KEMIA Kemi 3/ 20 17 ITÄMEREN arvoitukset avautuvat SUPERRASKAIDEN atomien metsästys T-PAIDOISTA E-paitoihin – äly tulee muotiin TULLIN tutkijat torppaavat rötöstelyn www.laboline.fi • info@laboline.fi • (09) 877 0080 TULOSSA UUSI V-LINE Ei pelkästään vetävän näköinen Sama tilavuus, kapeampi malli Turvallisuuden uusi suunta Kirsch LABEX-sarja Asecos UB-sarja Asecos K-sarja • Paloturvakaapit • Happo-emäskaapit • Myrkkykaapit • Kaasupullokaapit • Kipinäsuojatut jääkaapit ja pakastimet • Jäähdyttävät paloturvakaapit
Kemi KEMIA Tervetuloa stipendikumppaniksi! Kemiassa menestyneitä lukiolaisia ja uusia ylioppilaita palkitaan jälleen vuonna 2017 Kemia-lehden vuosikerralla. 040 577 8850 Sc an st oc kp ho to. Opettajat saavat valita stipendin arvoiset oppilaat lukioissaan. Mitä enemmän kumppaneita on mukana, sitä useampi lukiolainen saa iloisen yllätyksen kevään päättäjäisjuhlissa. • Myönteistä näkyvyyttä lakkiaistilaisuuksissa ja uutisissa, joissa kerromme hankkeesta ja sen mahdollistajista. • Logonne näkyviin kokosivun ilmoituksessa, jossa Kemialehti kertoo lehtistipendistä ja yhteistyökumppaneista. Lehtistipendi on kerännyt neljän vuoden aikana paljon kiitosta ja avannut jo yli 1700 nuorelle ikkunan kemian maailmaan. Vahvistathan kumppanipaikkasi 12. Kemia-lehti maksaa puolet jokaisesta vuosikerrasta, kumppanit toisen puolen. toukokuuta mennessä. Stipendejä jaetaan kemiasta laudaturin kirjoittaneille uusille ylioppilaille ja lukiolaisille, jotka ovat osoittaneet kiitettävää harrastuneisuutta kemiaan. Yhteistyökumppanina saatte: • Ilmoitustilaa Kemia-lehden julkaisuista samalla euromäärällä, jolla osallistutte hankkeeseen. Kemia-lehti on täynnä kiinnostavia juttuja kemian mahdollisuuksista ja merkityksestä. Lämpimästi tervetuloa! Leena Laitinen Kemia-lehden päätoimittaja leena.laitinen@kemia-lehti.fi puh. Kipinä kemistin uralle voi syttyä mukaansatempaavan tarinan äärellä! Tervetuloa jakamaan hyvää mieltä! Kutsumme yhteistyökumppaneiksemme yrityksiä ja organisaatioita. Hankkeeseen voi osallistua 2 500 tai 5 000 eurolla
44) Pi nt er es t Ga lle nKa lle lan m us eo Keväiset katontervaukset Tarvaspäässä ja muissa kulttuurikohteissa saavat jatkua myös tulevaisuudessa. Tietokoneet voidaan pian sulauttaa vaatteisiimme – jos me kuluttajat niin haluamme. Kiehtovana mahdollisuutena häämöttävät entistä raskaammat vakaat alkuaineet. 28) G. (s. 4 KEMIA 3/2017 SISÄLLYS Älyn, elektroniikan ja glamourin juhlaa. (s. Talkoot suomalaisen mäntytervan pelastamiseksi ovat loppusuoralla. (s. Suomalaistutkijat olivat mukana täyttämässä alkuaineiden jaksollisen järjestelmän seitsemättä riviä. Ot to /G SI Ee va Pi tkä lä ”Marsin pinnastakin tiedetään enemmän kuin merten pohjista.” Lue sivulta 6, miten Syken erikoistutkija Harri Kankaanpää kemistikollegoineen avaa Itämereen kätkeytyneitä salaisuuksia. 