Sign In
Uutta tietoa huipputeknologiasta ja sen hyödyntämisestä, tietoa tulevaisuuden ratkaisuista ja palveluista päätöksenteon tueksi ja liiketoiminnan kehittämiseen. Kohdistettu VTT:n kumppaneille, asiakkaille sekä huipputeknologiasta ja sen sovelluksista kiinnostuneille.
Julkaisu tieteestä, teknologiasta ja liiketoiminnasta

FinnCERES, Miettunen, Kallio, Siipola-1627.jpg

Vihreämpää elektroniikkaa panimomäskistä ja männynkuoresta

Texti: Leena Koskenlaakso I Kuvat: Timo Porthan | 7.11.2019

VTT ja Aalto-yliopisto tutkivat panimo- ja sellutuotannon sivuvirroista valmistettavan biohiilen käyttöä akkujen, superkondensaattoreiden ja aurinkokennojen raaka-aineena FinnCERES-lippulaivaohjelmassa.

Biomassasivuvirroista valmistettu biohiili on uusiutuva materiaali, jolla voidaan korvata fossiiliperäinen hiili. Biomassapohjaista biohiiltä voidaan myös käyttää raaka-aineena elektroniikkasovelluksissa, joiden avulla otetaan talteen, konvertoidaan ja varastoidaan energiaa.

Märkähiiltämällä valmistetun biohiilen käyttöä tutkitaan elektroniikkasovelluksissa Suomen Akatemian nelivuotisessa FinnCERES-lippulaivaohjelmassa, joka alkoi vuonna 2018.  

Teollisuuden halvat sivuvirrat hyötykäyttöön

– Tarvitsemme halvempaa ja ympäristöystävällisempää, mutta samalla energiatehokasta energian tuotantoa ja varastointia, jonka valmistuksessa ei tarvitse käyttää harvinaisia ja kalliita metalleja, sanoo VTT:n erikoistutkija Virpi Siipola.

Siipolan johdolla VTT:llä on testattu erilaisia biohiilen raaka-aineeksi soveltuvia biomassoja. Parhaiten energiasovelluksiin sopiviksi osoittautuivat panimomäski ja männynkuorimassa.

̶  Panimomäski on ligniini- ja selluloosapohjainen biomateriaali. Se on panimoteollisuuden sivuvirtaa, jota käytetään yleensä eläinten rehuna. Mäskillä on se mielenkiintoinen ominaisuus, että se sisältää paljon typpeä, jota sähkökemian sovellukset tarvitsevat. Aktivoituna mäski sopii erityisesti aurinkokennoihin. Männynkuori sisältää myös typpeä, ja siitä tehty aktiivihiili taas soveltuu parhaiten superkondensaattoreihin, Siipola selittää.

VTT käyttää biohiilen valmistusmenetelmänä märälle raaka-aineelle soveltuvaa märkähiiltämistä (HTC eli hydrothermal carbonization) yhdistettynä kemialliseen aktivointiin. Niiden avulla hiileen luodaan lisää pinta-alaa ja huokoisuutta.

Biopohjaisia energian varastointisovelluksia

Akku- ja superkondensaattorisovelluksia kehittävää tutkimusryhmää Aalto-yliopistossa vetää professori Tanja Kallio.

̶  Olemme siirtymässä kohti kausiluontoista uusiutuvan energian tuotantoa sekä mobiilia elämäntapaa, jossa tarvitaan liikuteltavaa energian varastointia. Perinteisesti käytetyt materiaalit eivät kuitenkaan riitä turvaamaan uusiutuvan energian varastointitarvetta. Biopohjaiset energian varastointisovellukset voivat olla ratkaisu tähän ongelmaan, Kallio sanoo.

Biohiilestä tehtyjä akkuja ja superkondensaattoreita voisi käyttää mobiililaitteissa ja tuotantoprosessia ylös skaalaamalla myös ajoneuvoissa. Superkondensaattoreita käytetään jo nyt sähköautojen jarruissa jarrutusenergian välivarastointiin. Ne purkavat varastoitua energiaa akkuun.

̶  Ensimmäisten tutkimustulostemme mukaan biohiilellä on suurempi kapasiteetti kuin kaupallisilla materiaaleilla, mutta meidän täytyy edelleen kehittää ja optimoida biohiilen huokoisuusrakennetta, Kallio kertoo.

Kestäviä aurinkokennoja panimomäskistä

Aalto-yliopiston toisessa FinnCERES-projektiin osallistuvassa tutkimusryhmässä kehitetään väriaineherkistettyjä aurinkokennoja. Tutkimusryhmää vetää akatemiatutkija, dosentti Kati Miettunen.

̶  Aurinkokennoissa on kaksi elektrodia, valoelektrodi ja vastaelektrodi. Tutkimustyömme liittyy vastaelektrodeihin, jotka tyypillisesti tehdään harvinaisesta ja kalliista platinasta. Pyrimme käyttämään halvempia, ympäristöystävällisempiä ja paremmin saatavilla olevia materiaaleja, joita voi tuottaa eri lailla, esimerkiksi tulostamalla. Platinan voisi korvata biohiilellä, Miettunen sanoo.

