Cleantech

Cleantech

Puhdasta asiaa

Miten tehdä ympäristö­ystävällistä tekniikkaa, joka vielä menestyy markkinoilla? Esimerkkejä on jo paljon. On pieniä ja suuria yrityksiä. On kaupallistettua tekniikkaa, tutkimusta ja sinisiä ajatuksia.

kalevi rantanen

Puhtaasta teknologiasta puhuttaessa edessä on positiivinen ongelma. Vain pienestä osasta kiinnostavia teknologioita voi kertoa yhdessä jutussa.

Maailmaa likaavat eniten fossiilisten polttoaineiden päästöt. Siksi tarvitaan suuria määriä puhtaita polttoaineita.

Lentoyhtiötkin ovat alkaneet tosissaan kokeilla biopolttoaineita. Hollantilainen KLM aloitti maaliskuun lopussa koesarjan lentoja Oslosta Amsterdamiin. Polttoaineseoksesta on puolet fossiilista ja puolet uusiutuvaa.

Uusiutuva puolikas on suomalaisen Nesteen biopolttoainetta, joka on valmistettu Porvoon jalostamolla camelina­- eli kitupellavaöljystä. Lentojen aikana tehdään mittauksia, jotka kertovat biopolttoaineen käyttäytymisestä verrattuna fossiiliseen kerosiiniin.

Dieselmoottoreita ja lentokoneiden suihkumoottoreita tarvitaan, mutta päästöjä pitää vähentää. Ratkaisu on uusiutuva polttoaine.

Joissakin asioissa Neste on enemmän kuin yksi toimittajista. Se on maailman suurin uusiutuvan dieselin valmistaja.

Tehtaat toimivat Porvoossa, Singaporessa ja Rotterdamissa. Kehitystyötä on tehty ja tehdään edelleen Porvoossa.

Uuden polttoaineen luominen on vaatinut asiantuntemusta, aikaa, rahaa, valmiutta ottaa riskejä ja hitusen onneakin. Neste käynnisti yhteistyökumppaneineen tutkimukset vuonna 1993. Laboratoriokokeet alkoivat vuonna 1994. Uusiutuvien polttoaineiden tarve ennakoitiin jo silloin, kun harva uskoi niiden kaupallisiin mahdollisuuksiin.

Ensimmäinen tuotantolaitos alkoi vuonna 2007 tuottaa NExBTL-dieseliä. Lyhenne tulee sanoista Neste ja Bio to Liquid. Sisällöllisesti se tarkoittaa HVO-tekniikalla eli kasviöljyn vetykäsittelyllä valmistettua dieseliä. Perinteinen bio­diesel on rasvahappometyyliesteriä eli FAMEa. Tärkeä ratkaisu oli aikanaan valita HVO ja hylätä FAME, jota valtiot tukivat 1990-luvulla, mutta jossa oli kylmänkestävyys- ja muita ongelmia.

Neste on halunnut erottautua vanhanaikaisista biodieseleistä ja puhuu siksi mieluummin uusiutuvasta kuin biodieselistä.

Atomikerroksella vihreyttä

Atomikerroskasvatus eli ALD on myös puhdasta teknologiaa, mutta poikkeaa polttoaineiden tuotannosta jo määrällisesti. Määrät ovat pieniä. Melkein minkä tahansa materiaalin pinnalle rakennetaan näkymättömän ohuita, nanometriluokan suojakerroksia. Yksi alan pioneereista ja johtavista yrityksistä on suomalainen Picosun. Tekniikan Maailma on kertonut (TM 13/16, s. 77), miten orgaanista elektroniikkaa voidaan suojata yhtiön ALD-teknologialla.

Atomikerroskasvatuksella parannetaan aurinkokennojen, akkujen, näyttöjen ja ledivalojen toimintaa. Siksi se ­lukeutuu luontevasti ympäristöystävälliseen, puhtaaseen teknologiaan.

”Osien korroosiosuojaus tullut viime aikoina mukaan”, lisää toimitusjohtaja Juhana Kostamo.

Pinnoituksen kustannuksia pyritään alentamaan koko ajan ja tuloksia onkin saavutettu. Helsingin yliopisto ja ­Picosun julkistivat heinäkuussa kaupallisen menetelmän pinnoitteen rakentamiseksi valon avulla.

Tavallisessa ALD-pinnoituksessa tarvitaan kaksi lähtöainetta, valoavusteisessa vain yksi.

