenpiteitä” laisten kollegojemme kanssa olemme toteuttaneet suurjännitelinjojen miljoonan voltin kalibroinnit maailmanennätystarkkuudella. Meillä on myös rakennettu maailman tarkin funktio­ generaattori.

– Se, mitä me teemme, perustuu menestykseen kansainvälisissä vertailumittauksissa ja auditoituihin laatujärjestelmiin. Mittauksemme ja mittalaitteiden kalibrointimme ovat globaalisti hyväksyttyjä. Kerran mitattu hyväksytään kaikkialla teollistuneissa maissa, Isotalo kertoo.

Metrologiatutkimuksen painopistealueita ovat energia, kvanttimetrologia, nano- ja mikrometrologia, spektroskopia ja ympäristö. MIKES tarjoaa jäljitettävyyspalveluita asiakkailleen pituuden, lämpötilan, massan, paineen, kosteuden, sähkön, voiman, vääntömomentin, vesi- ja kaasuvirtauksen, akustiikan sekä ajan ja taajuuden suurealueilla.

Tutkimustoiminnan tarkoituksena on uusien jäljitettävien mittausten mahdollistaminen, uusien mittausmenetelmien tutkiminen sekä mittalaitteiden kehittäminen.

– MIKESin palvelut on suunnattu teollisuuden, akkreditoitujen kalibrointi- ja testaus­ laboratorioiden, tieteen ja kaikkien tarkkoja mittauksia tarvitsevien käyttöön. Pääosa palveluista 46 VTT Impulssi

tehdään omissa laboratorioissamme, mutta toisinaan mittaajan on mentävä mitta­laitteineen mittauskohteen luo. Tällaisia tarkkuusmittauksia tarvitsevia on sekä kotimaassa että lisääntyvässä määrin myös ulkomailla. Eurooppalaisen ja tietysti erityisesti suomalaisen kilpailukyvyn parantaminen ja uuden liiketoiminnan syntyminen on vaikuttavuustavoitteissamme korkealla, Isotalo selittää.

Suomen virallisen ajan ylläpitäjä Jokaisessa maassa on oma kansallinen aika, jota verrataan koordinoituun maailmanaikaan.

MIKES vastaa Suomen virallisesta ajasta, jota ylläpidetään MIKESin atomikelloilla. Yksi Suomen aikaa ylläpitävistä atomikelloista sijaitsee MIKESin Kajaanin toimipisteessä. Se liittyy muihin kelloihin käyttäen maailman pisintä yhtenäistä kuituoptista aikalinkkiä, jonka pituus on 1 000 kilometriä.

M I K E Siss ä kehite t ä än myö s opt ist a strontium­kelloa. Nykyiset parhaat kellot ovat niin tarkkoja, että ne jätättävät teoriassa vain noin sekunnin 16 miljardissa vuodessa. MIKESissä kehitteillä olevan kellon on laskettu pääsevän samaan suorituskykyyn, mutta kompaktimmassa koossa.

SI-mittayksikköjärjestelmä uudistuu Kansainvälinen SI-mittayksikköjärjestelmä muodostuu seitsemästä perusyksiköstä: sekunti, metri, kilogramma, ampeeri, kelvin, mooli ja kandela. SI-mittayksikköjärjestelmän toteuttaminen ja kehittäminen Suomessa on MIKESin lakisääteinen tehtävä. Näin MIKES varmistaa kansainvälisesti hyväksytyt mittayksiköt elinkeinoelämän käyttöön.

Tällä hetkellä SI-mittayksikköjärjestelmää ollaan määrittelemässä uudelleen. Asiasta on tehty valtioidenvälinen sopimus, ja uudistus tapahtuu seuraavan kolmen vuoden kuluessa.

Uusi SI-mittayksikköjärjestelmä perustuu siihen, että kaikki suureet määritellään perustuen luonnonvakioihin, eikä toisin päin. Kyseessä on suurin muutos järjestelmän 140-vuotisen olemassaolon aikana.

– Tällä hetkellä SI-mittayksikköjärjestelmässä on edelleen elementtejä, joita ei siinä enää tulisi olla. Yksi niistä on kilogramma, joka perustuu painonhallinnaltaan huonosti kontrolloitavissa olevaan kappaleeseen. Kun uusi järjestelmä tukeutuu luonnonvakioihin, sen perusta on vakaalla pohjalla. Suomessa vuodesta 1890 asti palvellut äiti-kilon kopio numero 23 joutaa hyvin palvelleena museoon, Isotalo sanoo.

EURAMETin kanssa. EURAMETiin kuuluu yhteensä 114 laboratoriota 37 maasta.

Synergiaetuja ja uusia tutkimusmahdollisuuksia – MIKESillä on hyvä maine Euroopassa, ja me tuomme erityisosaamisellamme lisäarvoa VTT:lle. Yhdessä olemme enemmän kuin yksi plus yksi, Heikki Isotalo korostaa.

– MIKESin ja VTT:n yhdistyminen on win– win-tilanne, jossa metrologiatoiminta hyötyy VTT:n laajemmasta osaamisesta, infrastruktuureista ja asiakasrajapinnasta. MIKES taas tuo VTT:lle metrologista osaamista ja paremman jäljitettävyyden asiakkaille tehtäviin mittauksiin ja tuotteisiin. Tämä hyödyttää suurta joukkoa

Metrologiasta lisäarvoa ja tukea vientiyrityksille – Isot teollisuusmaat satsaavat voimakkaasti metrologiaan. Kiinan panostus on viime vuosina kasvanut 25-kertaiseksi. Myös Intia, Yhdysvallat ja Etelä-Korea ovat selkeästi lisänneet metrologian rahoitusta, Isotalo kertoo.

Vastapainoksi tälle Euroopassa on lanseerattu miljardiluokan tutkimusohjelmat tukemaan eurooppalaista teollisuutta ja kauppaa.

– Vuoden 2014 lopussa päättynyt EMPR (European Metrology Reseach Programme) -tutkimusohjelma rahoitti alan tutkimusta 400 miljoonalla eurolla. Sen työtä jatkaa uusi EMPIR (European Metrology Programme for Innovation and Research) -tutkimusohjelma, jonka tavoitteena on saada eurooppalaiset tuotteet pysymään kilpailukykyisinä maailmanlaajuisilla markkinoilla. EU:n Horizon 2020 -puiteohjelmaan kuuluvan EMPIRin budjetti on 600 miljoonaa euroa. Me kehitämme EMPIR-ohjelmassa SI-mittayksikköjärjestelmää sekä mittaus­ valmiuksia ympäristönmonitoroinnin, energiantuotannon ja terveydenhuollon tarpeisiin.

MIKES tekee mittaustieteen tutkimusta globaalisti yhdessä kansainvälisten kumppanien kanssa. Euroopan tasolla MIKES toimii yhteistyössä EU:n metrologian alan kattojärjestö VTT Impulssi 47

MIKES-talon tilat on suunniteltu ja rakennettu vaativien mittausten tekemiseen.

VTT:n asiakkaita joko laajemman tarjonnan tai paremman laadun kautta, sanoo tutkimuspäällikkö Mikko Merimaa.

MIKESin tutkimushankkeet sopivat hyvin yhteen VTT:n muun tutkimustoiminnan sekä kärki- ja innovaatio-ohjelmien kanssa. Ne täydentävät Merimaan mukaan hyvin esimerkiksi älykkäiden energiaverkkojen innovaatio-ohjelmaa. MIKES laajentaa VTT:n tarjontaa myös aikasynkronoinnin osalta Kriittisiä teknologioita matkalla 5G:hen -ohjelmassa. Sen lisäksi MIKES voi tuoda radiohiilen mittausosaamistaan turvallisen ja kestävän ydinenergian innovaatio-ohjelmaan.

Spektroskopiassa on jo syntynyt pitkälle menevää yhteistyötä, jossa pyritään kaupallistamaan muun muassa lääketieteellisiin sovelluksiin tarkoitettu hiilen stabiilien isotooppien mittalaite yhdessä VTT:n muiden tutkijoiden kanssa. Vastaavat teknologioiden kaupallistamishankkeet lisääntynevät jatkossa.

– MIKESin asiantuntemusta ja erityisosaamista käytetään hyväksi myös painetun elektroniikan valmistuksessa. Painetun älykkyyden mittausten jäljitettävyyden jatkokehittäminen on aivan uusi tutkimusprojekti, lisää VTT:n Tietointensiiviset tuotteet ja palvelut -liiketoimintaalueen operatiivinen johtaja Arto Maaninen. n 48 VTT Impulssi

mikesin tarjooma mikes in tarjoomaan kuuluu jäljitettävyys- ja kalibrointipalveluita sekä vaativien mittausmenetelmien kehittämistä teollisuuden sovelluksiin, kertoo operatiivinen johtaja Arto Maaninen VTT:ltä.

• MIKESin jäljitettävyyspalvelut perustuvat siihen, että MIKESillä on joukko primääri­ normaaleja, joiden avulla mittaukset voidaan jäljittää SI-mittayksikköjärjestelmään.

MIKESin kalibrointipalveluiden avulla yritykset saavat mittalaitteensa kalibroitua ja pystyvät osoittamaan jäljitettävyyden SI-mittayksikköjärjestelmään. Näin yritykset voivat osoittaa, että niiden mittaustulokset pitävät paikkansa.

• Mittalaitteiden kalibroinnissa mittalaitteen antamaa lukemaa verrataan mittanormaalin ilmoittamaan arvoon.

• Jos yrityksellä on mittaustarve, johon ei ole olemassa mittausmenetelmää, MIKES kehittää ensin mittausmenetelmän. Sen jälkeen siihen voidaan tarvittaessa kehittää mittalaite VTT:llä. Nykyisiä mittausmenetelmiä voidaan parantaa tarkemmiksi.

teknologia

Avainsanat Ympäristömyönteisyys, yhdenmukaiset kriteerit, ETV-menettely, Environmental Technology Verification Avainhenkilöt Matti Lanu Avainviesti Eurooppalainen ETV-menettely varmistaa tuotteen ympäristöystävällisyyden luotettavasti.

VTT:n kontakti matti.lanu@vtt.fi Lisätietoja www.vtt.fi

luotettavatämät öväitt ympärist n esii

Voiko

ympäristöväittämiin

luottaa?

50 VTT Impulssi

teknologia

Yhä useammin markkinoinnissa hyödynnetään ympäristöväittämiä; luvataan pienempää energian kulutusta sekä vähemmän jätettä ja päästöjä. Ostajan on tiedettävä, voiko väitteisiin luottaa.

Teksti Milka Lahnalammi-Vesivalo Kuvat iStockphoto

K

un tavoitteet päästöjen, jätteiden ja kulutuksen vähentämisestä tiukentuvat, nousee tuotteiden ja järjestelmien ympäristömyönteisyys merkittäväksi kilpailutekijäksi.

– Eurooppalainen ETV-menettely on tapa varmistaa yhdenmukaisin kriteerein tuotteen ympäristömyönteisyys. Se on järjestelmä, jossa kaikki toimivat yhteisten pelisääntöjen mukaan ja jonka avulla teknologian valmistaja voi todentaa väittämänsä teknologian ympäristömyönteisyydestä, kertoo VTT Expert Servicen tekninen johtaja Matti Lanu.

VTT Expert Services Oy todentaa Suomessa ympäristöteknologiaväittämiä EU:n ETV-pilottiohjelman menettelyjen mukaisesti.

