VTT Impulssi 2/2015 by Otavamedia OMA

2/2015

MCI

VTT

ISOT YRITYKSET

VAUHDITTAMAAN PK-YRITYKSIÄ

TIEDE Elintarvikkeisiin lisää ”terveyden edistäjiä”

TEKNOLOGIA Määriteltävänä sopiva sisälämpötila

LIIKETOIMINTA Kännykkä sulautuu osaksi silmälaseja?

VTT

Risto Kuivanen

Kuva: Rolls-Royce Marine

VTT:n For Industry -kärkiohjelma palvelee valmistavaa teollisuutta.

Kuva: Ari Ijäs

2/2015

12 50

Kuva: iStockphoto

Teollinen internet ohjaa uusiin ratkaisuihin.

Kauralla on kova kysyntä.

Ihmisten sisälämpötoiveissa voi olla peräti kuuden asteen ero. Teknologiateollisuus työllistää 30 prosenttia Suomen työvoimasta. ERJA TURUNEN

2 VTT Impulssi

Kuva: Timo Kauppila

PÄÄKIRJOITUS

”Hyvä tutkimus on kannattava sijoitus.”

Antti Vasara

toimitusjohtaja, VTT Oy

Tositoimia Suomen nostamiseksi

alouden epävarmuus on iskenyt koko voimallaan Suomen kansantalouteen jo jonkin aikaa, ja maamme hallitus hakee keinoja, joilla turvata talouden kasvu, työllisyys ja työpaikat siten, että kilpailukykymme säilyy. Hallituksen esittämät toimenpiteet ovat olleet linjakkaita ja tavoitteellisia. Samalla kannattaa kysyä, onko kasvun ja kansallisen kilpailukyvyn kannalta kaikkein keskeisin eli uuden osaamisen ja innovaatioiden osuus jäänyt taka-alalle. Kautta historian tekniset edistysaskeleet ovat nostaneet kansakuntia vaurauteen – ja juuri nyt on se aika, jolloin visionäärisellä, kunnianhimoisella ja fokusoituneella T&K&I-toiminnalla saadaan Suomi kasvu-uralle. SUOMI TUNNETAAN toimivasta koulutusjärjestelmästään

ja tutkimusmyönteisyydestään. Pisa-vertailu on tuonut kunniaa koulutuksessa, ja bruttokansantuotteeseen suhteutettuna olemme perinteisesti laittaneet Ruotsin kanssa eniten rahaa tutkimukseen ja kehitykseen. Tuotekehitykseen ja korkeaan jalostusasteeseen pohjautuva vientiteollisuutemme on takonut rahaa ja innovaatioindeksimme on ollut maailman huippuluokkaa. Nyt Suomen BKT:hen suhteutettu T&K-luku on ollut laskussa sekä suhteellisesti että absoluuttisesti mitattuna. Talousahdingossa ollaan sekä julkisella että yksityisellä puolella valmiita vaihtamaan pitkäjänteinen vaurauden rakentaminen lyhyen tähtäimen hyötyyn. Tempoileva panostus tutkimukseen antaa huonomman tuloksen kansantaloudessa kuin pitkäjänteinen ja omia kansallisia vahvuuksia hyödyntävä tutkimus. Aloittaessani VTT:n uutena toimitusjohtajana olen huolestuneena seurannut sitä, miten monia kannattavia tutkimusalueita on leimannut lyhytjänteisyys sekä strategian että rahoituksen näkökulmasta. Hyvä T&K&I-toiminta on pitkäjänteistä, tieteeseen pohjautuvaa, tavoitteellista, kunnianhimoista, uutta luovaa ja tuottavaa. Se vaatii myös tekijöiltään rohkeutta lopettaa hankkeet, jotka eivät kanna ja siirtää panostukset uusille, lupaaville aloille. Sillä pitää olla selvä tavoite ja soveltavan tutkimuksen osalta myös kantaaotta-

va näkemys, joilla tulokset voidaan siirtää nopeasti yritysten ja yhteiskunnan hyödyksi. HYVÄ TUTKIMUS on kannattava sijoitus – oli kyseessä

valtiovalta tai yritykset. Se tuottaa ja siihen sijoitetut rahat maksavat itsensä takaisin. Juuri hankalina aikoina, talouden paineessa ja toimialojen murroksessa piilee kasvun siemen. Murroksen ennustaminen ja sen tunnistaminen luovat menestyjän. Vahvana siemenenä menestykselle ovat toimialojen murroksessa syntyvät radikaalit innovaatiot, joista luodaan kokonaan uutta liiketoimintaa ja toimialojen uusiutumista. Suomen kohdalla näitä hyviä esimerkkejä ovat langaton viestintä, metsäteollisuuden biotalous ja älykkäät ic-teknologiaa hyödyntävät koneet. Täältä löytyvät myös menestyvät yritykset. Monesti innovaatiot vaativat katalyytiksi vahvaa moniteknologista T&K&I-toimijaa, kuten VTT:tä, ja samalla eri toimialojen välistä yhteistyötä. Suur yrityksetkin voivat halutessaan näin toimien synnyttää radikaaleilla innovaatioilla uutta liiketoimintaa. Hyviä esimerkkejä tästä ovat biodieselin kehittäminen Stora Enson ja Neste Oilin yhteistyönä sekä aiempi uusien vedenpuhdistustekniikoiden kehittäminen Kemiran johtamassa kehitysohjelmassa. INNOVAATIOT, etenkin radikaalit innovaatiot, ovat

Suomelle erinomainen mahdollisuus kilpailukyvyn säilyttämiseen ja parantamiseen. Ne ovat keskeinen uusiutumisen lähde, jotka voivat osaltaan parantaa poliitikkojen nimeämän Euroopan sairaan miehen eli rakkaan isänmaamme huippu-urheilijaksi ja sitä kautta maailmanmestariksi. Paljain jaloin ei enää päteväkään maa pärjää. Tässä kansainvälisessä kestävyyslajissa VTT voi toimia sekä valmentajana että maailmanluokan välineiden kehittäjänä. Yhteistyössä, positiivisesti ja optimistisesti kanssanne uusia toimintamahdollisuuksia ennakoiden. n Antti Vasara VTT Impulssi 3

Sisältö 2/2015 ALKUPALAT Katse tulevaisuuteen ................................ 6 Polttopiste ................................................ 8 Olli Rehn Nyt on ajateltava asiat uusiksi............... 12

Kuva: Vesa Tyni

Kolumni.................................................... 23 Matti Apunen

58 TIEDE

”Suurempi rasvaprosentti saa naiset palelemaan.” PEKKA TUOMAALA

Tiedeuutisia.............................................................24 Multifunktionaaliset polysakkaridit tuovat elintarviketeollisuudelle uusia mahdollisuuksia ....26 Tutkija Emilia Nordlund

Optinen isotooppispektroskopia: Yhä tarkempia tietoja tutkimuskohteesta ..............40 Tutkijat Albert Manninen, Guillaume Genoud, Mikko Merimaa 4 VTT Impulssi

Kuva: Juho Kuva

Vanha ydintutkimusreaktori poistetaan käytöstä – uusi ydinturvallisuustalo rakenteilla ....................32 Tutkijat Wade Karlsen, Olli Vilkamo

Kuva: Juha Sarkkinen

76 66

32 VTT:n uusi ydinturvallisuustalo nousee Espoon Otaniemeen. TEKNOLOGIA Teknologiauutisia..............................................................48 Miksi moni nainen palelee sisällä?..................................50 Nyt lasketaan mikä on rakennuksen käyttäjän todellinen lämpöviihtyvyys. Kauran kysyntä on maailmalla kovassa kasvussa..........54 Kaurasta erotellaan nyt uusia terveysvaikutteisia ainesosia. Tulevaisuuden tekijät........................................................58 VTT:n Lauri Reuter, Denis Sevelev ja Tauno Vähä-Heikkilä. For Industry veturina Suomen valmistavalle teollisuudelle.....................................................................62 VTT:n kärkiohjelma vastaa kilpailukyvyn haasteisiin. Lumpusta design-vaatteiksi.............................................66 Kulutukseen kelpaamaton puuvillatekstiili saa uuden elämän.

26 LIIKETOIMINTA Liiketoimintauutisia..........................................................70 Yritysten ja tutkijoiden löydettävä toisensa uudella tavalla...................................................................72 Professori Tiina Mattila-Sandholm: enemmän yhteistyötä.

Ravintokuidun hallittu pilkkominen mahdollistaa sen käytön juomissa.

Älylasit korvaamaan kännykän?......................................76 Virtuaalinäyttö saapuu silmälaseihin. Puukuitu haastaa muovin kauppakasseissa...................80 Suomalainen havusellu pääraaka-aineena.

VTT Impulssi 5

Tulevaisuuden 5G-verkko etenee koekäyttöön Oulussa

Oulun 5G-testiverkko tulee olemaan avoin kaikille 5G-kehittäjille. Esineiden internetistä ja 5G:stä tulee testattavaa todellisuutta jo vuodenvaihteen jälkeen.

Teksti Juha-Pekka Honkanen

ykyisen 4G-mobiiliverkon kaikki kehitysvaiheet eivät ole vielä edes käytössä, kun kiinnostus seuraavaa, viidettä sukupolvea (5G) kohtaan kuumenee jatkuvasti. VTT rakentaa Oulussa yhteistyössä teollisuuden ja Oulun yliopiston kanssa Suomen ensimmäistä 5Gtestiverkkoa. – Tavoitteena on tehdä Suomesta 5Gkehityksen ja määrittelyn edelläkävijä sekä 5G-teknologian ja -sovellusten paras tuotekehityspaikka maailmassa, VTT:n radiojärjestelmät -tutkimustiimin päällikkö Kyösti Rautiola sanoo. Verkkosukupolvien evoluutiossa tällä hetkellä käytössä oleva 4G-verkko lisäsi merkittävästi tiedonsiirtonopeutta ja kapasiteettia 3G-verkkoon verrattuna. Vuosikymmenen taitteessa käyttöön tuleva 5G on VTT:n erikoistutkijan ja 5G Test Network -hankkeen vetäjän Atso Hekkalan mukaan monitahoisempi muutos. Tavoitteita on useita – samalla myös haasteita. – Tutkijoille tilanne on mielenkiintoisempi. Odotusten perusteella tiedetään, että digitalisaatio tulee koko yhteiskuntaan ja me

6 VTT Impulssi

ajattelemme, että 5G on sen mahdollistaja, Hekkala kertoo. Nopeus keskimäärin satakertaistuu Nopeutta tulee tälläkin kertaa. Käyttäjälle tarjottava nopeus keskimäärin satakertaistuu verrattuna nykyiseen 4G-verkkoon. Verkkosovellusten kehittämisessä edelleen bittien mahdollisimman nopea liikuttaminen ei enää riitä. Tiedonsiirtoviiveen, eli latenssin poistuminen muuttaa mobiiliverkon käyttöä esimerkiksi teollisuudessa. Rautiolan mukaan millisekunnin viiveiden ansioista esimerkiksi robotteihin voidaan olla reaaliaikaisesti yhteydessä maapallon toiselta puolelta. – Myös tulevaisuuden automaattisesti liikkuvien autojen taustalla on oltava äärimmäisen luotettava ja reaaliaikainen tiedonsiirto. Kun tiedonsiirtonopeudet kasvavat, energiatehokkuuteen on kiinnitettävä enemmän huomiota. Aiemmin tilannetta on korjattu akkuteknologian kehittymisellä. Hekkala sanoo, että CMOS-mikropiiriteknologia on ollut toistaiseksi toimiva ratkaisu, mutta nyt virrankulutuksen pienentämisen rajat ovat tulossa vastaan.

KATSE KATSE TULEVAISUUTEEN TULEVAISUUTEEN – Jatkossa isoin juttu on siinä, että laite osaa yksinkertaisesti mennä älykkäämmin nukkumaan eikä ole turhaan yhteydessä verkkoon. Matkapuhelin on verkossa jatkuvasti, ja se kuluttaakin paljon virtaa, Hekkala vertaa. Älypuhelinten akut hupenevat nopeasti, sillä Hekkalan mukaan 4G-verkko on suunniteltu ensisijaisesti tarjoamaan mahdollisimman nopeaa tiedonsiirtoa esimerkiksi videoiden katseluun älypuhelimista. Samalla verkon kyky suurten laitemäärien tukemiseen on vähentynyt, mikä huomataan heikkona tiedonsiirron laatuna esimerkiksi suurissa yleisötilaisuuksissa ja urheilustadioneilla. 5G-verkko tulee aikanaan korjaamaan tämänkin. Verkkoon kytkettävien laitteiden hurja kasvu Tällä hetkellä verkkojen laitekapasiteetti on pullonkaulana esineiden internetin (internet of things, IoT) yleistymisen edessä. IoT-sovelluksia on jo pienessä mittakaavassa käytössä, ja Rautiola ennakoi verkkoon kytkettävien laitteiden määrän kasvavan räjähdysmäisesti lähivuosina, kun esimerkiksi automaattisesti ruokaa tilaavat jääkaapit ja kehon toimintoja seuraavat vaatteet yleistyvät. – Älyvaatteet ja muut sensoreita sisältävät laitteet eivät lähetä paljon dataa, joten niille riittää pääsy verkkoon. Niiden valtava määrä tuo kuitenkin uuden haasteen, Hekkala sanoo. Viidennen sukupolven mobiiliverkon on siis oltava entistä nopeampi, viiveettömämpi, luotettavampi ja sen tulee kannatella valtavaa määrää siihen kytkeytyviä radiolähettimiä. Miten tähän päästään? Vastaus on monitahoinen: Hekkalan mukaan ensinnäkin radiotaajuuksien käyttöä tehostetaan. Siinä missä tällä hetkellä mobiiliverkot operoivat noin 2 GHz:n alueella, 5G voi löytää vapaata kaistatilaa esimerkiksi 60 GHz:n alueelta. – Teknologia on kehittynyt, ja nyt päästään korkeampiin taajuusalueisiin kiinni ilman, että laitteet maksavat liikaa, Rautiola kertoo. Uuden kaistatilan löytäminen ei kuitenkaan ole ongelmatonta. Moni muistaa lämmöllä NMT450-verkkoa – matkapuhelinverkkojen ensimmäistä sukupolvea, joka kuului jokaisessa niemessä ja notkelmassa. Se käytti verrattain matalaa 450 MHz:n taajuusaluetta. Kun sen kapasiteetti alkoi kännyköiden yleistyessä lop-

pua, käyttöön otettiin NMT900 – ja katvealueet kasvoivat. Sama pätee edelleenkin. – Korkeilla signaaleilla kantomatka lyhenee, eikä aiemmin ole voitu ajatellakaan, että niitä käytettäisiin langattomassa tiedonsiirrossa, Hekkala sanoo. 5G voi käyttää useita taajuusalueita Tällä hetkellä testiverkossa käytetään 2,6 GHz:n kaistaa. Mahdollisesti ensi vuoden aikana käyttöön otetaan myös 3,5 GHz:n taajuusalue. Hekkala huomauttaa, että kaistojen taajuus ei sinänsä olekaan olennaista 5G-verkolle. – 5G on eri teknologioiden kokoelma. Siinä missä vanhemmat puhelinsukupolvet käyttävät vain yhtä tiettyä kaistaa, 5G voi käyttää useita taajuusalueita, ja ne toimivat saumattomasti yhteen. n

VTT RAKENTAA AVOINTA TESTIVERKKOA 5G-KEHITTÄJILLE NYT VTT:N OULUN toimipisteen katolla

on makrotukiasema ja sisätiloihin ollaan rakentamassa useiden piensolujen verkkoa ensimmäiseksi 5G-testausympäristöksi Suomessa. Vastaavankaltaisilla soluilla tulee olemaan merkittävä rooli 5G:n tulevaisuudessa. – Teemme tällä hetkellä ensimmäisiä mittauksia, joilla muun muassa selvitetään, mihin tukiasemia kannattaa asettaa. Testaamme myös erilaisten antennien suorituskykyä, Atso Hekkala sanoo. Oulun 5G-testiverkko tulee olemaan avoin kaikille 5G-kehittäjille. Verkkoa rakennetaan yhteistyössä tarvittavaa laitekantaa ja asiantuntemusta tarjoavien kumppaneiden kanssa. Paljon puhutuista esineiden internetistä ja 5G:stä tulee testattavaa todellisuutta jo vuodenvaihteen jälkeen. VTT koordinoi Suomessa neljän 5G-testiverkkohankkeen kokonaisuutta. Lisätietoa www.5gtnf.fi

VTT Impulssi 7

ELINKEINOMINISTERI OLLI REHN

Elinkeinoelämän uudistumisen kautta nousuun Millaisia työkaluja työ- ja elinkeinoministeriön pakista löytyy? Miten yrittäjyys saadaan uuteen nousuun ja vientiin vauhtia niukkuuden aikakaudella? Suomi lähtee taas nousuun osaamisella ja yrittämisellä, kunhan uudistuksiin kyetään, sanoo elinkeinoministeri Olli Rehn. Teksti Toimitus Kuvat Aleksi Malinen

aamme vientiteollisuus on sakannut ja tuottavuus on laskenut. Samaan aikaan Suomessa kehitetään korkean teknologian tuotteita, joilla on hyvät mahdollisuudet nousta maan vientivalteiksi. – Nyt tarvitaan uudistumista yhteiskunnan rakenteisiin ja elinkeinoelämään, jotta kilpailukykymme saadaan tasolle, joka mahdollistaa korkeatasoisen koulutuksen, infrastruktuurin ja lähimmäisistämme huolehtimisen vähintään nykyisellä tasolla, sanoo elinkeinoministeri Olli Rehn. – Työmarkkinoilla tarvitaan uudenlaista sopimiskulttuuria. Suomalaisen työn ja tuotannon kilpailukyky on korjattava kohdalleen.

8 VTT Impulssi

Tarvitaan osaamisen, tuotteiden ja palvelujen uusiutumista Elinkeinoministeri Olli Rehn sanoo, että meidän on osattava erikoistua korkeaa koulutusta ja osaamista vaativiin tehtäviin globaaleissa arvoverkostoissa. – Kaupallistamisprosessiamme on myös kehitettävä: lisää nopeutta ja tehoa yhteis ponnistuksin. Tehtävä kuuluu yrityksille, mutta julkisistakin toimijoista, kuten Team Finland -verkosta, on apua. – Meillä on paljon mahdollisuuksia luoda suomalaisista vahvuuksista kaupallista menestystä. Se edellyttää, että kasvu perustuu ratkaisuihin, joiden panos-tuotos -suhde on korkea. Näiden ratkaisujen löytämiseksi Suomi panostaa runsaasti OECD- ja EUpuitteissa T&K&I-toimintoihin.

POLTTOPISTEESSÄ

VTT:n yhteydet kansainvälisiin huippututkijoihin mahdollistavat yrityksille pääsyn viimeisimmän tutkimustiedon äärelle, sanoo Olli Rehn.

→

”SUUNTAAMME YHTEISKUNNAN T&K&I-PANOSTUKSIA PK-SEKTORILLE, KOSKA UUDET TYÖPAIKAT SYNTYVÄT NYKYISIN ALLE 50 HENGEN YRITYKSIIN.” VTT Impulssi 9

Suomella on erinomaiset mahdollisuudet olla biotalouden edelläkävijä Euroopassa, sanoo Olli Rehn.

– Hallituksen kärkihankkeet tähtäävät panostusten entistä parempaan hyödyntämiseen. Tutkimustulosten hyödyntämistä kiihdytetään Research Benefit- ja Innovation Scout -ohjelmilla. Rohkeampia ratkaisuja etsitään ensi vuonna käynnistyvässä Challenge Finland -haasteohjelmassa. – Suuntaamme yhteiskunnan T&K&I-panostuksia pk-sektorille, koska uudet työpaikat syntyvät nykyisin alle 50 hengen yrityksiin. Tutkimusmäärärahoista enemmän irti Elinkeinoministeri Rehnin mukaan VTT on vuodesta 1942 toiminut Suomen teknologian kehittämisen ja innovaatiotoiminnan lippu laivana. – Vuoden alussa toteutettu yhtiöittäminen haastaa sen johdon ja tutkijat uudenlaiseen toimintatapaan ja kulttuuriin. VTT:ltä odotetaan kykyä toimia ketterästi ja ennakoivasti nopeasti muuttuvassa toimintaympäristössä. Valtiontalouden tila pakottaa niin julkisen hallinnon toimijat kuin myös yritykset ja tutkimuslaitokset etsimään uusia keinoja talouden uudistumiseen. – Julkinen panostus koulutukseen, tutkimukseen ja innovaatiotoimintaan on kuitenkin edelleen huomattava. Hallitus tähtää siihen, että niukentuneissa olosuhteissa tutkimusmäärä rahoista saadaan entistä enemmän irti. – On tärkeää, että VTT:n kaltaiset tutkimuslaitokset, jotka toimivat uusimman teknologian kehityksen kärjessä, auttavat yrityksiä kehittä10 VTT Impulssi

mään liiketoimintaansa ja sitä kautta luomaan uutta kasvua. – Julkisen tuen avulla luomme kannusteita innovaatiotoiminnalle ja uudistumiselle, mutta viime kädessä vastuu uudistumisesta ja kilpailukyvyn ylläpitämisestä on yrityksillä. VTT:n kannalta julkisen rahoituksen kohdistetut leikkaukset tarkoittavat harkittujen valintojen tekemistä sekä toiminnan sopeuttamista vastaamaan kysyntää. Rehn toteaa, että VTT on toimija, joka selkeimmin kytkee elinkeinoelämästä nousevat teknologiset ja muut kehittämistarpeet tutkimustoimintaan. VTT on muiden tutkimuslaitosten ja yliopistojen yhteistyökumppani, mutta jossain määrin myös kilpailija. VTT:n on kyettävä menestymään myös kansainvälisessä kilpailussa profiloitumalla alueille, joilla se voi pärjätä. – Mielestäni VTT:llä on kaksi erityistä vahvuutta: ensinnäkin sillä on osaava ja kansain välisesti vahvasti verkottunut tutkijakunta, ja toiseksi monialaisena tutkimuslaitoksena se kykenee muita ketterämmin kokoamaan tutkijatiimejä yritysten ja muiden asiakkaiden ongelmien ratkaisemiseen. Ratkaisu- ja asiakaslähtöisyys ovat aivan ydinasioita VTT:n tutkimuspalvelujen kehittämisessä. VTT:n toiminta linjassa kansallisen strategian kanssa VTT:n keskeiset liiketoiminta-alueet ovat Rehnin mukaan linjassa kansallisten strate-

gisten painopisteiden kanssa, joita ovat muun muassa biotalous, puhtaat ratkaisut, cleantech, digitalous ja terveysala. – Tämä on VTT:lle vahva etu. Näillä aloilla Suomella on mahdollisuus tehdä merkittäviä uusia liiketoiminta-avauksia talouskasvun vauhdittamiseksi. – Nykytilanteessa korostuu kotimaisten yliopistojen ja tutkimuslaitosten yhteistyö kyvyn tärkeys. Kansallisia julkisia panostuksia ei kannata laittaa ainakaan liikaa päällekkäisiin toimintoihin. Uudesta tiedosta alle 0,5 prosenttia syntyy Suomessa. Elinkeinoelämällemme on siis tärkeää verkottua kansainvälisten huippuosaajien kanssa. – VTT:llä on erinomaiset edellytykset toimia sillanrakentajana yritysten ja kansainvälisten arvoverkostojen välillä. Sen yhteydet kansain välisiin huippututkijoihin mahdollistavat yrityksille pääsyn viimeisimmän tutkimus tiedon äärelle. Uusia yhteistyökumppaneita ja asiakkuuksia yritykset löytävät tutkimus konsortioista. Niiden kautta kansainväliset yritykset pääsevät näkemään syvälle osaamiseemme ja voivat tehdä viisaita investointeja Suomeen. Voiko Suomi nousta biotalouden ja kiertotalouden edelläkävijäksi? Suomelle biotalous on edelleen yksi talouden kivijaloista. Metsävarantomme muodostavat vahvan perustan kestävän biotalouden kasvulle. – Siirtyminen fossiilitaloudesta biotalouteen on osa talouden kehityksen uutta aaltoa, jossa Suomella on erinomaiset edellytykset olla biotalouden edelläkävijä Euroopassa, sanoo Rehn. – Biotalouden innovaatioiden toteutuminen edellyttää maailmanluokan osaamista, tutkimusta ja tuotekehitystä sekä eri toimialojen ja osaamisten yhdistämistä. Uusia ratkaisuja on kokeiltava, pilotoitava ja demonstroitava niiden toimivuuden varmistamiseksi. Kaikilla yrityksillä, etenkään pk-yrityksillä, ei ole tähän mahdollisuuksia. VTT:n Bioruukki – uudentyyppinen kehitysympäristö VTT pystyttää parhaillaan Bioruukkipilotointiympäristöä Espoossa. Se tarjoaa yrityksille pienen mittakaavan kehitys- ja demonstraatioalustan biomassan hyödyntämiseksi. Bioruukin taustalla on VTT:n ja Otaniemen kampuksen lähes 500 asiantuntijan osaaminen.

”BIORUUKIN ON TARKOITUS VAHVISTAA SUOMEN ASEMAA EUROOPPALAISEN (METSÄ)BIOTALOUDEN PILOTOINTIVERKOSTON KÄRKIMAANA.”