14) 6 Tutkijat avaavat Itämeren salaisuuksia Eeva Pitkälä 12 TÄTÄ MIELTÄ 14 Raskaimman atomin metsästys Kalevi Rantanen 18 LUKIJALTA 19 AJANKOHTAISTA Palkittu kemistitiimi Kiertotalouden ytimessä Elina Saarinen 20 UUTISIA 25 JULKAISUJA 26 Lukijat Kemia-lehdestä: Tärkeä, kiinnostava ja hyvin toimitettu 28 PELASTETAAN TERVA Mäntytervan rekisteröinti loppusuoralla Kansallisaarre pelastuu Leena Laitinen 30 TUTKIMUKSESSA TAPAHTUU 34 VIHREÄT SIVUT 40 KIERTOTALOUS JA KEMIA Kinkkujäte jalostui uusiutuvaksi polttoaineeksi Maija Pohjakallio 41 KEMIA SILLOIN ENNEN 41 NÄKÖKULMA Kiertävät aarteet Anja Nystén 42 SUOMALAISET NAISET JA KEMIA Marjo Luoma vie Muurahaishappoa maailmalle Sisko Loikkanen 44 T-paidoista E-paitoihin Äly ja elektroniikka astelevat estradille Jarmo Wallenius 48 Laittomuudet tyssäävät Tullilaboratorion tutkimuksiin Arja-Leena Paavola 50 Dna-testi paljastaa ruokahuijauksen Marja Saarikko 52 ChemBio-messuilla kierreltiin Ostohousut jalassa Lauri Lehtinen 54 Professori Harri Lönnberg: ”Kemia on auttanut ymmärtämään maailmaa” Irene Andersson 55 Poliisikuoren alla sykkii Kemistin sydän Päivi Ikonen 56 Maarit Karppinen kehittää Tulevaisuuden materiaaleja Antti Kivimäki 57 Blueprint Geneticsin globaali markkinarako Kohdennettuja geenitestejä Leena Laitinen 58 ULKOMAILTA 60 KEEMIKKO Yön ainoat valopilkut 61 HENKILÖUUTISIA Jaana Tyynismaa uskoo kiertotalouteen Päivi Ikonen 64 TULEVIA TAPAHTUMIA 65 SEURASIVU 66 TIETEEN KAUPUNGIT Historian koettelema Tartto Sisko Loikkanen
Markku Räsänen, Helsingin yliopisto Aikakauslehtien Liiton jäsenlehti Keskipainos 5 000, erikoisnumeroilla 300–3 000 kpl:n lisäjakelu. direktör • Managing Director Leena Laitinen Pohjantie 3, FIN-02100 Espoo puh. Pakolaiset lähtevät pakolla tai ”vapaaehtoisesti”, eikä kukaan raportoi, mitä heille palautuksen jälkeen tapahtuu. Matti Hotokka, Åbo Akademi Toimituspäällikkö Päivi Ikonen, Kemia-Kemi Toiminnanjohtaja Heleena Karrus, Kemian Seurat Päätoimittaja Leena Laitinen, Kemia-Kemi Toimittaja Sisko Loikkanen, Yleisradio Professori Jan Lundell, Jyväskylän yliopisto Emer.prof. Se, että päätöksiä tehdään ja toimeenpannaan lain rajoissa – mikä voidaan osassa tapauksia kyseenalaistaa –, ei aina tarkoita sitä, että toimitaan oikein. Silminnäkijät kertoivat kolmen matkustajan heittäytyneen mereen Porkkalanniemen kohdalla. Niin ne kestivät myös vuonna 1938. toukokuuta 2017 Vol. Ulkomaalaisvirasto Migri tuottaa kielteisiä turvapaikkapäätöksiä väkivaltaa ja vainoa paenneille. Forssa Print, Forssa 2017 ISO 9002 ”NÄIN TIESIVÄT siis myös kuulustelijamme, että paluu Saksaan olisi meille merkinnyt varmaa kuolemaa.” Itävaltalainen Willy Weber muistelee elämänsä suunnan ratkaisseita hetkiä Elina Sanan Tieto-Finlandialla palkitussa teoksessa Luovutetut. Syksyn 2015 pakolaisvirran jälkeen hallitus on pyrkinyt vähentämään maamme vetovoimaa turvapaikanhakijoiden silmissä. 010 425 6302, faksi 010 425 6309 toimisto@kemianseura.fi Kustantaja • Utgivare • Publisher Kempulssi Oy Toimitusjohtaja • Verkst. Siinä se on onnistunut. M ar kk u Jo ut se n Me pystymme parempaan Hädän vähättely on julmuutta.. 5 3/2017 KEMIA KEMIA Kemi PÄÄKIRJOITUS 3. JUHLAVUOTTAAN viettävässä Suomessa linjataan tämän päivän pakolaispolitiikkaa. Weber oli tullut puolensadan muun natsien vainoa paenneen kanssa laivalla Helsinkiin elokuussa 1938. 