Kun metallien kysyntä kasvaa ja raaka-aineet muuttuvat yhä haastavammiksi, tutkimus kytkeytyy entistä tiiviimmin teollisuuden arkeen. Aalto-yliopiston ja ruotsalaisen Bolidenin yhteistyössä väitöstutkijat perehtyvät sulattojen haasteisiin Suomen Harjavallassa ja Ruotsin Rönnskärissä.
Boliden on yksi Euroopan johtavia metallialan yhtiöitä. Yhtiö jalostaa muun muassa kuparia ja sinkkiä sekä jalometalleja, joilla on keskeinen rooli vihreässä siirtymässä sekä rakentamisen ja elektroniikan ratkaisuissa.
Aallon ja Bolidenin yhteistyö juontaa juurensa vuosikymmenien taakse, ja se on ollut tiivistä sekä Bolidenin Harjavallan että Kokkolan yksiköiden kanssa. Yhteistyön uusin muoto on kansainvälinen Bolidenpaketet-tohtorikouluohjelma, jossa on mukana metallisulattoja Suomesta, Ruotsista ja Norjasta. Ohjelma laajeni Aaltoon vuonna 2022, ja se rahoittaa kahta Aallon väitöstutkijaa kerrallaan.
Väitöskirjayhteistyö on tiivistänyt Aallon metallurgian tutkimusryhmän yhteistyötä Boliden Harjavallan kanssa. Samalla se on avannut Aallolle uusia ruotsalaisyhteyksiä Bolidenin Rönnskärin tuotantoyksikön ja Luulajan teknillisen yliopiston kanssa.
”Laajentunut yhteistyö Boliden Rönnskärin ja Luulajan teknillisen yliopiston kanssa on kasvattanut uutta teknologista ja tieteellistä osaamista kaikille osapuolille, myös meille tänne Aaltoon. Lisäksi yhteistyö vahvistaa tutkijoiden kansainvälisiä ammatillisia verkostoja, mikä hyödyttää pidemmällä tähtäimellä koko toimialaa”, sanoo Aallon kemian tekniikan korkeakoulun varadekaani, hydrometallurgian professori Mari Lundström.
Väitöstöiden aiheet nousevat Bolidenille ajankohtaisista tutkimustarpeista.
”Yliopistojen kokeelliset tutkimusympäristöt tuottavat meille korkeatasoista ja luotettavaa tietoa. Me tarjoamme verkostoon osaamista, havaintoja ja kokemusta viidestä tuotantoyksiköstä. Lisäksi toimitamme tutkijoille raaka-ainenäytteitä ja dataa”, kertoo Boliden Harjavallan tutkimus- ja kehityspäällikkö Petri Latostenmaa.
Aallon tohtoriopiskelija Iida Pankka tutkii Bolidenpaketet-ohjelmassa kuparisulattojen uunimateriaalien kulumista korkeissa lämpötiloissa. Vaikka materiaalit ovat tulenkestäviä, ne kuluvat ajan myötä, ja niiden uusiminen on merkittävä kustannuserä.
Osa Pankan keväällä 2026 valmistuvasta väitöstyöstä on tehty Bolidenin Harjavallan ja Rönnskärin sulatoilla. Tutkimuksen vaikutukset kohdistuvat suoraan kustannussäästöihin, mutta tulosten vieminen käytäntöön etenee vaiheittain pienten kokeilujen ja prosessimuutosten kautta.
”Saatu tieto voi olla arvokasta tulevia lämpöteknisiä simulointeja ja uunien optimointia varten. Työn aikana olemme myös oppineet lisää tiilivuorausten toiminnasta, mikä auttaa meitä löytämään keinoja vähentää niiden kulumista”, Bolidenin prosessikehityksen, automaation ja digitalisaation päällikkö Robert Johansson kertoo.