Suomesta on tähän asti puuttunut kansainvälisen luokan kehitys- ja demonstraatioympäristö, jossa myös pk-yritykset voisivat testata ja kehittää tuotteitaan. – VTT:n Bioruukki on vastaus tähän tarpeeseen. Metsäjättien rinnalle tarvitsemme pieniä ja keskisuuria yrityksiä kehittämään uusia tuotteita ja ratkaisuja luonnonvarojemme hyödyntämiseksi, painottaa Rehn. – Metsä- ja kemianteollisuuden ja muiden alojen yhteistyö on yksi käytännön tapa edetä. Koska Suomen bioraaka-ainevaranto on globaalista biomassasta vain pieni osa, on osaamisen patentoimiseen ja muuhun osaamisen kaupalliseen hyödyntämiseen ja suojaamiseen kiinnitettävä huomiota. – Bioruukki on hyvä esimerkki lupaavasta uudentyyppisestä kehitysympäristöstä, jonka avulla voidaan saada ulkomaiset investoijat kiinnostumaan Suomesta. – Suomi ei ole ainoa maa, joka pyrkii biotalouden edelläkävijäksi. Kilpailijamme Ruotsi, Englanti, Hollanti ja Saksa ovat tehneet huomattavia investointeja samankaltaisiin demonstrointiympäristöihin. Bioruukin on tarkoitus vahvistaa Suomen asemaa eurooppalaisen (metsä)biotalouden pilotointiverkoston kärkimaana. Biotalouden uusia liiketoimintamalleja tulee kehittää siinä missä teknologiaakin. Kauppakorkeakoulujen kanssa tehtävä syventyvä yhteistyö olisi hyvä lähtökohta. On myös tärkeää, että Bioruukin toiminta verkottuu muiden eurooppalaisten pilotointikeskusten kanssa ja sitä kautta luo suomalaisille yrityksille kontakteja Eurooppaan, toteaa elinkeinoministeri Olli Rehn. n VTT Impulssi 11

NYT ON AJATELTAVA

ASIAT UUSIKSI 12 VTT Impulssi

Teollinen internet auttaa ratkaisemaan asiakkaiden tarpeet kokonaan uudella tavalla. Tekstit Riitta Ekholm Kuvat iStockphoto ja Rolls-Royce Marine

VTT Impulssi 13

Digitaalisten ekosysteemien

ESIINMARSSI Suomi on teollisen internetin mahdollisuuksien maa, jossa yritykset luovat ketterästi kokeiluympäristöjä, kertoo Iiro Salkari VTT:ltä. Käynnissä on jo murros, joka tulee ravistelemaan niin teollisuutta kuin ihmisten arkeakin.

ajaa vuosi sitten perustetussa Finnish Industry Internet Foorumissa (FIIF) yritysten ja tutkimuslaitosten kärkikaarti lyö muutaman kuukauden välein viisaat päänsä yhteen ja pohtii, miten Suomeen syntyisi täysin uusia toimialoja tai ekosysteemejä, jotka lähtisivät valtaamaan globaaleja markkinoita. Nokia onnistui siinä, koska yhtiöltä löytyi rohkeutta tehdä nopeita liikkeitä kokeilemalla ja pilotoimalla NMT- ja myöhemmin GSM-teknologiaa ja koska toimintaympäristö Suomessa teki sen mahdolliseksi. Tätä asennetta liiketoiminnan kehitysjohtaja Iiro Salkari kaipaa ja haastaa nykyisiä toimialarakenteita. Yritysten polku on Salkarin mukaan kolmivaiheinen. Alussa haetaan tuotannon tai tuottavuuden tehostamista digitalisaatiosta. Sen jälkeen edistykselliset yhtiöt ottavat käyttöön sensoreita, keräävät dataa ja analysoivat sitä – ja kaiken tämän päälle syntyy uusia tuotteita ja palveluita. Kolmannessa vaiheessa syntyy kokonaan uudenlaista liiketoimintaa, jossa ratkaistaan asiakkaan tarve ajattelemalla koko ratkaisu uudelleen: miten asiakkaan tarve ratkaistaisiin puhtaalta pöydältä tuoreimmilla, käytössä olevilla teknologioilla? Samalla on ratkaistava laajempia yhteiskunnallisia

14 VTT Impulssi

kysymyksiä, kuten uuden ratkaisun hyväksyttävyys ja sen mahdollisesti edellyttämä säätely. Bisnes syntyy analytiikasta Digitalisoituminen on noussut pintaan kypsempien teknologioiden myötä. Uutta on Salkarin mukaan se, että nyt puhutaan digitalisoitumisesta toimialojen välillä, ei enää niiden sisällä. – Arvoketjut uudistuvat, jolloin syntyy uusia toimialoja ja rakenteita, sanoo Salkari.

3 TEESIÄ • Lähde liikkeelle asiakkaan tärkeästä tarpeesta. • Tunnista uudenlaiseen ratkaisuun tarvittavat teknologiat. Edelläkävijänä valitse ne, joiden kehittämiseen itse panostat. • Suomen vahvuus on yhteiskehittämisessä: mahdollisuus avautuu uusista liiketoimintaekosysteemeistä.

Elektroniikan päälle rakennettu softa tulee tuottamaan aiempaa isomman osan arvosta, jonka asiakas saa. Bisnes onkin jatkossa entistä useammin datan analysointia asiakkaan liiketoiminnan, prosessien ja päätöksenteon tueksi. Analyysissä toimintaympäristön ja fysikaalisten ilmiöiden ymmärrys on tulevaisuudessakin erittäin tärkeää, jotta analysoidaan oikeita asioita ja tehdään oikeita johtopäätöksiä ja toimia analyysin pohjalta. – Teknologiaa siis on, ja se kehittyy kovaa vauhtia. Haasteena on elinvoimaisten bisneskeissien tunnistaminen ja liiketoimintamallit. Ja näiden taustalla se, että luodaan niin paljon arvoa asiakkaalle, että tästä arvosta jää jaettavaksi sekä palvelun tarjoajalle että asiakkaalle. Esimerkkinä Salkari mainitsee Kempin ARC Systemin, joka kerää dataa toteutuneesta hitsaustyöstä ja vertaa sitä hitsausohjeeseen. Mikäli löytyy poikkeamia, testaus tai korjaavat toimet pystytään kohdistamaan oikeaan kohtaan hitsaussaumassa. Samalla syntyy laatudokumentaatio. – Ei tarvitse merenpohjassa käydä kilometrien mittaista kaasuputkea läpi, kertoo Salkari. Tässä on tunnistettu asiakastarve ja saatu välittömiä tuottavuusvaikutuksia. n

IoT lisää ekotehokkuutta Kun komponentteihin pystytään liittämään tietoa koko sen elinkaaren ajalta, niitä voidaan nykyistä paremmin käyttää uudelleen ja kierrättää. Komponentti ikään kuin tuntee oman käyttöhistoriansa, kuvaa liiketoiminnan kehitysjohtaja Iiro Salkari VTT:ltä. – Koneissa ja laitteissa voi olla tietoa esimerkiksi niiden huoltohistoriasta. Kun ne poistetaan käytöstä, osan komponenteista voi ehkä sellaisenaan tai kunnostettuna käyttää uudelleen sen sijaan, että komponentit kierrätettäisiin raakaaineina, sanoo Salkari. Hän muistuttaa, että resurssien niukentuneessa maailmassa digitalisaation hyödyntäminen on tuleva trendi, mutta sen merkitystä kiertotaloudessa ei ole vielä pureskeltu loppuun. – Teollisen internetin avulla voidaan fiksulla tavalla tuottaa arvoa asiakkaille, lisätä tuottavuutta ja vähentää resursseja.

FINNISH INDUSTRY INTERNET FORUM (FIIF) MARRASKUUSSA 2014 perustettu

foorumi, jonka toimintaa vievät eteenpäin erityisesti valmistavan teollisuuden tai loppuasiakasarvoketjussa toimivat yritykset. Yrityksiä on mukana toiminnassa jo 200. FIIF toimii useammalla areenalla. Digitalisaation mahdollisuuksia tarkastellaan tuottavuuden noston näkökulmasta ja uusien tuotteiden ja palveluiden näkökulmasta. Huomiotta ei myöskään jää teknologioiden ja markkinoiden kehitys. FIIF:n visiona on, että teollisuudelle syntyy teollisen internetin hyödyntämistä tukeva toimintaympäristö. Tietoteknisesti käytetään hyväksi jo syntyneitä teknologioita ja valmiita ratkaisuja. Samalla tuetaan avointen rajapintojen syntymistä ja teknologian kehittymistä edelleen.

VTT Impulssi 15

Tarina nimeltä

SUOMI

Teollinen internet on murros, joka ravistelee niin teollisuutta, taloutta kuin ihmisten arkeakin. Uusia yrityksiä syntyy ja vanhoja poistuu. VTT:n tutkimusprofessori Heikki Ailisto on monen selvityksen käsikirjoittaja.

eollisen internetin harteille on ladattu paljon odotuksia Suomen noususta, kirjoittaa VTT:n tutkimusprofessori Heikki Ailisto blogissaan. Valtionevostonkanslian tilaama selvitys on nimetty napakasti Suomi – Teollisen internetin Piilaakso. VTT:n, Etlan ja Aalto-ylipiston tutkijoista koostunut työryhmä arvioi, että jos teollisen internetin kehityksessä ei onnistuta pääsemään eturintamaan, niin tuottavuus, investoinnit ja työpaikkojen määrä jatkavat laskuaan. Tähän ei Ailiston mukaan ole varaa, vaikka yksin teollinen internet ei riitä kasvun veturiksi. Selvityksessä on kuvattu kolme skenaariota. Huonoimmassa tapauksessa nykytilanne jatkuu ja työpaikkoja häviää kahdeksankymmenen viikkotahtia. Parhaimmassa tapauksessa teollinen internet voi tuoda 12 miljardin euron verran investointeja ja 48 000 työpaikkaa vuoteen 2023 mennessä. Ailisto näkee merkkejä siitä, että yritykset ja poliittiset toimijat ovat nyt tosissaan. Teollinen internet on nostettu erääksi hallitusoh16 VTT Impulssi

PARHAIMMASSA TAPAUKSESSA TEOLLINEN INTERNET VOI TUODA 12 MILJARDIN EURON VERRAN INVESTOINTEJA JA 48 000 TYÖPAIKKAA VUOTEEN 2023 MENNESSÄ.

Yritysten hallituksissa pitää olla vahvaa sitoutumista teollisen internetin tuomiin mahdollisuuksiin. Toimiva johto tarvitsee vankan tuen tässä murroksessa, sanoo Heikki Ailisto.

jelman kärkihankkeeksi, vaikka sille ei olekaan korvamerkitty budjettia. Suomella on kaikki edellytykset selvitä tästä murroksesta voittajana, mutta se vaatii vahvaa sitoutumista. Esimerkkinä yhteen hiilen puhaltamisesta Ailisto mainitsee Teknologiateollisuus ry:n käynnistämän ja VTT:n kätilöimän Finnish Industrial Internet Forumin (FIIF), joka on vajaassa vuodessa kerännyt lähes 200 yritystä jäsenikseen. Yhteisiä tapaamisia on muutaman kuukauden välein. – Yritykset pitävät viiden minuutin alustuksia liiketoimintansa ongelmakohdista. Sen jälkeen esitelmöitsijät siirtyvät pystypöytien ääreen, ja muut yhtiöt kertovat, miten heillä on vastaavanlaiset tilanteet ratkaistu. Ei pitchata ideoita, vaan pullonkauloja, kertoo Ailisto. Tie nimeltä IoT Aitiopaikalta teollisen internetin murrosta seuraava tutkimusprofessori Ailisto on mukana monessa IoT-hankkeessa ja niiden valmistelussa Suomessa. Hän vetää muun muassa VTT:llä neljä vuotta kestävää Pro IoT -kärkiohjelmaa.

Ailisto kuvaa digitaalista murrosta aikamoiseksi kähinäksi ja säpinäksi, joka on saanut hypen kaltaisia piirteitä. Yritykset, yliopistot ja tutkimuslaitokset ovat kaikki liikkeellä. Hankkeita on menossa paljon, ja ne ovat jopa päällekkäisiä. Suomessa on tarkoitus löytää esimerkiksi metsäteollisuudesta, terveysteknologiasta, laiva teollisuudesta ja peliteollisuudesta yritysryppäitä, jotka voisivat synnyttää ekosysteemejä ja toimia samoilla digitaalisilla palvelualustoilla. Kiinnostavista tutkimuksista Ailisto nostaa esimerkiksi Aalto-yliopiston ja Suomen Akatemian strategisen tutkimuksen neuvoston tutkimuksen, jossa tarkastellaan laaja-alaisesti, miten digitaalisuusmurros näkyy eri teollisuuden aloilla. Kuusivuotisessa hankkeessa ovat mukana VTT:n lisäksi Turun ja Lappeenrannan yliopistot sekä Etla. Siinä valotetaan tulevaisuutta tutkimalla matkapuhelin- ja mediamarkkinoiden murrosta 1980–2000-luvuilla. – Luomme simulointipelin päätöksentekijöiden tueksi. Malli auttaa arvioimaan esimerkiksi veronkorotuksen vaikutuksia tulevaisuudessa, kertoo Ailisto. n VTT Impulssi 17

Merenkulku murroksessa:

ÄLY TULEE KOMENTOSILLOILLE Tulevaisuuden komentosillalla näkyy myös näkymätön todellisuus. VTT ja Rolls-Royce Marine ovat hahmotelleet, minkälaisilla keinoilla hinaajien, konttialusten ja öljynporauslauttojen huoltoalusten komentosilloilla toimitaan vuonna 2025. 18 VTT Impulssi

omentosiltavisiot koottiin muun muassa operointikonsepteiksi, skenaariotarinoiksi, konseptikuviksi ja 3D-animaatiovideoiksi. Kun ensimmäinen konseptivideo julkaistiin, se levisi mediassa nopeasti: videolle kertyi yli 40 000 katsontakertaa kolmen viikon sisällä, ja se nousi näin Rolls-Roycen YouTube-kanavan katsotuimmaksi videoksi. Tällä hetkellä verkossa on yli 500 uutisjuttua konsepteista sekä kolmella julkaistulla konseptivideolla on yli 100 000 katsontakertaa. – Visiona oli uudistaa ajattelua siitä, millainen merenkulun tulevaisuus voisi olla, kertoo Iiro Lindborg Rolls-Royce Marinesta.

Edistyksellisillä kameranäkymillä ja häivytetyllä todellisuudella luodaan tulevaisuuden komentosilloille realistinen näkymä ympäristöstä.

Esimerkiksi konttilaivaan voidaan toteuttaa ikkunanäyttöjä, joissa näytetään lisätyn tai häivytetyn todellisuuden elementtejä toiminnan tueksi. – Tällä hetkellä lastatut kontit ovat komentosillan edessä ja peittävät näkymää laivan sivuille ja eteenpäin. Esimerkiksi kapeilla väylillä ei välttämättä näe ympäröiviä rantoja. Erilaisten edistyksellisten kameranäkymien tuottaman kokonaiskuvan ja häivytetyn todellisuuden avulla realistisen näkymän saaminen sillalle on kuitenkin mahdollista. Komentosillan ikkunoihin voidaan heijastaa laivan ohjaus- ja navigointitietojen lisäksi myös esimerkiksi muiden ympäristössä näkyvien alusten reittejä. Komentosillan henkilöstön katse voi näin samalla olla jatkuvasti ulos sillalta. VTT:n tutkija Hannu Karvonen kertoo, että monet videoilla näkyvistä teknisistä ratkaisuista on jo nyt toteutettavissa nykyisillä teknologioilla, mutta alan lainsäädäntö estää toteuttamisen. Innovatiivinen askel Merenkulku on tiukasti säädeltyä, mutta Rolls-Roycen Lindborg uskoo, että ratkaisut ovat todennäköisesti toteutettavissa viimeistään kymmenen vuoden kuluttua.

– Konseptit mullistaisivat toteutuessaan merenkulkua radikaalisti. Alusta voitaisiin ohjata lisäksi myös etänä ja tieto siirrettäisiin digitaaliteknologiana turvallisen ohjauksen tueksi, sanoo Lindborg. Projektissa tehty konseptisuunnittelu perustui Karvosen mukaan vankkaan pohjatyöhön. Komentosilloilla työskentelevän henkilöstön työtä havainnoitiin ja heitä haastateltiin. – Selvitettiin työn tekemistä ja ihmisen ja teknologian vuorovaikutusta komentosilloilla – mikä on työssä tärkeintä ja mitä voi tehdä tehokkaammin, kertoo Karvonen. Tämänkaltaisessa konseptisuunnittelussa VTT pyrkii tehokkaaseen ja miellyttävään toimintaan hakemalla uusia ratkaisuja toimintatapojen sekä teknologian käytettävyyden ja käyttökokemuksen parantamiseksi. Tähän päästään esimerkiksi määrittelemällä konkreettiset käyttökokemustavoitteet suunnittelun tueksi. – Tässä projektissa lähdimme siitä, minkälaisen käyttökokemuksen tulisi olla laivojen komentosilloilla, sanoo Karvonen. Teollisen internetin sovellutuksissa lähdetään hänen mukaansa usein tekniikka edellä, ja esineet yhdistetään verkkoon ilman käyttäjien oikeiden tarpeiden tarkempaa miettimistä. Mikäli teollista internetiä sovelletaan käyttäjälähtöisesti merenkulkuun, saattaa edessä olla iso läpimurto koko alalla. n Komentosiltaprojekti oli osa FIMECC UXUS -ohjelmaa. FIMECC on metallituote- ja koneenrakennusalan huippuosaamisen keskittymä. VTT Impulssi 19

NÄKÖKULMA

ERIKOISTUTKIJA JUKKA HEMILÄ, VTT:

Teknologiahypestä asiakasymmärrykseen Isommat yritykset ovat siirtyneet kapasiteetin myyntiin. Ei enää kaupitellakaan laitetta, vaan elinkaaripalvelut ovat vallanneet markkinat. Onko järkeä omistaa itse laitetta, miettii VTT:n erikoistutkija Jukka Hemilä.

igitalisaation ensimmäisessä aallossa vuonna 2003 julkistettiin BestServ-selvitys, joka johti palveluliiketoiminnan innovaatioforumin perustamiseen. Nyt Finnish Industrial Internet Forum ajaa samaa asiaa, mutta teknologia ja digikulma on siellä liiketoiminnan tasavahvana parina mukana. Jo BestServ Forumin aikana suurissa yrityksissä, kuten Metsolla ja Valtralla havahduttiin, että asiakkaan tarpeita täytyy ymmärtää syvällisemmin. Laitevalmistajat keskittivät yleensä huomion kunnossapitoon. Seuraavassa aallossa vuosina 2006–2008 nousi huoleksi kestävän kehityksen vaaliminen. Tekesillä oli omat ohjelmansa hukkakäytön vähentämiseksi. Etävalvonnalla tehostettiin laitteen kapasiteetin käyttöastetta. Laitteiden käyttöä alettiin optimoida. Nyt meneillään oleva digitalisaation aalto – teollinen internet tai esineiden internet

20 VTT Impulssi

– alleviivaa, että tulevaisuudessa yhä useammat laitteet liitetään verkkoon. Teknologisesti se on mahdollista, mutta samalla on syytä miettiä saavutettavaa hyötyä: syntyykö uutta tietämystä ja arvoa? Antureita voi laittaa roppakaupalla laitteisiin, koska ne ovat kevyitä ja jopa edullisiakin, mutta onko datan kerääminen järkevää? Ennakoivassa huollossa huoltokonseptit mukautuvat laitteen kulloiseenkin tilanteeseen. Perinteisestä aikataulutetusta huollosta on siirrytty tarveperustaiseen kunnossapitoon. Datan keräämisestä on siis saatu hyötyä. Osaamisportfoliot tulevat jonkin verran muuttumaan. Jos dataa tulee valtavasti, pitäisikö ehkä lisätä analytiikkaosaamista? Entä, osataanko teknologiaa hyödyntää ja onko meillä anturiosaajia? Kymmenen vuotta sitten ei ymmärretty, mikä on palveluliiketoimintabisnes. Koulutus tulee jälkijunassa. n

Kuva: iStockphoto

”OSATAANKO TEKNOLOGIAA HYÖDYNTÄÄ JA ONKO MEILLÄ ANTURIOSAAJIA?”

RATKAISU NRO 1

RATKAISU NRO 2

CHILLER OY suunnittelee ja valmistaa

OY M. HALOILA AB valmistaa ja toimittaa

räätälöityjä ja kompakteja energiateknisiä ratkaisuja vaativiin kohteisiin. VTT loi yhtiölle palveluliiketoimintamallin. Ongelmana oli, että varaosaliiketoiminta ei ollut kovin systemaattista. Monilla yhtiöillä on palveluita, joista he eivät laskuta – tai eivät laskuta riittävästi. VTT muutti Chillerin ajattelutavan: asiakas on valmis maksamaan lisäarvoa tuottavasta palvelusta. Nyt koneista ja laiteista on kerätty elinkaaren varrelta tietoa ja varaosaliiketoiminta on saatu toimimaan uudelta pohjalta.

kiristemuovia käyttäviä käärintäkoneita. VTT:n avulla Haloilassa luotiin tuotteen elinkaarimalli, joka toimii perustana koko palveluliiketoiminnalle. Kehittämisen lähtökohtana oli asiakkaan ymmärtäminen ja heille tärkeiden palveluiden luominen. Palvelutarjooma kattaa tänään kaikki tuotteen elinkaaren vaiheet aina suunnittelusta toimitukseen sekä etävalvontaan ja muuhun kunnossapitoon. Palveluliiketoiminta on yli kolminkertaistunut vuodesta 2010 – se on nyt merkittävä osa Haloilan liiketoimintaa ollen jo noin 40 prosenttia koko liikevaihdosta.

Lähde: Kalliokoski, Petri, Andersson, Göran, Salminen, Vesa & Hemilä, Jukka (2003): BestServ. Feasibility Study, Final Report. Teknologiateollisuus, Kerava: Savion Kirjapaino Oy. VTT Impulssi 21

KOLUMNI

Matti Apunen

johtaja Elinkeinoelämän valtuuskunta, EVA

”Tulevaisuus on epävarma, kuten se on aina ollut.”

Meillä ei ole varaa olla ilman robotteja

yöelämän historia on helppo nähdä ihmisen ja koneen kilpajuoksuna: ihmisen työ hyvä, koneen paha. Taide, media ja sosiologit myyvät mielellään ajatusta, että teknologia on uhka. Se on kasvotonta, epäinhimillistä ja epätasa-arvoistavaa. Elinkeinoelämän tutkimuslaitoksen uunituore Työn murros -julkaisu on vapauttavaa luettavaa ja tärkeä koonti työelämää koskevasta viimeaikaisesta tutkimuksesta. Se ottaa kohtuullisen tyynesti vastaan teknologisen muutoksen ja koneellisemman tulevaisuuden. Koneet korvaavat töitä, ja hyvä niin, Etlan tutkijat sanovat. Työpaikkoja tuhoutuu, ja niin pitääkin. Tulevaisuus on epävarma, kuten se on aina ollut. Mutta eikö tämä ole kovin kovaa ja epähumaania puhetta? Antti Kauhasen, Mika Malirannan, Petri Rouvisen ja Vesa Vihriälän kirjoittama Työn murros on suositeltava perusteos kaikille, jotka miettivät, mitä mahtavat tehdä kymmenen vuoden päästä. Se kuvaa erinomaisesti, mitä luova tuho tarkoittaa, mistä se syntyy ja miksi sitä vastaan on hyödytöntä taistella. Satasivuinen perusteos on vasta-ainetta teknologian demonisoinnille ja rakkaimmalle myytillemme, jonka mukaan tästä eteenpäin – juuri nyt! – maailma kääntyy pysyvästi huonompaan suuntaan. ETLA on itse tutkinut automatisaation ja digitalisaation vaikutuksia Suomen työpaikkoihin ja arvioinut, että noin kolmannes on vaarassa korvautua koneella. Tai paremminkin: noin kolmannes työvoimasta pääsee siirtymään korkeamman tuottavuuden töihin. ”Työn tuhoutumisen skenaarioissa taustalla kummittelee jonkinlaisen ’staattisen osittaistasapainon’ ajattelu. Pääsääntöisesti ei pohdita sitä, että koneen syrjäyttämälle työpanokselle on käyttöä toisaalla tai sitä, että massoittain tapahtuva syrjäytyminen muuttaisi myös loppumarkkinoita”, kirjoittaa tutkija Petri Rouvinen. Tekninen kehitys tekstiiliteollisuudessa vähensi aikanaan kangasmetriä kohden tarvitun ihmistyön

määrää peräti 98 prosenttia. Silti kankaan kutomiseen osallistuvien ihmisten määrä nelinkertaistui vuosien 1830 ja 1900 välillä. Miten se voi olla mahdollista? Siten, että alhaisemmat hinnat kasvattavat kokonaismarkkinoita, syntyy uutta kysyntää. ABB:n sähköasennustuotteita valmistava tehdas Porvoossa ei ole vähentänyt työpaikkoja, vaikka suurta osaa linjoista hoitavat nyt robotit. Tehtaan tuottavuus on parantunut nopeasti, eikä nyt puhuta muutaman prosentin nykäyksestä vaan 40 prosentin parannuksesta viidessä vuodessa. Se on todellinen tuottavuusloikka, käyttääkseni pääministeri Juha Sipilän sanakirjaa. Kauppalehdessä (6.8.2015) haastatellut ABB:n työntekijät raportoivat sairauspoissaolojen vähentyneen ja työtyytyväisyyden kasvaneen, koska ihmiset voivat tehdä mekaanisen kokoonpanon sijasta mielekkäämmäksi koettuja töitä. Digimurroksen tässä vaiheessa ei korvaudu vain mekaaninen työ vaan myös aivotyö. Koneet syövät täyttä vauhtia kirjanpitoa ja tekevät tuloa hoiva-alalle. Digitalisaatio avaa yrittämiselle uusia mahdollisuuksia. Se laskee yrittäjäksi ryhtymisen kustannuksia ja antaa yrittäjälle paremmat mahdollisuudet erikoistua. Mahdollisuuksien kääntöpuolena on tietysti se, että tämä ei koske vain meitä, vaan kaikkia maailman yrittäjiä. Kilpailu kovenee. Ja samalla globaali digitalisaatio kasvattaa varmasti tuloeroja. Se on hinta, joka meidän on maksettava ja johon meidän on sopeuduttava. Työn murros on teknologian synninpäästö. Satojen vuosien tarkastelu osoittaa, että tekninen kehitys hyödyttää voittopuolisesti suurta enemmistöä. Jotkut menettävät työpaikkansa ja kadonneet työt eivät palaa, mutta kuluttajina suomalaiset hyötyvät laajasti samasta digitalisaatiosta ja robotisaatiosta, jotka altistavat heidät kovemmalle kilpailulle. Meillä ei ole varaa olla robotisoitumatta. n VTT Impulssi 23

TIEDE

VTT-asiantuntijat tekevät tieteestä teknologiaa

Simuloinnista apu luonnonkatastrofien varautumiseen

Selluloosasta biotalouden supermateriaali VTT:N koordinoimassa Design Driven Value Chains in the World of

Cellulose (DWoC) 2.0 -tutkimusprojektissa etsitään selluloosalle uusia design-lähtöisiä käyttösovelluksia, kehitetään niihin liittyvää teknologiaa ja tutkitaan uusia tapoja luoda arvoa selluloosaan pohjautuvissa ekosysteemeissä. Teknologian avulla voidaan korvata fossiilisten raakaaineiden käyttöä esimerkiksi tekstiilituotteissa, sisustuselementeissä ja autojen korimateriaaleissa Hallitusohjelma painottaa biotalouden merkitystä Suomen tulevaisuudelle ja talouden uudistumiselle. Uudistuminen edellyttää tutkimuslähtöisiä leijonanloikkia, vahvaa riskinottoa ja kansallista satsausta tutkimus- ja innovaatiorahoitukseen. Puu on uusiutuva raaka-aine, jonka selluloosa muuttuu kullanarvoiseksi.