ETV eli Environmental Technology Verification on Euroopan komission käynnistämä ja johtama, eurooppalainen teknologian todentamisen menettely. Se on käytössä 28 maassa ja sen kolme teknologian osa-aluetta ovat: veden käsittely ja veden laadun tarkkailu, jäte- ja

resurssi­hävikki sekä energiateknologiat.

Vastaavia menettelytapoja on käytössä myös Kanadassa, USA:ssa, Japanissa ja Koreassa.

Euroopassa tanskalaiset ovat olleet ETV-menettelyn edelläkävijöitä, mutta nyt kun Euroopan komissio on lähtenyt edistämään menettelyä ja perustanut ETV-ohjelman, menettelyn merkitys laajenee kansalliselta tasolta EU:n tasolle.

– Esimerkiksi EU:n Horizon 2020 -ohjelmassa ETV on mainittu ympäristö­ puolen hauissa yhtenä kriteerinä, koska halutaan varmistaa, että tulokset ovat nopeammin valmiita markkinoille ja toisaalta tukea eurooppalaisten innovaatioiden kaupallistamista, Matti Lanu kertoo.

Tulevat teknologiat eivät istu vanhoihin muotteihin ETV-menettelyllä arvioidaan nimenomaan kehitettävän teknologian ympäristömyönteisyyttä. Tässä se eroaa esi­merkiksi sertifikaateista, joilla varmistetaan, että valmistajan tuotteet täyttävät tietyt yhteiset ennalta asetetut kriteerit VTT Impulssi 51

etv-menettely ympäristöväittämien arviointiin

3

teknologia-aluetta: veden laadun tarkkailu jäte- ja resurssihävikki energiateknologiat

arvioitu teknologia

1

28

akkreditoitua arviointielintä 2 /IEC 70 Standard 1

33

arviointia käynnissä

13

IS O

50

hakemusta

0

Vastaava menettely on käytössä myös Kanadassa, USA:ssa, Japanissa ja Koreassa.

maata mukana Euroopassa

Lähde: ETV Experience (www.etvexperience.org), Matti Lanun haastattelu

sekä näiden kriteerien täyttyminen ja pysyvyys sertifioinnin jälkeen tulevaisuudessakin.

Menettelytavan edellytyksenä on, että arvioitava ympäristömyönteinen teknologia on innovatiivinen. Lisäksi sen pitää olla lähes markkinoille saatettavissa, jotta ei ole pelkoa, että se muuttuu olennaisesti prosessin aikana.

– Menettelytapa pureutuu innovatiivisen teknologian probleemaan: uusi teknologia ei välttämättä vastaa vanhoihin standardeihin ja määräyksiin. Uusien yritysten on vaikea tunkeutua markkinoille uusilla innovatiivisilla tuotteilla ilman, että niillä on riippumaton arviointi väitteidensä tueksi, Lanu toteaa.

Lanun mukaan standardit pitäisi nähdä voimakkaammin osana tutkimusta – ne pitäisi sekä ottaa huomioon lähtöaineistona että huomioida myös tutkimuksen tuloksien esittelyssä. Usein vasta valmista tuotetta peilataan olemassa oleviin standardeihin, jolloin uudet innovaatiot kaatuvat vanhoihin standardeihin.

52 VTT Impulssi

– Standardit ovat kuitenkin silta t&k-vaiheesta markkinoille, minkä jokainen kännykkää tai DVD-soitinta käyttänyt on varmasti huomannut, Lanu toteaa.

Uskottavuutta koko Euroopassa Tällä menetelmällä yritysten on mahdollista saada yhdellä kertaa koko Euroopan laajuisesti uskottava näyttö teknologiansa ympäristöväitteistä. Menettely on yrityksille täysin vapaa­ ehtoinen, mutta se on ainoa yhdenmukainen tapa, jolla ne voivat todentaa Euroopan markkinoilla esittämänsä ympäristöväittämät.

ETV-menettelytavassa on yhteensä 13 kansallisesti ISO-standardin mukaisesti akkreditoitua arviointielintä. Akkreditointi mahdollistaa elimien toimimisen Euroopan laajuisesti.

Menettelyllä todennetaan numeerisia väittämiä. Kun yksittäinen teknologia tulee todentavan organisaation arvioitavaksi, toimen­piteet suoritetaan sovitulla yhteisellä menettelyllä.

”Jos palvelu ei kiinnosta suomessa, nukumme onnemme ohi.”

Tiedot ja tulokset dokumentoidaan yhteisellä tavalla, ja dokumentaatio kierrätetään kansainvälisellä teknisellä ryhmällä. Tällä tavoin varjellaan järjestelmän uskottavuutta.

Yhtenäisen menettelyn tuloksena teknologian valmistaja saa ETV:n verkkosivulle todistuksen oman tuotteensa suorituskyvystä ja mahdollisuuden käyttää viittausta markkinoinnissa.

– Me toimimme kolmantena, valmistajista ja viranomaisista riippumattomana osapuolena, ja meillä on kokemusta ja osaamista ympäristöväittämien käsittelyyn, Lanu kertoo.

VTT:ssä menettely voidaan yhdistää myös tutkimushankkeisiin ja silloin VTT Expert Service toimii tutkimuskeskuksesta riippumattomana osapuolena hyödyntäen koko ison tutkimus­organisaation vahvuuksia.

Putoaako Suomi kelkasta?

Innovatiivisuudella on nähty olevan erityisen iso rooli ympäristömyönteisten teknologioiden

kehittämisessä. Menettelyn tavoitteena on vauhdittaa eurooppalaisten innovatiivisten tuotteiden markkinoille pääsyä luomalla yhtenäinen menettely väittämien todentamiselle.

Menetelmä tukee myös erityisesti pk-yritysten markkinoille pääsyä, koska pienille yrityksille tuotteiden ominaisuuksien todentaminen on merkittävämpää ja raskaampaa kuin isoille, valmiiksi tunnetuille toimijoille.

Lanu kokee tärkeäksi, että myös suomalaiset yritykset osaavat ottaa menettelyn käyttöön ja vahvistavat sillä asemaansa Euroopan kilpailuilla markkinoilla.

– Jos palvelu ei kiinnosta Suomessa, nukumme onnemme ohi. Tanskassa ja Puolassa tätä tehdään massiivisesti niin, että myös viranomaiset ja yhteiskunta ovat mukana. EU:n ETV-ohjelmassa on jo nyt arvioitavana kymmeniä erilaisia teknologioita. n

VTT Impulssi 53

teknologia

Avainsanat VTT:n uusi organisaatio, kilpailukyky, tuotekehitys, kasvu, asiakaslähtöisyys

Aaro Cantell aloitti vuodenvaihteessa VTT Oy:n hallituksen puheenjohtajana.

Avainhenkilöt Aaro Cantell ja hallitus Avainviesti Yhtiöittäminen on tuonut VTT:n toimintaan ketteryyttä. Myös tehtävät ja roolijako ovat aiempaa selkeämmät.

VTT:n kontakti olli.ernvall@vtt.fi Lisätietoja www.vtt.fi

Yrittäjien velvollisuus on

etsiä kasvua VTT Oy:n hallituksen puheenjohtajan Aaro Cantellin mielestä nyt on aika kehittää toimintaa aktiivisen asiakastyön kautta. Monilla yrityksillä ja organisaatioilla ei ole vielä aavistustakaan, mitä kaikkea VTT pystyisi tarjoamaan heille.

Teksti Sari Alhava Kuvat Vesa Tyni

54 VTT Impulssi

teknologia

V

TT Oy:n hallituksen puheenjohtajana vuodenvaihteesta alkaen toiminut Aaro Cantell tietää, mikä yritysmaailmassa toimii ja mikä ei. Hänellä on mittava kokemus toimitus­johtajana, omistajana sekä hallitusten jäsenenä. VTT on puolestaan tullut tutuksi viimeisen viiden vuoden aikana, joista kolmena ensimmäisenä hän oli sen johtokunnan jäsen ja kahtena viimeisenä puheenjohtaja.

Johtokunnan ja hallituksen rooleissa on kuitenkin eroa. Johtokuntaa Cantell kuvaa neuvoaantavaksi elimeksi, jonka muodollinen rooli oli lähinnä riskienhallinnassa yhteisvastuussa pääjohtajan kanssa.

– Yhtiöittämisen jälkeen tehtävät ja roolijako ovat VTT:ssä selkeytyneet: nyt yhtiöllä on luontevammassa roolissa omistaja, hallitus, toimitusjohtaja ja liiketoiminta-alueet. Osakeyhtiölaki määrää näiden velvollisuudet. Tämä on itselleni tutumpi malli, Vuoden 2014 Liikemieheksikin valittu Cantell toteaa.

Yrityksen hallituksen tärkein tehtävä on hänen mukaansa varmistaa, että ohjaimia pitää käsissään hyvä toimitusjohtaja.

– Johdon kannustus ja tukeminen kuuluvat myös tehtäviimme. Toisaalta on hyödyllistä haastaakin johtoa. Hallituksen on huolehdittava, että

kaikilla on selkeä, yhteinen näkemys siitä, mihin suuntaan yritystä kehitetään ja kasvatetaan.

Hallituksen valvova rooli on velvollisuus, joka on hoidettava huolellisesti. Sen Cantell jättää listan viimeiseksi, koska se ei tuo yritykselle varsinaista lisäarvoa.

Riskitön riskeeraa eniten Yhtiöittäminen on tuonut VTT:n toimintaan ketteryyttä.

– Osakeyhtiönä suuntaa voi muuttaa nopeammin. On helpompi päättää nopeasti, mitä kokeillaan ja mitä jätetään. Näin pystytään synnyttämään esimerkiksi uusia asiakaspalvelu- ja yhteistyömalleja. VTT:llä on ainutlaatuista osaamista, erittäin hyvä maine, ja se on haluttu työpaikka. Lähtökohdat toiminnan kehittämiselle ovat siis erinomaiset.

Cantell muistuttaa, että yrityksillä ja yrittäjillä on yhteiskunnassa vastuu uudistaa ja kasvattaa toimintaansa siten, että yhtiön kehittymispotentiaali tulee hyödynnettyä maksimaalisesti.

– Jos on tyytyväinen nykytilanteeseen ja yrittää pysyä paikallaan, alkaa väistämättä vieriä alamäkeen. Riskejä välttävä yrittäjä ottaa kaikkein suurimman riskin.

Suomen kilpailukyvyn kannalta on välttämätöntä saada Suomi uudistumaan ja kasvuun.

VTT Impulssi 55

”kasvun avain on uuden kehittäminen.”

– Se taas tarkoittaa sitä, että Suomessa toimivien yritysten pitää lähteä kasvuun, Cantell kiteyttää.

Yritys voi parantaa kilpailukykyään kahdella tavalla: joko se pystyy tuottamaan saman tuotteen halvemmalla kuin kilpailijansa tai se pystyy tuottamaan asiakkaalle suurempaa arvoa kehittämällä jatkuvasti tuotteitaan tai palveluitaan.

Ensimmäistä käytetään tyypillisesti halpatuotantomaissa. Suomen tie on jälkimmäinen: me olemme kyvykkäitä kehittämään koko ajan uutta, kuten esimerkiksi Nokia, Kone ja Outotec ovat osoittaneet. Erityisesti on panostettava vientiteollisuuteen, josta tulot pääosin tulevat.