040 577 8850 leena.laitinen@kemia-lehti.fi Toimitusneuvosto • Redaktionsråd • Editorial Board Viestintäjohtaja Susanna Aaltonen, Kemianteollisuus ry Laboratoriopäällikkö Susanna Eerola, Roal Oy Toimitusjohtaja Saara Hassinen, Terveysteknologian Liitto ry Emer.prof. Vanhemmat ovat mahdottoman edessä, jos perheen alaikäiset lapset saavat turvapaikan, mutta 18 vuotta täyttäneet eivät. Laillisesti maahan pyrkineitä ei laskettu maihin, koska ”juutalaisia pakolaisia on jo muutenkin liikaa”, kuten kansanedustaja Sylvi-Kyllikki Kilpi sai kuulla. Monet osallistuvat mielenilmauksiin ja lahjoittavat aikaansa tai varojaan paljon menettäneiden hyväksi. Samoin päätökset, jotka erottavat perheenjäsenet toisistaan. Weber oli viimeisiä turvaan päässeitä. Hädän vähättely on julmuutta. Vetoomukset turvapaikanhakijoiden inhimillisen kohtelun ja pakolaiskiintiön kasvattamisen puolesta keräävät tuhansia allekirjoituksia. Kun seuraava ryhmä saapui neljä päivää myöhemmin, viranomaiset käännyttivät laivan kohti Saksaa antamatta pakolaisille tilaisuutta yrittää muualle. Kilven aloittaman taistelun jälkeen ryhmä päästettiin lopulta maahan ja ohjattiin valtiollisen poliisin kuulusteluun. Vaikka osa suomalaisista haluaa sulkea rajat, yhä useamman oikeustaju ei enää siedä katsoa sivusta. 03 4246 5370 tilaukset@kemia-lehti.fi Tilaushinnat Kotimaassa 105 euroa (kestotilaus 95 euroa), muut maat 145 euroa Kouluille 49 euroa, www.aikakaus.fi Prenumerationspris i Finland 105 euro, övriga länder 145 euro Subscription price (out of Finland) EUR 145 Irtonumero/Lösnummer/Single copy EUR 16 Osoitteenmuutokset Kemian Seurojen toimisto puh. Valtioneuvoston pikapäätöksellä tulijoilta alettiin vaatia viisumia, jota heille ei kuitenkaan myönnetty. Hallitus vakuuttaa, että Suomen palautuskäytännöt kestävät kansainvälisen vertailun. ”Pelkosi ei ole objektiivisesti perusteltua”, viranomaiset kertovat ihmisille, jotka kokevat olevansa kuolemanvaarassa. Suomi oli valinnut paikkansa niiden maiden rintamasta, joihin juutalaisilla ei ollut tulemista. 44 Coden: KMKMAA ISSN 0355-1628 Toimitus • Redaktion • Office Pohjantie 3, FIN-02100 Espoo puh. HILJAISET SIGNAALIT ovat voimistumassa. 0400 578 901 toimitus@kemia-lehti.fi www.kemia-lehti.fi www.facebook.com/kemialehti Päätoimittaja • Chefredaktör • Editor-in-Chief DI Leena Laitinen 040 577 8850 leena.laitinen@kemia-lehti.fi Toimituspäällikkö • Redaktionschef • Managing Editor Päivi Ikonen 0400 139 948 paivi.ikonen@kemia-lehti.fi Taitto • Layout K-Systems Contacts Oy Päivi Kaikkonen 040 733 3485 taitto@kemia-lehti.fi Sihteeri • Sekreterare • Secretary Irja Hagelberg 0400 578 901 irja.hagelberg@kempulssi.fi Vakituinen avustaja ja toimistotyöntekijä • Permanent medarbetare • Contributing Editor Sanna Alajoki 040 827 9727 sanna.alajoki@kemia-lehti.fi Ilmoitukset • Annonser • Advertisements ilmoitukset@kemia-lehti.fi Myynti • Försäljning • Sales Jaana Koivisto 040 770 3043 jaana.koivisto@kemia-lehti.fi Seija Kuoksa 040 933 1147 seija.kuoksa@kemia-lehti.fi Tilaukset • Prenumerationer • Subscriptions puh
Karttuvan tutkimustiedon avulla voimme pyrkiä suojelemaan haavoittuvaa vesiympäristöämme entistä paremmin. Sc an sto ck ph ot o. Viime aikoina mereltä on kantautunut niin huonoja kuin hyviäkin uutisia. 6 KEMIA 3/2017 Tutkijat avaavat Itämeren salaisuuksia Itämeri on suomalaisille rakas meri, joka kuitenkin tunnetaan vielä yllättävän huonosti