VTT:n koordinoimassa eurooppalaisessa CRISMAprojektissa on kehitetty simulointityökalu, jolla voidaan varautua yllättäviin suuronnettomuuksiin ja luonnonkatastrofeihin. Suomessa pilotoinnin kohteena olivat talvimyrskyt ja niistä johtuvat sähkökatkot ja evakuoinnit. Mallinnusta ja simulointia hyödynnettiin Ranskassa rannikkotulvan etenemiseen, Italiassa maanjäristyksiin, Israelissa kemikaalipäästöihin ja Saksassa suuronnettomuuksien hallintaan.

40 %

Uusiutuvien polttoaineiden ja sähkön käyttöä liikenteessä tulee lisätä, jotta Euroopan vuodelle 2030 asettamat 40 prosentin päästövähennystavoitteet voidaan saavuttaa

Kaksi erilaista lähestymistapaa Leijukattiloiden numeerista simulointia on vaikeuttanut sopivien matemaattisten mallien puute. Sirpa Kallio tarkastelee kahta erilaista lähestymistapaa väitöstyössään On modeling of the time- or space-averaged gas-solid drag force in fluidized bed conditions energiatekniikan ja virtauslaskennan alalta. Tuloksia on jo hyödynnetty VTT:llä. Väitöskirja verkossa: http://www.vtt. fi/inf/pdf/science/2015/S86.pdf 24 VTT Impulssi

TIEDE

Kuva: iStockphoto

Uusiutuvien polttoaineiden valmistus edullisinta metsätähteistä VTT:N erikoistutkija, diplomi-insinööri Ilkka Hannula

on väitöstutkimuksessaan vertaillut uusiutuvien liikennepolttoaineiden valmistamiseen soveltuvien teknologioiden kannattavuutta. Metsätähteistä valmistetut polttoaineet osoittautuivat Suomen olosuhteissa edullisimmaksi vaihtoehdoksi. Biomassaa ja sähköenergiaa hyödyntävien prosessien teknistaloudellista suoristuskykyä vertailtiin nyt ensimmäistä kertaa. Tutkimuksen lähtökohtana oli biomassan kaasutukseen perustuva prosessi, jota vertailtiin vaihtoehtoon, jossa polttoaineita valmistetaan hiilidioksidista ja vedestä sähköenergian avulla. Tämän lisäksi väitöstyössä kehitettiin Suomen oloihin räätälöity hybridiprosessi, joka yhdistelee piirteitä edellä mainituista tekniikoista. Uusiutuville liikennepolttoaineille laskettiin seuraavat bensiinilitran energiasisältöä (Lb-ekv.) vastaavat tutotantokustannusarviot: metaani 0,6–1,2 e/Lb-ekv., metanoli 0,7–1,3 e/Lb-ekv. ja bensiini 0,7–1,5 e/Lbekv. Vaihteluvälin alhaisimmat kustannukset saavutettiin kaasutukseen perustuvalla prosessilla, toiseksi alimmat hybridiprosessilla ja korkeimmat sähköenergiaan perustuvalla prosessilla. Metaanin ja metanolin hinnat eivät sisällä jakelun ja loppukäytön aiheuttamia lisäkustannuksia, kun taas bensiinin käytössä voidaan hyödyntää olemassa olevaa jakeluverkkoa ja kalustoa.

ILKKA HANNULA Diplomi-insinööri Ilkka Hannula väitteli lokakuuussa 2015 väitöstilaisuudessa Aaltoyliopiston energiatekniikan laitoksella Espoossa aiheenaan Synthetic fuels and light olefins from biomass residues, carbon dioxide and electrivity: Performance and cost analysis. Väitöskirja verkossa: http:// www.fi/inf/pdf/science/2015/ S107.pdf

VTT Impulssi 25

MULTIFUNKTIONAALISET POLYSAKKARIDIT TUOVAT ELINTARVIKETEOLLISUUDELLE

uusia

mahdollisuuksia Luonnollisuus ja terveellisyys ovat tärkeitä ruokaan ja syömiseen liittyviä teemoja kuluttajien keskuudessa. Terveellisyys ja hyvinvointi ovat myös elintarviketeollisuuden näkökulmasta ne osa-alueet, joissa nähdään vahvaa kasvupotentiaalia. Teksti Emilia Nordlund

26 VTT Impulssi

on mahdollista luoda kevyitä aistittavalta laadultaan houkuttelevia rakenteita ja joilla on samanaikaisesti ravintokuitujen terveyttä edistäviä ominaisuuksia. Terveyshyödyt liittyvät muun muassa sydän- ja verisuonitautien riskin alenemiseen, immuunipuolustukseen, suoliston terveyteen sekä painonhallintaan [1]. Kun ravintokuituja lisätään elintarvikkeisiin apuaineiden muodossa, terveyttä edistävän komponentin pitoisuus jää usein alhaiseksi, eikä terveysvaikutusta välttämättä saavuteta. Mikäli tavoitellaan juuri terveyttä edistävää vaikutusta, ingredientin ominaisuuksia pitää muokata elintarvikkeeseen sopivaksi, jotta sitä on mahdollista lisätä riittävästi tuotteeseen. Tällöin haasteena on pitää terveyttä edistävä komponentti aktiivisena ja stabiilina vaikuttamatta kuitenkaan negatiivisesti tuotteen aistittavaan laatuun. Tämä artikkeli avaa VTT:n teknolo-

TIEDE

lintarviketeollisuudella on paineita kehittää terveyttä edistäviä, energia tiheydeltään nykyistä matalampia tuotteita. Siksi ingredienttiteollisuudella on jatkuva tarve tuoda markkinoille uusia performanssi-ingredienttejä, apuaineita, jotka tuovat tuotteeseen rakennetta, mutta eivät muuta sen ravitsemuksellista arvoa. Teollisuutta kiinnostavat erityisesti ingredientit, jotka mahdollistavat veden ja ilman sisällyttämisen rakenteisiin. Hiilihydraatit, jotka eivät pilkkoudu ruuansulatuksessa eivätkä imeydy ohutsuolessa mutta voivat fermentoitua paksusuolessa joko osittain tai täysin, toisin sanoen ravintokuidut, ovat potentiaalisia yhdisteitä tällaisiksi ingredienteiksi. Nämä ”sulamattomat” hiilihydraatit ovat elintarviketeollisuuden kannalta houkuttelevia multifunktionaalisia komponentteja, joilla

UUDET KUIDUT: PUU- JA KASVIPERÄISET POLYSAKKARIDIT

KUIDUN MUOKKAUS Entsymaattinen

Termomekaaninen

Hybridiprosessit

ELINTARVIKESOVELLUKSET Geelit

KUVA 1.

Vaahdot

Emulsiot

RAKENNEOMINAISUUDET

FYSIOLOGISET FUNKTIOT

Stabiilisuus, mikrorakenne, reologia, vedensidonta

Kylläisyys, kolesteroli, fermentoituminen paksusuolessa

VTT:n tutkimuskenttä uusien multifunktionaalisten kuituingredienttien kehitystyössä.

VTT Impulssi 27

KUVA 2.

Koivun ksylaani (oik.) parantaa hapatetun maitogeelin (jogurttimalli) rakenneominaisuuksia: ksylaanin avulla saavutettiin tasaisempi ja pehmeämpi rakenne ilman veden erottumista säilytyksen aikana.

gioihin perustuvien esimerkkien kautta näitä molempia aihealueita: ravintokuituja rakenteenmuodostajina sekä funktionaalisina yhdisteinä terveysväittämätuotteissa (ks. kuva 1). Multifunktionaaliset hiilihydraatit elämyksien luojina Kun etsitään ravintokuituihin pohjautuvia ratkaisuja uusien kevyiden rakenteiden kehittämisessä, on oleellista, että ravintokuitu 1) tuo tuotteeseen volyymiä, 2) pitää rakenteen stabiilina, 3) luo kuluttajalle miellyttävän ja houkuttelevan suutuntuman ilman makuvirheitä, 4) ei aiheuta epämiellyttäviä sivuvaikutuksia. Viimeinen kohta on hyvin oleellinen, sillä osa tällä hetkellä markkinoilla olevista hiilihydraattipohjaisista apuaineista, kuten inuliini, aiheuttaa vatsavaivoja osalle kuluttajista. Vaivat perustuvat hiilihydraattien nopeaan fermentoitumiseen suolistossa ja sitä seuraavaan kaasunmuodostukseen. Toisaalta jos apuaineena käytettävä hiilihydraatti on inertti eli ei fermentoidu suolistomikrobien toimesta, jää osa ravintokuidulle ominaista terveysvaikutuksista saavuttamatta. Toinen runsaasti elintarviketeollisuudessa jo käytössä oleva ravintokuitu on polydekstroosi. Se on kuitenkin synteettinen ravintokuitu, joka 28 VTT Impulssi

pitää merkitä E-koodilla (E1200), mikä aiheuttaa kuluttajissa usein vastustusta. Kun etsitään uusia multifunktionaalisia tuotteita, teknologisen funktionaalisuuden lisäksi olisi optimaalista saada aikaan myös positiivinen terveysvaste luonnosta peräisin olevilla raaka-aineilla ilman negatiivisia sivuvaikutuksia, kuten ilmavaivoja. Tätä silmällä pitäen VTT:llä tutkitaan uusien luonnosta peräisin olevien, esimerkiksi puupohjaisten hiilihydraattien, mahdollisuuksia toimia multifunktionaalisina komponentteina elintarviketeollisuuden tarpeisiin. Tavoitteena on selvittää erilaisten muokattujen kuitukomponenttien rakenteenmuodostus- ja stabilointiominaisuuksia, kykyä alentaa kolesterolia sekä pilkkoutumista suolistomikrobien toimesta. Esimerkiksi koivusta eristetyn ja edelleen bioteknisesti muokatun hiilihydraatin, ksylaanin, on osoitettu toimivan erittäin hyvin jogurttimallissa (maitopohjainen geeli) sekä rakenteen parantajana ja -stabiloijana (ks. kuva 2) että suolistossa hitaasti pilkkoutuvana (vrt. nopeasti pilkkoutuva inuliini), jolloin sen ei oleteta aiheuttavan kuluttajille ikäviä sivuvaikutuksia. Koivun ksylaanin lisäksi VTT:llä tutkitaan aktiivisesti fibrilloitujen selluloosakuitujen mahdollisuuksia geeli-, vaahto- ja emulsiorakenteiden muodostamisessa sekä stabiloinnis-

PARHAILLAAN TUTKITAAN FIBRILLOIDUN SELLULOOSAN POTENTIAALIA STABILOINTIJA SAKEUTTAMISAINEENA HAPATETUISSA MAITOTUOTTEISSA.

sa. Fibrilloitu selluloosa sitoo paljon vettä ja muodostaa geelin hyvin matalissa (<1 %) konsentraatioissa. Fibrilliselluloosageeli kestää hyvin pH:n, lämpötilan, leikkausvoimien ja ionivahvuuden vaihteluja, varsinkin jos raaka-aineena on käytetty ns. natiivia selluloosaa. VTT:llä tutkitaan parhaillaan fibrilloidun selluloosan potentiaalia stabilointija sakeuttamisaineena hapatetuissa maitotuotteissa (esimerkiksi jogurtti). (ks. kuva 3). Geeliytymisominaisuuksien lisäksi fibrilloitujen selluloosakomponenttien on todettu stabiloivan emulsioita, mikä voisi mahdollistaa tämänhetkisten pinta-aktiivisten aineiden (kuten rasvahappojen mono- ja diglyseridit ja lesitiini) korvaamisen luonnon kasvipohjaisilla yhdisteillä (ks. kuva 4). Fibrilloitujen selluloosakomponenttien uskotaan stabiloivan öljy-vedessä -emulsioita joko kiinnittymällä öljypisaroiden pinnalle tai nostamalla jatkuvan faasin viskositeettia verkkomaisen rakenteen muodostumisen kautta (tai sekä että) [3, 4].

Kolesteroli hallintaan virvoitusjuomilla Funktionaalisista elintarvikkeista juomat ovat nopeimmin kasvava tuotealue. Juomia valmistava teollisuus hakee koko ajan uusia, kuluttajille relevant-

0.3% TEMPO CNF Kuva: Martina Lille

0.3% native CNF

Kun selluloosaa muokataan ja sovelletaan älykkäästi, se voi toimia multifunktionaalisena ingredienttinä elintarvikkeissa ja mahdollistaa täysin uudenlaisten emulsioiden ja myös vaahtomaisten rakenteiden valmistamisen.

KUVA 3.

Fibrilloidun selluloosan ja maidon seos. Alarivin mikroskooppikuvista näkee hyvin, kuinka natiivi fibrilliselluloosa (a) sekoittuu maitoon paremmin kuin hapetettu fibrilliselluloosa (b). VTT Impulssi 29

PUUPOHJAISILLA HIILIHYDRAATEILLA ON PALJON POTENTIAALIA MULTIFUNKTIONAALISINA INGREDIENTTEINÄ TERVEELLISTEN ELINTARVIKKEIDEN VALMISTUKSESSA.

Yhteenveto VTT:llä työskentelee uusien multifunktionaalisten ingredienttien kehitystyössä aktiivinen, erikoisosaamisia yhdistävä tutkimustiimi, johon kuuluvat Panu Lahtinen, Juhani Sibakov, Terhi Hakala, Natalia Rosa-Sibakov, Martina Lille, Anna-Marja Aura, Marie Gestranius ja Tekla Tammelin. VTT:n tutkimustulosten perusteella on jo tässä vaiheessa selvää, että puupohjaisilla hiilihydraateilla on paljon potentiaalia multifunktionaalisina ingredientteinä terveellisten elintarvikkeiden valmistuksessa. Lisäksi näyttää lupaavasti siltä, että on vain ajan kysymys, kun voimme poimia beetaglukaanijuoman kaupan hyllystä tuomaan puhtia päiväämme. n

Kuva: Marie Gestranius ja Tekla Tammelin

teja tuote-etuja, joista korkea kuitupitoisuus on yksi merkittävimmistä. VTT:n patentoimassa innovaatiossa ravintokuidun, tässä tapauksessa kauran tai ohran beetaglukaanin liukoisuutta lisätään alentamalla sen polymerisaatioastetta. Beetaglukaanilla on tutkitusti peräti neljä terveyteen liittyvää hyötyä; veren kolesterolipitoisuuden alentaminen, alhainen glykeeminen indeksi (verensokerin tasaisuus aterian jälkeen) ja suoliston hyvinvoinnin edistäminen. Ravintokuitupitoisia juomia on jo markkinoilla, ja ne sisältävät tyypillisesti kuitulähteenään liukoisia kuituingredienttejä, kuten inuliinia tai polydekstroosia, mutta kuten yllä on todettu, näillä komponenteilla on kuluttajien keskuudessa omat rajoitteensa. Muokattu liukoinen beetaglukaani voi tuoda ainutlaatuisen

ratkaisun siihen, miten funktionaalisiin juomatuotteisiin saadaan kuluttajalle merkityksellinen määrä luonnollista kuitua ja samalla voidaan käyttää terveysväittämiä pakkausmerkinnöissä. Liukoisen beetaglukaanin valmistusteknologia perustuu kahteen erilaiseen VTT:n patentoimaan menetelmään. Liukoinen beetaglukaani valmistetaan kauralesefraktiosta joko entsyymi- tai happohydrolyysin avulla (ks. kuva 5). Hydrolyysissä beetaglukaanin polymerisaatioaste alennetaan noin 1:16-osaan alkuperäisestä, ja siten stabiilius vesiliuoksessa kasvaa merkittävästi. Tuotevaihtoehtoina liukoisen beetaglukaanin osalta on tutkittu kolmea tuotetyyppiä: ingredienttijauhetta, juomatiivistettä ja valmista juomaa. Erilaiset tuotevaihtoehdot mahdollistavat ingredientin käytön useissa ruokailutilanteissa.

KUVA 4.

30 VTT Impulssi

Fibrilloidut selluloosamateriaalit parantavat öljy-vedessä -emulsion stabiilisuutta leikkausvoimia vastaan (kuva otettu sentrifugoinnin jälkeen: vas. modifioimaton fibrilloitu selluloosa, oik. kemiallisesti modifioitu ja fibrilloitu selluloosa).

Entsyymi tai happo

Lopputuote: Kaurakuitupitoiset juomat

Kiintoaineen erotus Leseen liukenematon osa

KUVA 5.

Beetaglukaanin hallittu pilkkominen mahdollistaa sen käytön juomissa. Prosessi on kuvattu patenteissa Kaukovirta-Norja et al. 2009, WO 2009/077659 ja Lehtomäki & Myllymäki 2009, WO 2009/109703 A1.

Lähteet [1] Anderson JW, Baird P, Davis RH Jr, et al. Health benefits of dietary fiber. Nutr Rev. 2009;67:188–205. [2] Raninen, K., Lappi, J., Mykkänen, H. and Poutanen, K. (2011), Dietary fiber type reflects physiological functionality: comparison of grain fiber, inulin, and polydextrose. Nutrition Reviews, 69: 9–21. doi: 10.1111/j.17534887.2010.00358.x [3] Denkov, N.D.; Ivanov, I.B.; Kralchevsky, P.A. Journal of Colloid and

EMILIA NORDLUND

Interface Science, 1992, 150, 589-593. [4] Horozov, T.S.; Binks, B.P. Angewandte Chemie, 2006, 45, 773-776; **Abend, S.; Bonnke, N.; Gutschner, U.; Lagaly, L. Colloid & Polymer

Emilia Nordlund (TkT) on Elintarvikeratkaisuttutkimustiimin päällikkö. Tutkimustiimin fokuksessa on lisätä hyvinvointia sekä ihmisille että maapallolle uusien terveyttä edistävien ja kestävän kehityksen mukaisten, elintarvikeketjuun liittyvien innovaatioiden kautta.

Science, 1998, 276, 730-737. [5] Myllymäki, O., Lehtomäki, I., Method of producing a bran product (FI20085205). [6] Kaukovirta-Norja A., Lehtinen, P., Virkajärvi, I., Suortti, M., Myllymäki, O., Helin, J., Olonen, A. Method of processing beta-glucan (fi20070993). [7] Kaukovirta-Norja, A., Myllymäki, O., Aro, H., Hietaniemi, V., Pihlava, J.-M. Method for fractionating oat, products thus obtained, and use thereof (fi20075090). [8] M. Gestranius, P. Stenius, J. Sjöblom and T. Tammelin. Phase behaviour and stability of nanocellulose stabilized oil-in-water emulsions. 18th ISWFPC Conference Proceedings, Vol 1, 9-11th September, Vienna, Austria, 2015, 7-10.

VTT Impulssi 31

VANHA YDINTUTKIMUSREAKTORI

poistetaan käytöstä –

uusi ydinturvallisuustalo rakenteilla Samaan aikaan, kun VTT sammuttaa vuodesta 1962 hyvin palvelleen tutkimusreaktorinsa, se pystyttää uutta ja ajanmukaista tutkimusympäristöä ydinturvallisuutta edistäviä hankkeita varten. Teksti Wade Karlsen, Olli Vilkamo

32 VTT Impulssi

KUVA 1.

Käyttöinsinööri reaktorin valvomossa kesäkuussa 2015.

VTT Impulssi 33

TIEDE

TT on päättänyt sulkea Espoon Otanieon poistettu käytöstä useita tutkimusreaktoreita, ja messä käytössä olleen Finnish Reactor 1 niistä saatuja oppeja hyödynnetään myös Otaniemen (FiR 1) -reaktorin. VTT:llä ei enää ole reaktorin purkutyössä. Vastaavasti tästä saatavia strategisesti merkittäviä hankkeita, joissa oppeja voidaan siirtää muiden Triga-reaktoreiden tarvitaan tutkimusreaktoria. ja myös ydinvoimaloiden käytöstä poiston valmisFiR 1 käynnistettiin juhlallisin menoin Otanieteluun. men kampusalueella Espoossa 31. elokuuta 1962. Tutkimusreaktorilla on koulutettu kaksi sukupolvea FiR 1 -käytön historia Suomen ydinalan henkilöstöä. Se on ollut myös tärkeä Yhdysvallat on toimittanut FiR 1:n kaltaisia opetus- ja tutkimuslaitos. tutkimuskäyttöön tarkoitettuja Triga-reaktoreita kaikReaktorin ainoa korkea-aktiivinen jäte on sen kiaan yli 60 kappaletta eri puolille maailmaa. käytetty ydinpolttoaine, joka sijaitsee veden alla FiR 1:n ensimmäinen vuosikymmen kului kouluavoimessa reaktorialtaassa. Käytetty ydinpolttoaine tuksen ja reaktorifysiikan perustutkimuksen parissa. toimitetaan todennäköisesti Näin luotiin perusta tulevalle takaisin polttoaineen alkutoiminnalle. Laitoksella kouluperämaahan Yhdysvaltoihin. tettiin suomalaisten ydinvoimaSUOMESSA EI OLE Idahossa sijaitsevaan kansalliavainhenkilöstöä. VIELÄ PURETTU YHTÄÄN toimijoiden seen ydintutkimuskeskukseen Reaktorin lämpöteho nostetYDINREAKTORIA. (INL) on aiemmin toimitettu tiin 250 kW:iin vuonna 1967. Tavastaavia eriä Triga-reaktovoitteena oli lisätä neutronivuota reista. VTT jatkaa loppusiniin, että säteilytys onnistuu joitukseen liittyvää yhteistyötä myös suomalaisten nopeammin. Neutronien aktivointianalyysiä kehitetviranomaisten kanssa. tiin intensiivisesti 1970-luvulla. Uraanin määritykseen Reaktorin rakenteet ja materiaalit ovat aktivoikivinäytteistä kehitettiin nopea säteilytysjärjestelmä, tuneita, ja niistä syntyy keski- ja matala-aktiivista jossa hyödynnettiin viivästettyä neutronimittausjätettä. Jätteen säteilyarvot mitataan asianmukaisesti ta. Vuosittain analysoitiin lähes 50 000 näytettä, ja reaktorin sulkemisvaiheen aikana. teknologiaa vietiin myös maailmalle. FiR 1 sai vuonna Suomessa ei ole vielä purettu yhtään ydinreakto1969 kunnian tutkia Apollo 12 -kuulennon keräämiä ria. Maailmalla, esimerkiksi Tanskassa ja Saksassa, kuunäytteitä. Reaktorin ohjauslaitteita uudistettiin

vuonna 1981 yhdessä Unkarin tiedeakatemian fysiikantutkimuslaitoksen (KFKI) kanssa. Reaktoriin tehtiin 1990-luvulla mittavia muutoksia, kun sen yhteyteen rakennettiin sädehoitoasema. Tavoitteena oli boorineutronisieppaushoitoon (BNCT) soveltuva intensiivinen ja puhdas epiterminen neutronisäteily. Sädehoitoa annettiin kaikkiaan yli 300 syöpäpotilaalle. BNCT-hankkeen myötä FiR 1:stä tuli tärkeä lääketieteellinen tutkimus- ja koulutuskeskus. Alan tutkimus piti sisällään muun muassa dosimetriaa, säteilyn mallinnusta, hoitojen suunnittelua, kerkeiden gammakvanttien kuvantamista sekä muuta boorineutronisieppaushoitoon liittyvää fysiikkaa. Pioneerina myös elinkaaren lopussa FiR 1 on ensimmäinen käytöstä poistettava ydinlaitos Suomessa. Käytetyn polttoaineen ja purkujätteen määrät ja kokonaisaktiivisuudet ovat useita kertaluokkia pienemmät (1/10 000) kuin tehoreaktoreilla. VTT täydentää omia resurssejaan ulkopuolisilla asiantuntijapalveluilla käytöstä poiston aikana muun muassa käytetyn ydinpolttoaineen siirtämiseksi ja jätteiden radioaktiivisuuden karakterisoimisen ja välivarastoimisen valmisteluun. FiR 1:n purkuun on tällä hetkellä varattu noin 10 miljoonan euron rahoitus Valtion ydinjätehuoltorahastossa. Miten ydinreaktori puretaan? Tutkimusreaktorin turvallinen purku ja ydinjätehuollon suunnitelmien varmistaminen edellyttävät seuraavia toimenpiteitä: Kulkujärjestelyt, ilmastointi ja säteilyvalvonta muuttuvat. Työtilaa ja säteilymittauspaikkoja järjestetään halliin. Aktivoituneiden reaktorirakenteiden laskennallisesti arvioidut säteilytiedot varmennetaan mittauksin ja mittausmenetelmiä kehitetään lopullisia purkuvaiheen mittauksia varten. Reaktorin sydämen käytetty ydin-

KÄYTÖSTÄ POISTO LOPPUPUHDISTUKSINEEN VIE NOIN KAKSI VUOTTA.

34 VTT Impulssi

KUVA 2.

Presidentti Urho Kekkonen käynnisti Otaniemen FiR 1 -reaktorin vuonna 1962.

polttoaine poistetaan. Reaktorin alumiiniset sisäosat, kevyet ja massaltaan pienet ydinpolttoaineen tukirakenteet poistetaan. Sydäntä ja sen vesiallasta ympäröineet betoni-, alumiini- ja grafiittirakenteet puretaan. Purkuvaiheessa jätepakkausten radioaktiivisuus mitataan tarkasti. Tietojen perusteella laaditaan ydinjätekirjanpito. Purkutyön tekevät erikoistuneet ulkoiset toimijat VTT:n valvonnassa. Päärakenteiden purku vie muutaman kuukauden ja koko käytöstä poisto tilan loppupuhdistuksineen noin kaksi vuotta. Rakennus vapautetaan muuhun käyttöön. Ydinjätehuollon suunnittelu ja toimintaprosessi FiR 1 -tutkimusreaktorin ydinjätehuollon toteutus perustuu merkittävältä osin seuraaviin toimiin: Käytöstä poisto -projektin käynnistys ja toteuttaminen; ydinjätehuollon sopimusvalmistelu ja yhteydet Yhdysvaltoihin; yhteydenpito ja yhteistyö Suomessa: Teollisuuden Voima Oy (TVO), Fortum P&H ja Posiva Oy; sekä ulkoisten purkuhankintojen valmistelu, yhteydet alan toimijoihin.

KUVA 3.