Tuotekehityksestä ja uudistamisesta ei saisi leikata – Vuoden 2008 kriisin jälkeen Suomessa on jääty seisomaan tumput suorina ja jumiuduttu ajatukseen, että kustannuksia on karsittava. Toki sekin on välttämätöntä, mutta ei sillä tehdä suomalaisesta teollisuudesta maailmalla voittajia, Cantell huomauttaa.

Erityisen harmillista ja vaarallista on leikata juustohöylällä myös uudistavalta puolelta, kuten VTT:ltä ja Tekesiltä.

– Vastuullinen yrityksen omistajakaan ei leikkaa tuotekehityksestä silloin, kun kilpailukyky on heikko. Kustannuksia leikkaamalla pysyy 56 VTT Impulssi

aaro cantell Syntynyt: 1964 Helsingissä Koulutus: diplomi-insinööri, teknillinen

fysiikka

Työkokemus:

2005– puheenjohtaja, pääomistaja, Normet Group Oy 1997–2006 toimitusjohtaja, omistaja, Fenno Management Oy 1993–1997 sijoitusjohtaja, Sitra 1992–1993 konsultti, yrittäjä, Cantell Oy 1990–1992 tuotepäällikkö, Fiskars Oyj Kotelot 1989–1990 Konsernin johdon assistentti, Fiskars Oyj 1987–1989 Tutkimus- ja opetusassistentti, Teknillinen korkeakoulu

Keskeisimmät luottamustoimet: puheen­

johtaja, Affecto Oyj, puheenjohtaja, Kasvuryhmä Ry, hallituksen jäsen, Teknologia­ teollisuus Ry

Harrastukset: kilpapurjehdus luokassa ­­ X- 41 One Design, kuntoilu, golf ja laskettelu

vasta hengissä. Sillä ei pystytä kääntämään suuntaa nousuun. Kasvun avain on uuden kehittäminen ja uuden asiakasarvon hakeminen.

Cantell muistuttaa teknologian olleen isossa roolissa yritysten liiketoiminnan uudistamisessa jo vuosikymmenten ajan - ja olevan sitä jatkossakin. Suomen valtion omistamana huippuosaamis­ organisaationa VTT:llä onkin vahva rooli Suomen kilpailukyvyn kasvattamisessa.

– Meillä on Suomessa ainutlaatuinen valttikortti, koko Pohjois-Euroopan merkittävin t&korganisaatio, jossa on potentiaalia vaikka mihin, mutta tämä viesti ei ole mennyt perille päättäjille.

VTT on yksi tärkeistä palikoista siihen, että yritykset haluavat toimia juuri Suomessa.

– Täällä on pari tuhatta tutkijaa, jotka oikeasti kehittävät uutta eivätkä ainoastaan tee päivityksiä. Meillä on valtava määrä kokemusta ja teknologiaosaamista, joka pitäisi pystyä valjastamaan paremmin Suomen ja suomalaisten yritysten hyödyksi, Cantell näkee.

Myynti lähtee asiakkaan ymmärtämisestä Valtion rahoituksen leikkaaminen pakottaa VTT:n hakemaan hankkeille lisää rahoitusta yksityissektorilta.

– Tämä painopisteen muutos olisi Suomen kannalta välttämätöntä joka tapauksessa, mutta nyt sille ei ole vaihtoehtoja, vaan näin on alettava toimia heti.

VTT:n ja suomalaisyritysten yhteisten hankkeiden määrä tulisi saada kasvamaan ja toimintatapaa olisi muutettava asiakaslähtöisemmäksi.

– Iso osa Suomessa toimivista yrityksistä ei vielä tiedä, miten VTT voisi olla heille hyödyksi.

On tietoisen ja aktiivisen myynnin aika. Käydään asiakkaiden luona ja kuunnellaan heidän tulevaisuuden tarpeitaan, Cantell kehottaa.

Vasta silloin, kun tietää, mitä asiakasryhmissä on tapahtumassa, pystyy kertomaan asiakkaille, mitä VTT:llä olisi tarjottavana juuri heille.

Tuotekehitys- ja teknologiahankkeissa pitäisi olla enemmän kansainvälistä yhteistyötä. Cantell painottaa VTT:n toimivan ensisijaisesti Suomen markkinoilla ja auttavan Suomessa olevia organisaatioita ja yrityksiä. Jos Suomen markkina on hyvin kapea eikä osaamisen kehittämiseen ole riittävästi hankkeita, on järkevää niin VTT:n kuin koko Suomenkin kannalta ottaa myös ulkomaisia asiakkaita. Näin pystytään ylläpitämään huippuosaamista ja saamaan projekteista lisäoppia, jota voidaan hyödyntää myöhemmin kotimaassa.

Työasiat unohtuvat merellä Cantell vaatii yritysten lisäksi jatkuvaa kehittymistä myös itseltään ja haluaa tehdä täysillä ne asiat, joihin ryhtyy. Tämä vaatii tiukkaa ajanhallintaa ja kykyä sanoa myös ei. Kyselyitä tulee jonkin verran muun muassa puhujaksi erilaisiin tilaisuuksiin tai hallitusten jäseneksi, mutta tällä hetkellä aika ja oma energia eivät riitä uusien asioiden ottamiseen, niin houkuttelevaa kuin se olisikin.

Välillä ajatukset täytyy kuitenkin saada pois työasioista. Se ei aktiiviselta mieheltä onnistu ainakaan rannalla maaten, vaan mieluummin tehden jotakin, kuten golfaten tai lasketellen.

Harrastuksista intohimoisimmin hän suhtautuu kilpapurjehdukseen, jossa hän kipparoi X-41 One Design -luokan venekuntaa.

– Purjehtiminen irrottaa tehokkaasti ajatukset töistä, sillä keskittymisen on oltava tapissa koko ajan, kertoo purjehtijana maailmanmestaruudenkin saavuttanut Cantell.

Samoin kuin veneen kapteenin tulee myös yrityksen hallituksen olla jatkuvasti valppaana ja valmiina tekemään nopeitakin ratkaisuja.

– Maailma muuttuu, eikä mikään tapa toimia ole ikuisesti hyvä. Nyt olemme sekä Suomessa että VTT:ssä saranavaiheessa, jossa pitäisi uskaltaa tehdä rohkeasti kokeiluja, Cantell toteaa lopuksi. n

vtt Oy:n hallitus Johdon tukeminen ja kannustaminen ­kuuluvat hallituksen tehtäviin.

Hallituksen kokoonpano vuonna 2015: Puheenjohtaja Aaro Cantell, hallituksen puheenjohtaja, Normet Oy Varapuheenjohtaja Matti Hietanen, ­ allitusneuvos, Työ- ja elinkeinoministeriö, h elinkeino- ja innovaatio-osasto

Kaija Pehu-Lehtonen, liiketoiminnan kehitys­ johtaja (SVP, Business Development), Metsä Fibre Oy Anneli Pauli, rehtori, professori, Lappeenrannan teknillinen yliopisto Kari Knuutila, teknologiajohtaja, Outotec Oyj Petra Lundström, Vice President, Nuclear

Development, Fortum Power and Heat Oyj

Harri Leiviskä, talousjohtaja, Suunto Oy

VTT Impulssi 57

teknologia

Avainsanat Biotalous, Bioruukki Avainhenkilöt Yrjö Solantausta, Kai Sipilä, Kari Larjava Avainviesti Uusi tutkimus- ja piloitointikeskus Bioruukki tarjoaa yrityksille mahdollisuuden nopeuttaa innovaatioiden lanseerausta.

VTT:n kontakti anu.kaukovirta-norja@vtt.fi, mika.harkonen@vtt.fi Lisätietoja www.vtt.fi

Tehdään totta

biotaloudesta

VTT:n uusi pilotointikeskus Bioruukki tarjoaa ainutlaatuisen yhteistyöalustan biotalouden tuotteiden kehittämiseen ja niihin pohjautuvan kilpailukyvyn luomiseen.

Teksti Irma Lind Kuvat Timo Kauppila

58 VTT Impulssi

T

utkimus- ja pilotointikeskus Bioruukki Espoon Kivenlahdessa on sijoitus Suomen tulevaisuuteen. Se on yksi VTT:n merkittävimmistä investoinneista tällä vuosikymmenellä ja suurin biotalouden tutkimusympäristö Pohjoismaissa.

Bioruukki tarjoaa mahdollisuuden selvittää, mitkä biojalostamokonseptit ja ideat ovat sekä teknisesti että taloudellisesti järkeviä. Erityisesti tämä koskee biopolttoaineiden ja arvokkaiden kemikaalien tuotantomenetelmien kehitystä.

Bioruukki tarjoaa yrityksille myös mahdollisuuden nopeuttaa innovaatioiden lanseerausta maailmanmarkkinoille.

– Bioruukki edistää bio- ja kiertotalouden kaupallistamista ainutlaatuisella tavalla. Koko arvoketju raaka-aineista arvokkaammiksi tuotteiksi on mahdollista pilotoida samassa ympäristössä yhdistäen biomassan käsittelyn, termokemian ja kemiallisen synteesin. Jatkossa myös aurinkoenergian varastointi voidaan kytkeä kokonaisuuteen, kuvailee liiketoiminta-alueen johtaja Kari Larjava Bioruukin merkitystä.

Markkinat jo olemassa – Tälle investoinnille oli selvä tilaus: globaalit kestävän kehityksen tavoitteet ja niihin liittyvä lainsäädäntö niin EU:ssa kuin muualla ovat luoneet jo tarpeen Bioruukissa kehitettäville tuotteille. Meidän on pakko etsiä vaihtoehtoja fossiilisille polttonesteille. Markkinat biopolttoaineille ja muillekin biotalouden tuotteille ovat jo olemassa, toteaa VTT:n johtava tutkija Yrjö Solantausta.

Solantaustan mukaan Bioruukki vie VTT:n valmiudet aivan uudelle tasolle.

– Tämä ympäristö mahdollistaa enemmän, koska täällä on tilaa. Olemme rakentaneet tänne kaasutuksen ja pyrolyysitutkimuksen laitteistot, jotka ovat helposti muokattavissa asiakastarpei-

teknologia

Espoon Kivenlahdessa toimiva Bioruukki on Pohjoismaiden suurin biotalouden tutkimusympäristö.

den mukaan. Aiemmin ympäristö saneli osin teknisiäkin ratkaisuja, nyt tilat ovat hyvin joustavat ja tarkoituksenmukaiset. Tämä on kehitys­ ympäristö myös asiakkaillemme. He voivat esitellä omille asiakkailleen ratkaisujaan täällä.

Pienet yritykset voivat käyttää tätä jopa tuotannolliseen toimintaan, Solantausta kuvailee.

Konkreettinen työkalu biotalouden edistämisessä Bioruukin pilotointiympäristö on tulevaisuuden uskon symboli, mutta se myös konkretisoi pyrkimyksiä synnyttää biotaloudesta ja kiertotaloudesta uutta liiketoimintaa.

– Uusiutuvien luonnonvarojen kestävään käyttöön pohjautuva biotalous on maailmanlaajuinen trendi. Suomella on hyvät lähtökohdat hyötyä tästä kasvusta. Bioruukilla on tärkeä kansallinen tehtävä kehittää uusia metsäbiotalouden teknologioita ja vauhdittaa näiden kaupallistamista yhteistyössä yritysten kanssa. Tämä on rohkea investointi, arvioi elinkeino- ja innovaatio-osaston osastopäällikkö Petri Peltonen.