̶  Olemme saaneet hyviä testituloksia VTT:n panimomäskillä. Sillä saa aikaan ison katalyyttisen pinta-alan ja lupaavan hyvän hyötysuhteen. Biohiilipohjaisen aurinkokennon elinikä on myös osoittautunut yllättävän hyväksi.


 

 

VTT Impulssihttps://www.vtt.fi/ImpulssiVTT Impulssi
Impulssi 2/2018https://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Impulssi-2-2018.aspxImpulssi 2/2018
Terveys ja hyvinvointihttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Terveys-ja-hyvinvointi.aspxTerveys ja hyvinvointi
Digitaalinen maailmahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Digitaalinen-maailma.aspxDigitaalinen maailma
Älykäs teollisuushttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Älykäs-teollisuus.aspxÄlykäs teollisuus
Biotalous ja kiertotaloushttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Biotalous-ja-kiertotalous.aspxBiotalous ja kiertotalous
Palvelut PK-yrityksillehttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Palvelut-PK-yrityksille.aspxPalvelut PK-yrityksille
Kestävät ja älykkäät yhteisöthttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Kestävät-ja-älykkäät-yhteisöt.aspxKestävät ja älykkäät yhteisöt
Liiketoiminnan kehittäminenhttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Liiketoiminnan-kehittäminen.aspxLiiketoiminnan kehittäminen
Vähähiilinen energiahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Vähähiilinen-energia.aspxVähähiilinen energia
Tulevaisuuden kaupunki ei hukkaa resurssejahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Tulevaisuuden-kaupunki-ei-hukkaa-resursseja.aspxTulevaisuuden kaupunki ei hukkaa resursseja
Yritysten ja tutkijoiden löydettävä toisensa uudella tavallahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Yritysten-ja-tutkijoiden-loydettava-toisensa-uudella-tavalla.aspxYritysten ja tutkijoiden löydettävä toisensa uudella tavalla
Impulssi 1/2017https://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Impulssi-1-2017.aspxImpulssi 1/2017
Merenkulku murroksessa: äly tulee komentosilloillehttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Merenkulku-murroksessa-aly-tulee-komentosilloille.aspxMerenkulku murroksessa: äly tulee komentosilloille
Vihreämpää elektroniikkaa panimomäskistä ja männynkuorestahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Vihreämpää-elektroniikkaa-panimomäskistä-ja-männynkuoresta.aspxVihreämpää elektroniikkaa panimomäskistä ja männynkuoresta
Uudenlaista liiketoimintaa selluloosastahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Uudenlaista-liiketoimintaa-selluloosasta.aspxUudenlaista liiketoimintaa selluloosasta
Wärtsilän Jaakko Eskola: Menestymme vain innovoinnilla ja uusiutumisellahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Wärtsilän-Jaakko-Eskolaä-Menestymme-vain-innovoinnilla-ja-uusiutumisella.aspxWärtsilän Jaakko Eskola: Menestymme vain innovoinnilla ja uusiutumisella
Älylasit haastavat kännykänhttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Alylasit-haastavat-kannykan.aspxÄlylasit haastavat kännykän
Suomi tavoittelee kärkipaikkaa tekoälyn soveltamisessahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Suomi-tavoittelee-karkipaikkaa-tekoalyn-soveltamisessa.aspxSuomi tavoittelee kärkipaikkaa tekoälyn soveltamisessa
Robotiikka – monien mahdollisuuksien tekniikkaahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Robotiikka-–-monien-mahdollisuuksien-tekniikkaa.aspxRobotiikka – monien mahdollisuuksien tekniikkaa
Suomi matkalla kohti vähähiilistä vuotta 2050https://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Tyhjä-artikkeli-3-numerolle-1.aspxSuomi matkalla kohti vähähiilistä vuotta 2050
Suomi on hyvä investointihttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Suomi-on-hyva-investointi.aspxSuomi on hyvä investointi
Tulevaisuuden uudet selluloosatuotteet ja niiden sovelluksethttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Tulevaisuuden-uudet-selluloosatuotteet-ja-niiden-sovellukset.aspxTulevaisuuden uudet selluloosatuotteet ja niiden sovellukset
Hienokemia tarvitsee biopohjaisia aromaattejahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Hienokemia-tarvitsee-biopohjaisia-aromaatteja.aspxHienokemia tarvitsee biopohjaisia aromaatteja
VTT hyödyntää Fabry-Perot interferometriteknologiaahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Fabry-Perot-interferometriteknologia.aspxVTT hyödyntää Fabry-Perot interferometriteknologiaa
Laitteet kämmenen kokoisiksihttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Laitteet-kammenen-kokoisiksi.aspxLaitteet kämmenen kokoisiksi