Reaktori ja materiaalitutkimuskeskus talvella 2010.

VTT tarkentaa projektin alkuvaiheessa tutkimusreaktorin purkumenetelmää, toteuttaa sen rakenteiden karakterisoinnin aktiivisuuden ja muiden ominaisuuksien suhteen ja selvittää purkujätteen pakkaamista soveltuvaksi siirtoon. Lisäksi VTT tarkastelee välivarastointia ja sen ohessa alustavaa loppusijoituksen teknistä ratkaisua ottaen huomioon grafiitin, alumiinin sekä BNCThidastimen (Fluental™) erityiskysymykset. Lisäksi tarkastellaan turvallisuusvaatimuksiin ja -perusteluun liittyviä asioita. Käytetyn ydinpolttoaineen palautus, reaktorin rakenteiden purku sekä käyttö- ja purkujätteen käsittely ja välivarastoinnin aloittaminen ajoittuvat nykyisen suunnitelman mukaan lähivuosiin. Kauemmas, lähelle vuotta 2030, sijoittuvat ajallisesti välivarastoinnin päättyminen, loppusijoituksen käyttövaihe ja sen edellyttämä lupaprosessi sekä hyvin kauas tulevaisuuteen loppusijoituslaitoksen sulkeminen ja siten ydinjätehuollon vastuusta vapautuminen. Nämä ovat VTT:n toiminnasta riippumattomia ajankohtia. Myöhemmät vaiheet purkujätteen loppusijoituksen osalta ovat yhteydessä ydinvoimayh-

tiöiden päätöksiin nykyisten keskiaktiivisten jätteiden loppusijoituksen laajennuksesta sekä ydinvoimalaitosten käytöstä poistosta ja purkujätteen loppusijoittamisesta. Ydinreaktorin käytetty polttoaine Käytettyä polttoainetta on Otaniemen Trigan käytön aikana kertynyt hieman yli 100 polttoainesauvaa (noin 15 kg U, josta 3 kg 235U). Yhdysvaltain energiaministeriön (DOE) ohjelman mukaan käytetty ydinpolttoaine voidaan palauttaa Yhdysvaltoihin niin, että reaktorin ydinpolttoaine on vastaanotettu Idahossa sijaitsevaan kansalliseen ydintutkimuskeskukseen (INL) 12.5.2019 mennessä. Kun ydinmateriaalit luovutetaan Suomesta, tarvitaan kansallinen vientilupa ja hyväksyntä hankitaan myös IAEA:lta että Euratomilta. Esimerkiksi ruotsalainen ydinvoimalaitosten käytetyn ydinpolttoaineen kuljetusalus on hoitanut myös vastaavia pienempiä ydinjätekuljetuksia Atlannin yli. INL:n edustajien kanssa on tarkasteltu ydinpolttoainetarkastuksen käytännön toteutusta ja tarvittavaa ydinpolttoainedokumentaatiota. Jos palautus vastoin sopimusvalmistelua ei toteudu, on käynnistettävä käytetyn polttoVTT Impulssi 35

YDINREAKTORIN TOIMINTA YDINREAKTORI TOIMII ylläpitämällä

ja valvomalla reaktorin sydämessä tapahtuvaa ketjureaktiota, jossa polttoaineen uraaniatomien fissioituvat eli halkeavat. Käynnissä pysyminen edellyttää väkevöityä ydinpolttoainetta, joka generoi neutroneja, jotka aiheuttavat fissiot sekä hidastinainetta, joka jarruttaa neutroneja fissiotodennäköisyyden lisäämiseksi. FiR 1 Triga -tutkimusreaktorin luonteeseen kuuluu, että se on fysikaalisten ominaisuuksiensa ansiosta erittäin vakaa. Sen uraani 235-isotoopin väkevöintiaste on hiukan alle 20 prosenttia, mikä on noin viisinkertainen sähköä tuottavien tehoreaktoreiden polttoaineeseen verrattuna. Ydinpolttoainetta vaihdetaan hyvin harvoin päinvastoin kuin tehoreaktoreissa, joiden reaktorisydän ladataan uudelleen vuosittain.

aineen kotimaiseen loppusijoitukseen tähtäävä suunnittelutyö Posiva Oy:n kanssa. VTT:n ja Posivan välinen periaatesopimus mahdollistaa loppusijoituksen suunnittelun Olkiluotoon, kunhan tarve ilmoitetaan viiden vuoden kuluessa reaktorin sammutuksesta. Sopimus ei kata välivarastointia, joka on tarpeen. Purkamisesta syntyvä matala- ja keskiaktiivinen ydinjäte FiR 1:n purkujätteet luokitellaan matala- ja keskiaktiivisiksi ydinjätteiksi, joiden aktiivisuudet ja määrät ovat verraten pieniä. Loppusijoitus sopeutetaan voimayhtiöiden aikatauluihin, joten purkujätteelle tarvitaan lähes 20 vuoden välivarastointi alle 100 kuutiometrin tilaan. Tutkimusreaktorin käytön aikana syntyneen huoltojätteen sekä käytöstä poistossa syntyvän purkujätteen välivarastointi- ja loppusijoitustoimenpiteet Suomessa voidaan toteuttaa ensisijaisesti yhteistyössä ydinvoimayhtiöiden kanssa.

Reaktorin rakennemateriaalien aktivoitumista on arvioitu laskennallisesti (ks. kuva 4) käyttäen laskettuja neutronivuojakautumia ja käyttöhistoriaa. Otaniemen Trigan erityispiirteenä on se, että grafiittinen hidastin korvattiin vuonna 1995 sädehoitoasemalla, jossa on ollut alumiinia ja alumiini- ja litiumfluoridia sisältävä hidastinmateriaali Fluental™. Hidastin tuotti käytettäessä runsaasti tritiumia, joka on tämän hetken arvion mukaan olennaisesti pysynyt materiaalissa ja muodostaa siten pääosan purkujätteen aktiivisuudesta. Kotimaisten ydinvoimalaitosten purkujätteessä ei ole reaktorigrafiittia eikä merkittäviä määriä alumiinia. Erillisessä kirjallisuustutkimuksessa on selvitetty säteilytetyn grafiitin ja alumiinin kemiallisia reaktioita ja niiden vaikutusta purkujätteen loppusijoituksen pitkäaikaisturvallisuuteen. Lisäksi on selvitetty kansainvälisiä käytäntöjä grafiitin loppukäsittelyn suhteen. n

KUVA 4.

36 VTT Impulssi

Monte Carlo -pohjaisella MCNP-ohjelmalla laskettu neutronivuo reaktorin rakenteissa käytön aikana.

WADE KARLSEN

OLLI VILKAMO

Wade Karlsen (PhD) on väitellyt tekniikan tohtoriksi Oregon Graduate Institute of Science and Technology -korkeakoulussa. Karlsen on VTT:n ydinreaktorimateriaalin tutkimustiimin vetäjä. Hän vastaa parhaillaan VTT:n ydinturvallisuustalon laboratorion teknisestä suunnittelusta ja toteutuksesta, erityisesti kuumakammioista.

Olli Vilkamo (DI) on johtava tutkija reaktorifysiikan tiimissä. Vilkamon nykyiset tehtävät Otanimessä koskevat muun muassa FiR 1-tutkimusreaktorin sekä vanhan materiaalitutkimuksen laboratorion käytöstä poistoa. Vilkamo toimi FiR 1 -reaktoriohjaana vuonna 1973 ja on toiminut VTT:ssä vuosina 1973–1976 ja uudelleen vuodesta 2013 alkaen. Hän on tehnyt ydinturvallisuustyötä usealla taholla osallistuen laajasti alan kansainvälisiin tehtäviin.

KUVA 5.

Reaktoriallas. Tserenkovin säteilyä sydämestä.

FIR 1 -AIKAJANA

1962: Teknillinen korkeakoulu

ottaa FiR 1 TRIGA Mark II -tutkimusreaktorin käyttöön.

2015: Reaktoria ajetaan viimeisen

1967: Sallittu terminen

kerran 30.6.2015.

lämpöteho nostetaan kokeiden ja muutostöiden jälkeen 250 kW:n tehoon.

2017–2018: Triga – käytetyn

1971: Tutkimusreaktori siirretään

TKK:lta VTT:lle.

ydinpolttoaineen palautus Yhdysvaltoihin. 2018: Purku ja purkujätteen

välivarastointi alkaa. 1997: Syöpähoitoja annetaan

yhteistyössä HUS:n kanssa.

2019: Reaktori purettu, tilat

puhdistettu. 2012: Syöpähoitoja järjestänyt

yritys ajautuu konkurssiin.

2030: Purkujätteen loppusijoitus.

VTT Impulssi 37

VTT – entistä parempaa ydinturvallisuutta YDINVOIMAN TURVALLISEN KÄYTÖN tutkimus VTT:ssä

uudistuu nyt tulevaisuuden tarpeita silmällä pitäen. FiR 1 -testireaktorin sammuttaminen merkitsee tärkeän ajanjakson loppua ydinreaktioiden innovatiivisen hyödyntämisen kannalta. Toisaalta on alkamassa uusi ajanjakso uuden kansallisen tutkimuslaitoksen eli VTT:n ydinturvallisuustalon rakentamisen myötä. Uusi ydinturvallisuustalo sisältää modernit säteilylähteiden käsittelytilat, joiden huipputeknologioilla tutkitaan radioaktiivisia materiaaleja ydinvoimaloiden turvallisuuden parantamiseksi ja käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoitusta silmällä pitäen. Talo on jo rakenteilla, ja VTT:n ydinturvallisuus asiantuntijat pääsevät muuttamaan uusiin tiloihin vuoden 2016 alkupuolella. Laboratoriosiipi on käyttövalmis ensi vuoden puolivälissä. VTT on ollut alusta alkaen tärkeä ydinalan tutkimustoimija Suomessa. Se on isännöinyt kansallista kuumakammiolaboratoriota siitä lähtien, kun Suomen ensimmäiset ydinvoimalat rakennettiin 1970-luvulla. VTT:n asiantuntemus on syventynyt ajan myötä, ja VTT on edistänyt ydinturvallisuutta tutkimuksen ja kehityksen keinoin. Toiminta on laajentunut ja kehittynyt siinä määrin, että nykyiset tilat eivät enää ole riittäviä eivätkä tarkoituksenmukaisia. Työ- ja elinkeinoministeriö julkaisi vuoden 2012 toukokuussa kansallisen ydinenergia-alan osaamistyöryhmän raportin, jossa käsiteltiin henkilöstöresurssitarpeiden lisäksi myös tutkimusinfrastruktuuritarpeita. Raportissa puollettiin uuden laitoksen rakentamista. Lisäksi esitettiin, että eri puolilla Otaniemeä toimivat VTT:n ydinturvallisuusasiantuntijat tulisivat työskentelemään valtaosin

samassa kiinteistössä eli VTT:n ydinturvallisuustalossa. Työ- ja elinkeinoministeriö asetti vuoden 2013 tammikuussa työryhmän valmistelemaan ydinenergia-alan tutkimusstrategiaa vuoteen 2030 asti. Epävirallisesti nimellä YES (lyhenne sanasta ydinenergiastrategia) tunnetussa strategiahankkeessa määriteltiin useita strategisia suosituksia. VTT:n ydinturvallisuustalolla on tärkeä rooli näiden tavoitteiden saavuttamisessa.

VTT rakentaa ydinvoimatutkimuksen lippulaivaa VTT:n uusi ydinturvallisuustalo nousee Espoon Otaniemeen (ks. kuvat alla). Se sisältää erilliset laboratoriot radiokemialle, mikroskopialle ja analyysitoiminnoille sekä reaktorimateriaalien mekaaniselle testaukselle. Uusissa laboratorioissa on ajanmukaiset laitteistot ja myös säteilyturvallisuus on nykyisiä tiloja parempi. Teknologiaparannukset tukevat tieteellisesti entistä korkealaatuisempia tutkimustuloksia.

Turvallisen ja modernin materiaalitutkimuslaitoksen rakentaminen Talon omistaja on valtion liikelaitos Senaatti-kiinteistöt, joka rakennuttaa kiinteistön VTT:n käyttöön. Rakennustyötä valvovat muun muassa paikallinen kunnallishallinto, rakennusvirasto ja pelastuslaitos sekä Säteilyturvakeskus STUK. Tiloissa työskentelevät VTT:n tutkijat palvelevat ydinalaa monin tavoin: he tutkivat esimerkiksi virtaustekniikkaa, suorittavat fuusioreaktoria ja reaktorifysiikkaa koskevia laskelmia, mallintavat prosesseja (APROS) ja vakavia onnettomuuksia, tutkivat ydinjätteen käsittelyä ja suorittavat turvallisuusarvioita. Laboratorioiden henkilö-

VTT:n uusi ydinturvallisuustalo nousee Otaniemeen. Ydinturvallisuusasiantuntijat pääsevät muuttamaan uusiin tiloihin vuoden 2016 alkupuolella. Laboratoriosiipi on käyttövalmis ensi vuoden puolivälissä.

38 VTT Impulssi

kunta puolestaan tukee ydinreaktoreiden turvallisuutta tutkimalla reaktorimateriaaleja esimerkiksi radiokemian ja dosimetrian keinoin sekä analysoimalla vikaantumismekanismeja ja karakterisoimalla ydinreaktoreiden rakennemateriaalien mekaanisia ominaisuuksia ja mikrorakenteita. Kellarin erityispaksut betonista valmistetut ulko- ja sisäseinät ja välikatto tarjoavat passiivisen suojan gammasäteilyä vastaan odottamattoman säteilyaltistuksen varalta. Niitä käytetään hyväksi myös joissakin käsittelytiloissa. Laboratoriosiiven ilmanvaihto on suunniteltu tehokkaaksi. A-laboratorio sekä B- ja C-laboratorion tuulettimet ovat erillisiä ja varmistettuja. Ne ovat myös yhdistetty dieselkäyttöiseen varavoimaan. Näin varmistetaan, että laboratorio pysyy alipaineistettuna myös tuulettimien huollon tai vikaantumisen tai sähkökatkon aikana. Laboratoriotilojen virransyöttövaihtoehdot ovat normaali sähkö, varasähkö ja joissakin tapauksissa myös katkeamaton sähkönsyöttö (UPS). Myös yksittäiset laitteet voidaan tarvittaessa kytkeä jäähdytysjärjestelmään.

Laadukkaat radiokemialaboratoriot Laboratoriosiiven yksi kerros on omistettu C-luokan radiokemialaboratorioille. C-luokan laboratorio on tarkoitettu niin alhaisen tason radioaktiivisille isotoopeille, että erillistä säteilyn valvontapistettä ei tarvita. Useimmat C-laboratoriotilojen huoneista on omistettu radiokemialle sekä ydinjätteen loppusijoituksen tutkimukselle. C-laboratoriossa on omat tilat korkean resoluution induktiivisesti kytketylle plasmamassaspektrometrille (HR-ICP-MS), jolla liuoksista voidaan havaita metalleja ja useita muita materiaaleja vain yhden biljoonasosan (ppt) pitoisuuksina sekä erotella alkuaineiden isotooppeja. ICP-MS on atomiabsorptiomenetelmiä nopeampi, tarkempi ja herkempi menetelmä. Spektrometrille rakennetaan varta vasten ISO-luokan 6 puhdastila laboratoriovälineiden ja reagenttien vierasainejäämien minimoimiseksi.

Tehostettua säteilysuojaa edellyttävät tilat B-luokan radiologisissa laboratorioissa voidaan käsitellä radioaktiivisempia isotooppeja. B-luokan laboratorion sisäänkäynnissä on tämän vuoksi säteilyn valvontapiste, jossa työntekijät pukeutuvat laboratoriovaatteisiin, kuten tarkoitukseen soveltuviin kenkiin sekä vähintään pitkään laboratoriotakkiin. B-luokan laboratorioissa on omat tilat eri toiminnoille. Sieltä löytyy esimerkiksi jodi laboratorio, radiokemian laboratorio sekä gammasäteilyn spektrometriahuone. Jodilaboratoriotilat on suunniteltu tukemaan VTT Expert Services Oy:n ydinvoimaloiden jodisuodatin laboratoriota. Pääasiallisesti niissä testataan ydin

Uudet kuumakammiotilat mahdollistavat radioaktiivisen materiaalin turvallisen etäkäsittelyn.

voimaloiden poistoilmasuodattimia sekä niissä käytettävää aktiivihiiltä. Jodilaboratorion poistoilma suodatetaan ensin aktiivihiilisuodattimien läpi.

Huippuluokan mikroskopiatilat Tiloihin asennetaan mikroskooppeja radioaktiivisten materiaalien tutkimista varten. Tiloissa on vakioilmastointi, jolla lämpötila ja kosteus pidetään halutuissa rajoissa. Lisäksi tiloissa esiintyvä mekaaninen tärinä sekä sähkömagneettiset ja -staattiset häiriöt on minimoitu. Tiloissa on huippuluokan pyyhkäisy- ja transmissioelektroniteknologiaa, joilla säteilytettyjä materiaaleja voidaan kuvantaa korkealla resoluutiolla, ja niistä voidaan havaita alkuaineita sekä kartoittaa kidetietoja.

A-luokan etäkäsittelytilat Radioaktiivisten materiaalien käsittely on perinteisesti sisältänyt pääsiassa reaktorin paineastian teräs materiaalien tutkimusta, joiden radioaktiivisuustaso on suhteellisen alhainen. Uudet tilat muuttavat tilannetta huomattavasti, sillä säteilytettyjä materiaaleja voidaan tutkia uusin tavoin kuumakammioiden kauko-ohjattujen toimintojen ansiosta. Neutronisäteilytettyjen rakennemateriaalien mekaaninen testaus on tärkeä tutkimusalue, mutta suojatuissa tiloissa tehdään myös siihen liittyviä toimenpiteitä, kuten kipinätyöstökoneilla leikkausta, elektronisuihkulla hitsausta ja näytteiden valmistelua. Suojattu hansikaskaappi soveltuu metallografiaan ja pienten näytteiden käsittelyyn, mikroskopiaan, näytteiden tuotantoon ja muuhun sorminäppäryyttä edellyttävään pienten näytteiden käsittelyyn. Uudet työmenetelmät vaativat alkuun harjoittelua, ja samalla henkilöstömäärä kasvaa niiden myötä. Myös tutkimusvolyymiä on mahdollista kasvattaa, sillä palveluita voidaan nyt tarjota ulkomaisille asiakkaille sellaisillekin materiaaleille, joita ei vanhoissa tiloissa voitu tutkia.

VTT Impulssi 39

OPTINEN ISOTOOPPISPEKTROSKOPIA:

Yhä tarkempia tietoja tutkimuskohteesta Radiohiili-isotooppi tunnetaan laajalti orgaanisen näytteen iän osoittimena. Stabiilit isotoopit puolestaan paljastavat tietoja näytteen alkuperästä. Päästölähde on tärkeä tieto esimerkiksi ilmakehän kasvihuonekaasujen ja teollisten polttoprosessien valvonnassa. Teksti Albert Manninen, Guillaume Genoud ja Mikko Merimaa

40 VTT Impulssi

VTT Impulssi 41

TIEDE

usilla keski-infrapuna-alueen lasereilla ja kiksi ydinvoimalaitosten tai ydinasekokeiden ydinreoptisilla komponenteilla saadaan mitatuksi aktioissa. Radiohiili on osa hiilikiertoa, ja sitä esiintyy ilmakehän molekyylien vahvempia energiakaikissa elävissä organismeissa vastaavia määriä kuin tiloja, mikä kasvattaa mittalaitteiden herkilmakehässä (ks. kuva 2). Sen puoliintumisaika on kyyttä merkittävästi. Esimerkiksi radiohiilen 5 700 vuotta, joten vanhassa orgaanisessa aineessa optisen detektoinnin tarkkuusluokka alkaa lähestyä esiintyy vähemmän radiohiiltä. Fossiilisissa polttoaialan huipputeknologiaa edustavan AMS-spektrometrin neissa (öljy, maakaasu) sitä ei esiinny käytännöllisesti tarkkuutta [1]. Optiset mittarit ovat huomattavasti piekatsoen lainkaan, joten radiohiiliajoitus on selkeä nikokoisempia ja edullisempia, joten niitä voitaneen jo tapa määrittää näytteen ikä. Isotooppien luokittelua lähiaikoina hyödyntää erilaisissa kenttäsovelluksissa. voidaan hyödyntää isotooppien luontaisen vaihtelun VTT:llä on vuosien kokemus optisten kaasututkimisen lisäksi myös jäämien havaitsemisessa sekä analysaattoreiden kehittämisestä keski-infrapunalääketieteellisissä tutkimuksissa. alueelle. VTT on valinnut isotooppimittaukset kasvualueeksi niiden huomattavan potentiaalin vuoksi. Isotooppisuhteiden analysointi alkoi 1930-luvulla Ilmakehän kaikesta hiilidioksidista (CO2) 98,4 proIsotooppipitoisuuksien luontainen vaihtelu havaitsenttia sisältää hiilidioksidin yleisimpiä isotooppeja. tiin 1930-luvulla, jolloin alkoi isotooppisuhteiden Seuraavaksi eniten esiintyy kahta stabiilia isotooppia, analysointi. Isotooppisuhdemassaspektrometri (Isotope 13 CO2 (1,1 %) ja 18O-CO2 (0,4 %). IsotooppipitoiRatio Mass Spectrometer, IRMS) on ollut 1940-luvulta suus vaihtelee CO2-lähteiden ja -nielujen mukaan, alkaen isotooppisuhteiden määrittämisen perustyöjoten isotooppisuhteissa näkyy paikallisia ja ajallisia kalu, joka on kehittynyt vähitellen. Keski-infrapunasvaihteluita. Ilmakehän hiilidioksidin isotooppisuhteet pektroskopian viimeisimmät tekniset läpimurrot ovat vaihtelevat esimerkikparantaneet optisten si kasvien päivittäin laitteiden mittausherkISOTOOPPIPITOISUUS sitoman ja vapauttaman kyyttä massaspektromethiilen sekä metsäpalojen rien tasolle. IsotooppisuhVAIHTELEE CO2-LÄHTEIDEN JA ja vuosittaisten kasvisykteen optisen mittauksen -NIELUJEN MUKAAN, JOTEN lien vaikutuksesta. etuja ovat muun muassa ISOTOOPPISUHTEISSA NÄKYY Isotooppikoostumus mahdollisuus suorittaa määräytyy lähdeaineen jatkuvia mittauksia, PAIKALLISIA JA AJALLISIA isotooppikoostumukjoiden herkkyys vastaa VAIHTELUITA. sen sekä molekyylien kehittyneitä laboratoriomuodostumisprosessin olosuhteissa tehtyjä mukaan: eloperäiset prosessit suosivat yleensä enerIRMS-mittauksia, reaaliaikaisesti kenttäolosuhteissa ja geettisesti edullisempia kevyempiä isotooppeja miniyli vuoanalyysin vaatiman 10Hz:n mittaustaajuuden. mienergiaperiaatteen mukaan. Yhteyttävät organismit Kaupalliset isotooppisuhteen mittauslaitteet pohsuosivat hiili-12:ta hiili-13:n sijaan nopeamman difjautuvat suoraan absorptioon moniheijastuskyvetissä fuusion ja entsymaattisiin tekijöihin liittyvien syiden (Tuneable Diode Laser Absorption Spectroscopy, vuoksi. Ihmisen toimintaan liittyvät prosessit lisäävät (TDLAS), ontelovaimennusspektroskopiaan (Cavity yleensä painavampia isotooppeja, etenkin silloin Ring-Down Spectroscopy, CRDS) ja integroituun kun polttoprosessi tapahtuu korkeissa lämpötiloissa. ontelospekstroskopiaan (Integrated Cavity Output Kuvassa 1 esitettävät isotooppisuhteiden vaihteluun Spectroscopy, ICOS). vaikuttavat tekijät ovat luotettava ja yleisesti käytetty VTT käyttää TDLAS-tekniikkaa nopeutta vaatapa selvittää kaasulajin lähde. VTT on julkaissut tivissa mittauksissa ja CRDS-tekniikkaa erityistä useita stabiileja isotooppeja koskevia tutkimuksia [2, herkkyyttä vaativissa mittauksissa. TDLAS-tekniikalla 3]. Tutkimustoiminnan odotetaan vilkastuvan uusien absorptiohuippuja mitataan laserin nopealla aallonlaitteiden kehityksen myötä. pituuspyyhkäisyllä eri isotooppeja vastaavien absorpModerni CO2 sisältää hiilen luontaisesti esiintytioviivojen yli. Signaali mitataan valonilmaisimella ja vää radioaktiivista isotooppia (14C, radiohiili) vain absorptio johdetaan suoraan havaitusta signaalista. 1,2 ppt:n pitoisuutena (biljoonasosa). Radiohiiltä Tekniikan mittausherkkyys paranee, kun käytetään muodostuu, kun termiset neutronit reagoivat typen moniheijastusta, jolloin säde heijastuu näytteen kanssa. Tämä voi tapahtua luonnollisesti ilmakehän sisällä useaan kertaan ja vuorovaikutusmatka kasvaa yläosissa tai ihmisen toiminnan seurauksena esimermoninkertaiseksi. CRDS-tekniikassa valon ja näyt-

teen vuorovaikutusmatkaa tehostetaan edelleen optisella ontelolla, joka muodostetaan kahden voimakkaasti heijastavan peilin avulla (ks. kuva 3). Valo kulkee keskimäärin useita kilometrejä ennen ontelosta poistumista. CRDS-tekniikassa absorptiosignaali johdetaan ontelon vuotoajasta, mikä tekee menetelmästä immuunin laserin tehovaihteluille. Luotettavampaa ilmakehän valvontaa Ilmakehän tutkimus käyttää isotooppeja pääasiassa kasvihuonekaasujen päästölähteen tunnistamiseen. Päästölähteen tai nielun voimakkuutta voidaan arvioida vuomittauksin [4]. Päästölähteen voimakkuustieto on erittäin tärkeää ilmakehän kemian luotettavalle mallintamiselle. Se on tärkeässä roolissa ilmaston lämpenemisen arvioinnissa. EU-jäsenmaat on velvoitettu ilmoittamaan kasvihuonekaasupäästöistään vuosittain. Nykyiset havainnointiverkostot eivät kuitenkaan kykene vahvistamaan ilmoitettuja päästövähennyksiä. Kasvihuonekaasujen isotooppikohtaisiin vuomittauksiin sisältyy myös päästölähteen paikallinen havainnointi, joten sääntelyviranomaiset voivat tarkistaa ilmoitettuja arvoja niiden avulla. Ilmakehän liikkeiden takaisinlaskenta yhdistettynä nopeisiin isotooppisuhdemittauksiin mahdollistavat päästölähteiden kartoituksen mannertasolla [5]. Etämitatusta ilmamassasta ja sen päästötiedoista voidaan muodostaa maantieteellisten

KUVA 1. 42 VTT Impulssi

CO2-päästölähdekartoitus.

sijaintien todennäköisyyskartta, jossa esitetään pisin viipymä alhaisimmissa korkeuksissa. Kun karttoja käytetään yhdessä pitkäaikaisseurannan kanssa, niiden tarkkuus paranee ajan myötä. Ilmakehän liukenemisvaikutukset huomioidaan Keelingin menetelmällä. Keelingin menetelmässä oletetaan, että päästölähteen isotooppisormenjälki liukenee taustailman isotooppikoostumukseen. Menetelmä edellyttää suurta näytemäärää ja tarkkoja mittauksia. Optiset isotooppisuhteen mittaukset, joiden tiedot kerätään sekunti- tai minuuttitasolla, ovat ihanteellinen ratkaisu tähän tarkoitukseen. VTT kehittää ilmakehän hiilidioksidin ja metaanin stabiilien isotooppien mittaamiseen kannettavia, kenttäkelpoisia laitteita. Niitä voidaan käyttää ilmakehän luotettavaan valvontaan sekä erilaisiin päästölähdetutkimuksiin. Isotooppisuhteen analysoinnin teollisia sovelluksia ovat muun muassa käytetyn polttoaineen tunnistus polttolaitosten savukaasuja valvomalla, maaperän ravinnearvojen seuranta, jätevesien puhdistusprosessien valvonta sekä biokaasun bio-osuusmääritykset. Keski-infrapuna-alueen spektroskopiatekniikkaosaamisensa ansiosta VTT on edelläkävijä isotooppisuhteiden optisten mittauslaitteiden kehittäjänä. Laitekehitys sisältää useita case-tutkimuksia, kuten radiohiilen optinen detektointi, ilmakehän kasvihuone kaasujen isotooppisuhteiden analysointi, SI-yksiköihin jäljitettävien absorptioviivaparametrien määritys sekä viimeisimpinä kompakti lääke-

KUVA 2.