Määrän ennustetaan lähivuosina kasvavan peräti 260 miljoonaan tonniin. ”Itämeren pohjassa on runsaasti löyhää, kovan aallokon vaikutuksesta helposti liikkeelle lähtevää sedimenttiä. Syken ja Merisotakoulun tutkimuskeskuksen ammattilaiset kykenivät vain hämmästelemään valtavia liejukinoksia, jotka matkasivat kovaa vauhtia pitkin merenpohjaa. Orgaanista kemiaa opiskellut Kankaanpääkin on tehnyt alalla pitkän uran. Vaikka Itämeri on suhteellisen matala ja sen vesimäärä valtameriin verrattuna vähäinen, sen sisältämät pohja-ainemassat eivät ole aivan pieniä. ”Oli aikamoinen yllätys, että tutkimuskohteenamme olleella muutaman neliökilometrin alueella liikkui Eeva Pitkälä Vaikka uutta tietoa kertyy jatkuvasti, Itämeri on yhä myös tutkijoilleen monella tapaa Suuri Tuntematon. Työsarkaa merentutkimuksessa siis riittää. Voimakas tuuli potkaisi vauhtiin suuret määrät vettä Itämeren pääaltaassa. Hän on paneutunut tutkimuskohteeseensa niin kemiallisin menetelmin kuin laajoista tieteidenvälisistä näkökulmista. 7 3/2017 KEMIA ”Mahdollinen öljyvahinko täytyy pystyä torjumaan nopeasti, jotta avomeren ekosysteemille ja Suomen pitkälle rantaviivalle koituva vahinko voidaan minimoida”, Kankaanpää sanoo. Ee va Pi tkä lä ”Meille kemisteille riittää töitä Itämeren tutkimuksessa vielä pitkään”, sanoo erikoistutkija Harri Kankaanpää.. Kun tammikuulle 2017 vielä osui iso myrsky, etenkin itäisen Suomenlahden fosforipitoisuudet ampaisivat paikoin ennätysmäiseen nousuun. Herkkä pohjoinen meremme on valtameriin verrattuna matala. Se on siksi myös erityisen haavoittuvainen. Aineiden kulkeutumista mietittäessä on syytä muistaa sekä pohja-aineksen että vesimassojen liike.” Vesimassojen liikkeen vaikutuksesta haitallisten aineiden etenemiseen saatiin hyvä esimerkki loppuvuodesta 2016. Avainasema tutkimuksen edistymisessä on myös ”hienolla yhteispelillä” suomalaisten merigeologien kanssa. ”Yritämme ymmärtää pohjan ja yllä olevan veden vuoropuhelua, sillä pohjalla tapahtuvat muutokset vaikuttavat monella tapaa veden kemiaan.” Myös tässä työssä tarvitaan uutta mittausautomaatiota eli pienellä aikaikkunalla toimivia laitteita, joilla päästään heti kiinni yksittäisten havaintopaikkojen sisäisiin muutoksiin. Syken koordinoimassa öljyntorjuntahankkeessa on jo selvitetty automaattilaitteiden toimintaa. Mutakinoksia ja rikkivetypurkauksia Juuri nyt Harri Kankaanpää tutkii tarkemmin Itämeren pohjaympäristöä. Hänen tehtäviinsä kuuluu myös esimerkiksi lausuntojen laatiminen öljypäästöjen seurauksista. Tutkijat kykenivät vain hämmästelemään valtavia liejukinoksia, jotka matkasivat vauhdilla pitkin merenpohjaa. Öljypäästöjen varalta ja myös Itämeren tilan yleisemmän seurannan tehostamiseksi suunnitelmissa on ottaa käyttöön veden öljypitoisuuden automaattisia mittauslaitteita. Se on alkanut vuosikymmeniä sitten ja jatkuu edelleen. Tutkija on kartoittanut meren pohjakerrostumia ja selvittänyt Itämeressä esiintyvien haitallisten aineiden, kuten levämyrkkyjen ja öljyn pitoisuuksia. ”Marsin pinnastakin tiedetään enemmän kuin maapallon merien pohjasta”, vertaa erikoistutkija Harri Kankaanpää Suomen ympäristökeskuksen (Syke) Merikeskuksesta. Päästöjen riski on lisääntyvien öljynkuljetusten myötä kasvanut erityisesti Suomenlahdella, jolla nykyisellään seilaa vuosittain noin 150 miljoonaa tonnia öljyä