”Iidan tulokset auttavat meitä tarkastelemaan prosessiamme ja operatiivisia toimintatapojamme, jotka saattavat voimistaa havaittua tiilien kulumismekanismia, ja toivottavasti kehittämään parhaat käytännöt, joilla voimme pidentää PS-konvertterin käyttöikää ja lopulta pienentää siihen liittyviä kustannuksia”, sanoo Boliden Rönnskärin sulatto-liiketoiminta-alueen metallurgi Jane Mulenshi Gustafsson.
Aallon tohtoriopiskelija Henri Palomäki tutkii kuparimalmien arseenipitoisuuksien aiheuttamia haasteita, kun energiamurros kiihdyttää kuparin kysyntää.
”Tutkimuksella on käytännön merkitystä myös työturvallisuuden ja työhygienian kehittämisessä. Raaka-aineiden koostumuksen muuttuessa ymmärrystä on tärkeä lisätä jatkuvasti”, Latostenmaa sanoo.
Petri Latostenmaa, Tutkimus- ja kehityspäällikkö, Boliden HarjavaltaYritysyhteistyössä tehty korkeatasoinen väitöstutkimus tukee perusopintoja ja varmistaa perustutkintojen laadun, kun opetushenkilöstöllä on vahva osaaminen sekä ymmärrys liiketoiminnasta ja teollisuuden tarpeista.
Aallon post-doc-tutkija Mika Sahlmanin yhteistyö Boliden Harjavallan kanssa alkoi jo diplomityöstä ja johti Boliden Harjavallan rahoittamaan väitöstyöhön, jossa hän tutki nikkelin vaikutuksia kuparielektrolyysissä. Nikkeli on kuparintuotannon arvokas sivutuote, mutta liian korkeina pitoisuuksina se aiheuttaa ongelmia.
”Väitöstyössä määritin elektrolyytin maksiminikkelipitoisuudeksi 20-27 grammaa litrassa prosessin ominaisuuksista riippuen. Kehitin myös partikkeliseurantalaitteiston, jonka avulla voidaan kuvantaa anodiliejun liikkumista kuparielektrolyysissä sekä nikkelin vaikutusta liejun käyttäytymiseen”, Sahlman kertoo.
”Tutkimuksessa testattiin uusia menetelmiä monimutkaisten ilmiöiden tarkasteluun, mikä on meille erittäin arvokasta. Aihe on tärkeä Bolidenin tulevaisuuden kilpailukyvylle, sillä kuparintuotannossa käsitellään yhä vaativampia raaka-aineita”, Latostenmaa sanoo.
Sahlman jatkaa yhteistyötään Bolidenin kanssa Aallon post-doc-tutkijana ja osallistuu uuden Paketet-ohjelman suunnitteluun. Jatkossa Boliden tarvitsee tohtoritason tutkimusta erityisesti vaativien raaka-aineiden käsittelyyn, materiaalitehokkuuden parantamiseen ja sivutuotteiden hyödyntämiseen.
Diplomityöt ovat tärkeä osa Bolidenin tutkimus- ja kehitystoimintaa. Vuosina 2022–2026 Bolidenpaketet-ohjelman rinnalla on valmistunut Aallosta viisi diplomityötä, joista moni on johtanut työllistymiseen Harjavallassa.
”Kilpailu osaamisesta kiristyy. Yritysyhteistyössä tehty korkeatasoinen väitöstutkimus tukee perusopintoja ja varmistaa perustutkintojen laadun, kun opetushenkilöstöllä on vahva osaaminen sekä ymmärrys liiketoiminnasta ja teollisuuden tarpeista”, toteaa Latostenmaa.
Teksti: Marjukka Puolakka
Metallurgian osaamista tarvitaan nyt kipeästi, kun energiamurros lisää metallien kysyntää ja materiaalien uusiokäyttö vaatii uutta osaamista.
Prof. Mari Lundströmin johtama tutkimusryhmä
Pitkäjänteinen väitöskirjayhteistyö mahdollistaa tiedonsiirron ja dialogin, jossa sekä yritys, yliopisto että tohtoriopiskelija oppivat toisiltaan.