– Suomi tarvitsee lisää korkean teknologian investointeja ja niiden myötä syntyviä uusia osaamis- ja tietointensiivisiä yrityksiä ja työpaikkoja. Ilman konkreettisia näyttöjä ei synny uutta liiketoimintaa ja kasvua. VTT:n investointi Länsimetron kasvu- ja kehityskäytävälle sijoittuvaan Bioruukkiin on erinomainen esimerkki nyt tarvittavista teoista, sanoo Espoon kaupunginjohtaja Jukka Mäkelä.

Pilotoinnin kautta ideasta tuotantoon Valmet on esimerkki yrityskumppanista, joka on menestyksekkäästi hyödyntänyt VTT-yhteistyötä teknologiakehityksessään.

– Pilotointi on välttämätön vaihe siirryttäessä kehitysprojektissa ideoista ja laboratoriotutkimuksista demonstraatioihin ja teollisuusmittaVTT Impulssi 59

kaavaiseen kaupalliseen tuotantoon. Matkalla tarvitaan erikokoisia pilottilaitteistoja uusien teknologioiden todentamiseen, kuvailee Valmetin Sellu ja energia -liiketoimintalinjan tekno­ logia- ja tutkimusjohtaja Jussi Mäntyniemi.

Valmetin perinteinen liiketoiminta muodostaa Mäntyniemen mukaan hyvän pohjan uusien biotalouden tuotteiden ja ratkaisujen kehittämiseen ja tuottamiseen. Kehitystyön lähtökohtana ovat Valmetissa aina asiakkaiden tarpeet, esimerkiksi uusien tulovirtojen tai tuotteiden saaminen olemassaolevista prosesseista, toiminnassa olevien tuotantolaitosten kehittäminen tai kokonaan uusien ratkaisujen kaupallistaminen.

Onnistuneen kaupallistamisprosessin edellytyksiä ovat uusien tuotteiden ja ratkaisujen liike­ toimintapotentiaalin arvioiminen sekä laaja ja avoin yhteistyö eri toimijoiden kuten asiakkaiden, muiden laitetoimittajien ja tutkimus­laitosten kanssa, mikä mahdollistaa synergiaetujen hyödyntämisen sekä riskien jakamisen. Merkittävässä roolissa on myös julkinen tuki, esimerkiksi lainsäädäntö ja koulutus sekä rahoitus.

Tuloksellista yhteistyötä Biotalous ja kiertotalous ovat tulleet maailmanlaajuisiksi trendeiksi vasta viime vuosina. VTT on kuitenkin jo pitkään tehnyt kehitystyötä tällä alueella muun muassa pyrolyysiteknologian tutkimuksessa. VTT teki ensimmäisiä pyrolyysin laboratoriotutkimuksia amerikkalaisen esimerkin innoittamana jo 1980-luvulla.

– 1990-luvulla aika oli kypsä VTT:n ja teollisuuden ensimmäisiin isoihin pyrolyysin t&k-

Jussi Mäntyniemi Valmetilta uskoo, että yhtiöllä on hyvä pohja uusien biotalouden ratkaisujen kehittämiseen.

60 VTT Impulssi

”Suomi tarvitsee lisää korkean teknologian investointeja.” hankkeisiin. Vuonna 2007 VTT, Valmet ja UPM solmivat teknologiakehityksen konsortiosopimuksen pyrolyysiteknologian kehittämiseksi ja kaupallistamiseksi. Konsortioon liittyi vuonna 2009 Fortum, kertoo VTT:n Senior Advisor Kai Sipilä, joka on ollut alusta asti mukana viemässä pyrolyysitutkimusta tarmokkaasti eteenpäin.

Kehitystyön tuloksena syntyi puuperäisestä raaka-aineesta bioöljyä tuottava Fortumin laitos Joensuussa. Sähkön ja lämmön yhteistuotanto­ laitokseen integroitu bioöljytuotanto perustuu VTT:n patentoimaan nopeapyrolyysiteknologiaan. Nyt laitoksessa tuotetulla bioöljyllä voisi lämmittää 10 000 taloa Pohjolan kylmässä ilmastossa.

– Bioruukki verkostoineen tarjoaa hyvät mahdollisuudet vauhdittaa biotalouden projekteja, vahvistaa myös biotalousklusterin huippuosaamiskeskittymän FIBICin toimitusjohtaja Christine Hagström-Näsi.

– Bioruukki tulee palvelemaan FIBICin ohjelma­toimintaa, kun rakennamme yritysvetoisia, pitkän aikajänteen haasteisiin vastaavia, esikilpailullisia ohjelmiamme. Voimme hakea kehitystyöhön myös eurooppalaista rahaa nyt, kun meillä on käytettävissä sopivat fasiliteetit.

Olemme globaalissa kilpailussa. On tärkeää, että saamme kasaan oman menestyksekkään joukkueemme. FIBIC on sitä mielellään rakentamassa ja valmentamassa, Hagström-Näsi linjaa.

Biotaloudessa pilotointiympäristöjen verkosto VTT tarjoaa asiakkailleen ja yhteistyökumppaneilleen kokonaisen biotalouden, kiertotalouden ja cleantechin tutkimusympäristöjen verkoston. Bioruukki keskittyy aluksi kaasutukseen ja pyrolyysiin. Tämän lisäksi VTT:llä on biomassan prosessoinnin ja fraktioinnin koelaitteistot Otaniemessä. Otaniemessä on myös biotekniikan ja elintarviketutkimuksen pilotointiympäristö fermentointi- ja uuttolaitteistoineen, bioreaktoreineen ja tehoseulontarobotteineen.

Polymeeristen materiaalien prosessilaitteet ovat Tampereella ja kuitutuotteiden pilotointi­ ympäristö Jyväskylässä.

VTT:n omia resursseja täydentävät kumppanien resurssit. VTT:n ja Aalto-yliopiston yhteinen biotalouden tutkimusympäristö on Suomen

teknologia kansallisen tason tutkimuksen infrastruktuuri, jonka toiminta kattaa opetuksen, perustutkimuksen ja soveltavan tutkimuksen ja koko kehityskaaren molekyylitason huippututkimuksesta prosessi­ kehitykseen ja uusiin teknologiaratkaisuihin.

VTT:llä on tiivis yhteistyö myös kansain­välisten kumppaneiden kanssa. Maailmalla olevat yksittäiset biotalouden koeympäristöt esimerkiksi Karslruhessa ja Hollannissa täydentävät VTT:n resursseja, mutta eivät tarjoa tällä hetkellä samanlaista ehyttä kokonaisuutta. Käytettävissä ovat myös VTT:n Brasilian tutkimusyksikön palvelut.

VTT:n osaaminen mallintamisessa, materiaali­ tekniikassa, prosessikemiassa ja vaikkapa digitalisaation hyödyntämisessä ja standardoinnissa tukee myös biotalouden tutkimushankkeita.

Teollisuudenalat lähentyvät toisiaan Viidennes Suomen viennistä koostuu metsä­ teollisuuden massatuotteista, ja jatkossakin uudistuva metsä- ja kemianteollisuus sekä näiden prosesseihin liittyvä konepajateollisuus toimivat viennin vetureina. Biotalouden veturina toimivan metsäteollisuuden rinnalle nousevat myös energia- ja elintarviketeollisuus sekä maatalous.

– Suomeen voidaan rakentaa kehitystyöhön arvoketjun mukaisia konsortioita. Kun roolit ovat selvät, ei tule eturistiriitoja ja voidaan sopia helposti esimerkiksi IPR:stä, arvioi Jussi Mäntyniemi partneroitumisen ja strategisten kumppanuuksien mahdollisuuksia.

– Biomassan hyödyntämisessä ongelmana on usein, että massa on hajallaan pieninä määrinä.

Meillä Suomessa etuna on, että metsäteollisuuden ansiosta materiaalit ovat jo yhdessä paikassa ja logistiikka tukee myös uusia ratkaisuja. Meillä on havumetsävyöhykkeen materiaalien ansiosta luontainen etulyöntiasema. Suomessa julkinen rahoitus ja koko innovaatiojärjestelmä on tukenut pitkäjänteisesti tarvittavaa kehitystyötä, innostaa Solantausta prosessi- ja tuotekehittäjiä.

–Biotalous haastaa toimijat uudenlaiseen ajattelutapaan. Se yhdistää tulevaisuudessa erilaisia teollisuudenaloja uusien, kestävän kehityksen mukaisten liiketoimintamahdollisuuksien etsintään tavalla, jota ei ole ennen nähty. Nyt kaivataan visionääristä innovointia, ja kannattaa käyttää myös avoimen innovaation mahdollisuudet, toteaa VTT:n tieteellinen johtaja AnneChristine Ritschkoff. n VTT Impulssi 61

teknologia

Avainsanat PrintoCent, painettu äly, Pilot Factory, Micronova, Bioruukki, tutkimusinfra, t&k Avainhenkilöt Kari Larjava, Ilkka Kaisto, Kari Rönkä, Marika Kurkinen Avainviesti Valmis tutkimusympäristö pienentää uusien tuotteiden esivalmistuksen kustannuksia ja riskejä.

VTT:n kontakti kari.larjava@vtt.fi Lisätietoja www.vtt.fi

Pilottitehtaat

jauhavat ideoista

liiketoimintaa

Kari Rönkä kertoo, että Pilot Factoryyn on käynyt kolmessa vuodessa tutustumassa satoja vierailijoita.

62 VTT Impulssi

Teksti Marko Jääskeläinen Kuvat Juha Sarkkinen

VTT on luonut Suomeen useita maailmanluokan tutkimusympäristöjä, jotka tarjoavat yrityksille mahdollisuuden pilottituotteiden ja esisarjojen testituotantoihin. Pilottitehtaat nopeuttavat uusien ideoiden kehitystä. Kaupallistamisen riskit pienenevät.

O

ulu on kokenut viime vuosina kovia.

5 000 työpaikkaa on kadonnut ICTaloilta. Rakennemuutoksen laineet ovat lyöneet vuolaina, mutta eivät ole lannistaneet pohjoisen pää­ kaupungin sitkeitä ihmisiä.

Sopeutumista on tukenut valmistautuminen.

Hyvissä ajoin, jo vuonna 2009, solmittiin Oulun Innovaatioallianssi (OIA) -niminen strateginen sopimus. Allianssin jäsenet, muun muassa Oulun kaupunki, Oulun yliopisto, Oulun ammattikorkeakoulu ja VTT sitoutuivat silloin keskittämään toimintaansa innovaatioaloille, jotka voisivat luoda uutta liiketoimintaa.

Yksi niistä on painettu äly. Sen ympärille syntyi PrintoCent, VTT-vetoinen tutkimusympäristö ja sateenvarjo, jonka tavoitteena on luoda Ouluun tuhat uutta työpaikkaa vuoteen 2030 mennessä.

PrintoCentin kaltaisissa tutkimusympäristöissä voidaan toteuttaa pilottituotantoja ja esisarjoja tehokkaasti ja hallitusti. VTT:n Luonnonvara- ja ympäristöratkaisut -liiketoiminta-alueen johtaja Kari Larjava sanoo, että pilotointiin sopivat tutkimusympäristöt ovat tärkeä kilpailutekijä Suomelle ja suomalaisille yrityksille.

– VTT:n tehtävä on tehdä teknologioista liike­ toimintaa, ja meidän pitää pystyä testaamaan ideoita ennen teollista mittakaavaa ja kaupallistamisvaihetta. Tutkimusympäristömme vastaavat tähän tarpeeseen.