”Tämä on merkittävä teknologinen edistysaskel, joka mahdollistaa äärimmäisen ohuiden pinnoitteiden käytön yhä useammissa tuotteissa”, Kostamo kertoo.

Korroosiossa on kysymys isoista ­asioista ja rahoista. Emma Salmen väitöskirjatutkimus Helsingin yliopistossa antaa kuvaa ongelman suuruudesta. Korroosio syö maailman bruttokansantuotteesta 3–4 prosenttia. Suomessa menetykset ovat yhdeksän miljardia euroa vuodessa. Tuhot kompensoidaan tuottamalla uutta materiaalia, jolloin syntyy myös päästöjä.

Salmi tutki, miten ALD-tekniikalla voidaan suojata terästä. Hän rakensi niukkaseosteisen teräksen pinnalle kalvoja alumiinin ja tantaalin oksideista. Kokeet osoittivat, että kalvo toimii, mutta hyvän tuloksen saamiseksi pinta on ensin puhdistettava ja muutenkin valmisteltava hyvin. Jatkotutkimuksia tarvitaan vielä ennen ratkaisun kaupallistamista.

Paljon muutakin tutkimusta tehdään. Tuore esimerkki on mikroskooppinen superkondensaattori, jonka Teknologian tutkimuskeskus VTT on kehittänyt ALD-tekniikan avulla. Se toimii elektroniikassa energiavarastona. Sovellukset vievät puhdasta teknologiaa eteenpäin monin tavoin. Esimerkiksi energian kulutusta ja ympäristön tilaa tarkkailevien sensorien rakentaminen helpottuu. Sensori voi varastoida ympäristöstä louhimaansa energiaa.

Vauhtipyöriä, roskiksia...

Uusiutuva diesel ja ALD-teknologia ovat esimerkkejä ratkaisuista, joiden toimivuus on osoitettu. Toisessa ääripäässä, sinisinä ajatuksina, on TeraLoopin sähkövarasto.

Sähkön varastointi kuuluu ongelmiin, joihin on monien mielestä mahdotonta löytää hyvää ratkaisua. Oskari Heikkilä ja Petri Saarinen, keksijät Teraloopin takana, vakuuttavat tekevänsä mahdottoman mahdolliseksi. Yhtiön idea on magneettisen levitaation ja vauhtipyörän yhdistelmä. Muuta he eivät tekniikasta ole kertoneetkaan. Näyttöä toimivuudesta ja taloudellisuudesta ei ole, koska tässä vaiheessa vasta suunnitellaan prototyyppiä.

Uusi vauhtipyörä kuuluu ratkaisuihin, joita kannattaa tavoitella, vaikka ei saisikaan. Ja ideoita, jotka kannattaa mainita, vaikka tietoa on vielä vähän.

Jos haetaan maanläheistä ja hienostelematonta puhtaan teknologian sovellusta, verkostoitunut roskalaatikko on hyvä ehdokas. Espoolainen Enevo tekee laatikosta älykkään. Kanteen kiinnitetään 450 gramman painoinen, isohkon omenan kokoinen sensori. Se mittaa ultraäänellä jätesäiliön täyttöasteen ja lähettää tiedot verkkoon. Yhtiö vakuuttaa, että sensori toimii ilman huoltoa ja litiumpatteri riittää yli kymmeneksi vuodeksi.

Järjestelmä laskee jätteenkeräysautoille optimaaliset reitit kuukaudeksi eteenpäin. Auto tulee ajoissa, mutta ei turhan aikaisin. Käyttäjät ovat kertoneet, että polttoainekulut ovat parhaimmillaan vähentyneet kymmenillä prosenteilla.

Puhtautta ydinjäteteknologialla

Ydinenergiateknologia on jätetty usein cleantech-luokittelun ulkopuolelle, mutta tilanne on muuttumassa. Kansainvälinen Global Cleantech Group on sisällyttänyt sadan yrityksen valiokokoelmaan ensimmäisen kerran ydinenergia-alan yrityksen, fuusioenergiaa kehittävän General Fusionin.

Suomessa on tehty merkittävää kehitystyötä useilla fissioenergiatekniikan eli ”tavallisen” ydinvoiman erikoisaloilla. Käytetyn polttoaineen loppusijoituksessa suomalaiset kulkevat ruotsalaisten kanssa maailman kärjessä.