Radiohiilen kierto.

tieteellisiin hengitysilmatutkimuksiin tarkoitettu isotooppien mittalaite ja energiakaasujen bioosuusmääritykset. Uudenlaisia tutkimusnäkökulmia Uudet spektroskopiatekniikat mahdollistavat uudenlaisia tutkimusnäkökulmia. Kun esimerkiksi tiedetään energiakaasuseoksen sisältämän biokaasun ja maakaasun lähteet, metaanin stabiilit isotoopit voivat paljastaa tietoja niiden suhteista. Polttoainesekoituksen sisältämän fossiilisen polttoaineen määrän tunteminen on tehokas tapa vähentää hiilidioksidipäästömaksuja. Bio-osuuksia määritetään tällä hetkellä analysoimalla näytteet AMS (Accelerator Mass Spectrometry) -mittauslaitoksissa. Optinen spektroskopia on reaaliaikainen ja kustannustehokas vaihtoehto biokaasujen jatkuvatoimiseen mittaamiseen. VTT tutkii yhdessä eurooppalaisten kumppaneiden kanssa bio-osuuksien jatkuvatoimista määritystä, joka perustuu optisen spektroskopian hyödyntämiseen stabiilien isotooppien mittauksessa. Nykyiset spektroskopiatekniikat ovat saavuttaneet herkkyystason, jolla standardikaasujen valmistamiseen liittyvät epävarmuudet haittaavat kasvihuonekaasujen luotettavan valvonnan. Gravimetrisellä menetelmällä valmistellut standardikaasut perustuvat yleensä oletukseen lähdemateriaalien isotooppisuhteista. Runsaimmin esiintyvien isotooppien suhteet voivat vaihdella huomattavasti näytteiden keräyspaikan ja tyypin mukaan, mikä vaikuttaa kaasujen tiheyteen. Gravimetrisen standardikaasun tuotannon isotooppikoostumusta voidaan täsmentää lähdemateriaalien isotooppikoostumusta valvomalla.

Tämä kuitenkin edellyttää huomattavaa tarkkuutta sekä SI-jäljitettävyyttä. VTT kehittää hiilidioksidin (CO2) ja metaanin (CH4) isotooppisuhteiden analyysilaitteita gravimetrisen standardikaasun valmistelun tueksi. Radiohiilen detektointi on tärkeässä asemassa monissa tieteellisissä ja teollisissa sovelluksissa, joista tunnetuin on radiohiiliajoitus. Myös monet muut sovellukset ovat mahdollisia, sillä radiohiili on omiaan esimerkiksi polttoaineen päästölähteen (fossiilinen vai bioperäinen) määrittämiseen. Tällä hetkellä käytettävissä olevat ratkaisut, kuten AMS tai nestetuikelaskenta, vaativat suurikokoisia laitteita ja ovat kalliita. Ne eivät myöskään sovellu kentällä suoritettaviin mittauksiin. Lisäksi ne edellyttävät yleensä näytteiden monimutkaista valmistelua, jolloin reaaliaikainen valvonta ei onnistu. VTT hyödyntää edistyksellisiä spektroskopiatekniikoita kehittäessään kenttäkelpoisia ja jatkuvatoimisia radiohiilen mittauslaitteita. Kun radiohiili voidaan havaita kannettavalla laitteella, monet sovellukset mullistuvat, sillä käytettävissä on uusi vaihtoehto perinteisille tekniikoille. Uusia sovelluksia tullee myös tällä alalla, sillä laite mahdollistaa myös reaaliaikaiset mittaukset, mikä ei nykytekniikoilla onnistu. Ontelovaimennusspektrometrilla saavutetaan erittäin suuri herkkyys. Laitteen valolähteenä on kvanttikaskadilaser, mikä mahdollistaa erittäin kompaktin mittausjärjestelmän, jota voidaan käyttää reaaliaikaisiin mittauksiin kenttäolosuhteissa. Yhä tarkempaa radiohiilipitoisuuksien detektointia Radiohiilen pienet, luonnossa esiintyvät pitoisuudet tekevät sen detektoinnista erittäin haastavaa. VTT:n VTT Impulssi 43

KUVA 3.

Ontelovaimennusspektroskopian toimintaperiaate. Onteloon johdetaan valoa laserilla. Tyhjän ontelon optinen vuotoaika pienenee molekyylien absorption myötä.

tutkimustoiminta keskittyykin osin ydinvoimalasovelluksiin, joilla voidaan havaita ilmassa mahdollisesti esiintyviä kohonneita radiohiilen pitoisuuksia. Radiohiiltä esiintyy ydinvoimaloiden kaikissa osissa, ja suurin osa siitä voi vapautua kaasufaasissa, pääasiassa hiilidioksidina [6]. Jätevarastot tuottavat kaasupäästöjä, joiden radiohiilitaso on kohonnut radioaktiivisen jätteen biologisen hajoamisen seurauksena [7]. Radiohiilipitoisuuden mittaaminen riittävällä tarkkuudella voi soveltua pienimpienkin kaasuvuotojen havaitsemiseen. Käsiteltävät ja varastoitavat jätemäärät tulevat lisääntymään, joten myös vuotojen mahdollisuus kasvaa. Kaasupääs-

OPTINEN SPEKTROSKOPIA ON REAALIAIKAINEN JA KUSTANNUSTEHOKAS VAIHTOEHTO BIOKAASUJEN JATKUVATOIMISEEN MITTAAMISEEN. 44 VTT Impulssi

töjä tapahtuu myös ydinvoimalaitosten käytön aikana, ja laitosten täytyy valvoa päästökaasujensa radiohiilipäästöjä. Tämä tapahtuu tällä hetkellä keräämällä näytteitä pitkällä aikavälillä. VTT:n kehittämä laite mahdollistaa päästöjen automaattisen ja jatkuvatoimisen mittauksen. Viimeaikaiset tulokset osoittavat, että VTT:n edistyneitä spektroskopiatekniikoita hyödyntävä laite kykenee jo havaitsemaan alhaisia radiohiilitasoja, ja soveltuu ydinvoimaloiden päästöjen valvontaan [8]. Jatkokehitys mahdollistanee kenttäkäytön, jolloin ydinvoimaloiden radioaktiivisten päästöjen pääasiallinen lähde voidaan mitata täysin uudella ja mullistavalla tavalla. VTT:n testireaktorin sulkemisen ja käytöstä poiston sekä VTT:n ydinturvallisuustalon avaamisen myötä tutkimus on mahdollista linkittää myös muihin VTT:n tutkimusalueisiin. Kun laitteen herkkyys riittää havaitsemaan luonnossa esiintyviä pitoisuuksia pienempiä eli alle 1 ppt:n pitoisuuksia, sitä voidaan käyttää useissa kiinnostavissa sovelluksissa. Laitteen mittausherkkyyttä parannetaan tällä hetkellä edistyneiden spektroskopiatekniikoiden avulla. Ihmisen toiminnan aiheuttamien, fossiilisista lähteistä peräisin olevien päästöjen valvonta on mahdollista mittaamalla hiilidioksidin sisältämää radiohiili-isotooppia, koska fossiilisissa polttoaineissa ei ikänsä vuoksi ole enää radiohiiltä. VTT:n kehittämällä kenttäkäyttöön soveltuvalla jatkuvatoimisella laitteella on mahdollista seurata ilmakehän radiohiilipitoisuuden ajallisia ja

paikallisia vaihteluita, mistä on hyötyä ilmastonmuutoksen tutkimisessa. Menetelmällä saadaan tietoja, joita ilmastotutkijat eivät saa käyttöönsä perinteisillä päästönvalvontamenetelmillä. Radiohiilianalyysi on selkeä ja luotettava tapa määrittää polttoainesekoitusten bio-osuudet, mikä on erittäin tärkeää Euroopan unionin päästökauppajärjestelmälle. Se velvoittaa huomattavia CO2-päästöjä tuottavat laitokset valvomaan päästöjään ja ilmoittamaan niistä. Fossiilisen ja modernin hiilen suhteesta poltetussa jätteessä tai polttoainesekoituksessa ei kuitenkaan ole varmuutta, mikä heikentää päästökauppajärjestelmän luotettavuutta [9, 10]. Valvonta perustuu yleensä ilmoituksiin, mikä on erittäin epävarma menetelmä. 14 C/12C-isotooppisuhteen tarkka määritys VTT:n laitteella toimittaa reaaliaikaisia ja jatkuvaluonteisia tietoja biopolttoaineiden ja fossiilisten polttoaineiden suhteesta, mikä ratkaisee tämän ongelman. Kannettavia työkaluja myös biolääketieteeseen Radiohiilen ja stabiilien isotooppien analyysillä odotetaan olevan sovellusalueita myös bio-

lääketieteellisessä tutkimuksessa. Radiohiilen käyttö mikroannostelututkimuksissa mahdollistaa potilaalle annettavien annosten pienentämisen, jolloin lääkkeiden vaikutusta voidaan tutkia hyvin vähäisin sivuvaikutuksin [11]. Näytteet analysoidaan nykyisin AMS-menetelmällä, mikä edellyttää niiden kuljettamista muualle tutkittavaksi. Kannettavat työkalut voisivat mullistaa sovelluskentän, kun huomattavasti suurempi käyttäjäjoukko voi analysoida näytteitä itse. Stabiilien isotooppien tutkimus hengitysilmasta mahdollistaa monien sairauksien ja tilojen kivuttoman ja ei-invasiivisen diagnosoinnin ja valvonnan. Hengitysilman sisältämän hiilidioksidin (CO2) 13C/12C-suhteen avulla voidaan esimerkiksi diagnosoida ja valvoa bakteeri-infektioita, mahalaukun tyhjenemistä, bakteerien liikakasvua, ravinteiden imeytymistä ja useita muita parametreja [12]. Tyypillinen menetelmä käyttää potilaalle annettavia 13C-merkattuja yhdisteitä, jotka muuntuvat elimistössä ja poistuvat hengitysilman mukana. Ilmaa kerätään säiliöihin ennen yhdisteen nauttimista ja sen jälkeen. Näytteet analysoidaan laboratoriossa esimerkiksi isotooppisuhdemassaspektrometrillä. Viive

ALBERT MANNINEN

GUILLAUME GENOUD

MIKKO MERIMAA

Albert Manninen (TkT) siirtyi VTT:n palvelukseen kun MIKES ja VTT yhdistyivät. Hän toimii erikoistutkijana ympäristömetrologiatiimissä ja tutkii optista spektroskopiaa ja hyperspektristä etämittausta. Manninen johtaa isotooppimetrologian kasvualuetta.

Guillaume Genoud (TkT) toimii tukijana ympäristömetrologiatiimissä. Hän aloitti työnsä MIKESissä vuonna 2011 valmistuttuaan Zürichin teknisestä yliopistosta ja viimeisteltyään väitöskirjansa Lundin yliopistossa. Hän siirtyi VTT:n palvelukseen kun MIKES ja VTT yhdistyivät. Guillaume vastaa tutkimuksesta, joka keskittyy radiohiilen detektointiin laserspektroskopialla.

Mikko Merimaa (TkT) on tutkimuspäällikkö ja johtava tutkija VTT:n kansallisessa mittanormaalilaboratoriossa, MIKES Metrologiassa. Merimaa väitteli tohtoriksi vuosituhannen vaihteessa Teknillisessä korkeakoulussa aiheenaan diodilaserpohjaiset taajuusnormaalit. Hän vastaa Suomen kansallisen ajan ylläpidosta. Viime aikoina hänen tutkimuskohteitaan ovat olleet muun muassa tarkkuusspektroskopia, optiset kellot ja aikalinkit. VTT Impulssi 45

MONET SOVELLUKSET MULLISTUVAT, KUN RADIOHIILI VOIDAAN HAVAITA KANNETTAVALLA LAITTEELLA. merkatun tuotteen nauttimisen ja hengitysilmassa esiintyvän hiilidioksidin CO2 välillä vaihtelee tutkittavan tilan mukaan ja on yleensä 10–100 minuuttia. VTT kehittää kompaktia laitetta, jolla stabiileja isotooppeja voidaan mitata jatkuvaluonteisesti uloshengityksestä. Sillä voidaan mitata isotooppisuhteita suoraan hengitysilmasta, jolloin säiliönäytteiden mahdollinen epätarkkuus tai saastu-

minen ei vaikuta tuloksiin. Menetelmällä voidaan seurata uloshengitettyjen yhdisteiden useita eri isotooppeja, mikä avaa uusia tutkimusnäkymiä uusille merkkiaineille. Yhteenveto Isotoopit paljastavat tärkeitä tietoja eri kaasulaatujen alkuperästä, kulkeutumisesta ja poistumisesta. Stabiilien isotooppien ja radiohiilen detektointia käytetään jo yleisesti eri aloilla. Keski-infrapunaalueen uusimmat keksinnöt parantavat spektroskopiadetektoinnin herkkyyttä niin, että sillä voidaan havaita tärkeitä kevyitä molekyylejä. Ne mahdollistavat myös isotooppien reaaliaikaisen valvonnan kenttäolosuhteissa. VTT:n kärkitutkimus pyrkii kaupallistamaan tekniikkaa teollisuuden, lääketieteen ja ympäristövalvonnan tarpeisiin. Esimerkiksi kannettava optinen radiohiilen analysointilaite soveltuu ydinvoimaloiden 14CO2-valvontaan. Isotooppiselektiivistä lääketieteellistä tutkimusta varten viimeistellään kompaktia hengitysilman analysointilaitetta. n

Viitteet

CH4 eddy covariance flux measure-

Lett., doc. ID 230853 (25.2.2015,

[1] I. Galli, S. Bartalini, S. Borri, P.

ments, Atmospheric Measurement

painossa).

Cancio, D. Mazzotti, P. De Natale ja

Techniques 3, 1519 (2010).

G. Giusfredi, Molecular gas sensing

[9] K. Hämäläinen, H. Jungner, O.

below parts per trillion: Radiocar-

[5] P. Sturm, B. Tuzson, S. Henne ja

Antson, J. Räsänen, K. Tormo-

bon-dioxide optical detection, Phys.

L. Emmenegger, Tracking isotopic

nen ja J. Roine, Measurement of

Rev. Lett. 107, 270802 (2011).

signatures of CO2 at the high

biocarbon in flue gases using 14C,

altitude site Jungfraujoch with laser

Radiocarbon 49, 325 (2007).

[2] P.S. Niemelä, S. Castillo, M. Sysi-

spectroscopy: analytical improve-

Aho ja M. Orešic, Bioinformatics

ments and representative results,

[10] J. Mohn, S. Szidat, J. Fellner, H.

and computational methods for lipi-

Atmospheric Measurement Techni-

Rechberger, R. Quartier, B. Buch-

domics, Journal of Chromatography

ques 6, 1659-1671 (2013).

mann ja L. Emmenegger, Determi-

B 877, 2855 (2009).

nation of biogenic and fossil CO2 [6] M.-S. Yim ja F. Caron, Life cycle

emitted by waste incineration based

[3] R. Kietäväinen, L. Ahonen, I.T.

and management of carbon-14 from

on 14CO2 and mass balances, Bio-

Kukkonen, N. Hendriksson, M Nyys-

nuclear power generation, Prog.

resour. Technol. 99, 6471 (2008).

sönen ja M. Itävaara, Characterisa-

Nucl. Energy. 48, 2 (2006).

tion and isotopic evolution of saline

[11] G. Lappin ja R. Garner, Current

waters of the Outokumpu Deep

[7] T. Heikola, Leaching of 14C in

perspectives of 14C-isotope measu-

Drill Hole, Finland – Implications

repository conditions. Transport

rement in biomedical accelerator

for water origin and deep terrestrial

and speciation, Espoo, 35 s. VTT

mass spectrometry, Anal. Bioanal.

biosphere, Applied Geochemistry

Technology 157 (2014).

Chem. 378, 356 (2004).

32, 37 (2013). [8] G. Genoud, M. Vainio, H. Phillips,

[12] B. Braden, B. Lembcke, W.

[4] B. Tuzson, R. V. Hiller, K. Zeyer,

J. Dean ja M. Merimaa, Radiocar-

Kuker ja W. F. Caspary, 13C-breath

W. Eugster, A. Neftel, C. Ammann

bon Dioxide detection based on Ca-

tests: current state of the art and

ja L. Emmenegger, Field intercom-

vity Ring-Down Spectroscopy and

future directions, Dig. Liver. Dis. 39,

parison of two optical analyzers for

a Quantum Cascade Laser, Opt.

795 (2007).

46 VTT Impulssi

TEKNOLOGIA Uutta potkua urheiluun

Kauneuslaastari tepsii VTT ON SELVITTÄNYT kehittämänsä kauneuslaastarin toimivuutta

ja osoittanut sen myönteiset vaikutukset ihoon elävien kudosten kuvantamiseen käytettävällä menetelmällä. Laastarin todettiin alustavien tulosten perusteella lisäävän kollageenia, joka edesauttaa ihokudoksen kimmoisuutta, jopa parin viikon käytön jälkeen. Alustavien tulosten mukaan myös ihon soluaineenvaihdunta vilkastui huomattavasti hoidon vaikutuksesta hetkellisesti. Lisäksi hikihuokoset avautuivat ja -kanavat laajenivat käsittelyn aikana 52 prosenttia lähtötasoon verrattuna, mikä edesauttaa hoitotuotteen tehostettua kulkeutumista ihon sisälle. VTT hakee nyt kauneuslaastariteknologialleen tuotteistajaa.

VTT on kehittänyt päällepuettavaa elektroniikkaa urheilusuorituksen parantamiseksi yhteistyössä Suomen uintimaajoukkueen ja jousiampujien kanssa. Päällepuettavia antureita voidaan kiinnittää esimerkiksi uimareiden kämmeneen kiinnitettävään lättäriin ja jousiampujien varusteisiin, joista data siirtyy langattomasti valmentajan älypuhelimeen tai tablettiin. – Langatonta anturiteknologiaa voidaan sulauttaa urheiluvälineisiin, kuten suksisauvoihin, suksiin, mailoihin, polkupyöriin ja käyttää hevosvalmennuksessa, kertoo tutkimusalueen päällikkö Raimo Korhonen VTT:ltä.

60 %

vastanneista oli kiinnostunut ottamaan VTT:n sähköisen E-PASS-arviointityökalun käyttöönsä, kun VTT teki 1 500:lle rakennusalan yritykselle asiasta kyselyn.

Rollaattorista tehtiin älykäs Perinteisestä rollaattorista tuli älykäs, kun siihen lisättiin erilaisia toimintoja mittaavia antureita ja digitaalisia ohjelmistoja. Näin saadaan hyödyllistä tietoa käyttäjän päivärytmistä, kulkumatkoista, näiden kestoista ja -nopeudesta sekä käsien puristusvoimasta. Tietojen avulla voidaan seurata käyttäjän hyvinvointia, kuntoa ja terveydentilaa. 48 VTT Impulssi

Kuva: Vesa Tyni

TEKNOLOGIA

Ajatuksella eteenpäin VTT:n tulevaisuuden tekijöistä MilliLabin johtaja Tauno Vähä-Heikkilä (vas.) keskittyy

viidennen sukupolven (5G) langattomien tietoliikennejärjestelmien kehitykseen, kun kehityspäällikkö Denis Sevelev markkinoi VTT:n tieteellistä tutkimusta vientimarkkinoille. Tutkija Lauri Reuter puolestaan kuvaa, että synteettinen biologia design-soluineen on hänen tutkimusalueellaan eniten esillä. Lue aiheesta lisää sivulta 58.

VTT Impulssi 49

AVAINHENKILÖT Pekka Tuomaala AVAINVIESTI VTT:n Human Thermal Model -laskentatyökalusovelluksella lasketaan, mikä on rakennuksen käyttäjän todellinen lämpöviihtyvyys. VTT:N KONTAKTI Pekka Tuomaala LISÄTIETOJA www.vtt.fi

Miksi moni nainen palelee sisällä?

50 VTT Impulssi

Kuva: iStockphoto

TEKNOLOGIA

AVAINSANAT Lämpöviihtyvyys, lämpöaistimus, ilmanvaihto

TEKNOLOGIA Sisälämpötila, jota roteva mies pitää sopivana, saa vähemmän lihasmassaa omaavan naisen hytisemään. VTT:n Human Thermal Model -laskentatyökalun avulla voidaan laskea, mitä vaikutuksia ihmisen yksilöllisillä ominaisuuksilla on lämpöaistimukseen ja mikä on rakennuksen käyttäjän todellinen lämpöviihtyvyys. Teksti Leena Koskenlaakso

hmiset viettävät yli 90 prosenttia ajastaan sisätiloissa, joten sisäympäristön laadulla on väliä. Siihen vaikuttavat vallitseva lämpötila, sisäilman laatu, valaistus sekä akustiikka. – Sisäilman laadussa on otettu harppauksia eteenpäin, ja tänä päivänä rakennusten ilmanvaihto saadaan toimimaan todellisen tarpeen mukaisesti ja energiatehokkaasti. Mutta eniten valituksia tulee lämpötiloista, kertoo johtava tutkija Pekka Tuomaala VTT:ltä. – Kiinteistön ylläpitäjille tehdyn kansainvälisen tutkimuksen mukaan yli 90 prosentissa rakennuksista valitetaan joko liian korkeasta tai liian alhaisesta lämpötilasta. Tämä kertoo siitä, että lämpötilatasot eivät ole hallussa, Tuomaala sanoo. Moni asia vaikuttaa lämpöaistimukseen Ihmisen lämpöaistimukseen vaikuttaa eniten tilan lämpötilataso. Sen lisäksi lämpöaistimukseen vaikuttavat ilman virtausnopeus ja suhteellinen kosteus. Tilasuureiden rinnalla lämpöaistimukseen vaikuttaa keskeisesti se, kuinka paljon ihminen itse tuottaa lämpöä elintoimintojen ja aineenvaihdunnan tuloksena. Tähän taas vaikuttaa hänen

yksilöllinen anatomiansa eli eri kudostyyppien määrät hänen kehossaan. Yksilöllisen kehon koostumuksen ohella lämmöntuottoon vaikuttaa tietenkin myös ihmisen aktiivisuustaso – eli istuuko, käveleekö, jumppaako vai nukkuuko hän. Tärkeässä osassa ihmisen lämpötasapainon ja -aistimuksen kannalta on myös vaatetuksen lämmöneristävyys. Tuntuuko lämpötila sopivalta? – Rakennusalan standardeissa puhutaan lämpöaistimuksesta. Lämpöaistimusindeksi saadaan esimerkiksi kysymällä ihmisiltä heidän omia tuntemuksiaan vallitsevista lämpöolosuhteista standardin mukaisella skaalalla (-3 on kylmä, -2 viileä, -1 hieman viileä, 0 neutraali, +1 hieman lämmin, +2 lämmin ja +3 kuuma), Tuomaala selittää. – Lämpöviihtyvyyden laskentamenetelmänä on 1970-luvulta lähtien käytetty Povl Ole Fangerin PMV (Predicted Mean Vote) -menetelmää. Fangerin lämpöviihtyvyysmallissa on kuitenkin muutamia perusrajoitteita. Se ei tee yksilöiden välillä mitään eroa, eikä se huomioi ihmisen oman lämmönsäätelyjärjestelmän vaikutusta. Siksi lämpöaistimusta ja -viihtyvyyttä arvioitaessa tulisikin ottaa huomioon ihmisen fysiologiset VTT Impulssi 51

Kuva: Juho Kuva

Erot ihmisten yksilöllisissä lämpöaistimuksissa ja lämpöviihtyvyydessä ovat niin suuria, että Suomessa tulisi miettiä, kenelle rakennukset suunnitellaan, toteaa Pekka Tuomaala.

lämmönsäätelymekanismit ja luontainen kyky sopeutua muuttuviin ympäristöolosuhteisiin. VTT:n Human Thermal Model -laskentatyökalu Termisillä ihmismalleilla voidaan mallintaa ihmisen lämpöfysiologista ja -fysikaalista toimintaa ja lämmönsäätelyjärjestelmää. Riikka Holopaisen väitöskirjatyössä vuodelta 2012 on esitelty ensimmäinen sovellus, jossa terminen ihmismalli on liitetty dynaamiseen rakennuksen energialaskentaohjelmaan. Sovelluksen nimi on Human Thermal Model (HTM). – Tällä laskentatyökalulla voidaan meidän laskentasimulaatioympäristössämme laskea tilan käyttäytymistä ja ihmisen lämpödynaamista käyttäytymistä samassa laskentaympäristössä. Siten saamme huomioitua ihmisen ja tilan lämpö- ja kosteusteknisen vuorovaikutuksen aidosti ja oikeasti, Tuomaala kertoo. Laskentatyökaluja, joissa otetaan huomioon sekä tilan että ihmisen lämpödynaaminen käyttäytyminen, löytyy maailmasta vain alle viisi kappaletta. 52 VTT Impulssi