Yritykset hyödyntävät VTT:n tutkimus­ ympäristöjä myös omien ideoidensa testaamiseen. Firmat voivat tietenkin rakentaa pilotti­

linjoja omiin tiloihinsa, mutta se on usein kalliimpaa, hitaampaa ja riskialttiimpaa. Valmiit tutkimusympäristöt tukevat ja nopeuttavat uuden liiketoiminnan kehittämistä.

Tutkimusympäristöt ovat Larjavan mukaan ratkaisevan tärkeitä soveltavassa tutkimuksessa.

– Ilman näitä ympäristöjä emme voisi tehdä soveltavaa tutkimusta, hän sanoo.

Larjava vakuuttaa, että suomalaiset tutkimusympäristöt pärjäävät erinomaisesti, jos niitä verrataan eurooppalaisiin kilpailijoihinsa.

– Kysymys ei ole siitä, että rakentaisimme tänne maailman kalleimmat ympäristöt, vaan siitä, että keskitymme tiettyyn nicheen ja olemme siinä maailman parhaita.

Painettu äly tarkoittaa Oulun PrintoCentissä sitä, että painotekniikalla prosessoidaan joustavalle alustalle, kuten muoville tai paperille, erilaisia materiaaleja ja tehdään niistä tuotteita.

Mahdollisia painetun älyn sovelluksia on paljon, teollisista tuotteista kertakäyttöiseen diagnostiikkaan: älypakkauksia, ohuelle kalvolle painettuja led-valoja tai aurinkokennoja, testitikkuja sairauksien ja taudinaiheuttajien diagnostisointiin.

PrintoCentin sydämestä löytyy minitehdas Pilot Factory, jossa painetun älyn materiaalien, prosessien, koneiden ja konseptien toimivuutta voidaan tarkkailla jo esiteollisessa vaiheessa.

Tällä tavalla saadaan tärkeää tietoa uusien tuotteiden valmistukseen liittyvistä ongelmista ja ratkaisuista.

Jos tätä vaihetta ei toteuta huolella, hyppäys kontrolloiduista laboratorio-olosuhteista suoVTT Impulssi 63

”keskitymme tiettyyn nicheen ja olemme siinä maailman parhaita.”

– PrintoCentin toiminta lähtee yritysten tarpeista, sanoo Ilkka Kaisto.

raan teolliseen valmistamiseen on liian suuri, huomauttaa pilottitehdasta pyörittävän tutkimustiimin päällikkö Kari Rönkä.

Tutkimusympäristön vetäjä Ilkka Kaisto muistuttaa, ettei PrintoCent tee perustutkimusta. Toiminnan lähtökohtana ovat yritysten tarpeet.

– Kartoitamme yritysten tarpeita ja tuomme oman osaamisemme osaksi heidän t&k-hankkeitaan tavalla, jolla pystymme parhaiten heitä auttamaan, Kaisto sanoo.

Autamme pieniä suurten puheille Ilkka Kaiston mukaan yritykset ovat viimeksi kuluneiden kymmenen vuoden aikana huomanneet, että kansainvälisille markkinoille pääseminen on yksin todella vaikeaa.

– PrintoCentin ekosysteemissä mukana olevista noin 50 yrityksestä kolmannes on kansainvälisiä, eli nopeutamme pk-yritysten pääsyä isojen pelureiden puheille. Tämä on tärkeä syy sille, miksi ne haluavat toteuttaa hankkeitaan meidän kanssamme, Kaisto taustoittaa.

– Pilot Factoryyn ja oululaisiin yrityksiin on käynyt kolmen vuoden aikana tutustumassa 250 vierailijaryhmää, joista merkittävä osa on kansain­välisiä. Se on aika iso juttu näille firmoille, lisää Kari Rönkä.

64 VTT Impulssi

PrintoCent on saavuttanut toimintansa aikana hyviä tuloksia. Yhteisön siipien suojissa on syntynyt viiden vuoden aikana 22 uutta yritystä.

Niistä parhaiten menestyneen kolmanneksen liikevaihto on tällä hetkellä yhteensä viisi miljoonaa euroa, ja nämä yritykset työllistävät 120 henkilöä. Kasvutavoitteet ovat kovia: Firmojen oman arvion mukaan niiden yhteenlaskettu liikevaihto viisinkertaistuu kahdessa vuodessa 30 miljoonaan. Työpaikkojen määrä kasvaa 300 henkilöön.

Samalla myös PrintoCent nostaa toimintansa kunnianhimoa ja tavoitteita.

Pilottitehtaalla on tähän mennessä valmistettu korkeintaan muutamien satojen kappeleiden eriä, vaikka sen kapasiteetti riittäisi sataan­ tuhanteen. Tavoitteena onkin tämän vuoden aikana löytää sellaisia yrityksiä, jotka ovat kiinnostuneita noin suurten erien valmistamisesta osana PrintoCent 2013–2015 -ohjelmaa. Myös tehtaan infrastruktuuria päivitetään.

– Meidän pitää varmistaa, että ympäristömme on maailman huippua jatkossakin. Roolimme on olla nimenomaan yritysten menestyksen mahdollistaja, sillä yrityksistä ja yrittäjistä syntyy teollisuutta, vientiä ja hyvinvointia, Ilkka Kaisto paaluttaa. n

teknologia

Dose Coach auttaa MS-potilasta PrintoCentissä on määritelty neljä eri avainaluetta,

joihin pohjautuvaa liiketoimintaa se keskittyy kehittämään. Avainalueet ovat: energian tuotanto ja varastointi, älykkäät valaistusmenetelmät, puettava elektroniikka sekä pikadiagnostiikka ja pikatestit.

Viimeksi mainittuun liittyen VTT:llä kehitellään erilaisia alustoja, joita hyödyntäen potilas voi tehdä pikatestejä kotonaan ilman, että hänen tarvitsee mennä lääkärin vastaanotolle. Yksi esimerkki tällaisesta laitteesta on Dose Coach, joka mittaa hoitavan lääkkeen määrää MS-tautia sairastavan potilaan verestä ja analysoi tilanteen. Laitteeseen kuuluva applikaatio neuvoo käyttäjää ja lähettää tulokset älypuhelimella pilvipalveluun.

Applikaatioon liittyy myös kysely, jossa potilas voi kuvata vointiaan – väsymystä, huimausta tai muita oireita.

Näin lääkäri voisi tulevaisuudessa seurata lääkkeen vaikutusta ja potilaan tilaa kokonaisvaltaisesti.

– Kyseessä on eräänlainen showcase, koska tämä on tehty alusta loppuun asti VTT:llä, Dose Coachin kehittelyssä mukana ollut tutkija Marika Kurkinen kertoo.

Pilot Factorya hyödynnettiin myös tässä hankkeessa.

– Sen roolina oli lääkkeen määrän mittaamisessa tarvittavien testiliuskojen koe-erän valmistaminen ja valmistusprosessin kehittäminen, Kari Rönkä toteaa.

Marika Kurkinen on mukana kehittämässä Dose Coachia.

VTT:N TUTKIMUSYMPÄRISTÖT PÄHKINÄNKUORESSA Printocent, Oulu. Fokusalueena painettu äly

ja sen sovellukset. Tavoitteena saada Ouluun ja Suomeen yksi prosentti painetun älyn 250 miljardin euron markkinoista vuoteen 2030 mennessä.

Micronova, Espoo. Puhdastilaympäristö, jossa

tuotetaan mikroelektroniikan sofistikoituja komponentteja erittäin puhtaissa olosuhteissa. Tuotanto on luonteeltaan perinteisempää elektroniikan tuotantoa.

Bioruukki, Espoo. Yksi VTT:n merkittävimmistä in-

vestoinneista 2010-luvulla. Keskittyy biotalouteen ja tarjoaa puitteet liiketoiminnan kasvulle ja kansallisen biotalousstrategian toteuttamiselle. Toimii tärkeillä puhtaan teknologian aloilla, joita ovat bioenergia, biokemikaalit, biomassan jalostaminen sekä kierrätys. Tässä tutkimusympäristössä voidaan osoittaa, miten biotalouden teknologioista luodaan tuloksia, tuotteita ja talouskasvua.

Ydinturvallisuustalo, Espoo. Tutkii erikoisolosuhteissa radioaktiivisia materiaaleja, jotka voivat liittyä esimerkiksi ydinvoimalan kunnossapitoon.

Pilotoinnin kannalta keskeisiä ovat kuumakammiot­, joissa materiaaleja voidaan tutkia turvallisesti.

Ydinturvallisuustalo valmistuu vuonna 2016, ja sinne keskitetään valtaosa VTT:n ydinturvallisuuden tutkimuksesta.

SUORA, Jyväskylä. VTT:n kuituprosessien tutkimus­ ympäristö, jonka tehtävänä on nopeuttaa kuitupohjaisten tuotteiden kehitystä. SUORA on myös maailman ensimmäinen pilottimittakaavan teollisella nopeudella toimiva vaahtorainausympäristö.

Vaahto­rainausteknologialla parannetaan nykyisten ­pakkaus-, paperi- ja kartonkituotteiden ominaisuuksia ja valmistetaan hyvin huokoisia, kevyitä ja tasaisia tuotteita. Näin voidaan laajentaa luonnonkuitupohjaisten ja kierrätettävien tuotteiden kirjoa.

Lisäetuna tulevat valmistuksen kustannussäästöt.

VTT Impulssi 65

liiketoiminta Kotimaiset sähköbussit liikenteeseen

GE Healthcare investoi Suomeen ge heatlhcare käynnistää Suomessa digitaalisen terveyden ohjelman, jossa VTT on strateginen tutkimuskumppani. Ohjelma käynnistyy GE:n Suomen päätoimipisteessä Helsingin Vallilassa. GE:n langattoman ja kannettavan tiedonsiirtoteknologian kehitys keskitetään ohjelman myötä Suomeen. Tavoitteena on löytää ratkaisuja terveydenhuollon tulevaisuuden haasteisiin.

– Helsinki on yksi GE Healthcaren viidestä potilasmonitoroinnin ratkaisuja kehittävästä osaamiskeskuksesta ja ainoa Euroopassa. Digitaalisen terveyden ohjelma tuo meille lisää terveys- ja mobiiliteknologian tutkimus- ja kehitysosaamista. Suomi on luonteva paikka digitaalisen terveyden osaamiskeskukselle, sillä Suomessa on runsaasti mobiiliteknologian huippuosaajia.

Ohjelman myötä voimme synnyttää ratkaisuja, joilla edistämme potilaiden kustannustehokasta hoitoa ja seurantaa Suomessa ja maailmalla, GE Health­ caren Suomen toimitusjohtaja ja GE Healthcaren globaalin monitorointiliiketoiminnan johtaja Didier Deltort sanoo.

VTT ja HSL toteuttavat laajan sähköbussien pilotoinnin pää­kaupunkiseudulla yhdessä muiden toimijoiden kanssa.

Ensimmäiset kotimaiselta Linkker Oy:ltä hankittavat bussit liikennöivät loppukesästä 2015 Espoossa, jossa sähköbusseja on kokeiltu yli kahden vuoden ajan.

Sähköbussien hankinta on osa laajempaa, HSL:n neli­ vuotista Päästöttömän Elämyksellisen Linja-autoliikenteen Innovointi­ympäristöä eli ePELIkehitysprojektia, jossa luodaan infrastruktuuri ja toimijat uusien teknologioiden käyttöönotolle.

90% HSL pyrkii

vähentämään yli 90 prosenttia­­ bussiliikenteen hiilidioksidipäästöjä ja haitallisia lähipäästöjä 2025 mennessä.