Loppusijoituksessa tarvitaan monenlaista teknologiaa, kuten erikoisajoneuvoja. Turkulainen Cadring ja sen tamperelainen tytäryhtiö Microteam Oy ovat suunnitelleet Posivalle siirto- ja asennusajoneuvon prototyypin käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoituskapselien käsittelyn testausta varten. Prototyypin pohjalta suunnitellaan etäohjattava ajoneuvo, joka pystyy paikantamaan melkein 25 tonnin painoisen kapselin tarkasti.

”Muutaman millimetrin tarkkuudella”, sanoo Cadringin ja Microteamin toimitusjohtaja Mika Kaitonen.

Laitteen turvallisuusvaatimuksiin kuuluu muun muassa se, että kapseli on pystyttävä palauttamaan turvalliseen tilaan myös minkä tahansa yksittäisen komponentin vikaantuessa.

Olisi tuhlausta hyödyntää hienoa teknologiaa vain Suomessa. Kesäkuussa Posiva perustikin Posiva Solutions Oy:n, joka keskittyy käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoituksen tietotaidon myyntiin. Markkinoita on pitkäksi aikaa. Ydinvoimaloita rakennetaan lisää etenkin Aasiassa. Nekin maat, jotka luopuvat ydinvoimasta, joutuvat käsittelemään ydinjätteitä.

Puhdasta ilmaa leikkaussaliin

Puhdas teknologia tarkoittaa muutakin kuin luonnonympäristön suojelemista saasteilta. Myös ihmisiä pitää suojella. Yhä tärkeämpää on pitää ilma puhtaana taudinaiheuttajista, joita vastaan on vaikea taistella, jos ne pääsevät elimistöön. Suomalainen ilmastointilaitevalmistaja Halton on kehittänyt uuden sukupolven leikkaussali-ilmastointia. Ensimmäiset järjestelmät toimitetaan Tukholman Karoliinisen sairaalan leikkaussaleihin Solnaan.

Teknologia, jonka kauppanimi on Vita OR Zone, tuottaa puhtaan ilman osaan leikkaussalia. Ylhäältä alas virtaavilla ilmasuihkuilla synnytetään leikkauspöydän ympärille ilmaseinä, joka estää hiukkasten pääsyn haavaan.

Pahin mikrobilähde on kirurgeista ja hoitajista irtautuvat hiukkaset. Ylhäältä tuleva ilmavirta huuhtelee leikkausaluetta ja estää mikrobeja pääsemästä haavaan. Kirurgit työskentelevät ”vasta­tuuleen”. Periaate on sama kuin ravintoloissa, joihin Halton on toimittanut paljon ilmastointijärjestelmiä. Kokki työskentelee yleisön näkyvissä, mutta näkymätön ilmaseinä estää käryjen leviämisen.

Indeksien kertomaa

Suomessa on paljon puhdasta teknologiaa ja sitä tuottavia yrityksiä. Niin on muuallakin. Mihin me siis sijoitumme maailmassa?

Global Cleantech Group (CTG) on 2002 perustettu yhteisö, joka haluaa kiihdyttää ekologisesti kestäviä innovaatioita. CTG julkaisee luontosäätiö WWF:n kanssa parin vuoden väliajoin indeksiä, joka kertoo puhtaan tekniikan innovaatioista 40 maassa.

Tuoreimmassa vertailuindeksissä vuodelta 2014 Suomi sijoittuu toiseksi Israelin jälkeen ja ennen Yhdysvaltoja. Israel oli huipulla aloittajayritysten (start-up) suuren lukumäärän takia. Suomen vahvoiksi puoliksi mainittiin työvoiman mobilisointi innovatiivisen cleantechin kehittämiseksi sekä ponnistelut alan viennin lisäämiseksi. Yhdysvalloissa on tehty suurimmat pääomasijoitukset alalle.

CTG tekee myös vuotuisen sadan yrityksen listan, jolle asiantuntijapaneeli valitsee lupaavia yrityksiä puhtaan teknologian alalla. Viimeisimmällä, vuoden 2015 listalla oli yksi suomalainen yritys, Canatu. Se valmistaa kosketusnäyttöjen kalvoja puhtaasta raaka-aineesta eli nanohiilinupuista.

On myös vertailuja, joissa sijoitumme huonosti. Global Footprint Network tutkii ekologista jalanjälkeä eli pinta-alaa, joka vaaditaan kulutettujen tavaroiden ja palvelujen tuottamiseen. Jalanjälkivertailussa Suomi on parinkymmenen huonoimman maan joukossa, jälleen Israelin ja Yhdysvaltojen kanssa. Suomessa ekologinen jalanjälki on 5,9 globaalihehtaaria henkeä kohti, kun luonnon kantokyvyn yläraja on 1,7 globaalihehtaaria.

