Aalto Materials Platform

Biotalouden tutkimuksen ekosysteemi

Merkittäviä biotalouden tutkimushankkeita FinnCERES-yhteisössä

 

Käynnissä olevat hankkeet

DRIVEN 

Field-driven materials for functions, dissipation, and mimicking Pavlovian adaptation 

 

”Biomimetiikka on laaja tutkimusalue, joka on vauhdittanut uusien lujien, sitkeiden, bioyhteensopivien, likaa hylkivien tai hehkuvan väristen tai vähemmän kitkaa synnyttävien materiaalien kehittämistä. Tähän saakka alan tutkimuksessa on keskitytty lähinnä joko materiaalien passiivisiin ominaisuuksiin tai ominaisuuksiin, joita voidaan muuttaa jatkuvasti samalla tavalla, esimerkiksi muuttamalla lämpötilaa. 

Viime aikoina materiaalitieteilijät ovat inspiroituneet biologisten järjestelmien signaloinnista, energiahäviöstä ja epätasapainoisten järjestelmien hallinnasta. Uudessa ERC-hankkeessa haluan tutkia uudenlaisia biomimeettisia materiaaleja, jotka ovat aktiivisia ja uusilla tavoilla vuorovaikutuksessa ympäristönsä kanssa.  Materiaalit voivat vaihtaa olotilaansa, kun niihin syötetään energiaa, ja ne voivat myös oppia uusia ominaisuuksia.” - Professori Olli Ikkala. 

ERC, professori Olli Ikkala

 

BHIVE 

Bio-derived HIgh-Value polymers through novel Enzyme function

 

Hankkeessa pyritään vauhdittamaan genomiaikakauden hyötyjä löytämällä proteiineja ja entsyymejä, joilla on aiemmin tuntemattomia hyödyllisiä ominaisuuksia, uusiutuvien luonnonvarojen, esimerkiksi lignoselluloosien, muokkauksessa ja prosessoinnissa. Näitä etsitään biotekniikan uusimmilla menetelmillä geenisekvensseistä sekä tutkimalla vähän karakterisoituihin entsyymiperheisiin kuuluvien proteiinien sukulaisuussuhteita. Hankkeen keskeinen osa on menetelmäkehitys, jolla pyritään tehostamaan haluttuja ominaisuuksia omaavien proteiinien ja entsyymien löytymistä erittäin kirjavista ja laajoista proteiinijoukoista.

ERC, apulaisprofessori Emma Master

 

SuperRepel 

Superslippery Liquid-Repellent Surfaces 

 

Superhydrofobisilla pinnoilla on jäätymistä ja biologisen aineksen kertymistä estävien ominaisuuksiensa ansiosta valtavat sovellusmahdollisuudet. Esimerkiksi vaatteet, kameran linssit ja puhelimet voitaisiin pitää kuivina ja puhtaina, eivätkä autot, laivat, lentokoneet ja aurinkokennot kontaminoituisi ja jäätyisi. 

”Tässä ERC-hankkeessa pyrin edistämään merkittävästi uudentyyppisten, kehittyneiden kostumattomien pintojen kehittämistä. Lisäksi kehitän karakterisointitekniikoita ja tutkin tällaisten pintojen uusia sovellustapoja. Uusien pintojen kehittämisen ja valmistamisen lisäksi aiomme luoda uusia menetelmiä vettä hylkivien ominaisuuksien arvioimiseksi. On todella hienoa päästä tämän ERC-hankkeen myötä osallistumaan kostumattomien pintojen tutkimuksen ja tekniikan nopeasti kasvavan alan kehittämiseen.” – Professori Robin Ras.