5G-testiverkko Ouluun VTT rakentaa yhteistyössä Oulun yliopiston ja yritysten kanssa 5G-testiverkon, jossa voidaan kehittää kriittisiä teknologioita sekä testata niiden suorituskykyä realistisessa ympäristössä. 5G on seuraava merkittävä askel langattomassa tietoliikenteessä. Se mahdollistaa erittäin korkeatasoiset multimedia- ja pilvipohjaiset palvelut sekä tulevaisuuden laitteiden internetin (IoT:n) samalla vähentäen materiaalin ja energian kulutusta. Testiympäristö vahvistaa Suomen asemaa kansainvälisen 5G-kehityksen kärjessä.

66 VTT Impulssi

Kuva: Mikko Vähäniitty

Lankaa kuin hämähäkin seittiä

liiketoiminta

pitkään VTT:llä työskennellyt Janne Poranen perusti yhdessä kollegansa Juha Salmelan kanssa Spinnova Oy:n. Yritys kehittää ainutlaatuista menetelmää, jonka avulla onnistuu langan valmistaminen suoraan puukuidusta. Puukuitulangan keksintöilmoitus tehtiin vuonna 2011 ja ensimmäinen patenttihakemus loppu­ vuodesta 2014. Lue lisää sivulta 74.

VTT Impulssi 67

Pieni on suurta: kasvua ja uusia mahdollisuuksia

piifotoniikassa Ihmisten tiedonsiirtotarve kasvaa koko ajan. Siksi nopea optinen tiedonsiirto korvaa sähköisen.

Teksti Teemo Simola Kuvat VTT

T

iedonsiirrossa tulevan kehityksen ytimessä on pieni hiukkanen, sähkö­ magneettista säteilyä kuljettava fotoni.

Piihin liitettynä voidaan näiden yhdistelmällä, piifotoniikalla, luoda täysin uusia mahdollisuuksia. Tyypillisiä sovelluskohteita ovat erilaiset lähetin- ja vastaanotinmoduulit, reitittimet sekä anturointi- ja mittaustekniikat.

– Sähköiset mikropiirit ovat nyky-yhteiskuntamme teknologinen perusta ja useimpien käyttämiemme sähköisten laitteiden ”aivot”. Ne muodostuvat puolijohdesiruille kuvioiduista aktiivisista ja passiivista elektroniikkakomponenteista, kertoo tutkimustiimin päällikkö ja VTT Award 2014 -palkittu Timo Aalto VTT:ltä.

Moderni prosessorisiru voi pitää sisällään miljardeja transistoreita. Piifotoniikassa puolestaan kehitetään optisia mikropiirejä, joissa valo etenee piihin kuvioituja valokanavia pitkin. Niiden lisäksi 68 VTT Impulssi

optisessa mikropiirissä on tyypillisesti aktiivisia ja passiivisia fotoniikkakomponentteja, joilla tuotetaan, muokataan ja vastaanotetaan valoa.

Näkyvä valo ei läpäise piitä, mutta piifotoniikassa käytetään infrapunavaloa. Aallonpituus on tyypillisesti välillä 1.2–4 mikrometriä (µm). Optisen tiedonsiirron kannalta tärkeimpiä ovat 1.3 ja 1.55 mikrometrin aallonpituusalueet, kertoo Aalto.

Aivan viime vuosiin asti VTT:llä valmistettiin piisiruille vain passiivisia ja lämpöohjattuja optisia piirejä. Kaikki niin sanotut aktiiviset komponentit eli laserit, optiset vahvistimet, nopeat modulaattorit ja valonilmaisimet olivat muualla valmistettuja erillissiruja, jotka liitettiin piisirujen päälle.

– Tähänkin kehitettiin kansainvälistä huippua olevaa teknologiaa, mutta edulliseen massa­ valmistukseen kaivattiin niin sanottua monoliittista integrointia suoraan piisiruille. Nyt myös tätä ollaan kehittämässä yhdessä asiakkaiden ja yhteistyökumppaneiden kanssa. Näistä tärkein on Rockley Photonics, jonka kanssa yhteistyö alkoi vuonna 2014, Aalto kertoo.

Rockley suuntaa sarjatuotantoon Brittiläinen Rockley Photonics on etabloitunut Suomeen ja aloittaa Espoossa datakeskusten tiedon­siirtotuotteiden valmistuksen. Yhtiön pääkonttori on Lontoon lähellä, lisäksi Kalifornian Pasadenassa sijaitsee parinkymmenen hengen tuo-

Markku Hirvonen

Nopeampaa, edullisempaa ja tehokkaampaa Tällä hetkellä piifotoniikan tärkein sovellusalue on lyhyen ja keskipitkän matkan optinen tiedonsiirto, esimerkiksi datakeskuksissa ja paikallisissa tiedonsiirtoverkoissa. Niissä signaalin siirtomatka optisessa kuidussa on muutamasta metristä noin 40 kilometriin asti.

– Piifotoniikkaa voidaan käyttää lähetin- ja vastaan­otinmoduuleissa, joissa muunnetaan sähköiset signaalit optisiksi ja päinvastoin, sekä yhdistettäessä ja eroteltaessa samassa optisessa kuidussa eri aallonpituuksilla kulkevat signaalit. Piifotoniikan avulla voidaan myös toteuttaa tietopakettien reititys tiedonsiirtoverkkojen solmupisteissä optisesti, mikä on edullisempaa, nopeampaa ja energiatehokkaampaa kuin nykyisin käytetty sähköinen reititys, Aalto sanoo.

liiketoiminta

tekehitysyksikkö. Suomeen yhtiö tuli paljolti juuri VTT:n osaamisen takia. Myös muu teknologinen toimintaympäristö alan yrityksineen ja korkea­kouluineen antaa hyvät lähtö­ kohdat toiminnalle.

– Yhteistyössä VTT:n kanssa on ensimmäinen vaihe takana, ja nyt siirrytään toiseen vaiheeseen,­jonka tarkoituksena on synnyttää konkreettisia tuotteita Micronovan puhdastilassa. Tänä vuonna tuomme pilottituotteemme markkinoille ja ensi vuoden tavoitteena on sarjatuotannon aloittaminen, sanoo Rockley Photonicsin hallituksen jäsen Markku Hirvonen.

Maailmassa on useita datakeskuksia, ja määrä vain kasvaa. Rockleyn tulevilla ratkaisuilla on tarkoitus parantaa niissä sijaitsevien valtavien tietomassojen sisäistä siirtelyä.

– Tarkoitus on valmistaa Suomessa maailman alhaisimman virrankulutuksen ja korkeimman suoritustehon piifotoniikkatuotteita. Täysin vastaavaa tuotesuunnittelua ei ole missään muualla, joten kyseessä on ainutlaatuinen ja innostava hanke, Hirvonen jatkaa.

Ensimmäiset rekrytoinnit Rockleyn Suomen yksikköön on jo tehty, jatkossa henkilöstön määrää on tarkoitus kasvattaa hankkeen edetessä.

– Tulemme tarvitsemaan osaajia muuhunkin kuin tuotekehitykseen, esimerkiksi myynnin ja markkinoinnin pariin. Eli kokonaisvaltaista liike­toiminnan edellyttämää kompetenssia. Aika näyttäisi olevan nyt kypsä piifotoniikan konkreettisille toteutuksille, sanoo Hirvonen.

Yhteistyö VTT:n kanssa on siis hedelmällistä, ja piifotoniikkatuotteiden laajat mahdollisuudet todellisia. Samaa mieltä on Timo Aalto.

– Aktiivikomponenttikehityksen tavoitteena on valmistaa optisia modulaattoreita ja valonilmaisimia ainakin 25 Gb/s (25 miljardia bittiä sekunnissa) tiedonsiirtonopeudelle. Sillä voi esimerkiksi siirtää Blu-ray-levylle tallennetun täysteräväpiirtoelokuvan muutamassa sekunnissa.

Piifotoniikan sovellusmahdollisuudet ovat erittäin laajat.

– Optisen tiedonsiirtokapasiteetin kasvu luo monia eri mahdollisuuksia, toteaa Timo Aalto.

Tulevaisuus näyttää siis valoisalta, ja ainakin nopealta.

Esimerkkejä VTT:llä valmistetuista piifotoniikkasiruista, joille on toteutettu muun muassa erilaisia aallonpituusjakajia ja pitkiä valokanavaspiraaleja.

Euroopan avaruusjärjestölle kehitetty 110-kanavainen aallonpituusvalitsin, jossa piisirulle on lisätty InP-pohjaiset 10ja 11-kanavaiset optiset puolijohdevahvistimet ja fotodiodi.

VTT Impulssi 69

”vastaavaan ei päästä millään kilpailevalla teknologialla.”

Havainnekuva (vas.), mikroskooppikuva ja pyyhkäisyelektronimikroskooppikuva VTT:n kehittämistä valokanavakaarroksista ja peileistä, joissa kaarrossäde on korkeintaan muutamia mikrometrejä, eli noin tuhat kertaa perinteisiä kaarroksia pienempi.

Erilaisissa mittaussovelluksissa voidaan hyödyntää myös pidempiä aallonpituuksia. Piifotoniikan avulla voidaan toteuttaa hyvin pieniä ja tarkkoja mikrospektrometrejä, joilla voidaan tunnistaa kaasuja, nesteitä ja biologisia näytteitä niille ominaisten läpäisyspektrien perusteella.

Piifotoniikkaa on jo hyödynnetty optisten gyroskooppien valmistuksessa. Tulevaisuudessa voidaan valmistaa piifotoniikkasiruja, joissa yhdistyvät mikromekaanisten gyroskooppi­ sirujen edullinen hinta ja pieni koko sekä niitä kalliimpien kuituoptisten gyroskooppien suuri mittaus­tarkkuus.

– Piifotoniikkaa voidaan hyödyntää myös infrapunavaloon perustuvassa kuvantamisessa.

Espanjalainen yritys Medlumics on valmistamassa optiseen koherenssitomografiaan (OCT) perustuvia lääketieteellisiä kuvantamislaitteita, joilla on tarkoitus tunnistaa esimerkiksi ihosyöpä ennen sen leviämistä. Tällaisen OCT-laitteen ytimenä on VTT:n ja Medlumicsin yhdessä kehittämä piifotoniikkasiru, joka valmistetaan VTT:n puhdastilassa Micronovassa. Tulevaisuudessa piifotoniikalle löytyy varmasti myös monia uusia sovelluskohteita, kuten optinen laskenta

ja kvanttitietokoneet. Näiden kehitys on tosin vasta aluillaan, Timo Aalto toteaa.

Passiivisista aktiivisiin optisiin piireihin Piifotoniikkaa on kehitetty VTT:llä vuodesta 1997, jolloin Timo Aalto laati diplomityönsä piifotoniikasta VTT:n harjoittelijana. Vuonna 2004 oli vuorossa tohtoriväitös samasta aiheesta. Jo ennen vuotta 1997 VTT:llä oli kehitetty valokuituja sekä siruille integroituja lasi- ja piinitridi­ valokanavia.

– Piifotoniikan kehitys alkoi lämpöohjattujen optisten kytkimien suunnittelulla, jota seurasi piivalokanavien ja niihin perustuvien optisten komponenttien valmistustekniikan kehitys VTT:n puhdastilassa. Tämän kansainvälisestikin uraauurtavan työn tuloksena syntyi muun muassa lämmöllä ohjattu optinen 2 x 2 -kytkin, joka vaihtaa tilaansa alle sekunnin miljoonasosassa (~700 ns), Aalto kertoo.