”Kemistejä eivät laskenta-algoritmit helposti korvaa. Kemiallista ymmärrystä ja kemiallisen datan tuottamista ja tulkintaa tarvitaan jatkossa entistä enemmän. Sy ke M er ike sk us Tutkimusalus Arandalla on käytettävänään iso mittausja analytiikkalaitteiden arsenaali.. 8 KEMIA 3/2017 Itämeren suurimpana uhkana pidetään siihen valuvia lannoitekemikaaleja. nopeasti satojatuhansia kuutiometrejä pohja-ainesta ja varmasti merkittävä määrä fosforia”, Kankaanpää muistelee. Vanhan, merenpohjaan kertyneen fosforin liukeneminen veteen pahentaa ongelmaa entisestään. Moni ilmiö odottaa vielä löytämistään.” Asia on toisaalta myös ilahduttava. ”Mukana kulkee varmasti myös metaania, muita kaasuja ja kaikkea, mitä sedimenttiin on varastoitunut.” Veden kemiallisen koostumuksen tutkimus on osoittanut, että kaasupitoisuudet pohjan yläpuolella voivat vaihdella suuresti. ”Silti meillä on yhä paljon aukkoja Itämerta koskevassa perustietämyksessä, kuten muutosten nopeuksissa. Tutkijoiden tarkat laitteet ovat paljastaneet senkin, että Itämeren pohjasta purskahtelee silloin tällöin kaasua, joka sisältää muun muassa rikkivetyä. Päinvastoin, töitä tulee koko ajan lisää.” Fosfori ja typpi yhä isoin uhka Itämeren suurimpana uhkana pidetään siihen valuvia lannoitekemikaaleja, etupäässä fosforia ja typpeä. Niin siis myös kemian osaajia
”Kun arvioidaan fosforivarastojen roolia meren tilan kehittymisessä, on oleellisen tärkeä tuntea sedimenttien ja veden rajapinnan prosessit”, Lukkari kertoo. Viisi kemistiä pitää vuorollaan huolen siitä, että ravinneja hydrografiamääritykset ja muut kenttätyöt tulevat tehdyiksi keikkuvassakin laivassa. Asialla on iso merkitys Itämeren rehevöitymisessä. Mallin antamat arviot pidetään ajan tasalla veden tilan suorien mittausten ja kaukokartoituksen avulla. Hän osoitti jo väitöskirjassaan, että fosforivarastojen kemiallinen luonne vaihtelee alueittain. Ne ovat päinvastoin jopa laajenemaan päin. Jokavuotisista myrkkyleväkukinnoista ei kuitenkaan ole päästy eroon. Aranda seuraa Itämeren tilaa Suomen tekemien kansainvälisten sopimusten mukaisesti. Mittaustuloksia tutkijoille tuottaa muun muassa tutkimusalus Aranda. Flow Injection Analysis (FIA) -menetelmällä vesinäytteistä määritään ravinteet eli kokonaistyppi, kokonaisfosfori, epäorgaaniset typpiyhdisteet ja epäorgaaninen veteen liuennut fosfaattifosfori. Hänen tutkimuksissaan on selvinnyt, että varsinkin runsaasti orgaanista ainesta sisältävien ja hapettomuudesta kärsivien pohjasedimenttien fosforista veteen voi vapautua merkittävä osa. ”Meren tilan suurin haaste on ihmisperäinen typen ja fosforin kuormitus”, vahvistaa erikoistutkija Kaarina Lukkari, joka hänkin työskentelee Syken Merikeskuksessa. Leväkukintojen muodostuminen on tosin viime kädessä kiinni säästä. ”Arandan tutkimusmatkat suuntautuvat pääosin Itämerelle, mutta se on tehnyt useita tutkimusmatkoja myös pohjoiselle Jäämerelle ja Etelämannerta ympäröivälle merialueelle”, Varmanen kertoo. Hyvin varustettujen laboratoriotilojen ja tietojenkäsittelyjärjestelmän ansiosta näytteiden analysointi ja tulosten käsittely ovat mahdollisia jo merellä. Niin hyviä kuin huonojakin uutisia mereltä tuo Syken Merikeskuksen tutkimusalus Aranda. Tulevaisuudessa tietoa saadaan myös automaattisista seurantalaitteistoista. Ekosysteemimallien tarpeita varten on tehtävä jatkuvasti fysikaalis-kemiallisia mittauksia varsinkin matalissa, helposti rehevöityvissä rannikkovesissä. Työssään Lukkari keskittyy meren biogeokemiallisiin prosesseihin ja ravinteiden kiertoon. Mallijärjestelmä on määrä sovittaa käytettäväksi myös Suomenlahdella ja Selkämerellä. Merta ahkerasti kyntävällä aluksella tehdään sekä biologisia, fysikaalisia, kemiallisia että merigeologisia tutkimuksia. Meri on viime vuosina puhdistunut. Saaristomeren alueen kokonaiskuormituksen vaikutuksia kuvaavaa mallia kehitetään ympäristöministeriön Ravinteet kiertoon -ohjelmassa. ”Lopullisena tavoitteena on mallintaa koko Suomen rannikkovyöhyke”, Lukkari kertoo. Sen jälkeen viranomaiset pääsevät. 