Suurempi rasvaprosentti saa naiset palelemaan HTM-sovellukseen on mallinnettu kaksi osiota. Anatomiamalli kuvaa 16:tta ihmisen kehon eri osaa (käsi, kyynärvarsi, olkavarsi, jalkaterä, sääri, reisi, kaula, pää, lantio ja torso) sekä näiden kudoskerroksia (esimerkiksi raajoissa luu-, lihas-, rasva- ja ihokudos). Fysiologiamallista löytyvät ihmisen lämmönsäätelymekanismit, kuten verenkierto, hikoilu ja vilunväristykset. Kun tarkasteltavaa tilaa koskevat tiedot sekä ihmisen yksilölliset anatomia- ja fysiologia tiedot annetaan laskentasovellukselle, saadaan tuloksena eri kehon osien kudosten lämpötilat. Antamalla nämä tiedot Zhang Huin kehittämään menetelmään päästään käsiksi yksilöllisiin lämpöaistimuksiin. Kehon yksilölliseen koostumukseen – ja tätä kautta lämmön tuottoon – vaikuttavat ihmisen sukupuoli, ikä, pituus, paino ja lihaksikkuus. – Jos ihmisen painoindeksi on 25, mikä on ylipainon raja, miehillä on rasvaa keskimäärin

SUOMESSA YLEISESTI KÄYTETTY 21,5 ASTEEN LÄMPÖTILA OSOITTAUTUI LIIAN KYLMÄKSI OSALLE TYÖNTEKIJÖISTÄ, SOPIVAKSI SUURELLE MÄÄRÄLLE JA LIIAN KORKEAKSI OSALLE. 20 prosenttia kehon painosta ja naisilla keskimäärin 30 prosenttia. Rasva on energiavarasto, joka tuottaa lämpöä 0,004 wattia rasvakiloa kohti. Lihas taas tuottaa nukkuessakin lämpöä noin yhden watin kilogrammaa kohti, Tuomaala sanoo. – Miehillä on keskimäärin 5–15 kiloa enemmän lihasmassaa kuin naisilla, ja koska lihas tuottaa noin tuhatkertaisen määrän lämpöä suhteessa rasvakudokseen, miehille riittää alhaisempi lämpötila. Pieni vallankumous Pekka Tuomaala ja hänen kollegansa ovat tehneet HTM-sovelluksella vertailulaskelmia kuudella henkilöllä, joista puolet oli miehiä ja puolet naisia. Kaikille valittiin sama toimisto työntekijän aktiivisuustaso, ja kaikilla oli tyypillinen toimistotyöntekijän vaatetus. Vertailulaskelmiin valittiin kehon koostumuksia tilastollisista ääripäistä. Painoindeksit vaihtelivat 20:sta 30:een, ja rasvaprosentit olivat 10:n ja 50:n välillä. – Kun teimme näille henkilöille lämpöaistimusanalyysin laskentatyökalullamme, tulokset saivat minut ensin tutkijana epäilemään omia silmiäni. Lihaksikkaalle miehelle optimaaliseksi lämpötilaksi saatiin 20,7 astetta, mutta ei-lihaksikkaalle miehelle 24,4 astetta. Ja lihaksikkaan miehen ja vähälihaksisen naisen lämpötilatoiveissa oli peräti kuuden asteen ero. Tämän ihmisten yksilöllisistä kehon koostumuksista lähtevän ilmiön tunnistaminen on pieni vallankumous. Vastaavanlaisia tuloksia on saatu Sveitsissä 2006–2009 tehdyssä kenttätutkimuksessa, jossa tutkittiin Lausannessa sijaitsevan toimisto

rakennuksen työntekijöiden lämpöaistimuksia ja lämpöviihtyvyyttä. – Suomessa yleisesti käytetty 21,5 asteen mitoituslämpötila osoittautui liian kylmäksi osalle työntekijöistä, sopivaksi suurelle osalle ja liian korkeaksi osalle. Yksilöiden välillä oli suuruusluokaltaan viiden asteen erot optimaalisissa lämpötilatasoissa. Tutkimuksesta on raportoitu David Daumin ja kumppanien artikkelissa Building and Environment -lehdessä vuonna 2011. Seinäjoen keskussairaalassa meneillään olevassa, Tekesin rahoittamassa Evicures-projektissa on myös saatu samansuuntaisia, lämpöaistimusten yksilöllisistä eroista kertovia tuloksia. Kenelle rakennuksia suunnitellaan? Koska erot yksilöllisissä lämpöaistimuksissa ja lämpöviihtyvyydessä ovat ällistyttävän suuria, Tuomaalan mielestä Suomessa tulisi miettiä, kenelle rakennuksia oikein suunnitellaan. – Sisäympäristön nykyisen laatuluokituksen ja meidän tutkimustulostemme välillä on ristiriitaa. Ainakin suunnittelu- ja mitoituskriteeristöjä pitäisi harkita kriittisesti, hän sanoo. Lämpötilan tarkasta säädöstä hyödyttäisiin myös rahallisesti. – Suomessa maksetaan palkkoja 100 miljardia euroa vuodessa. Kansainväliset tutkijat ovat todenneet, että jos lämpötilaa voidaan yksilöllisten lämpöolosuhteiden saavuttamiseksi säätää +/- 3 astetta, olisi mahdollista säästää 3–7 prosenttia työvoimakustannuksista. Sisälämpötila vaikuttaa työn tuottavuuteen. Ja jos sisäolosuhteet ovat hyvät, kiinteistön arvo ja käyttöaste voivat viimeaikaisten selvitysten mukaan nousta 10 prosentilla, Tuomaala perustelee. n VTT Impulssi 53

TEKNOLOGIA

AVAINSANAT Kaurateknologia, Fazer, funktionaaliset raaka-aineet AVAINHENKILÖT Anu Kaukovirta-Norja, Markku Mikola, Pekka Mäki-Reinikka AVAINVIESTI VTT:n kehittämän ja patentoiman teknologian avulla kaurasta pystytään erottelemaan uusia terveysvaikutteisia ainesosia. VTT:N KONTAKTI Anu Kaukovirta-Norja LISÄTIETOJA www.vtt.fi

54 VTT Impulssi

Kauran kysyntä maailmalla

on kovassa kasvussa Fazer Mylly on lisensoinut VTT:n kehittämän ja patentoiman teknologian, jonka ansiosta kaurasta pystytään erottelemaan uusia terveysvaikutteisia ainesosia. Näitä voidaan myydä esimerkiksi meijeri-, ravintolisä-, välipala- ja kosmetiikkateollisuuden käyttöön. Teksti Sari Alhava Kuvat Fazer, iStockphoto

auraingredienttien tuotannon aloittaminen on ollut pitkän tutkimustyön tulos. VTT alkoi tutkia funktionaalista kauraa vuonna 2003 yhteistyössä Luonnonvarakeskuksen (Luke) kanssa. – Kaurakuidun konsentroinnista saatiin erinomaisia tuloksia melkein sattumalta. Teimme Tekesin rahoittamassa kaupallistamishankkeessa teknis-taloudellisia laskelmia ja jatkoimme kehitystyötä. On aina kuljettava pitkä kehityspolku ennen kuin asiakkaan tarve ja meidän teknologiamme kohtaavat – ja vieläpä sopivaan aikaan, VTT:n Luonnonvara- ja ympäristöratkaisut -liiketoiminta-alueen operatiivinen johtaja Anu Kaukovirta-Norja toteaa. Ajoitus ei olisi voinut olla otollisempi yhteistyölle. Fazer Mylly oli investoinut vuonna 2013 kaura myllyyn, jossa tuotetaan kaurahiutaleita. – Halusimme syventää toimintaa, nostaa kauran jalostusastetta ja kehittää uusia tuotteita kaurasta erityisesti elintarviketeollisuuden tarpeisiin. Samoihin aikoihin VTT tarjosi patenttiaan, joka sopi meille kuin nappi silmään. Pitkällisten neuvottelujen jälkeen VTT Impulssi 55

lisensoimme keksinnön, joka on nyt käytössämme yksinoikeudella Euroopassa ja Venäjällä, Fazer Myllyn johtaja Pekka Mäki-Reinikka kertoo. Mäki-Reinikka ja Fazer Myllyn tutkimus-ja kehityspäällikkö Markku Mikola haluavat antaa kiitosta VTT:ltä erityisesti Juhani Sibakoville, Anu Kaukovirta-Norjalle, Juha Ahvenaiselle ja Taina Saksalle. – VTT:llä on tehty oikeita asioita ja osattu visioida kaukokatseisesti, he kiittävät. VTT:llä ja Fazer Myllyllä on ollut suhteet olemassa jo vuosikymmeniä henkilö tasollakin, mutta liiketoimintayhteistyö aloitettiin nyt ensimmäistä kertaa.

Uudella teknologialla kaurasta otetaan talteen terveelliset ja arvokkaat ainesosat beetaglukaani, kauraproteiini ja kauraöljy, kertovat Fazer Myllyn Pekka MäkiReinikka ja Markku Mikola.

FAZER MYLLYN VAIHEET FAZER MYLLY perustettiin vuonna 1971.

Ensimmäiset 20 vuotta se palveli vain Fazerkonsernin omia yksiköitä: leipomoita sekä keksi- ja makeistehtaita. Juuri ennen kuin Suomi liittyi Euroopan unioniin, Fazer Mylly sai luvan myydä myös muille. Vuonna 2013 hankittiin kauramylly. Uusimpana valmistui kauraingredienttiprosessointilinja, jossa tuotanto käynnistyi vuoden 2015 loppupuolella. Suomen suurimman myllyn 44 ensimmäistä vuotta keskittyi B2B-myyntiin. Ensimmäinen kuluttajatuote, Alku-puuro, tuli markkinoille vuonna 2015. Fazer Myllyssä työskentelee 68 henkilöä, joilla on rautainen kokemus ja koulutustausta elintarviketieteiden viljateknologian tohtoreista ja maistereista elintarvikealan insinööreihin ja ekonomeihin. Viime aikoina rekrytoinnissa on painotettu kielitaitoa ja kokemusta ulkomailla työskentelystä, minkä vuoksi Fazer Mylly on entistä valmiimpi kohtaamaan globaalit markkinat.

56 VTT Impulssi

Suomalaisen kauran valttina korkea laatu Terveys- ja hyvinvointibuumin myötä funktionaaliset raaka-aineet kiinnostavat maailmalla. Etenkin kaura on nyt kovassa nousussa. Kauramyllyn hankinta osui parhaaseen mahdolliseen hetkeen. – Kaura on todellista superfoodia, ja suomalainen kaura on raaka-aineena erityisen arvostettua korkean laatunsa vuoksi. Haluamme vastata kasvavaan kysyntään. On luonnollista, että kauraa myös jalostetaan Suomessa, Mikola sanoo. Yleensä kaupallistettaessa yliarvioidaan tuotteen kysyntä, mutta kaurahiutaleiden myyntimääräennusteissa kävi päinvastoin. – Kauraingredienttimarkkinoilla saattaa hyvinkin käydä samoin, Mäki-Reinikka otaksuu. Hän kertoo, että Fazer Mylly oli alun perin kiinnostunut kauran ja sen ingredienttien viennistä lähialueille, mutta tarkemmissa selvityksissä paljastui, että kauramarkkinat ovat kasvussa ympäri maailmaa. Kaura hellii koko kehoa Kauran sosiaalinen imago on hyvä, ja lempeä vilja sopii melkein kaikille. Se allergisoi harvoin ja sopii suurimmaksi osaksi esimerkiksi keliaakikoille ja ärtyneestä suolesta kärsiville. Kauratuotteille on kysyntää erityisesti kauran todistettujen terveysvaikutusten vuoksi. EU:ssa on hyväksytty useita terveysväitteitä kauran tuomista eduista. Kauran sisältämä beetaglukaani tasapainottaa

KAURA ON TODELLISTA SUPERFOODIA, JA SUOMALAINEN KAURA ON RAAKA-AINEENA ERITYISEN ARVOSTETTUA KORKEAN LAATUNSA VUOKSI.

verensokerin suuria heilahteluita ja edistää veren kolesterolitasojen pysymistä normaalina, mikä puolestaan vähentää sydän- ja verisuonitautien riskiä. Kaurajyvän kuitu edistää vatsan toimintaa. – Suomalainen kauraproteiini on myös iloinen uutinen niille, jotka kaipaavat ruokavalioonsa kotimaista kasviproteiinia. Kaura öljykin on terveellistä, hyvää kasviöljyä, Mikola huomauttaa. Terveellisempiä aamu- ja välipaloja Uuden teknologian ansiosta kaura voidaan pilkkoa osiin ja siitä pystytään ottamaan talteen nämä terveelliset ja arvokkaat ainesosat beeta glukaani, kauraproteiini ja kauraöljy. Prosessissa tuotetut komponentit ovat puhtaita, eikä niissä ole jäämiä. – Kun kaurasta konsentroidaan beetaglukaani, saadaan terveysvaikutus tiivistettyä pienempään kokoon. Tällöin se on helpompi sisällyttää

erilaisiin kuluttajatuotteisiin, Mikola selittää. Uudet tuotteet tuovat Fazer Myllylle asiakkaita leipomoteollisuuden lisäksi meijeri-, ravintolisä-, välipala- ja kosmetiikkateollisuudesta. – Elintarviketeollisuuden puolella ne sopivat muun muassa sydänterveyttä edistäviin väli palapatukoihin ja kekseihin sekä aamiaistuotteisiin, Mikola listaa. Kauraingredienttejä voidaan käyttää Fazerkonsernin sisällä, mutta ajatuksena on tuottaa niitä voimakkaasti myös vientiin. – Kauramyllyn perustuotantoa eli hiutaleita viedään 25 maahan. Kauraingredienttimarkkina on vähintään yhtä globaali, Mäki-Reinikka toteaa. Hän muistuttaa, että kotimarkkina on siitä huolimatta tärkeä. – Perustuotteita jauhava mylly on se kivi jalka, joka antaa mahdollisuuksia tehdä muutakin. n VTT Impulssi 57

TEKNOLOGIA

Tulevaisuuden

tekij채t

58 VTT Impulssi

AVAINHENKILÖT Lauri Reuter, Denis Sevelev, Tauno Vähä-Heikkilä AVAINVIESTI VTT:n kansainvälisessä tutkimusympäristössä tuodaan uusia teknologioita ja ratkaisuja laboratorioiden pöydiltä tuotantolinjoille. VTT:N KONTAKTI Lauri Reuter, Denis Sevelev, Tauno Vähä-Heikkilä LISÄTIETOJA www.vtt.fi

Teksti Marjatta Pietilä Kuvat Vesa Tyni

VTT:ssä työskentely on arjen edellä kulkemista ja kilpailukyvyn rakentamista tuomalla uusia teknologioita ja ratkaisuja laboratorioiden pöydiltä tuotantolinjoille. Tekijöilleen se on elämäntapa sekä suuri seikkailu luovassa ja kansainvälisessä tutkimusympäristössä.

utkija Lauri Reuter työskentelee VTT:n Kasvibiotekniikka ja metabolomiikka -tiimissä. – Tutkimusalueellani kuuminta juuri nyt on synteettinen biologia. Uudet genominmuokkaustyökalut, mallinnusmenetelmien kehittyminen ja kasvava genomitieto ovat johtaneet ajatusmallien dramaattiseen muutokseen, Reuter sanoo. Reuterin mukaan eliöiden tutkiminen ja muokkaaminen bioteollisuuden käyttöön on tähän asti perustunut pitkälti yritykseen, erehdykseen ja runsaaseen käsityöhön. Nyt geenitekniikassa lähestytään insinööritieteitä. – Geneettisiä rakennuspalikoita voidaan käyttää modulaarisesti ja niille kehitetään toimivia standardeja. Mallinnus ja robotiikka mahdollistavat aivan uusien ominaisuuksien suunnitelmallisen ja nopean rakentamisen olemassa oleviin organismeihin – jopa täysin uudenlaisten eliöiden kehittämisen! VTT Impulssi 59

TEKNOLOGIA

AVAINSANAT Tutkimus, nuoret tutkijat

Parhaillaan Kasvibiotekniikka ja metabolomiikka -tiimissä viimeistellään nelivuotista Suomen Akatemian tutkimusprojektia, joka keskittyy hydrofobiini-fuusioproteiinien tuottamiseen kasveissa ja geneettisesti muokatuissa kasvisoluviljelmissä. – Hydrofobiineja on tutkittu VTT:llä paljon, ja ihan syystä. Näillä pienillä proteiineilla on todella mielenkiintoisia ominaisuuksia, joille löytyy paljon käyttöä elintarviketeollisuudesta nanopartikkeleihin ja materiaaliteknologiaan. Näitä ominaisuuksia on nyt yhdistelty muiden proteiinien ominaisuuksiin ja saatu aikaan kaikenlaista jännittävää. Työssään Lauri Reuteria kiehtoo seikkailu. Uusi idea voi tulla laboratoriossa, seminaarissa tai after-skissä ja ideoita seuraamalla voi päätyä tekemään jotain täysin uutta. – VTT:llä tällaiseen luovaan akateemiseen seikkailuun on hyvät puitteet. VTT Nuoret on loistava verkosto, jossa luodaan kontakteja ja juonitaan tulevaisuutta; parhaimmillaan uusia ajatuksia kiihdytetään vauhtiin hyvinkin monialaisesti. Tuoreiden

LAURI REUTER Lauri Reuter (MSc) valmistui Wageningenin yliopistosta Hollannissa vuonna 2012. Reuter toimii tutkijana Kasvibiotekniikka ja metabolomiikka -tiimissä sekä valmistelee väitöskirjaansa liittyen hydrofobiinifuusioproteiinien tuottamiseen kasvisoluviljelmissä.

60 VTT Impulssi

ideoiden testaamiselle on saatu myös hyvää tukea organisaatiosta. Tutkimusta tehdessä ei oikein koskaan tiedä minne päätyy – ja hyvä niin! Tieteellisestä osaamisesta vientituote Denis Sevelev työskentelee liiketoiminnan kehityspäällikkönä Älykäs energia ja järjestelmäintegraatio -tutkimusalueella. – VTT tunnetaan vahvasta osaamisestaan ydinturvallisuutta ja käytettyä ydinpolttoainetta koskevissa asioissa. Nyt on tullut aika markkinoida tieteellistä tutkimustamme myös vientimarkkinoille, Sevelev kertoo. – Tehtäväni on tukea tutkijoitamme uusien ulkomaisten asiakkaiden löytämisessä ja auttaa VTT:n tarjontaa kohtaamaan asiakkaiden kuumimmat tarpeet. Se edellyttää kommunikointia sekä ulkoisten asiakkaiden että sisäisten asiakkaiden eli VTT:n arvoa tuottavien tutkijoiden kanssa, Sevelev sanoo. – Työni on kupliva sekoitus mahdollisuuksia, haasteita, rajoja ja sääntöjä sekä VTT:läisten intohimoa sukeltaa yhä syvemmälle tutkimusaiheisiinsa. Kilpailu ydinmarkkinoilla on kovaa ja päätöksentekokriteerinä on usein hinta. Tämän vuoksi onkin haasteellista löytää tuottavuuden ja tarjontamme sisältämän lisäarvon välinen tasapaino. Sevelev kokee ammattitutkijoiden kanssa työskentelyn todella kiehtovaksi. Sen lisäksi, että VTT:ssä kohtaa sekä kokeneita tutkijoita että nuoria älykköjä, siellä on mahdollisuus tavata myös hyvin erilaisia kulttuuritaustoja omaavia henkilöitä. – Haluan ottaa opikseni tästä näkemysten erilaisuudesta ja avarakatseisuudesta. Se motivoi minua jatkuvasti, Sevelev sanoo. 5G tulee! Tauno Vähä-Heikkilä työskentelee VTT:n MilliLabin johtajana ja Antennit ja RF -teknologiatiimin päällikkönä. Yhtenä tärkeimpänä kohteena niin kansainvälisessä kuin kotimaisessakin tutkimuksessa on tällä hetkellä viidennen sukupolven (5G) langattomien tietoliikennejärjestelmien kehitys. Siirrettävän datan määrä on lisääntynyt valtavasti viimeisten vuosien aikana ja kasvun ennustetaan kiihtyvän jatkossakin. Myös käyttäjien määrä kasvaa, koska laitteita yhdistetään internettiin enenevissä määrin.

”VTT NUORET ON LOISTAVA VERKOSTO, JOSSA LUODAAN KONTAKTEJA JA JUONITAAN TULEVAISUUTTA.”

DENIS SEVELEV

TAUNO VÄHÄ-HEIKKILÄ

Denis Sevelev (MSc) on koulutukseltaan diplomi-insinööri. Hän aloitti IT-alalla vuonna 1997 valmistuttuaan Moskovan sähköteknisestä instituutista (MIET). Sevelev palkattiin vuonna 2015 vastaamaan VTT:n ydinenergialiiketoiminnan kehittämisestä. Hän on Älykkään teollisuuden ja energiajärjestelmien liiketoiminnan kehitystiimin johtaja.

Tauno Vähä-Heikkilä (TkT) toimii Antennit ja RFteknologiat -tiimin päällikkönä sekä MilliLabin johtajana. MilliLab on Euroopan avaruusjärjestön ESAn ulkoinen millimetriaaltotekniikan laboratorio.

Datan siirtämiseksi tarvitaan uusia teknisiä ratkaisuja. Radioteknologioissa tämä tarkoittaa esimerkiksi suurempien taajuuksien käyttöönottoa. Taajuusallokoinnit tullaan tekemään kansainvälisesti 2017 ja 2019, mikä asettaa aikataulun 5G-järjestelmien käyttöönotolle. – Olemme kehittäneet VTT:llä 1990-luvulta saakka millimetriaaltoalueen komponentteja ja järjestelmiä (30–300 GHz) avaruus-, turvallisuusja teollisiin sovelluksiin. Tätä erikoisosaamista on sovellettu viime vuosina 5G-millimetriaaltoalueen komponentteihin, antenneihin, moduuleihin ja alijärjestelmiin. Olemme kehittäneet asiakkaidemme ja yhteistyökumppaniemme kanssa prototyyppejä 5Gmillimetriaaltoalueen radioista. Niillä saadaan moninkertainen tiedonsiirtonopeus nykyisiin 4G-älypuhelimiin verrattuna, Vähä-Heikkilä kertoo. – Tavoitteena on, että tulevaisuudessa voidaan siirtää gigabittejä sekunnissa esimerkiksi älypuhelimilla tai muilla kannettavilla laitteilla. Vähä-Heikkilää kiehtoo työn monipuolisuus ja kansainvälisyys. – Olemme monessa mukana maan ja taivaan välillä – tai oikeastaan voisi sanoa, että teemme kaikkea maan ja avaruuden välillä. On mielenkiintoista olla kehittämässä asiakkaiden kanssa heidän tulevaisuuden tuotteitaan. n VTT Impulssi 61

TEKNOLOGIA

AVAINSANAT Innovaatiot, pk-yritykset, kilpailukyky AVAINHENKILÖT Risto Kuivanen, Erja Turunen AVAINVIESTI VTT:n For Industry -ohjelma vastaa kilpailukyvyn haasteisiin kehittämällä ratkaisuja, jotka ovat hyödynnettävissä suomalaisessa valmistavassa teollisuudessa. VTT:N KONTAKTI Risto Kuivanen LISÄTIETOJA www.vtt.fi

For Industry

veturina Suomen valmistavalle teollisuudelle VTT starttasi vuoden alussa For Industry -kärkiohjelman, jonka tähtäin on kohdistettu palvelemaan Suomen valmistavaa teollisuutta. Teksti Sirpa Posti

TT:n tutkimusjohtaja Erja Turusen mukaan teknologiateollisuuden merkitys Suomen elinkeinoelämälle on merkittävä. Alan osuus Suomen viennistä on 50 prosenttia. – Teknologiateollisuus työllistää suoraan 280 000 henkilöä ja välillisesti 700 000, eli yhteensä 30 prosenttia Suomen työvoimasta. Valmistava teollisuus toimii veturina kotimaiselle tuotannolle sekä tuotteiden ja palveluiden kansainväliselle kilpailukyvylle. Tästä hyötyvät sekä isot yritykset että pk-sektori, jossa on huomattavaa potentiaalia. Nämä seikat toimivat motivaation voimana, kun VTT käynnisti For industry -ohjelman, kertoo Turunen. For industry -ohjelma vastaa kilpailukyvyn haasteisiin kehittämällä ratkaisuja, jotka ovat laaja-alaisesti hyödynnettävissä suomalaisessa valmistavassa teollisuudessa. Kilpailukyky lähtee tuotteiden ja tuotannon ajanmukaisuudesta, digitaalisuuden lisäämisestä ja teollisen internetin laajasta hyödyntämisestä. Ohjelma hyödyntää kotimaisia ja kansainvälisiä verkostoja, alliansseja ja uusia liiketoimintamalleja. Isot yritykset omaksuvat uuden teknologian pieniä nopeammin. Kärkiohjelmassa tarjotaan edelläkävijä62 VTT Impulssi

moduuleita isoille yrityksille, jotka toimivat yleensä vetureina ja vetävät verkostoonsa mukaan pieniä yrityksiä. Pk-yritykselle on tehokasta päästä ison yrityksen brändin imuun. Kärkiohjelman erityisesti suomalaiselle pk-sektorille sovitetut teknologiat voivat antaa tarvittavan piristysruiskeen sekä kotimaiselle tuotannolle että tuotteiden ja palveluiden kansainväliselle kilpailukyvylle. – Menestyvän pk-yrityksen peruskiviä ovat erinomainen tuote, palvelu tai tuote sekä palvelu yhdessä, tehokas tuotanto yhdistettynä liiketoimintaan ja erikoistuminen eli oman kapean markkinaraon löytäminen, josta isot yritykset eivät ole kiinnostuneita. Tarvitaan myös vahva osaaminen sekä selkeä erottautuminen kilpailijoista, painottaa VTT:n liiketoiminnan kehityspäällikkö Risto Kuivanen, joka vetää kärkiohjelmaa. For Industry -ohjelman avainteknologioita ovat esimerkiksi teollinen internet, ainetta lisäävä valmistus eli 3D-tulostus, automaatio ja robotiikka sekä tuotteisiin ja järjestelmiin sulautettu äly. Koko ohjelman ajan hyödynnetään laajasti digitaalisuutta, jota hyödynnetään jo alun suunnitteluvaiheessa. Ohjelman salkku on 20 miljoonaa euroa vuodelle 2015.