Se on vieläkin tämän tyyppisen valokanavakytkimen maailmanennätys. Samalla kehitettiin myös maailman huippua edustava teknologia passiivisten piivalokanavakomponenttien valmistukseen.

Optisen muistin kehittämiseen liittyvä testisiru, jossa piisirulle on integroitu lukuisia testikomponentteja, aallonpituussuodattimia ja optisia puolijohdevahvistimia.

70 VTT Impulssi

– Erittäin pienihäviöisillä (0.1 dB/cm) ja jopa yhden mikrometrin kaarrossäteeseen yltävillä piivalokanavilla voidaan toteuttaa todella tiheästi integroituja optisia piirejä. Noin yhden neliösenttimetrin kokoiselle piisirulle voidaan toteuttaa jopa metrien pituisia valokanavia. Siihen ei toistaiseksi päästä millään kilpailevalla teknologialla, kertoo Aalto.

VTT:n kehittämän teknologian erikoisuuksia ovat noin kolmen mikrometrin valokanava­ paksuus sekä suorakaide- ja harjannevalo­ kanavien yhdistelmä.

– Niiden avulla on mahdollista minimoida samanaikaisesti optinen vaimennus, polarisaatioriippuvuus, hinta ja sirukoko sekä saavuttaa niin sanottu yksimuotoinen toiminta erittäin laajalla aallonpituusalueella. Kilpailevissa teknologioissa tämä tyypillisesti rajautuu kapealle aallonpituusalueelle. Valokanavan yksimuotoisuus on perusedellytys muun muassa hyvin nopeassa optisessa tiedonsiirrossa ja tarkoissa spektrimittauksissa, selventää Aalto. n

Testisiru, jossa 3 µm paksuissa piivalokanavissa kulkeva valo joko vahvistetaan tai vaimennetaan GaAs-pohjaisilla puolijohdevahvistimilla.

Mitä on fotoniikka? fotoniikka on yleistermi valon tuottamiselle, muokkaamiselle ja hyödyntämiselle, sekä siihen liittyville komponenteille ja laitteille. Valon alkeishiukkasen eli fotonin nimi tulee kreikan valoa tarkoittavasta sanasta ’fos’.

Valo muodostuu yksittäisten fotonien liikkeestä, samoin kuin sähkövirta muodostuu yksittäisten elektronien liikkeestä. Siksi fotoniikka ja elektroniikka vastaavat termeinä toisiaan, vaikka jälkimmäinen on selvästi yleisemmin tunnettu.

Piisiruille integroidut sähköiset mikropiirit ovat yksi tietoyhteiskuntamme tärkeimmistä teknologisista tukipilareista, mutta vastaavat optiset mikro­ piirit ovat vasta nousemassa sellaiseksi. Fotoniikkaa edustavat laserit ja valokuidut puolestaan ovat jo pitkään olleet keskeisiä teknologisia tukipilareja, tosin suurelle yleisölle melko huomaamattomia.

Ilman niitä meillä ei olisi Internetiä, älypuhelimia eikä teräväpiirtotelevisioita.

Laajasti tunnettu termi optiikka viittaa ensi­ sijaisesti näkemiseen ja siihen liittyviin laitteisiin, kuten linsseihin ja mikroskooppeihin. Fotoniikka on kuvaavampi yleistermi, kun puhutaan valon ja aineen vuorovaikutuksesta, valon ja elektroniikan yhdistämisestä (vrt. optoelektroniikka), valoon liittyvistä puolijohdekomponenteista tai valon käytöstä optiseen tiedon tai muiden signaalien nopeaan siirtoon.

Fotoniikassa hyödynnetään sekä valon aalto-­ että hiukkasluonnetta, jotka Albert Einstein osasi

ensimmäisen kerran yhdistää vuonna 1905. Nyt ­tiedetään, että fotonit ovat valon nopeudella liikkuvia massattomia alkeishiukkasia, joiden ominainen värähtelytaajuus määrittää niiden energian, liikemäärän ja aallonpituuden. Kaikki sähkö­ magneettinen säteily aina radioaalloista gammasäteilyyn muodostuu fotoneista, mutta fotoniikalla viitataan yleensä vain ultraviolettiin, näkyvään ja infrapunavaloon.

Termiä fotoniikka on tehty tunnetuksi vuosittain järjestettävällä kansainvälisellä fotoniikan päivällä (http://day-of-photonics.org). Viimeksi tätä juhlistettiin lokakuussa 2014, jolloin myös VTT järjesti yleisölle avoimia tilaisuuksia fotoniikan esittelemiseksi.

Vuonna 2015 juhlitaan YK:n johdolla myös kansainvälistä valon vuotta, joka tuo esille valoa hyödyntävien tieteiden ja niiden sovellusten hyötyä. www.light2015.org

VTT Impulssi 71

Röntgen- kuvantaminen uudelle tasolle

Ajat on oiva esimerkki menestyneestä pienyrityksestä, joka on pinnistänyt maailmanmarkkinoille Otaniemestä.

Lääketieteessä ja teollisuudessa käytettäviä, röntgenkuvantamisen sensoreita valmistava yritys aikoo säilyttää teknologiakehityksensä ja tuotantonsa Suomessa myös jatkossa.

Teksti Tiina Saario-Kuikko Kuvat Ajat

72 VTT Impulssi

menetelmä oli hidas ja rajoitti erottelukykyä ja tehokkuutta.

Yleensä vain joka toinen röntgensäde muuttuu valoksi. Siksi noin puolet tarvittavasta röntgen­ sädeannoksesta jää käyttämättä potilasta tutkittaessa, kun diagnosoitava kuva muodostetaan epäsuoran muunnoksen avulla.

– Ajat on ensimmäinen yritys, joka siirsi nämä rajoitukset historiaan nostamalla röntgen­ kuvantamisen täysin uudelle tasolle. Suoramuunnoksen avulla röntgensäteet tunkeutuvat puhtaasta kiteisestä kadmiumtelluridista tai piistä valmistettuun puolijohtavaan aineeseen, jossa ne muuttuvat sähköiseksi signaaliksi, Spartiotis kuvailee.

Tällöin kuvasta tulee paljon selkeämpi, jolloin diagnosointimahdollisuudet paranevat.

Rajoitukset historiaa – Kun röntgensäteiden valoksi muuntamisessa Ajat ja VTT tekevät yhteistyötä röntgenkuvan- tarvittava välivaihe jää pois, valofotonien sirontamiseen käytettävien uuden sukupolven senso- nan aiheuttamasta kuvan sumeudesta päästään rien kehityksessä ja valmistuksessa. eroon, toimitusjohtaja perustelee.

Aikaisemmin röntgenkuvantamisessa Röntgensädetunnistimien kehityksen ja tuokäytettiin fosfori- tai tuikeväliainetta, jolla tannon lisäksi Ajatin palveluja ovat sen suunnitröntgen­säteet muunnettiin valoksi, joka voitiin­ telemien ohjelmistojen toimittaminen ja kuvantunnistaa. Tällainen epäsuora tunnistus­ tamisen jälkeinen käsittely.

VTT Impulssi 73

liiketoiminta

A

jat aloitti kolmen hengen yrityksenä yksityisten sijoittajien ja Tekesin rahoituksella yhteistyössä VTT:n kanssa. Nyt 15 vuotta myöhemmin yritys esittelee uudenlaisen röntgenkuvantamisen – suoramuunnosteknologian.

– Hammaslääketieteen alalla osuutemme koko maailman suun ulkopuolisen kuvantamisen sensorimarkkinoista on 20 prosenttia ja vuonna 2016 sen ennakoidaan olevan 40 prosenttia. Lisäksi olemme saaneet jalansijan teollisuudessa menestymällä öljy- ja kaasualalla käytettävien putkien hitsaussaumojen tarkastamisessa sekä elintarvike- ja NDT-alalla käytettävien putkien sisäpuolisessa tarkastamisessa, kertoo toimitusjohtaja Konstantinos Spartiotis.

Ratkaisuja räätälöidysti VTT:n kanssa yrityksellä on tällä hetkellä menossa RADI2014-projekti, jossa kehitetään suun sisäiseen kuvantamiseen käytettävää, piipohjaiseen suoramuunnokseen perustuvaa röntgentunnistinta.

– Ajat on yksi merkittävimmistä Micronovan ulkopuolisista puhdastilan käyttäjistä. Kalliille infrastruktuurille on tärkeää saada mahdollisimman korkea käyttöaste ja se, että voimme tarjota yrityksille tuotantoympäristöä, on VTT:lle luonnollisesti eduksi. RADI2014-projektin myötä meillä on mahdollisuus kehittää uusia piipohjaisia säteilyilmaisimia Ajatille, mikä toivottavasti johtaa tuotannollisen toiminnan laajenemiseen VTT:n ja yrityksen välillä, tähdentää asiakaspäällikkö Kai-Erik Elers VTT:ltä.

Yksinoikeuden keksintöihinsä ja osaamiseensa Ajat on suojannut muun muassa patentein. Suorassa muunnoksessa käytettävien röntgen­säteiden tunnistimien, kuvantamisen ja tarkentamisen teknologia on suojattu Euroopassa, Yhdysvalloissa ja Koreassa.

Suoramuunnosteknologia on kehitetty ja tuotu markkinoille pitkälti Siemensin japanilaisen tytäryrityksen, Acroradin kanssa tehdyn yhteistyön tuloksena.

– Anturimme soveltuvat hampaiden 2D- ja 3D-kuvantamisen lisäksi lääketieteen sekä teollisuuden käyttöön. Vastaamme asiakkaidemme tarpeisiin ja räätälöimme ratkaisuja myös haastaviin sovelluksiin. Haluamme parantaa kuvantamisen tuotteita, niiden laatua ja toiminnallisuutta entisestään sekä vähentää valmistuskustannuksia käyttämällä älykkäitä prosesseja ja automaatiota, Spartiotis korostaa. n

täysiverinen vientiyritys Ajat tekee yhteistyötä laitevalmistajien kanssa, jotka käyttävät puhtaisiin kadmiumtelluridi-kiteisiin perustuvia suoramuunnostunnistimia hammaslääketieteellisissä röntgenkuvantamislaitteissa.

Yritys on maailman johtavia röntgenkuvantamisessa käytettävien hybridipuolijohdekomponenttien valmistajia. Se tuottaa 2 500 puhtaisiin kiteisiin perustuvaa kadmiumtelluridi-tunnistinta kuukaudessa.

Valmistuskapasiteetti on 4 000 sirua kuukaudessa.

Muu kapasiteetti on suunnattu uusille markkinaalueille.

Ajat on hyödyntänyt toimintansa alusta asti Micronovan puhdastiloja ja toimii lisäksi Tekniikantie 4:ssä Otaniemessä. Yrityksen palkkalistoilla on 45 henkilöä.

Liikevaihto vuonna 2014 oli 8,5 miljoonaa euroa, ja tänä vuonna sen odotetaan olevan noin 10 miljoonaa.

Viennistä 100 prosenttia menee ulkomaille. Suurimmat asiakkaat ovat Saksasta, Japanista, Italiasta, Yhdysvalloista, Hollannista ja Tanskasta.

74 VTT Impulssi

”anturimme soveltuvat lääketieteen ja teollisuuden käyttöön.”

- Konstantinos Spartiotis

Kestävästi

lankaa puukuidusta

Spinnova kehittää menetelmää, jolla puukuidusta kehrätään lankaa ilman ympäristöä rasittavaa kemiallista käsittelyä.