9 3/2017 KEMIA Aranda hakee tietoa suoraan mereltä Itämereltä kantautuu onneksi myös hyviä uutisia. Mallilla on tarkoitus tuottaa viranomaisille arvioita vesistöjen hoitotoimenpiteiden vaikutuksista ja näin helpottaa näiden päätöksiä jatkotoimista. Lukkari on mukana muun muassa kollegansa, erikoistutkija Risto Lignellin johtamassa hankkeessa, jossa Syke yhteistyössä Ilmatieteen laitoksen merifyysikoiden kanssa kehittää Saaristomeren ja sen valuma-alueen ravinteiden kokonaiskuormitusmallia. Sen uusimman seurantamatkan tulokset valitettavasti enteilevät leville hyviä kasvuolosuhteita myös alkavana kesänä. Merikotka ja hylkeet lisääntyvät taas, ja meren kalaa saa syödä hyvillä mielin. Ee va Pi tkä lä Arandan Pia Varmanen työpöytänsä ääressä. Yksi heistä on meriekologian tutkimuslaboratoriossa Helsingin Kumpulassa työskentelevä merianalyytikko Pia Varmanen. Näin myös fosforin sisäisen kuormituksen määrässä on suurta alueiden välistä vaihtelua
Struviittia muodostavat teknologiat myös soveltuvat ainoastaan biologisesti fosforia poistaville ja lietteen mädättäville puhdistamoille. Sillä on huomattavasti enemmän käyttökohteita kuin magnesium-ammoniumfosfaatilla eli struviitilla, jota aiemmat talteenottotekniikat tuottavat. Turun halki virtaavasta joesta löytyi myös rikkakasvien torjuntaan tarkoitettua fenopropia. Vesiympäristössä ne voivat käyttäytyä arvaamattomasti. Lääkkeiden matkaa jätevedenpuhdistuslaitoksesta eteenpäin ja edelleen vesiympäristössä on vuodesta 2003 selvittänyt Åbo Akademin orgaanisen kemian professorin Leif Kronbergin tutkimusryhmä. Viikinmäen jätevedenpuhdistamossa on jo vuosikymmeniä ollut käytössä kemiallinen fosforinpoisto. HSY:n kehittämässä menetelmässä fosforin annetaan jatkaa matkaa läpi koko puhdistuksen, ja sitä saostava kemikaali lisätään vasta lopuksi. ”Mikä parasta, jäteveden typestä osa poistuu ilmakehään, mutta osa typestäkin voidaan ottaa talteen. Åbo Akademin ryhmä tunnisti jo 2000-luvun alkupuolella Aurajokeen päätyvästä puhdistamattomasta yhdyskuntavedestä muun muassa kolesterolilääke betsafibraatin sekä kipulääkkeinä käytettävät ibuprofeenin, ketoprofeenin, diklofenaakin ja naprokseenin. Fosforisakka sitoutuu lietteeseen, kun taas typpi erottuu bakteeritoiminnan avulla ilmakehään. Prosessissa syntyvän fosforihapon jalostus on mahdollista toteuttaa keskitetysti muualla, eikä kunnallisten jätevedenpuhdistamoiden näin tarvitsisi investoida siihen. ”Lääkeaineiden kohdalla kyse ei niinkään ole akuutista myrkyllisyydestä vaan jo hyvin pienten pitoisuuksien aikaansaamista hormonaalisista vaikutuksista eliöihin, esimerkiksi kalojen lisääntymiskäyttäytymiseen”, Kronberg kertoo. Näin syntynyt fosforipitoinen liete liuotetaan fosforihappoon, jolloin muodostuu uutta, puhdasta fosforihappoa. Lappeenrannan vedenpuhdistuslaitoksesta valuu Haapajärven kautta Itämereen myös noin kymSc an sto