ERC, professori Robin Ras

 

WoCaFi

Unlocking the Entire Wood Matrix for the Next Generation of Carbon Fibers

 

WoCaFi-hankkeessa visioidaan biopohjaisten hiilikuitujen valmistukseen mullistavaa lähestymistapaa, jossa perinteisten selluloosa- ja ligniinikuitujen haitat ohitetaan kokonaan uudentyyppisten hybridiprekursorikuitujen avulla; nämä sisältävät samanaikaisesti kaikkia puupohjaisia polymeerejä eli selluloosaa, hemiselluloosaa ja ligniiniä. 

 Nämä biopohjaiset, edulliset hiilikuidut vähentävät riippuvuutta uusiutumattomista öljypohjaisista raaka-aineista ja soveltuvat erittäin hyvin kevyisiin sovelluksiin auto-, urheilu- ja vapaa-ajan sektoreilla.

ERC, Staff Scientist Michael Hummel

 

Trash-2-Cash

Uusia kuituja tuotanto- ja kulutusjätteestä

 

Yhtä resurssia on tulevaisuudessa saatavilla runsaasti – jätettä. Idea tekstiilien kierrättämisestä on ollut suosittu jo vuosikymmeniä, mutta nykyisillä mekaanisilla menetelmillä heikkolaatuiset kankaat soveltuvat vain teollisuuden sovelluksiin, kuten eristämiseen, ja valmistusvaiheen tekstiilijätteen muuntaminen uusiksi tuotteiksi (upcycling) on mahdotonta toteuttaa oikeassa mittasuhteessa. 

Trash-2-Cash-hankkeessa (T2C) ehdotetaan uutta mallia, jossa paperi- ja tekstiilijätettä kierrätetään kemiallisesti – tuloksena kankaat, jotka vastaavat laadultaan uusia materiaaleja – sellaisten tuotteiden valmistamiseksi, joita voidaan jäljentää teollisesti ja kierrättää loputtomasti.

EU Horisontti 2020 -ohjelma, Staff Scientist Michael Hummel

 

 

Päättyneet hankkeet

DWoC 

Design Driven Value Chains in the World of Cellulose

 

Tähän hankkeeseen saatiin alun perin innoitus Aalto-yliopistossa vuonna 2012 toteutetusta CHEMARTS-kesähankkeesta, jossa monitieteinen ryhmä tekniikan ja muotoilun opiskelijoita loi esimerkiksi konseptit ”World of Cellulose” ja ”Luxurious Cellulose Finland”. Ideoita kehitettiin edelleen VTT:n ja Aalto-yliopiston professorien ja tutkijoiden kanssa, ja selluloosaa koskeva yhteinen tutkimusohjelma käynnistettiin. DWoC-konsepti perustuu yhtäältä muotoiluajattelun ja muotoilulähtöisen prototyyppien valmistuksen ja toisaalta vahvan teknologian kehittämiseen liittyvän osaamisen yhdistämiseen. DWoC-hankkeen tarkoitus on helpottaa ja tukea Suomen selluloosaekosysteemin kehittämistä.

TEKES, Aalto-yliopisto, VTT, TUT

 

DISCO

Metsätalouden, maatalouden ja puuperäisestä jätteestä peräisin olevien toisen sukupolven biopolttoaineiden tuotannon tutkimus.

 

Kasvimateriaalista saatava bioetanoli on kestävä vaihtoehto fossiilisille polttoaineille, koska kasvit tasapainottavat vapautuvan hiilidioksidin sitomalla sitä kasvaessaan. Lignoselluloosan tiiviisti pakkautunutta rakennetta on äärimmäisen vaikeaa rikkoa entsyymeillä, mikä tekee sen käytöstä bioetanolin tuotannossa hankalaa. DISCO-hankkeessa tutkittiin lignoselluloosan rikkomiseen käytettäviä uusia entsyymejä ja niiden toimintaa. Hankkeessa onnistuttiin kehittämään vaikuttavia ja kustannustehokkaita välineitä lignoselluloosasta peräisin olevan biomassan täydellistä hydrolyysia varten ja säilyttämään siten Euroopan johtoasema teollisessa entsyymien tuotannossa.