Kuva: Ari Ijäs

VTT ja TTY vauhdittavat yhteisvoimin pk-yritysten kilpailukykyä, kertoo Risto Kuivanen.

Pk-projektilähdöissä yhteiset verkot vesille VTT kehitti uuden Pk-projektilähdöt-toimintamallin, jossa rakennetaan yhdessä pk-yritysten kanssa valituista teemoista kehityshankkeita, joilla vauhditetaan tulevaisuuden kasvua ja menestystä. Valmiit ratkaisumallit ja menetelmät mahdollistavat nopean reagoinnin toimintaympäristön muutoksiin ja uusien valmiuksien luomiseen yhteisellä panostuksella. – Lähdimme tuotteistamaan toimintaamme, koska valmistavan teollisuuden pk-kenttä on laaja. Kehitimme ryhmäkohtaista ajattelua – kalastusverkkoa, jonka tuloksena on teemoja, joiden arvioimme olevan tarpeellisia pk-sektorille. Olemme järjestäneet yhdessä yritysten kanssa 1,5 tunnin tehotyöpajoja, joissa VTT:n asiantuntijoiden lisäksi on mukana rahoittajia. Yritykset tuovat pöytään omat näkemyksensä, ja keskustelun jälkeen sovitaan etenemisestä ja seurannasta, esittelee Kuivanen. Ennen kesää Pk-projektilähdöissä pidettiin eri puolilla Suomea kymmenen teematyöpajaa, joihin osallistui 100 yritystä. Loppuvuodesta on vuorossa seuraavat kymmenen. Tavoitteena on koota työpajoihin tänä vuonna 150–200 yritysosallistujaa. Kuivanen vakuuttaa, että mukaan pääsee, kun yrityksellä on rautainen kipinä kasvaa ja kehittää omaa tuotantoaan tai tuotteitaan. – Pk-kentässä toimiminen vaatii myös meiltä VTT:läisiltä uutta osaamista. Olemme oppineet Pkprojektilähdöistä, ja palvelemme ja ymmärrämme nyt paremmin yrittäjien tarpeita ja liiketoimintaa. Asiakaslähtöisyys ja myynti ovat meille keskeisiä taitoja, korostaa Risto Kuivanen.

Kilpailuloikka 40 miljoonalla eurolla Ohjelman suuri päänavaus toteutui tänä syksynä, kun VTT ja Tampereen teknillinen yliopisto (TTY) käynnistivät tällä hetkellä Suomen merkittävimmän koneja tuotantotekniikan tutkimusyhteistyön nimeltään SMACC (Smart machines and manufacturing competence center). Osaamiskeskittymän yhteenlaskettu volyymi on 40 miljoonaa euroa vuodessa. Tavoitteena on tehostaa valmistavan teollisuuden edellytyksiä, kilpailukykyä ja vientiä. Keskeisessä roolissa ovat erityisesti pk-yritykset ja niiden kannattavuus. Älykkäillä koneilla toteutettavan kilpailuloikan mahdollistaa yhteistyö, jossa hyödynnetään uusia teknologioita. Niitä ovat esimerkiksi älykkäät koneet, tuotanto- ja valmistustekniikat, robotiikka, teollinen internet, digitaalisuus sekä ainetta lisäävä valmistus, kuten 3D-tekniikka. Yhteistyössä on voimaa VTT:n ja TTY:n SMACC-toimintamallissa hyödynnetään yhteisiä ja ketteriä virtuaalitiimejä, joilla tuetaan nopeita kokeiluja ja suoraviivaista etenemistä ongelmaratkaisussa. Verkottuminen Suomen yliopistojen ja tärkeimpien kansainvälisten kumppaneiden kanssa, ja yhteistyön tiivistäminen Suomen muiden toimijoiden kanssa kaupallisten läpimurtojen aikaansaamiseksi nopeammin on tärkeässä roolissa. Tätä kautta yrityksille avautuu mahdollisuuksia kokonaan uusille liiketoimintamalleille. Tutkimusjohtaja Erja Turusen mukaan VTT:llä on vahva teknologian ennakointi- ja liiketoimintaosaaminen, toimiva infra ja hyvät tutkimusyhteistyöverkostot sekä suorat kanavat kotimaassa ja kansainvälisiin kumppaneihin. VTT Impulssi 63

TUTKIMUKSEN HYÖDYNTÄMISTÄ PK-TEOLLISUUDESSA KIIHDYTETÄÄN UUSILLA TOIMINTAMALLEILLA. – Laaja yhteistyö on elintärkeää – tätä ei voi tehdä yksin. Rakennamme aktiivisesti myös Suomen tutkijatoimijoiden yhteisöä kärkiohjelmassamme. Toimivia esimerkkejä ovat SMACC-yhteistyö Tampereen teknillisen yliopiston ja Pirkanmaan alueen kanssa sekä Finpron kanssa kehitettävät uudet kumppanuusmallit. Tärkeänä, kansainvälisenä strategisena tutkimuskumppanina olemme tiivistäneet välejämme espanjalaisen Tecnalian kanssa, joka on myös kokenut konkari muun muassa Horizon 2020 -ohjelmassa, kertoo Turunen, joka katsoo For Industry -kärkihanketta sidosryhmätyösErja Turunen kentelyn näkökulmasta. n

YRITYKSET MUKAAN PK-PROJEKTITYÖPAJAAN! VOIT SEURATA Pk-projektilähtöjen aikatauluja,

teemojen sisältöjä ja ilmoittautua mukaan VTT:n www-sivuilla. www.vtt.fi/palvelut/palvelut-pk-yrityksille/ Lähiaikoina aukeavat, uudet teematyöpajat liittyvät muun muassa automatisoituun tuotesuunnitteluun, käyttö- ja asiakaskokemuksen hyödyntämiseen, pk-yritysten verkostoitumiseen, strategiatyöskentelyyn, riskien ennakointiin, lisätyn todellisuuden mahdollisuuksiin ja kulutusta kestäviin komponentteihin. LISÄTIETOJA:

Risto Kuivanen: For industry -ohjelma ja VTT–TTY -tutkimusyhteistyö. Erja Turunen: Ekosysteemit eli sidosryhmätyöskentely. Tiina Apilo: Pk-projektiyrityslähdöt.

64 VTT Impulssi

Sandbox löysi kasvun avaimet tuotekehityksestä Puhdas sisäilma innosti Sandboxin kehittämään uusia tuotteita. Markkinoille on tulossa uusi, lähes äänetön laite, joka alentaa sisäilman hiukkaspitoisuutta jopa 80 prosenttia. Sandbox Oy:n Sisäilmalähetti-palvelu suojaa väliaikaisesti tilojen käyttäjät kiinteistöissä, joissa on sisäilmaongelmia, kertoo toimitusjohtaja ja palvelukehittäjä Jani Moberg. – Ymmärrys palvelussamme käytettävien ilmanpuhdistuslaitteiden puhdistustehokkuudesta on meille elintärkeää, korostaa Moberg. Hän perusti yrityksen kymmenen vuotta sitten, kun kohtasi sisäilmaongelmat henkilökohtaisesti. Suojaamispalveluiden suurin tarve löytyy julkiselta sektorilta, jossa organisaatioiden tehokkuus ja kiinteistöjen tuottavuus kärsivät sisäilmaongelmien takia. Tehtävää riittää muun muassa kouluissa, päiväkodeissa sekä sairaaloissa. Tehtävänä on taata puhdas sisäilma kaikille Sandboxin halu kehittyä alansa parhaaksi on kova, mikä on merkinnyt pitkäjänteistä tuotekehitystä. – Toimintamme keskiössä on ihminen. Missiomme on pelastaa lapset ja aikuiset huonolta sisä ilmalta. Tärkeitä kiinnostuksen kohteita palveluja tuotekehityksessä ovat käyttäjän kokemus, hyöty ja arvo. Tämä edellyttää meiltä jatkuvaa kiinteistönomistajien sekä tilankäyttäjien kuulemista, innovatiivisia ideoita ja uusien palvelumallien kehittelyä, toteaa Moberg. – Tavoitteemme on päästä toimialamme eturintamaan kansainvälisillä markkinoilla. Tämä on ollut meille iso strateginen päätös, koska meillä ei ollut alussa omaa tuotekehitystä ja olemme toimineet ainoastaan kotimaan markkinoilla. Uuden strategiamme mukaisesti astuimme mu-

Uuden tuotteen lanseeraus vuoden alussa Toimitusjohtaja Moberg sanoo, että T&K-hankkeen ansiosta Sandboxilla on paremmat mahdollisuudet missionsa toteuttamiseen ja uusien palveluratkaisujen tuottamiseen. – Olemme hyödyntäneet hankkeessa VTT:n korkeatasoista ja monipuolista asiantuntijuutta, mikä on nopeuttanut omia prosessejamme. Vaativa erityisasiantuntijuuden osaaminen tuli tarpeeseen muun muassa rakennesuunnittelun yhteydessä ilmenneiden äänilmiöiden kanssa. – Sandboxin ja VTT:n kehittämä sisäilmaa puhdistava ilmanjakolaite on uusi ratkaisu sisäilmaongelmiin. Ratkaisu alentaa huoneen sisäilman hiukkaspitoisuutta jopa 80 prosenttia, se on lähes äänetön ja energiankulutukseltaan pieni – vain muutama watti, Moberg kertoo. Laitteen sijoittelu tilassa poikkeaa perinteisistä lattialla seisovista: Se sijoitetaan välikattoon, jolloin näkyviin jää ainoastaan tyylikäs etulevy. Sisäilmaa puhdistava ilmanjakolaite kytketään tuloilmakanavaan, jolloin laite hyödyntää kanavapainetta. – Laitteen toimintatavassa, rakenteessa ja suodatustekniikassa on ainutlaatuista innovatiivisuutta sekä kunnianhimoa, jota vahvasti ohjaa visiomme paremmasta sisäilmasta, toteaa Moberg. Kasvun kohteena Kiina Uusi innovaatio mahdollistaa Sandboxille liiketoiminnan laajentamisen kansainväliseksi. Erityisesti Kiina, jossa on huonon sisäilman laadun takia kysyntää, on mielenkiintoinen markkina-alue.

Kuvat: Ari Ijäs ja Sandbox

kaan tuotekehityksen maailmaan tähtäimessämme kansainvälistyminen. Yritys on tehnyt lähes koko olemassaoloaikansa yhteistyötä VTT:n kanssa. Muun muassa hiukkasten erotusasteen, kaasujen suodatuskyvyn, puhtaan ilmantuoton ja ohivirtausten tutkiminen on ollut suurennuslasin alla laitemalleissa, joita käytetään Sisäilmalähetti-palveluissa. – Nykyinen T&K-hanke VTT:n kanssa alkoi kaksi vuotta sitten, jolloin lisensoimme VTT:n ideoiman patentin. Seuraava tehtävämme oli kehittää ja tuoda markkinoille valmis sisäilmaa puhdistava kaupallinen tuote, Moberg kertoo. – Tuotekehityksen peruskivenä on ollut VTT:n patentoima innovaatio ja yrityksemme kaupallinen visio. Tärkeätä kehittämisessä on ymmärrys korkeatasoisesta ja puhtaasta sisäilmasta sekä tavoite tuottaa sitä tehokkaasti. Pitkäjänteinen yhteistyö tuottaa hedelmiä, sillä Sandboxin ja VTT:n yhteistyön tuloksista on luvassa lisää patentteja lähitulevaisuudessa.

Välikattoon sijoitettava sisäilmaa puhdistava ilmanjakolaite on uusi ratkaisu sisäilmaongelmiin, kertoo Jani Moberg.

– Henkilökuntamme on kasvanut kahdella uuden hankkeen myötä. Odotettavissa on, että työntekijöiden määrän ja liikevaihdon kasvu jatkuu sekä Suomessa että Kiinassa. Koemme, että meillä on tahtotilamme ansiosta mahdollisuudet isoihinkin asioihin. Uuden ydintuotteen ympärille on rakennettavissa laaja tuoteperhe sekä palveluliiketoiminta, Moberg kertoo. n

SANDBOX OY: ENSIAPUA SISÄILMAAN • Kansainvälistyvä tuotekehitysyritys. • Tunnettu Sisäilmalähetti-palvelustaan, joka suojaa väliaikaisesti tilojen käyttäjät sisäilmaongelmaisissa kiinteistöissä. • Asiakkaina kunnat, kaupungit, koulut, päiväkodit ja sairaalat. • Liikevaihto 2,2 miljoonaa euroa. • Päätoimipaikka Tampereella ja toimisto Vantaalla. • Pirkanmaan INNOSUOMI-kilpailun 1. kunniamaininta vuonna 2011. www.sandbox.fi

VTT Impulssi 65

TEKNOLOGIA

AVAINSANAT Selluloosakuitu, puuvilla, vesijalanjälki, hiilijalanjälki AVAINHENKILÖT Erica Adlercreutz, Pirjo Heikkilä AVAINVIESTI VTT:n kehittämä uusi teknologia mahdollistaa selluloosakuidun valmistamisen ilman myrkyllistä rikkihiiltä. VTT:N KONTAKTI Pirjo Heikkilä LISÄTIETOJA www.vtt.fi

66 VTT Impulssi

Pääkaupunkiseudun Kierrätyskeskus Oy keräsi ja esikäsitteli puuvillaista kuluttajapoistotekstiiliä, jota ei enää voinut käyttää uudelleen vaatteena tai hyödyntää kierrätystuotteiden materiaalina.

Lumpusta

design-vaatteiksi

Käytetty, kulutukseen kelpaamaton puuvillatekstiili saa uuden elämän kansainvälisestikin ainutlaatuisessa hankkeessa, jossa lumpun selluloosakuitu erotetaan uuden neuloksen valmistukseen. Teksti Paula Bergqvist Kuvat Joonas Lumpeinen, Vesa Tyni

TT:n kehittämä uusi teknologia mahdollistaa selluloosakuidun valmistamisen ilman myrkyllistä rikkihiiltä. Menetelmä päihittää ympäristöystävällisyydellään sekä viskoosin että neitseellisestä puuvillasta valmistamisen. Mukana hankkeessa on joukko suomalaisia toimijoita tavoitteenaan kokeilla käytännössä uutta tuotantotapaa kaikissa sen vaiheissa. Täydellisen materiaalikierron vaiheita ovat materiaalin kerääminen, lajittelu, nappien ja vetoketjujen ynnä muiden sellaisten poisto, repiminen, materiaalien kemiallinen modifiointi ja liuotus, kuidutus, kuitujen kehrääminen langaksi, neuloksen valmistaminen, vaatemalliston suunnittelu, vaatteiden valmistus, myynti ja lopuksi käytettyjen vaatteiden palautus takaisin tekstiilimateriaalin valmistamiseen. Vuoden 2015 lopussa projektissa on edetty vaiheeseen, jossa valmistaudutaan kuitujen kehräämiseen. Tavoitteena täydellinen materiaalikierto Toukokuussa kerättiin ja esikäsiteltiin teollista kokoluokkaa vastaava määrä puuvillaista poistotekstiiliä, jota ei voitu enää käyttää uudelleen

vaatteena tai hyödyntää kierrätystuotteiden materiaalina. Tästä tehtävästä vastasivat Pääkaupunkiseudun Kierrätyskeskus ja SUEZ Environnement. VTT siistaa materiaalin ja valmistaa siitä selluloosakarbamaattiliuosta, joka kuidutetaan konkurssiin ajautuneen viskoositehdas Avilonin tiloissa Valkeakoskella. Kuidun odotetaan vastaavan ominaisuuksiltaan kaupallisia viskoosikuituja. Pure Waste kehrää kuidut langaksi ja valmistaa langasta neulosta. Kehruuvaiheessa kuituihin sekoitetaan mekaanisesti kierrätettyä tekstiilikuitua, jotta neulosta saadaan tarpeeksi myös kaupallista mallistoa varten. Seppälä suunnittelee ja valmistaa protomalliston sekä tuottaa pilotin jälkeen kaupallisen malliston asiakkaille loppuvuodeksi 2016. Tavoitteena on myydä mallistoa RePackin pakkauksissa. Uudelleenkäytettävien pakkausten avulla kuluttaja saa tuotteet ilman pakkausroskaa ja voi myös palauttaa käytöstä poistamaansa tekstiiliä takaisin kiertoon Pääkaupunkiseudun Kierrätyskeskukseen lajiteltavaksi. VTT Impulssi 67

Kiertotalouteen erikoistunut kehittämisyritys Ethica tutkii ja mallintaa hankkeen aikana suljetun tekstiilikierron ekosysteemin mahdollisuuksia sekä kuluttajien kiinnostusta uuteen kiertotalouden mukaiseen toimintatapaan ja kierrätettyyn materiaaliin. Seppälä kiinnostui ekologisesta vaihtoehdosta Projekti käynnistyi viime keväänä samaan aikaan, kun Seppälä siirtyi takaisin perheyritykseksi. – Projekti osui sopivaan kohtaan, koska uusien omistajien myötä haluttiin vahvistaa yrityksen kestävään kehitykseen perustuvaa liiketoimintaa. Vastuullisuus on yksi Seppälän arvoista ja tavoitteena on, että se näkyy yrityksen arjessa koko sen arvoketjussa, kertoo Erica Adlercreutz, hankintatoimen kehityspäällikkö Seppälästä. Projektin aikana Seppälä järjestää myymälöissään kampanjan, jolloin ympyrä sulkeutuu, eli materiaali kiertää takaisin tuotantoon. Asiakkaat voivat palauttaa Seppälän myymälään käytettyjä vaatteita, minkä jälkeen ne jatkavat matkaansa uusien tuotteiden raaka-aineeksi. – Hankintatoiminnassa vastuullisuus liittyy ekologisten laatujen osuuden lisäämiseen Seppälän mallistossa. – Uskomme, että jos tuote on oikeannäköinen ja asiakkaalle sopiva, hän valitsee mieluiten vastuullisen vaihtoehdon. Onnistuessaan projekti lisää käytettävissä olevia ekologisia materiaalivaihtoehtoja. Jos vaihtoehtona on Suomessa kehitetty ja ehkä täällä myös tuotettu kuitu, lanka tai materiaali, on se meidän kannaltamme ihanteellinen yhdistelmä, toteaa Adlercreutz.

Seppälän Erica Adlercreutz uskoo, että asiakas valitsee mieluiten vastuullisen vaihtoehdon, jos tuote on oikeannäköinen ja asiakkaalle sopiva.

40–50 prosenttia pienempi hiilijalanjälki Kiertotalouspilotissa uudelleenkäyttöön kelpaamaton puuvilla liuotetaan ja käytetään uudelleen kuidun raaka-aineeksi. Selluloosakuituja valmistetaan samoilla menetelmällä ja laitteilla, joilla viskoosikuituja on tehty jo vuosikymmeniä. Uusi valmistustapa on viskoosin valmistusta merkittävästi ympäristöystävällisempi, koska liuotukseen ei tarvita rikkihiiltä. Menetelmällä voidaan säästää yli 70 prosenttia vesijalanjäljessä ja 40–50 prosenttia hiilijalanjäljessä verrattuna neitseelliseen puuvillaan. Projektia rahoittavat Tekes sekä siihen osallistuvat yritykset. n Kuluneiden vaatteiden muodonmuutos uusiksi tuotteiksi käynnistyi toukokuussa 2015. 68 VTT Impulssi

Hankkeen etenemistä voi seurata verkossa: www.reloopingfashion.org

LIIKETOIMINTA 3D-tulostus tehostuu

Katuvalaistusta älykkäästi ohjattuna

3D-tulostus eli materiaalia lisäävä valmistus eli AM-teknologia (Additive manufacturing) mahdollistaa lähes minkä tahansa muodon tuottamisen ilman perinteisten valmistustapojen asettamia rajoituksia. VTT ja Nurmi Cylinders Oy kehittivät yhdessä AM-teknologian avulla uuden, metallisen venttiililohkon, jonka kaikki muodot ovat optimoituja jo suunnitteluvaiheessa. Lopputuloksena on 66 prosenttia kevyempi ja pienempi venttiililohko, joka säästää tilaa ja materiaalia. Teknologia mahdollistaa myös pienten yksilöllisten sarjojen tuottamisen.

ÄLYKKÄÄSSÄ valaistuksessa tietotekniikka ja elektroniikka nivoutuvat

yhteen. Erilaiset laitteet keräävät tietoa, jota ne jakavat keskenään ja hyödyntävät valaistuksen ohjaamisessa. SenCity-hankkeessa valaistusinfrasta tehdään palvelualusta, joka mahdollistaa kaupunkitilalle älykkäästi ohjatun valaistuksen. Kertynyttä dataa hyödynnetään myös muiden, käyttäjälähtöisten palvelujen kehittämisessä. Kaupungeista hankkeessa ovat mukana Helsinki, Lahti, Oulu, Raahe, Salo ja Tampere. Palvelualustan älykkyys ei rajoitu pelkkään valaistuksenohjaukseen, vaan sillä tavoitellaan myös muita, esimerkiksi opastavia tai tiedottavia palveluja, jotka perustuvat kaupunkitilasta kerättyyn dataan. SenCity-hankkeen toteuttamat koeasennukset mahdollistavat uudenlaisten kaupunkidataan perustuvien palvelujen kehittämisen ja teknisen testauksen myös tulevaisuudessa.

66 % Kustannustehokas, 3D-tulostettu, 66 prosenttia alkuperäistä osaa kevyempi ja pienempi, toimintavarma hydraulinen venttiililohko.

Tilannetajuista älyliikennepalvelua Tilannetajuiset älyliikennepalvelut ovat pian kuluttajien ulottuvilla, kun Cinia, Multiprint, Vediafi ja VTT kaupallistavat pilotoitavana olevat uudet älyliikennepalvelunsa tämän vuoden aikana. Uusilla palveluilla tuotetaan ja vastaanotetaan tilannetajuisesti paikallisia puhe- ja tietopalveluita esimerkiksi ajoneuvon toiminnasta, palveluista, kelistä ja liikenteen häiriöistä. VEDIA–GoSmart -palvelu löytyy osoitteesta http://www.gosmart.fi. 70 VTT Impulssi

Kuva: Juha Sarkkinen

LIIKETOIMINTA

Kokonaan uusi tapa katsoa Älylasit tai tavalliset silmälasit korvaavat kohta jopa älypuhelimen tai tabletin säilyttäen samalla näkymän ympäröivään maailmaan. Näytön käyttäjäystävällisyyttä lisää se, että virtuaalinen kuva muodostuu käyttäjän kaukokenttään, jolloin silmät eivät väsy. Lue lisää VTT:llä kehitetyn valojohdeoptiikan mahdollistamasta uudesta tavasta katsoa sivulta 76.

VTT Impulssi 71

Valion tavoitteena on puolittaa valmistamiensa maitopohjaisten välipalatuotteiden – erityisesti jogurttien – sokeripitoisuus lähivuosina.

Professori Tiina Mattila-Sandholm, Valio:

Yritysten ja tutkijoiden löydettävä toisensa uudella tavalla

72 VTT Impulssi

LIIKETOIMINTA Suomelle olisi Tiina MattilaSandholmin mukaan merkittävä kilpailuvaltti, jos yliopistot ja tutkimuslaitokset kykenisivät luomaan aitoa, syvällistä tutkimusyhteistyötä yritysmaailman kanssa. Siihen ovat kaikki elementit olemassa. Korkean osaamisen hyödyntämisellä syntyisi tuloksia. Teksti Paula Bergqvist Kuvat iStockphoto ja Nina Dodd

alion tutkimus- ja tuotekehitysjohtaja, professori Tiina Mattila-Sandholmin mukaan meillä on haastavat ajat sekä Suomessa että kansainvälisesti. – Siksi koen omassa työssäni tärkeimmiksi tavoitteiksi muutosjohtajuuden ja uusiutumisen. Edellä mainitut ovat olleet myös kiinnostuksen kohteita johtamismielessä. – Muutos ja uusiutuminen aiheuttavat aina kipua. Jos ei tunne kipua, ei synny muutosta. On mentävä rohkeasti epämukavuusalueille: onnistuminen ja uusien avauksien synnyttäminen ei tule siten, että ollaan ulkokultaisesti samaa mieltä – eli ei kyetä puhumaan suoraan. Jopa antiikin Kreikassa kyettiin suorapuheisuuteen läheisissä ihmissuhteissa. Ilman aitoutta ja luottamusta ei synny uusia avauksia, ja siihen liittyy suorapuheisuus. Syntyy vain näennäis yhteistyötä ja rakennelmia näennäisyhteistyöstä, joita Suomessa on rahoitettu jo ihan tarpeeksi.