ck ph ot o Sinileväkukintojen pelätään röyhähtävän Itämerellä myös tänä kesänä.. Heidän käsittelemiään asioita voivat olla vaikkapa kalankasvattamon optimaalinen sijainti ja kalamäärä tai jätevedenpuhdistamon pistekuormitus. Emme vielä tarkkaan tiedä, mitä niille mereen joutumisen jälkeen tapahtuu. ”Ravita-prosessin etuna on sekin, että se voidaan toteuttaa erikokoisissa puhdistamoissa”, kertoo vs. Fosforihapon kanssa siitä voidaan tuottaa lannoitteen raaka-aineeksi sopivaa ammoniumfosfaattia.” Helsinki ei päästä fosforia mereen sujuvan käyttöliittymän avulla sekä suunnittelemaan vesienhoidollisia toimenpiteitä että arvioimaan niiden vaikutuksia omilta työpöydiltään. osastojohtaja Mari Heinonen HSY:stä. Näin minimaalisten pitoisuuksien tunnistaminen vaatii orgaanis-kemiallisten analyysimenetelmien vahvaa osaamista. Erityisen huolestuttavia ovat lääkeaineet. Hajoavatko ne valon vaikutuksesta tai biologisissa prosesseissa vai liukenevatko ne veteen sellaisinaan. Entä kuinka ne reagoivat muiden aineiden kanssa. Sen ansiosta fosforia voidaan kierrättää multaan ja kompostituotteisiin. 10 KEMIA 3/2017 Helsingin seudun ympäristöpalvelut HSY tekee oman osuutensa Itämeren hyväksi puhdistamalla jäteveden fosforista ennen kuin vesi jatkaa matkaansa mereen. Monet lääkeaineet esiintyvät vedessä nanogrammoina litraa kohti. Kehitteillä on entistä tehokkaampi talteenottomenetelmä. Nyt Viikinmäkeen kaavaillaan koelaitosta, jossa testattaisiin fosforin uudenlaista talteenottoa, niin kutsuttua Ravita-prosessia. Menetelmässä fosfori saostetaan vedestä heti puhdistusprosessin alkuvaiheessa. Tuoreemmat tulokset ovat peräisin Itä-Suomesta. Huolenaiheena lääkeaineet Lannoitefosforin ja -typen lisäksi Itämereen päätyy myös alati kasvava määrä arjen kemikaaleja
”Ympäristöön kertyvien antibioottien myötä erittäin vastustuskykyisten haitallisten bakteerien lisääntyminen on todellinen uhka. Syken Merikeskus tuottaa tietoa Itämeren suojelun ja kestävän käytön tueksi. Tulevaisuus mietityttää professoria useastakin syystä. Kohteina muun muassa kalatalous ja vesistön virkistyskäyttö. Yhä suositummaksi tulevasta ’joka säryn lääkkeestä’ diklofenaakista sen sijaan poistuu korkeintaan puolet. Laitos tekee Saaristomeren ja Itämeren alueen monitieteellistä tutkimusta ja keskittyy meriympäristön tilan pitkäaikaisseurantaan. Tutkimuksen pitäisi reagoida asiaan nopeasti.” Arjen kemikaaleja pesuaineista muoveihin Lääkkeet ovat kuitenkin vain yksi vesiin valuva hankala ryhmä. Laitoksilla ei myöskään ole lakisääteistä velvoitetta aineiden puhdistamiseen.” Antibiooteista tiedetään, että ainakin osa niistä kerrostuu merenpohjan sedimentteihin siinä, missä ravinteetkin. Geologian tutkimuskeskus (GTK) Tekee merigeologista tutkimusta, jossa kerätään tietoa esimerkiksi meren pohjan laadusta, vesisyvyydestä ja virtauksista. Kun kemiallisten yhdisteiden jatkoseurantaa ei Suomessa kuitenItämerta tutkivia laitoksia Suomessa Suomen ympäristökeskus (Syke) Keskittyy Itämereen ja sen pintaja pohjavesiin yhtenä kokonaisuutena. Luonnonvarakeskus (Luke) Paneutuu Itämereen osana Sinisen biotalouden tutkimusta. ”Useimmat näistä kemikaaleista hajoavat luonnossa valon vaikutuksesta. Ilmatieteen laitos Vastaa merten fysikaalisen tilan tutkimuksesta, havaintotoiminnasta sekä meriennusteista. Myös huomattava osa antibiooteista pääsee valumaan luontoon.” Monet lääkkeet ovat ihmisille elintärkeitä, joten niiden käyttö ei ole ainakaan vähenemässä. Åbo Akademi Alan tutkimusta tehdään etenkin ympäristöja meribiologian oppiaineessa sekä kemian laitoksessa, jossa esimerkiksi tunnistetaan veden haitta-aineita. epitkala@gmail.com Åb o Ak ad em i Emeritusprofessori Leif Kronberg on huolissaan vesiin valuvista haitallisista kemikaaleista. 