Teksti Paula Bergqvist Kuvat Mikko Vähäniitty

76 VTT Impulssi

J

anne Porasella on pitkä työura VTT:llä.

Viimeisimmät vuodet ennen Spinnovaa Janne Poranen toimi VTT:n kuitu- ja biopohjaisia materiaaleja kehittävän tutkimusalueen päällikkönä. Hänen tehtävänänään oli edistää erityisesti puupohjaisten materiaalien t&k-hankkeita.

Poranen oli jo pitkään tähdännyt oman yritystoiminnan käynnistämiseen, kunhan sopiva idea löytyy. Hän oli seurannut uuden puukuituteknologian kehitystä alusta lähtien.

–Vuosi sitten oltiin tilanteessa, jossa paras mahdollisuus viedä teknologiaa eteenpäin oli tehdä se yritystoimintana. Juha Salmela lähti epäröimättä mukaan yrityksen perustamiseen.

Spinnova perustettiin viime syksynä, ja toiminta käynnistyi virallisesti tammikuussa Jyväskylässä. Jyväskylässä työskentelee nyt pieni, mutta motivoitunut ryhmä puukuituasian­tuntijoita.

liiketoiminta

Spinnovan kehittämä kuitulankateknologia edustaa läpimurtoteknologiaa.

Ensimmäisiä tehtäviä olivat yhteistyökumppaneiden ja rahoittajien etsiminen. Molemmat onnistuivat erinomaisesti.

Ajatus hämähäkinverkosta Juha Salmela työskenteli VTT:llä erikoistutkijana vuosikymmenen vaihteessa. Hän sai idean lankaan työskennellessään Oxfordin yliopiston silkkitutkijoiden kanssa. Keskustelut johtivat ajatukseen, että hämähäkin seitin rakentamisella ja puukuitujen järjestäytymisellä voi olla jotain yhteistä.

Onnistuisiko langan valmistaminen puu­ kuidusta samalla periaatteella kuin hämähäkki luo verkkoaan? Saadaanko puukuidut järjestymään samaan suuntaan ja mahdollisimman peräkkäin?

Menetelmäkehitys eteni nopeasti. Salmela laati uuteen puukuidun käsittelyyn liittyvän keksintöilmoituksen vuonna 2011, ja ensimmäinen patenttihakemus jätettiin vuoden lopulla.

Ratkaisut löytyivät kuitususpensiovirtauksista. Keksintö perustuu erilaisten materiaalien käyttäytymiseen eli kuitususpensiovirtausten tuntemiseen – reologiaan. Se ratkaisee kysymyksen, miten kuituvirtausta pystytään hallitsemaan niin, että siitä voidaan muodostaa lankaa.

– Salmelan ideaa kokeiltiin VTT:llä. Jo ensimmäiset kokeet osoittivat, että puulangan valmistus onnistuu, kun puumassa ohjataan neulanreiän läpi, ja kuidut läpäisevät reiän oikeassa asennossa.

Poranen saa langanvalmistuksen kuulostamaan helpolta. Edessä on kuitenkin vielä monta kehitysvaihetta ennen kuin puuperäistä lankaa kehrätään teollisessa mittakaavassa.

Menetelmää kehitettiin VTT:llä laboratoriomittakaavaan asti, ja se saatiin toimimaan erittäin hyvin. Ilman jatkuvatoimista lankaprosessia valmistui puolen metrin mittaisia langanpätkiä.

– Tehtävämme Spinnovassa on nyt skaalata menetelmä niin, että se toimii myös teollisessa mitassa.

– Olemme kokeilleet menetelmää erilaisilla puumassoilla. Parhaat tulokset saimme kotimaisilla puulajeilla – kuusella ja männyllä. Näyttää siltä, että menetelmä soveltuu parhaiten pitkien luonnonkuitujen käsittelyyn, ja sehän on Suomen kannalta vain hyvä asia. Esimerkiksi eucalyptus­kuitu on lyhyttä.

– Parhaillaan kehitämme menetelmän perusprosessin hallittavuutta ja stabiilisuutta. Sen jälkeen keskitymme lopputuotteiden ominaisuuksien hiomiseen, kertoo Poranen.

Spinnovan kumppaneiksi on valikoitunut itävaltalainen Lenzig AG ja suomalainen WoodNotes. Lenzig on maailman suurin man-madecellulose-yritys. Se tekee puupohjaisesta materiaalista tekstiilikuituja viskoosi- ja Lyocelprosessin avulla. WoodNotes valmistaa paperilangasta kankaita ja mattoja.

Spinnovan teknologia on ainut, jolla voidaan valmistaa lankaa suoraan puukuidusta. Viskoosi- ja Lyoncel-prosesseissa sellumassat käyvät läpi monet kemialliset prosessit, joilla puukuidut pilkotaan polymeereiksi ja joilla niistä poistetaan komponentteja. Vasta tämän jälkeen kuidut rakennetaan polymeerimassasta uudestaan. Lopulta lanka kehrätään katkokuiduista.

– Meidän menetelmässämme kaikki nämä paljon kemikaaleja, energiaa ja vettä kuluttaVTT Impulssi 77

Juha Salmela (vas.) ja Janne Poranen perustivat Spinnovan vuonna 2015.

vat vaiheet jäävät pois. Kehräämme lankaa suoraan puumassasta. Tähän ei ole kukaan aiemmin kyennyt, kertoo Poranen.

– Nykyisiin polymeerikuitu- tai puuvilla­ kuituprosesseihin verrattuna ympäristöjalanjälki tällä menetelmällä tulee olemaan huikeasti pienempi. Puuvillakin kasvaa alueilla, missä ei ole luontaisesti vettä. Man-made-teknologiat syövät puuvillan markkinaosuutta. Kasvu on noin 10 prosentin luokkaa vuodessa.

Poranen ei kiistä, etteikö menetelmässä olisi riskinsä. Spinnovan suunnitelmissa on kehittää pienen mittakaavan tuotantoympäristö 2–3 vuoden kuluessa.

– Pyrimme viemään tuotannonkehityksen alkuvaiheen nopeasti läpi. Sen jälkeen ete­ nemme markkinoiden testaamiseen ja teemme päätökset suuremman teollisen vaiheen käynnistämisestä. Siinä vaiheessa puhutaankin jo kymmenien miljoonien eurojen investoinnista.

Spinnova rakentuu Porasen ja Salmelan omaan sekä muuhun yksityisen rahoituksen sekä VTT Venturesin ja teollisten kumppanien myöntämän rahoituksen varaan.

– VTT:llä on runsaasti hyviä teknologia­ ideoita vastaavanlaisten yritysten käynnistämiseen. Niiden käynnistämiseksi tarvitaan lisää yrittäjähenkeä ja riskinottokykyä.

78 VTT Impulssi

Spinnovan puukuitulankahanke voitti helmi­ kuussa työ- ja elinkeinoministeriön kansainvälisen biojalostamokilpailun. Palkintoraadin perustelujen mukaan Spinnovan kuitulanka­ teknologia, jolla puukuidusta voidaan kehrätä suoraan lankaa, edustaa läpimurtoteknologiaa, joka voi mullistaa sekä tekstiili- että metsäteollisuuden ja luoda tulevaisuudessa merkittävää liiketoimintaa. n

spinnova • Tutkimus- ja tuotekehitysyritys, joka kehittää VTT:llä alkunsa saanutta kuitulankateknologiaa • Toimitilat Jyväskylässä • Perustajat: Janne Poranen ja Juha Salmela • Rahoittajat: Markku Kaloniemi, Yrjö Neuvo, Timo Soininen, VTT Ventures Oy, Lenzig AG ja Besodos Oy • Perustamisvuosi: 2015 www.spinnova.fi

• painopalvelut

• suurkuva- ja messutuottee VTT

• painotuotteiden sähköine VTT Impulssi on julkaisu tieteestä, teknologiasta ja tilausjärjestelmä liiketoiminnasta. Se ilmestyy

Teknologian tutkimuskeskus VTT Oy on Pohjois-Euroopan suurin soveltavaa tutkimusta tekevä organisaatio, joka tuottaa • monipuolisia teknologia- ja tutkimuspalveluja sekä kotimaisille että kansainvälisille asiakkailleen, yrityksille ja julkiselle sektorille. Laaja-alaista osaamista yhdistämällä • VTT auttaa asiakkaitaan ja yhteistyökumppaneitaan luomaan uusia tuotteita, tuotantoprosesseja ja -menetelmiä sekä palveluja• ja lisää näin elinkeinoelämän kansainvälistä kilpailukykyä sekä yhteiskunnan hyvinvointia. Laajan kotimaisen ja kansainvälisen yhteistyön ja verkostoitumisen avulla VTT varmistaa tiedon ja teknologian tehokkaan siirron ja hyödyntämisen.

kaksi kertaa vuodessa suomeksi ja englanniksi.

varastointi-, jakelu- ja postituspalvelut Julkaisija: VTT Oy Vuorimiehentie 3, Espoo PL 1000, 02044 VTT Puhelin 020 722 111

Päätoimittaja: Olli Ernvall puh. 020 722 6747.

tulostuksen hallintapalvel Toimitusneuvosto: Erkki KM Leppävuori, Olli Ernvall, Matti Apunen / EVA, Anu Kaukovirta-Norja, Satu Helynen, Arto Maaninen, Sami Kazi, Howard Rupprecht, Paula Bergqvist

aineistonhallinta

Toimitus ja ulkoasu: MCI Press Oy. Paino: Juvenes, 2015 Tilaukset ja osoitteenmuutokset: info@vtt.fi ISSN 1798-0119. Julkaisussa esitetyt mielipiteet ovat haastateltavien esittämiä eivätkä välttämättä vastaa VTT:n kantaa.

441 0729 729 4041 Painolaitos Painotuote

1/2015

MCI

Vastaa ja voita Jollan puhelin!

VTT

TA RK INTA

i kanavista:

Seuraa VTT:tä er 2012

VTT www.vtt.fi

SUOMEN

A MITTAAMIST

TIEDE Hulevedet hallinta kaupungeissa

an

TEKNO LOGIA Biotaloudesta tulee totta

LIIKET OIMIN

TA

Lankaa suoraa puusta

n

Kerro mielipiteesi lehdestä ja osallistu arvontaan.

Kolmen askeleen polku verkkokyselyyn 1. Mene osoitteeseen www.mcipress.fi/impulssi.

2. Merkitse numerosarja 785362 3. Tämän jälkeen pääset lukijakyselyyn klikkaamalla lähetä-painiketta.

Lukijakyselyyn voi vastata kahden viikon sisällä lehden ilmestymisestä. Kyselyyn voivat osallistua kaikki MCI Press Oy:n tuottamien lehtien lukijat. Voit osallistua kyselyyn jokaisen ilmestyvän numeron yhteydessä, mutta vain yhdellä vastauksella lehden numeroa kohden. Kysely ja arvonta koskevat lehtiä, jotka ilmestyvät kevätkaudella 2015. Palkinnon arvontaan osallistuvat kaikki vastanneet. Palkinto arvotaan 31.7.2015. Voittajalle ilmoitetaan sähköpostitse tai kirjeitse.

www. j u ve n e s p Facebook facebook.com/VTTFinland Twitter @VTTFinland VTT Blog

VTT Blog vttblog.com Youtube youtube.com/VTTFinland Slideshare slideshare.net/VTTFinland

VTT Impulssi 79