VTT Impulssi 73

TUTKIMUSYHTEISTYÖSSÄ ON OLEELLISTA, ETTÄ YRITYS TUNNISTAA ITSE ONGELMANSA, JOIHIN ON TARTUTTAVA. Ajattelua ei voi ulkoistaa Tiina Mattila-Sandholm sanoo, että yrityksellä on oltava ainakin sen verran omaa tutkimusta, että se pystyy ymmärtämään tutkimuksen lainalaisuutta ja tekemään yhteistyötä tutkimusorganisaatioiden kanssa. – Jos yritys ulkoistaa ajattelun tutkijoille, lopullista innovaatiota on turha odottaa. Yrityspanostus ajattelussa pitää olla vähintään 50 prosenttia. – Tutkimusyhteistyössä on oleellista, että yritys tunnistaa itse ongelmansa, joihin on tartuttava. Liian usein yhteistyöhankkeissa kehitetään ratkaisuja tutkijoiden keksimiin marginaaliongelmiin. Voidaankin sanoa, että yritykset ovat laiskoja etsimään ydinongelmiaan ja jos keksivät, eivät halua kertoa niitä. Syvälliseen yritysyhteistyöhön ja tuloksiin päästään silloin, kun mukana on eri toimijoista muodostettu arvoketju, jolloin yrityksen ei tarvitse huolestua tietosuojastaan liikaa. Valiolle oma tutkimus on aina ollut tärkeä osa toimintaa. Yritys tekee yhteistyötä suomalaisten ja kansainvälisten tutkimuslaitosten sekä yliopistojen kanssa. Myös VTT on osallistunut Valion tutkimustoimintaan erilaisten projektien kautta. – Hyvä esimerkki VTT:n ja Valion yhteistyöstä ovat hankkeet, joissa on kehitetty entsyymien käyttöä. Tutkimusten avulla on voitu vaikuttaa tuotteiden makuun ja rakenteeseen. Olemme hyödyntäneet myös VTT:n proteiiniosaamista. Valiolle on myös palkattu VTT:n tutkijoita. VTT:n tehtävä on toimia teknologian asiantuntijana ja luoda osaamisensa avulla lisäarvoa yrityksille. Mattila-Sandholm ennustaa, että Valiolla on innovatiivinen tulevaisuus. Hän kuvailee yrityksen historiaa edelläkävijäksi ja välillä anarkistiseksikin. – Valiolla on aina tehty asioita ennen muita. Minua kiehtoo, että täällä osataan ajatella itse ja eri lailla kuin muut. Meillä on toki ison yrityksen prosessit toimintatapoineen, mutta tietyllä tavalla DNA:ssamme on aina mukana hieman ”rebeliä”. En viihtyisi täällä muuten. ”Rebel” pitää virkeänä. Ei toisteta vanhoja virheitä Suomen pitäisi Mattila-Sandholmin mukaan nyt vaikeinakin taloudellisina aikoina panostaa tutkimukseen. 74 VTT Impulssi

TIINA MATTILA-SANDHOLM Työ: Professori, johtaja, Valion johtoryhmän jäsen vuodesta 2004. Valion tutkimus- ja tuotekehitysjohtaja vuodesta 2004, ja vastaa myös yrityksen teknologiamyynnistä ja lastenruokabisneksestä. Vastannut lisäksi erilaisista toiminnoista, kuten HR, strategia, tuoretuoteliiketoiminta ja tuotanto. Työskennellyt aiemmin pitkään VTT:llä. VTT:n teollisen mikrobiologian tutkimusprofessori 1986–2004. Suomen Akatemian hallituksen jäsen 2004–2009. Ravitsemuksen tutkimussäätiön puheenjohtaja 2014–. Christian Hansenin hallituksen ja Luken johtokunnan jäsen 2015. Vapaa-aika: Lukeminen, opiskelu, oma uusiutuminen. Matkaillessa lempikohteina Etelä-Italia, Aasia ja USA. Rakkain mielenkiinnon kohde aviomiehen seura ja oman pojan kanssa käytävät keskustelut.

– Mutta samoja virheitä ei pidä enää toistaa! Rahoittajille hän on esittänyt toiveen, että keksittäisiin uusia instrumentteja. – Rahahanat ohjaavat tutkijoita. Yliopistot ovat puhuneet jo kauan tutkimuksen fokusoimisesta, mutta milloin se tehdään? Tutkimuslaitostenkin on ymmärrettävä, että asiakas maksaa tutkimuksesta, mutta ei sitä johtavista kerrostumista. Tähän on nyt liiaksi menty. – Tutkijan on ymmärrettävä, että asioita valmistellaan yritysmaailmassa pitkään. Ihan lennossa emme lähde mukaan projektiin, johon juuri nyt saisi rahoitustakin. Helposti tulee maku, että yritykset otetaan mukaan vaan pakon sanelemana – nämä ajat ovat ohi, ja tämä rahan tuhlaus pitäisi lopettaa. Hän toivoo, että rahoittajat muokkaavat instrumenttejaan niin, että saadaan aikaan aitoa ja syvää yhteistyötä. – Pitäisi luoda kevyitä rakenteita ilman jäykkää byrokratiaa. Nyt tarvitaan tekemisen meininkiä, mutta miksi se on niin vaikeaa? Näennäistutkimukseen meillä ei ole varaa. – Maailmanmarkkinat muuttuvat entistäkin ankarammiksi. Asiakkaalle on luotava lisäarvoa,

ja VTT voi tarjota tähän mahdollisuuden. Esimerkiksi proteiiniomavaraisuuden kehittämisessä olisi mahtava mahdollisuus VTT:n ja Luonnonvarakeskus Luken yhteistyölle. Mattila-Sandholmin mukaan sama yhteistyöongelma näkyy muuallakin maailmalla. – Suomelle olisi merkittävä kilpailuvaltti, jos onnistuisimme aitojen tutkimusyhteistyömallien luomisessa. Siihen meillä on osaavana kansana kaikki elementit olemassa. Lisäksi koneistomme on kansainvälisesti pieni, eli monilla on suorat yhteydet päättäviin tahoihin, mikä tuo ketteryyttä. n

RUOKATRENDIEN AALLONHARJALLA SUOMALAINEN MAITO on korkealaatuista ja

tasaisen hyvää, mikä on eduksi kaikissa maidon prosessointivaiheissa, sanoo professori Tiina MattilaSandholm. – Maito on ravitsemuksellisesti loistava ja taipuu moneen. Se sisältää kivennäisaineita, proteiinia, kalsiumia ja toimii niin palautus-, vireys- kuin unijuomana, toteaa Mattila-Sandholm. Suomessa ruokatrendit heijastavat kansainvälisiä trendejä. – Kuluttajia kiinnostavat proteiinipitoiset tuotteet. Elintarvikkeen aitous on kestotrendi. Seuraavat aallot liittyvät sokerin ja suolan vähentämiseen mausta tinkimättä. Myös raakaruoat ja nopeasti ja hitaasti imeytyvät valmisteet eli slow-fast-foodit tekevät tuloaan Aasiasta, kertoo Mattila-Sandholm. – Syömiseen ja ruokaan liitetään nauttiminen ja hyvinvointi: ruoan avulla halutaan välttää stressiä ja ylläpitää vireystilaa. Maailmalla puhutaan paljon suoliston merkityksestä aivoihin ja vireystilaan. Tutkimuspuolella suolisto ja aivot tulevat antamaan mullistavaa tietoa elimistöstämme. Osaammeko hyödyntää sitä, vai ehtivätkö muut ensin? Probioottien terveysvaikutuksia tutkittiin paljon vielä 10 vuotta sitten. Esitykset probioottituotteisiin

yhdistettävistä terveysväittämistä eivät ole edenneet EFSAssa. – EFSA on tehnyt probioottien terveysvaikutusten tieteellisen lähestymisen mahdottomaksi. Probiootit myyvät kuitenkin kansainvälisillä ingredienttimarkkinoilla hyvin, ja LGG-bakteeri on Valiolle edelleen tärkeä ja kuluttajien suosima tuote. Maailman ruokatrendit näkyvät Valion tuotekehityksessä. Yrityksen tavoitteena on puolittaa valmistamiensa maitopohjaisten välipalatuotteiden – erityisesti jogurttien – sokeripitoisuus lähivuosina, mausta kuitenkaan tinkimättä. Proteiinivalmisteet tulevat olemaan kestotrendi, ja suolistotuotteista on tulossa uusia virtauksia. Lisäksi kuluttajakäyttötapoja auttavat teknologiat luovat trendejä: Valiolla on patentoitu pohjaan palamattoman maidon teknologia. Tiina Mattila-Sandholm juo laktoositonta maitoa lämpimän korvapuustin tai ruisleivän kanssa. Ruokajuomana hänellä on edelleen vesi. Aamulla hän juo rasvatonta piimää mustikkakeiton kera tai Valion uusia Kefiirijuomia. Sokeriton maitotuote jogurtin tai rahkan muodossa marjojen kera on hänen ehdoton välipalasuosikkinsa. VTT Impulssi 75

Antti Sunnarin mukaan Dispelixin näyttöteknologialle ja älysilmälaseille löytyy sovelluskohteita muun muassa terveydenhoidosta, valmistus- ja prosessiteollisuudesta sekä logistiikasta.

Älylasit

korvaamaan kännykän? VTT:n spinno Dispelix kaupallistaa ja tuo virtuaalinäytön silmälaseihin 76 VTT Impulssi

VTT:n spinno Dispelix tuo 60 tuuman virtuaalinäytön älylaseihin, minkä ansiosta tavalliset silmälasit voivat korvata jopa kännykän. Teksti Tiina Saario-Kuikko Kuvat Juha Sarkkinen

pin-off-yritys Dispelix Oy kaupallistaa VTT:llä kehitetyn näytön, joka tuo visuaalisen informaation suoraan teräväpiirtokuvana käyttäjän näkökenttään osaksi linssiä. Tämä mahdollistaa sen, että älylasit tai tavalliset silmälasit voivat korvata jopa älypuhelimen tai tabletin säilyttäen samalla näkymän ympäröivään maailmaan. – Kun elektroniikka ja optiikka kehittyvät, näytöt tulevat saumattomaksi osaksi jopa tavallisia silmälaseja, uskoo Antti Sunnari, teknologiaa kaupallistavan Dispelix Oy:n toimitusjohtaja. Tällä hetkellä älylaseille ei ole ollut tarjolla sellaista näyttöteknologiaa, jossa yhdistyvät kuluttajavaatimukset täyttävä muotoilun vapaus ja valmistettavuus massoissa. Juuri tähän Dispelixillä on ratkaisunsa. VTT:llä kehitetty teknologia perustuu valojohdeoptiikkaan, jonka ansiosta näytöt voidaan valmistaa ohuiksi, vain yhden millimetrin paksuisiksi kevyiksi elementeiksi joko lasille tai muoville. Ohuuden lisäksi teknologian etuja ovat suuri ja korkealaatuinen virtuaalinen kuva ja hyvä läpi katsottavuus. VTT Impulssi 77

– Virtuaalikuvan koko vastaa 60 tuuman TV:tä kolmen metrin etäisyydeltä katseltuna, Sunnari kertoo. Näytön käyttäjäystävällisyyttä lisää se, että virtuaalinen kuva muodostuu käyttäjän kaukokenttään, jolloin silmien väsyminen estyy. Dispelixin näyttöratkaisu on räätälöitävissä asiakastarpeiden mukaisesti – käyttäjän näkökenttään voidaan välittää yksinkertaista yksiväristä informaatiota tai moniväristä videokuvaa sovelluksesta riippuen. Rajattomat mahdollisuudet Huomaamattomasti osaksi silmälasien linssiä integroitavissa oleva näyttö on jo hyvin lähellä markkinoita ja valmis korkean volyymin sovelluksiin. Nyt kehitetyille näytöille onkin rajattomasti sovelluskohteita kuluttaja- ja ammattikäytössä. Kuluttajan ulottuvilla nykyisiin älylaseihinkin integroitava tuote on arviolta jo vuoden kuluessa. Ensimmäiset käyttökohteet teknologialle löytyvät kuntoilun, työn ja moottoriurheilun piiristä. Uuden näytön ansiosta ei enää tarvitse katsoa kellosta sykettä, vaan syke, navigointi ja kyseisen aktiviteetin informaatio näkyvät suoraan urheilulaseista käyttäjälle. – Esimerkiksi autoissa on jo tällä hetkellä paljon seurattavaa informaatiota kojetaulussa, navigaattorissa ja yleisesti auton hallintalaitteissa. Olisi paljon parempi, että informaatio tulisi laseilla näkökenttään sopivalla kirkkaudella. Näin kuljettaja voisi pitää katseen koko ajan liikenteessä ja keskittyä ajamiseen, Sunnari sanoo.

Näytöt katoavat lasien eteen ja lopulta lasien sisään, Antti Sunnari kuvaa muutosta.

78 VTT Impulssi

KÄNNYKKÄ SULAUTUU OSAKSI SILMÄLASEJA.

Uudenlainen näyttö sopii hyvin myös yrityssovelluksiin. Älysilmälasien avulla työn tehokkuus kasvaa, sillä vaativissa olosuhteissa voidaan työskennellä molemmat kädet vapaina ja työntekijää voidaan perehdyttää työhön sen edetessä. Uusia sovelluskohteita Dispelixin näyttöteknologialle ja älysilmä laseille löytyy muun muassa terveydenhoidosta, valmistus- ja prosessiteollisuudesta sekä logistiikasta. Mukaan miljoonajahtiin Yrityksellä on vahva tahto napata siivunsa lisätyn todellisuuden markkinoista, joiden arvellaan olevan reilut 135 miljardia euroa (150 miljardia dollaria) vuonna 2020. Tästä optiikan osuus on arviolta 1,35 miljardia euroa (1,5 miljardia dollaria). Dispelix kerää parhaillaan rahoitusta ja rakentaa kumppaniverkostoa kaupallistamisen vauhdittamiseksi. Näytöt ovat jo nyt massa valmistettavia, ja yrityksen tavoitteena on tehdä ensimmäiset asiakastoimitukset vuoden 2016 aikana. Tämä vaatii ennen kaikkea hyvää strategiaa tuotteen kehityksessä, suurta kontaktiverkostoa, oikein valittuja yrityskumppaneita ja raakaa työtä asiakasrajapinnassa. Toistaiseksi yritys pyörii kahden ihmisen voimin. – Minun roolini on ollut viedä asiaa eteenpäin ja selvittää elementin valmistusteknologiat. Olen myös valmistanut näyttöelementtejä itse alusta loppuun. Yhtiökumppani Juuso Olkkonen on aivot asian takana, ja ilman hänen syvää ja perustavanlaatuista osaamista diffraktiivisesta optiikasta ei hommasta olisi tullut mitään, Sunnari korostaa. Dispelix aikoo kasvattaa henkilöstöään seitsemään ensimmäisen toimintavuotensa

– VTT:n vahvuus on monitieteellisyys sekä maailmanluokan tilat. Ihan sama, mikä ongelma on, niin 15 minuutin aktiivisella etsinnällä löytää asiasta tietävän henkilön, ja ratkaisu ongelmaan löytyy nopeasti, sanoo Antti Sunnari.

aikana. Vuonna 2020 työntekijöitä uskotaan olevan ainakin 20. Yritys toimii tällä hetkellä Oulussa ja Espoossa. Kolme todellisuutta yhdistyy Tällä hetkellä ala jakautuu kolmeen segmenttiin: virtuaali-, lisättyyn- ja informatiiviseen todellisuuteen. Elokuvien katseluun tai virtuaalitodellisuudessa seikkailuun ei tarvita läpinäkyvää näyttöä, koska tarkoitus on uppoutua elokuvaan tai pelaamiseen. Kun virtuaalitodellisuuden ratkaisuun vaihdetaan läpinäkyvä näyttö ja lisätään ympäröivän maailman 3D-kartoitus, voidaan luoda erittäin hienoja käyttäjäkokemuksia ja muokata esimerkiksi tuotteen designia suoraan 3D-maailmassa. Tulevaisuuden pelit tulevat sulautumaan ympäristöön, jossa pelaaminen tapahtuu. Olohuoneen pöydälle muodostuu virtuaalikuva, josta Angry Birds -hahmo ammutaan sohvalla oleviin pahoihin possuihin. Informatiivinen todellisuus taas on omiaan korvaamaan älypuhelimen. Tulevaisuudessa nämä kolme segmenttiä tulevat yhdistymään yhdeksi laitteeksi, mutta siihen on vielä pitkä matka. – Viiden tai kymmenen vuoden kuluttua tulee aika, kun älypuhelimet ja pelikonsolit korvautuvat älylaseilla ja -kypärillä, Dispelixin nokkamies Antti Sunnari ennustaa. n

UUDENLAISET NÄYTÖT TULEVAT Dispelixin voimakaksikko Juuso Olkkonen ja Antti Sunnari kaupallistavat spinnonsa kautta VTT:llä kehitettyä näyttöteknologiaa. Patentoitu teknologia perustuu Olkkosen, Sunnarin ja Olli-Heikki Huttusen keksintöön. Ratkaisu yhdistää ensimmäisenä maailmassa älylasien valmistuksen kolme tärkeintä ominaisuutta – kuvanlaadun, designin ja kustannustehokkuuden. Näytöt ovat jo nyt massavalmistettavia, ja yrityksen tavoitteena on tehdä ensimmäiset asiakastoimitukset vuoden 2016 aikana. Dispelix toimii tällä hetkellä Oulussa ja Espoossa.

VTT Impulssi 79

PAPTIC-materiaalin kaupallinen valmistus alkaa vuonna 2016.

PAPTIC TOTEUTTAA:

Puukuitu

haastaa muovin kauppakasseissa 80 VTT Impulssi

Teksti Paula Bergqvist Kuvat Paptic

usille ympäristöystävällisille inno vaatioille on suuri kysyntä: maailman meret ja merieläimet kärsivät muovi jätteestä, joka palautuu takaisin ihmisten ravintoketjuun kalojen ja muiden merieläimien kautta. Tutkimuksissa on arvioitu, että jopa yli 90 prosentilla merilinnuista on nykyään ruuansulatuksessaan muovia. EU tähtää muovikassien vähentämiseen uudella pakkausjätedirektiivillään. Lisäksi monet maat maailmanlaajuisesti ovat rajoittaneet muovi kassien käyttöä esimerkiksi pakollisten kassimaksujen tai jopa täyskieltojen avulla. Näin on tehty esimerkiksi Kalifornian osavaltiossa. – Puupohjaisen biotalousinnovaatiomme markkinamahdollisuudet ovat hurjat. Pelkästään Euroopassa käytetään vuosittain 100 miljardia muovipussia ja maailmanlaajuisesti miljoona pussia minuutissa, kertoo Papticin toimitusjohtaja Tuomas Mustonen. PAPTIC-materiaalista valmistettujen pussien raaka-aine on tällä hetkellä 70-prosenttisesti uusiutuvaa, biohajoavaa ja kierrätettävää puukuitua. – Tavoitteemme on nostaa biopohjaisuus 100 prosenttiin. Suunnittelemme myös kierrätysraaka-aineiden hyödyntämistä tuotteissa. PAPTIC-materiaalin valmistus on alkanut pienessä mittakaavassa KCL:n pilottitehtaassa Espoossa tänä syksynä. Kaupallinen valmistus alkaa vuonna 2016. Tällä hetkellä yritys etsii kumppaneita tuotteiden teollisen tuotannon testaamiseen ja kaupalliseen yhteistyöhön. PAPTIC-tuote lanseerattiin marraskuun alkupuolella SLUSH-sijoittajatapahtumassa Helsingissä, ja ensimmäiset tuotteet tulevat markkinoille alkuvuonna 2016. Yritys neuvottelee tällä hetkellä koe-eristä kotimaisten, saksalaisten ja englantilaisten yritysten kanssa. Koe-erien avulla suoritetaan proof-of-concept

PAPTIC-teknologian yhteensopivuudelle muovikassien toimitus- ja arvoketjussa, joka ulottuu raaka-aineista kuluttajille. Suomalainen havusellu pääraaka-aineena Yksi keskeisistä teknologioista PAPTIC-materiaalin valmistuksessa on vaahtorainaus. Se tarjoaa mahdollisuuden valmistaa kuitutuotteita tehokkaasti energiaa ja vettä säästäen. Vaahto rainauksella valmistetun materiaalin erinomainen formaatio eli tasaisuus mahdollistaa myös perinteisiä paperituotteita laajemman raaka-ainepohjan, ja sitä kautta pystytään tuomaan puukuitupohjaiseen rainaan uusia ominaisuuksia. – PAPTIC-materiaalin pääraaka-aineena käytämme puupohjaista kuitua: sertifioitua ja laadukasta suomalaista havusellua. Kierrätyskuitujenkin hyödyntäminen on mahdollista, kertoo Mustonen. Yrityksen taustalta löytyy vahva kokemus vaahtoteknologian kehittämisestä VTT:llä. Tuotekehityksestä vastaa Karita Kinnunen- Raudaskoski, joka on VTT:n ensimmäisiä tutkijoita vaahtoteknologian alueella. Paperin ja muovin hyvät puolet yhdistyvät PAPTIC-materiaali on biopohjainen, kestävä ja sitkeä, ja se kestää kosteutta. Keveytensä ja taiteltavuutensa ansiosta kassi vie huomattavasti vähemmän tilaa kuljetuksissa ja kaupan myynti tiskillä kuin paperikassi. Ostoskassien pitää kestää kuormaa ja myös pistemäistä rasitusta – näitä on pidetty PAPTIC-materiaalin tuotekehitystavoitteina. Materiaali muunnetaan kasseiksi nykyisillä muovikassin valmistuskoneilla. Sen mahdollistaa materiaalin kuumasaumautuvuus. Ulkonäöltään PAPTIC-kassi muistuttaa pehmeän pintansa takia kangaskassia. Tuotteen avulla kauppaketjut voivat vahvistaa yrityksensä ja tuotteidensa ympäristöystävällistä imagoa. VTT Impulssi 81

LIIKETOIMINTA

Yhdistämällä uusia valmistusteknologioita ja raakaaineita on mahdollista valmistaa puukuiduista muovinkaltaisia tuotteita. VTT:n uusi spin-offyritys Paptic Oy on käynnistänyt tänä syksynä muovinkaltaisten puupohjaisten kauppakassien kaupallistamisen.

Paptic Oy:n perustajajäsenet Esa Torniainen, Karita KinnunenRaudaskoski ja Tuomas Mustonen.

Uutta käyttöä paperikoneille Paptic valmistaa ensimmäiset kuitumateriaalit Espoon Otaniemessä KCL:n vaahtorainaukseen soveltuvalla paperikoneella. Tällä hetkellä yritys etsii metsäteollisuudesta yhteistyökumppaneita, ja seuraavassa vaiheessa tuotanto on tarkoitus siirtää kumppaniyrityksen paperikoneelle. – Tämä yhteistyömalli tarjoaa paperi- ja kartonkitehtaille hienon mahdollisuuden lisätä tuotanto koneiden käyttöastetta uusilla lisäarvotuotteilla ja luoda uutta biotalouteen liittyvää liiketoimintaa, toteaa Mustonen. – Jotta voimme kaupallistaa materiaalin, teemme yhteistyötä koko toimitus- ja arvoketjun kanssa aina kuluttajille asti. Haluamme tarjota markkinoille materiaalia, joka on suunniteltu kuluttajien tarpeista lähtien ja joka on nykyisiä vaihtoehtoja helpommin kierrätettävää. Idea lähti muovikassien käyttökiellosta Toimitusjohtaja Mustosen mukaan idea yrityksen perustamiseen syntyi markkinaviesteistä, joiden mukaan muovikassien käyttöä ollaan kieltämässä. – Lähdimme VTT:llä miettimään, miten vastata haasteeseen, kertoo Mustonen. – Ensimmäisen konkreettisen askelen otimme noin vuosi sitten, kun valmistimme ensimmäiset PAPTICkassiprototyypit ja haimme markkinoilta palautetta. Kysyimme kauppiailta, olisivatko he valmiita ottamaan käyttöönsä muovikasseja korvaavan puupohjaisen tuotteen. Vastaanotto oli hyvä, ja saatoimme olla luottavaisia markkinoiden kiinnostuksesta. 82 VTT Impulssi

– Oma aikaisempi tehtäväni VTT:llä oli myydä tutkimusprojekteja yrityksille. Nyt on erittäin mielenkiintoista ja motivoivaa kokea, millaista itse teknologian kaupallistaminen on ja mitä se vaatii yrittäjältä. Yhteistyö VTT:n kanssa on tiivistä – se on ylivoimaisesti merkittävin T&K-partnerimme. n

PAPTIC OY PAPTIC OY on suomalainen startup-yritys, joka on

perustettu huhtikuussa 2015. Materiaalia tuottavan yrityksen ensimmäisiä tuotesovelluksia ovat kauppakassit. PAPTIC-materiaali tuotetaan tällä hetkellä rullina KCL:n pilot-paperikoneella Espoossa. Yritys on syntynyt VTT:ssä tehdyn tutkimuksen ja kehitystyön pohjalta. Se keskittyy kestävän kehityksen teknologiaan sekä uusiutuvien, kierrätettävien puupohjaisten tuotteiden myyntiin ja markkinointiin. Papticin tavoitteena on tuoda uusi muovinkaltaisia ominaisuuksia omaava PAPTIC-kuitumateriaali markkinoille vuoden 2016 aikana. Yritys keräsi ensimmäisellä rahoituskierroksella sijoituksina huhtikuussa 1,1 miljoonaa euroa. Yrityksen perustajien – Tuomas Mustonen, Karita Kinnunen-Raudaskoski ja Esa Torniainen – lisäksi yritykseen on sijoittanut Proxy Ventures, Besodos Investors, VTT Ventures ja joukko yksityisiä sijoittajia.

• suurkuva- ja messutuot

• painotuotteiden sähkö tilausjärjestelmä VTT

VTT Impulssi on julkaisu tieteestä, teknologiasta ja liiketoiminnasta. Se ilmestyy kaksi kertaa vuodessa suomeksi ja englanniksi.

• varastointi-, jakelu- ja postituspalvelut

VTT 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 voi auttaa asiakkaitaan ja yhteistyökumppaneitaan luomaan uusia tuotteita, tuotantoprosesseja ja -menetelmiä sekä palveluja ja näin lisätä elinkeinoelämän kansainvälistä kilpailukykyä sekä yhteiskunnan hyvinvointia. Laajan kotimaisen ja kansainvälisen yhteistyön ja verkostoitumisen avulla VTT varmistaa tiedon ja teknologian tehokkaan siirron ja hyödyntämisen.

Julkaisija: VTT, Vuorimiehentie 3, Espoo PL 1000, 02044 VTT. Puhelin 020 722 111.

• tulostuksen hallintapal Päätoimittaja: Olli Ernvall, puh. 020 722 6747.

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.

2/2015

MCI

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

VTT

AAN VAUHDITTAM

YKSET ISOT YRIT

Ä PK-YRITYKSI

TIEDE lisää Elintarvikkeisiin edistäjiä” ”terveyden

Haluamme kehittyä ja kuunnella. Anna siis palautetta lehdestä ja voita Suunnon laatukello!

441 0729 729 4041 Painolaitos Painotuote

i kanavista: Seuraa VTT:tä er 2012

VTT www.vtt.fi

TEKNO LOGIA Määriteltävänä pötila sopiva sisäläm

LIIKET OIMIN

u Kännykkä sulautu seja? osaksi silmäla

Arvottava palkinto on noin 545 euron arvoinen Suunto Elementum Terra Stealth -laatukello.

Kerro mielipiteesi lehdestä ja sen sisällöstä. 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 Impulssi-lehden lukijat. Voit osallistua kyselyyn Impulssi 02/2015 -lehden yhteydessä, mutta vain yhdellä vastauksella. Palkinnon arvontaan osallistuvat kaikki vastanneet. Palkinto arvotaan 4.1.2016. Voittajalle ilmoitetaan sähköpostitse tai kirjeitse.

Facebook facebook.com/VTTFinland

www. juvene Twitter @VTTFinland

VTT Blog

VTT Blog vttblog.com Youtube youtube.com/VTTFinland Slideshare slideshare.net/VTTFinland VTT Impulssi 83