Uutiset

Kasvipohjainen kemikaali osoittautui fossiilisia tehokkaammaksi metallien jalostuksessa

Selluloosaan pohjautuva yhdiste on uusiutuva ja myrkytön. Se myös nopeuttaa metallien rikastusprosessia ja vähentää muiden kemikaalien käyttöä.
Copper mineral concentrated after flotation. Image: Nina Pulkkis
Vaahdotuksella saatua kuparirikastetta. Kuva: Aalto-yliopisto / Nina Pulkkis

Maaperästä louhittuja metalleja tarvitaan lähes kaikkialla arjessamme, mutta niiden tuotanto kuormittaa raskaasti ympäristöä. Metalleja rikastetaan eli erotetaan muusta maa-aineesta yleisesti vaahdotusprosessilla, jossa käytetään fossiilisista raaka-aineista valmistettuja kemikaaleja.

Aalto-yliopiston tutkijat ovat kehittäneet uuden selluloosapohjaisen yhdisteen, joka voi korvata perinteiset vaahdottajakemikaalit. Selluloosa on kasvien soluseinien rakennusaine, jonka osuus esimerkiksi suomalaisten puiden kuivapainosta noin 40 prosenttia. Uusi yhdiste onkin uusiutuva, biohajoava ja myrkytön. Lisäksi se on tehokkaampi kuin nykyiset kaupalliset menetelmät.

Idean kehittänyt Aalto-yliopiston professori Rodrigo Serna sanoo, että metallien ja muiden mineraalien rikastamisessa on käytetty vuosikymmeniä samankaltaisia kemian teknologiaa.

”Halusimme löytää näille kemikaaleille kestävämpiä vaihtoehtoja, joten kokeilimme laboratoriossa selluloosajohdannaista, jolla on sopivia kemiallisia ominaisuuksia. Oli melkoinen yllätys, kun jo ensimmäisissä kokeissa uusi yhdiste alkoi tuottaa enemmän mineraalia kuin perinteiset menetelmät”, hän kertoo.

Vaahdotuksessa murskatun malmin, veden ja kemikaalien sekoitukseen synnytetään ilmakuplia, joihin mineraalit kiinnittyvät. Näin syntyy vaahto, josta mineraalit kerätään. Erilaiset kemikaalit säätelevät vaahdon muodostumista tai vaikuttavat mineraalien pintaominaisuuksiin niin, että ne tarttuvat ilmakupliin.

Selluloosapohjainen yhdiste osoittautui monella tapaa tehokkaammaksi kuin nykyisin käytetyt vaahdottajakemikaalit. Se erottaa enemmän mineraaleja ja nopeuttaa prosessia sekä toimii vakaammin, sillä se ei ole yhtä herkkä käsiteltävän seoksen pH-arvon vaihteluille. Se myös vähensi sinkin käsittelyssä mineraalien pintarakenteeseen vaikuttavan kokoojakemikaalin tarvetta.

Uutta teknologiaa on tutkittu laboratoriossa kuparia ja sinkkiä sisältävillä malmeilla, ja sen toimintaa on pilotoitu koetehtaalla. Sitä on kokeiltu myös kuparin erottamiseen pieniä mineraalimääriä sisältävissä rikastusjätteessä. Parhaillaan tutkijat testaavat teknologiaa kullan rikastamiseen.

Mineraalivarannot ehtyvät

CellFroth-nimen saaneelle teknologialle on haettu patenttia, ja seuraavaksi tiimin tavoitteena on tutkia sen kaupallistamismahdollisuuksia. Teollisessa mittakaavassa uusi teknologia vaatisi tehtailta vähemmän kapasiteettia ja kemikaalien käyttöä. Sillä voidaan myös käsitellä materiaaleja, joissa on pienempiä mineraalipitoisuuksia. Tulevaisuudessa mineraalivarantojen ehtyessä joudutaan prosessoimaan suurempia massoja huonolaatuisia malmeja.

”Kaivosalalla on suuri paine kehittää ympäristöystävällisempiä toimintatapoja. Samaan aikaan niiden täytyy parantaa tuottavuuttaan, kun raaka-aineiden tarve kasvaa ja varannot köyhtyvät. Näiden ei tarvitse olla ristiriidassa keskenään”, Rodrigo Sernasanoo.

Projekti on saanut rahoitusta Business Finlandin Research to Business (entinen TUTLI) -ohjelmasta.

Tutkimusartikkelit Aalto-yliopiston tutkimusportaalissa

Lue myös:

Tutustu meihin: Apulaisprofessori Rodrigo Serna

Apulaisprofessori Rodrigo Sernan tavoitteena on löytää uusia tapoja tuottaa riittävästi raaka-aineita nyky-yhteiskunnallemme.

assistant professor rodrigo serna photo by lasse lecklin
  • Julkaistu:
  • Päivitetty:

Lue lisää uutisia

Eemeli Mölsä saa tohtorinhatun
Yhteistyö, Yliopisto Julkaistu:

Tohtoritason osaamiselle on tarvetta, kun ABB valmistautuu vihreään loikkaan

Aalto-yliopiston ja ABB:n yhteisissä väitöstutkimushankkeissa koulutetaan tohtoreita, joilla on huippuosaamista tulevaisuuden menestystuotteiden kehittämiseen.
Cone Calorimeter Testing
Tutkimus ja taide Julkaistu:

BIOSUOJA-hanke pelastaa ihmishenkiä kehittämällä biopohjaisia palonestopinnoitteita

Lahjakas ryhmä nuoria tutkijoita pyrkii tekemään puusta myrkyttömiä palonestoaineita.
Visuaalisen tekoälyn avulla luotu hahmotelma kaupunkialueen kehittämiseksi Batterseassa, Lontoossa
Yhteistyö, Tutkimus ja taide, Opinnot Julkaistu:

Arkkitehtiopiskelijat suunnittelivat tekoälyn avulla sosiaalisia innovaatioita Lontooseen

Suunnittelussa yhdistettiin ensimmäistä kertaa laadullinen evolutionaarinen suunnittelu ja visuaalinen generatiivinen tekoäly.
Kuvassa näkyy ruokalista, johon eri aterioiden CO2-päästöt on merkitty värikoodilla ja euromääräisrellä hinnalla.
Mediatiedotteet, Tutkimus ja taide Julkaistu:

Tutkimus: Hiilijalanjäljen merkitseminen vaikuttaa joukkoruokailijoiden valintoihin – myös merkitsemistavalla on väliä

Saksassa toteutettu tuore tutkimus osoittaa, että opiskelijaravintolan asiakkaat valitsivat vähäpäästöisempiä aterioita, kun heille kerrottiin eri ateriavaihtoehtojen hiilijalanjälki. Vaikutus oli suurin, kun hiilijalanjälki kerrottiin liikennevalo-värikoodin ja euromääräisen hinnan yhdistelmänä. Tutkijan mukaan asia kannattaisi huomioida myös Suomessa, missä joukkoruokailu on erityisen suosittua.