Euroopan komission FP7-puiteohjelma, professori Kristiina Kruus

 

MIMEFUN 

Biomimetics for Functions and Responses

 

Vastatakseen energiansäästötarpeisiin ja vähentääkseen riippuvuutta öljypohjaisista tuotteista materiaalitieteilijät etsivät yhä paremmin viritettäviä, funktionaalisia, kevyitä ja kestäviä materiaaleja. Luonto tarjoaa inspiraatiota, joka perustuu moniin konsepteihin, erinomaisista mekaanisista ominaisuuksista dynaamisiin ja herkästi reagoiviin ominaisuuksiin. Biologisiin materiaaleihin liittyy kuitenkin suuria haasteita niiden luontaisen monimutkaisuuden ja teknisen sovellettavuuden takia. Mimefun-hankkeessa kehitimme saveen perustuvia helmiäistä jäljitteleviä materiaaleja ja polymeereja, jotka perustuvat luonnon itsejärjestymismalliin. Osoitimme ensimmäistä kertaa, että äärimmäinen lujuus voidaan saada aikaan jäljittelemällä helmiäistä nanomittakaavan vahvistuskerrosten itsejärjestymisen avulla. Tulokset tasoittavat tietä materiaalin optimoinnille sovelluksia varten. Kehitimme myös karakterisointimenetelmiä varhaisten murtumavaiheiden tutkimiseen käyttämällä laser speckle -kuvantamista. Diagnoosimenetelmällä on tarkoitus optimoida biomimeettisiä materiaaleja. Itsejärjestyneitä materiaaleja kehitettiin nanoselluloosan pohjalta, ja tuloksena olivat lujittuneet nanokomposiitit, joissa esiintyy molekyyliteknisiä uhrisidoksia.

ERC, professori Olli Ikkala

 

SustainComp

Kestävien komposiittimateriaalien kehittäminen, kestävän muovitulevaisuuden suunnittelu 

 

Hankkeen yleistavoite oli kehittää uudentyyppisiä kestäviä komposiittimateriaaleja monenlaisia sovelluksia varten ja yhdistää nykypäivän suuret yritykset raaka-aine- ja loppukäyttöpuolella (esimerkiksi selluloosatehtaat ja pakkausvalmistajat) sekä pienet ja keskisuuret yritykset komposiittien käsittelyn puolella (esimerkiksi yhdisteiden ja komposiittien valmistajat). Nelivuotinen hanke käynnistyi 1. syyskuuta 2008, ja sen kokonaisbudjetti oli 9,4 miljoonaa euroa, mistä Euroopan komission rahoituksen osuus oli 6,5 miljoonaa euroa. 

Euroopan komission FP7-puiteohjelma, Marjo Kettunen

 

POLYCOND

Polymeeripohjainen suoja sähkölaitteille

 

Sähkömagneettiset häiriöt aiheuttavat ongelmia sähkölaitteille. Eurooppalaiset tutkijat pyrkivät parantamaan muovialalla toimivien pienten ja keskisuurten yritysten (pk-yritysten) kilpailukykyä kehittämällä kestäviä muovipohjaisia tuotteita, jotka suojaavat sähkömagneettisilta häiriöiltä ja staattisen sähkön purkauksilta.  Tutkijat keskittyivät muunnettujen polymeerien ja luontaisesti johtavien polymeerien komposiitteihin (seoksiin) sekä luontaisesti johtavien polymeerien ja johtavien nanoputkien hybridijärjestelmiin. Tulokset viittaavat siihen, että potentiaalia on monenlaisilla materiaaleilla, joihin saadaan kohtuullisin kustannuksin räätälöityjä sähköisiä ja fyysisiä ominaisuuksia.

Euroopan komission FP6-puiteohjelma, Marjo Kettunen

  • Julkaistu:
  • Päivitetty:
Jaa
URL kopioitu