Rikkaat maat käyttävät vähän resursseja tuoteyksikköä kohti, mutta suuren kokonais­kulutuksen takia ympäristökuormitus on suuri. Köyhän maan tekniikka voi olla tuhlaavaa, mutta pienen kulutuksen takia ympäristövaikutukset ovat pieniä. Burkina Fasossa jalanjälki on 1,2 globaalihehtaaria per asukas.

Ristiriitaiset arviot kertovat, että maailma on litteämpi kuin usein ajattelemme. On hyödytöntä laittaa maita yleisesti paremmuusjärjestykseen, mutta vertailut antavat tietoa itse kunkin vahvoista ja heikoista kohdista.

Myös innovaatioiden maailma on litistynyt. Kilpailua voi tulla mistä tahansa. Samassa listassa Canatun kanssa oli myös kenialainen aurinkoenergiayhtiö M-KOPA Solar.

Nousevista kilpailijoista isoin on Kiina, mutta se on myös suuri ostaja. Missä on ­uhkia, siellä on myös mahdollisuuksia.

Monet yritykset ovat mahdollisuuksia jo hyödyntäneet. Lahtelainen energiayritys Oilon sai äsken insinöörityöpalkinnon ­vähäpäästöisestä kaasupolttimesta. Ratkaisu kehitettiin alun perin Pekingiä varten. Paikka ei ole sattuma. Kiinan suurkaupungeilla on paineita vähentää päästöjä nopeasti.

Metallikatalyytin, palamisen tarkan ohjauk­sen ja muiden innovaatioiden avulla insinöörit saivat typpioksidipäästöt ennennäkemättömän alas. Tärkeää on, että hyötysuhdekin parani samalla. Hyvän hyötysuhteen ansiosta takaisinmaksuaika on niin lyhyt, että myös hinnasta tuli kilpailukykyinen.

Vielä paljon muuta

Lisää esimerkkejä puhtaista teknologioista ja niitä markkinoivista yrityksistä:

• Dieselmoottorin ja aurinkovoiman hybridi (Wärtsilä)

• Aaltoenergia (Fortum, AW-Energy, Wello)

• Nures-menetelmä radionuklidien sitomiseksi (Fortum)

• Jätevesien alipainekeruu (Evac)

• Polttoaine-etanolia sahanpurusta (St1)

• Ydinturvallisuusalan tutkimuspalvelut (VTT)

• Ilmaa puhdistava viherseinä (NaturVention)

• Ekokylä (Ekokem)

• Turvekuidun hyödyntäminen (Vapo)

• Moneen kertaan käytettävät kuluttaja­pakkaukset (RePack)

• Uudet kiinteäoksidi- eli SOFC-polttokennot (Convion)

• Nesteen mikrosuodatus ilman kemikaaleja ja suodatinvaihtoja (Sofi Filtration)

• Orgaaniset lannoitteet ja tilakohtainen täsmä­lannoitus (Soilfood)

• Älykäs jäteluokittelurobotiikka (ZenRobotics)

• Maaperän puhdistaminen sähköllä (Eko Harden Technologies)

kuvat: Halton, Neste Oil, Savo-Solar, VTT, Posiva Oy, LUT / Ville Jahn ja Eeva Anundi

Vielä paljon muuta

Lisää esimerkkejä puhtaista teknologioista ja niitä markkinoivista yrityksistä:

• Dieselmoottorin ja aurinkovoiman hybridi (Wärtsilä)

• Aaltoenergia (Fortum, AW-Energy, Wello)

• Nures-menetelmä radionuklidien sitomiseksi (Fortum)

• Jätevesien alipainekeruu (Evac)

• Polttoaine-etanolia sahanpurusta (St1)

• Ydinturvallisuusalan tutkimuspalvelut (VTT)

• Ilmaa puhdistava viherseinä (NaturVention)

• Ekokylä (Ekokem)

• Turvekuidun hyödyntäminen (Vapo)

• Moneen kertaan käytettävät kuluttaja­pakkaukset (RePack)

• Uudet kiinteäoksidi- eli SOFC-polttokennot (Convion)

• Nesteen mikrosuodatus ilman kemikaaleja ja suodatinvaihtoja (Sofi Filtration)

• Orgaaniset lannoitteet ja tilakohtainen täsmä­lannoitus (Soilfood)

• Älykäs jäteluokittelurobotiikka (ZenRobotics)

• Maaperän puhdistaminen sähköllä (Eko Harden Technologies)