Riskienhallintaa mutkistuvassa maailmassahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Riskienhallintaa-mutkistuvassa-maailmassa.aspxRiskienhallintaa mutkistuvassa maailmassa
Uusi agenda tehostaa tutkimusinfran käyttöähttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Uusi-agenda-tehostaa-tutkimusinfran-käyttöä.aspxUusi agenda tehostaa tutkimusinfran käyttöä
Energiaministeri laajentaisi päästökauppaahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Energiaministeri-laajentaisi-paastokauppaa.aspxEnergiaministeri laajentaisi päästökauppaa
Tua Huomo: Energiantuotanto ja -käyttö – fiksut valinnat vaikuttavathttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Energiantuotanto-ja-kaytto–fiksut-valinnat-vaikuttavat.aspxTua Huomo: Energiantuotanto ja -käyttö – fiksut valinnat vaikuttavat
Kaikki katseet uudistumiseenhttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Kaikki-katseet-uudistumiseen.aspxKaikki katseet uudistumiseen
Mitä ja miten tulevaisuudessa syödään?https://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Mita-ja-miten-tulevaisuudessa-syodaan.aspxMitä ja miten tulevaisuudessa syödään?
Älykäs kaupunki rakentuu VTT:n CityTune-työkaluilla https://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Älykäs-kaupunki-rakentuu-CityTune-työkaluilla-.aspxÄlykäs kaupunki rakentuu VTT:n CityTune-työkaluilla
Energia-ala varautuu yhdessä kyberuhkiinhttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Energia-ala-varautuu-yhdessa-kyberuhkiin.aspxEnergia-ala varautuu yhdessä kyberuhkiin
Uudet puupohjaiset materiaalit apuna muovijätteen vähentämisessähttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Uudet-puupohjaiset-materiaalit-apuna-muovijätteen-vähentämisessä.aspxUudet puupohjaiset materiaalit apuna muovijätteen vähentämisessä
Mediatuotannossa ja asumispalveluissa valmistaudutaan 5G-verkkoonhttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Mediatuotannossa-ja-asumispalveluissa-valmistaudutaan-5G-verkkoon.aspxMediatuotannossa ja asumispalveluissa valmistaudutaan 5G-verkkoon
Mitä kuuluu Australiaan?https://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Mita-kuuluu-Australiaan.aspxMitä kuuluu Australiaan?
Multifunktionaaliset polysakkaridit tuovat elintarviketeollisuudelle uusia mahdollisuuksiahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Multifunktionaaliset-polysakkaridit-avaavat-uusia-mahdollisuuksia.aspxMultifunktionaaliset polysakkaridit tuovat elintarviketeollisuudelle uusia mahdollisuuksia
Liiketoimintaa liikenteeseenhttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Liiketoimintaa-liikenteeseen.aspxLiiketoimintaa liikenteeseen
Maailma kuluttajien silminhttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Maailma-kuluttajien-silmin.aspxMaailma kuluttajien silmin
Jari Gustafsson: Vanhoja ja uusia työjuhtia taantuman voittamiseksihttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Jari-Gustafsson-Vanhoja-ja-uusia-taantuman-voittamiseksi.aspxJari Gustafsson: Vanhoja ja uusia työjuhtia taantuman voittamiseksi
Joustavan energiatuotannon kärkimaaksihttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Joustavan-energian-karkimaaksi.aspxJoustavan energiatuotannon kärkimaaksi
Kohti hiilineutraaleja materiaalejahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Kohti-hiilineutraaleja-materiaaleja.aspxKohti hiilineutraaleja materiaaleja
Robottiautojen esiinmarssihttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Robottiautojen-esiinmarssi.aspxRobottiautojen esiinmarssi
Idean jyvistä isoihin innovaatioihinhttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Idean-jyvista-isoihin-innovaatioihin.aspxIdean jyvistä isoihin innovaatioihin
Kun osaat mitata, osaat parantaahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/MIKES-tekee-vaativia-mittauksia-teollisuuden-kayttoon.aspxKun osaat mitata, osaat parantaa
Teollinen internet haastaa Suomenhttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Teollinen-internet-haastaa-Suomen.aspxTeollinen internet haastaa Suomen
Salofa tuo pikatestit terveyden ja ympäristön seurantaanhttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Salofa-tuo-pikatestit-terveyden-ja-ympariston-seurantaan.aspxSalofa tuo pikatestit terveyden ja ympäristön seurantaan
Ruokatutkimuksen keinoin kohti parempaa maailmaahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Ruokatutkimuksen-keinoin-kohti-parempaa-maailmaa.aspxRuokatutkimuksen keinoin kohti parempaa maailmaa
Infinited Fiber tuo muutoksen tekstiiliteollisuuteenhttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Infinited-Fiber-tuo-muutoksen-tekstiiliteollisuuteen.aspxInfinited Fiber tuo muutoksen tekstiiliteollisuuteen