11 3/2017 KEMIA Mereen päätyy kolesterolilääkkeitä, kipulääkkeitä, beetasalpaajia ja antibiootteja. ”Niitä esiintyy Itämeressä ja sen eliöstössä huomattavina pitoisuuksina, mutta niiden kertymistä sedimentteihin ei kunnolla tunneta eikä mahdollisista vaikutuksista tiedetä juuri mitään.” Kirjoittaja on vapaa tiedetoimittaja. mentä muuta lääkeainetta, kuten beetasalpaajia ja antibiootteja. Helsingin yliopisto Tutkii Itämerta muun muassa ympäristötieteiden ja akvaattisten tieteiden oppiaineissa. kaan tehdä, ei tiedetä, mitä niille tapahtuu, mitä niiden hajoamistuotteet ovat, ja miten ne vaikuttavat”, Kronberg sanoo. ”Ibuprofeenista lietebakteerit onneksi pitävät. Muun muassa PBDE:t eli polybromatut difenyleetterit, joita käytetään palonestonaineina, ovat rasvaliukoisia ja luonnossa hyvin pysyviä yhdisteitä. ”Itämeressä esiintyy esimerkiksi palonestoaineita huomattavina pitoisuuksina, mutta niiden vaikutuksista siellä ei vielä tiedetä juuri mitään.”. Turun yliopisto Tutkimuksen keskiössä Saaristomeren tutkimuslaitos. ”Kunnallisten vedenpuhdistuslaitosten puhdistuskyky on monien lääkeaineiden osalta melko alhainen. Itämerestä ja muista vesistöistä tavataan myös arjen kemikaaleja, jotka ovat peräisin pesuaineista, hygieniatuotteista, tekstiileistä, rakennusmateriaaleista, elintarvikkeista, elektronisista laitteista, kulkuvälineistä ja erilaisista muoveista. Tvärminnen tutkimusasema Hankoniemellä
Itse kaasuttelen Kalmarin biokaasulla seitsemättä vuotta. LAINSÄÄDÄNNÖSSÄ on meneillään paljon sellaista, millä on liittymäpintaa biokaasun liikennekäyttöön. Ruotsissa on sen verran kaasuautoja jo nyt, joten Suomen tavoite ei ole kovin kunnianhimoinen. Biokaasu on siitä kiitollinen tuote, että liikennekäytön lisäksi se soveltuu myös sähkön ja lämmön tuotantoon ja teollisuuden prosesseihin nesteja maakaasua korvaamaan. Keski-Suomen ilmastostrategiaan ja Joutsenmerkin kriteeriehdotuksiin kaasumaisille polttoaineille. Jyväskyläläisessä Mustankorkean jätteenkäsittelykeskuksessa tankattiin huhtikuussa ensimmäiset biokaasukäyttöiset jäteautot, ja pian asema avataan muillekin kaasuautoilijoille. Liikenteen päästöjen vähentämiseen tarvitaan kaikki keinot, joten sähkön, kaasun ja nestemäisten biopolttoaineiden vastakkainasettelu on turhaa. Vihdoin näyttää siltä, että biokaasun liikennekäyttö ottaa aimo harppauksen eteenpäin. Usko asioiden edistymiseen on toisinaan ollut koetuksella. Autossa on myös bensatankki, ja vaihto bensalle käy itsestään, kun kaasu loppuu. Yksistään Mustankorkealle rakentuva biokaasulaitos ruokkisi puolet Suomen nykyisestä 2 500 kaasuauton kannasta. Polttoaine on noin 40 prosenttia bensiiniä edullisempaa, ja rahat menevät aluetalouteen. Se on kuitenkin askel oikeaan suuntaan – ja ainahan tavoitteen saa ylittää. Joutsasta on saanut biokaasua kolme vuotta, ja tänä vuonna tankkausmahdollisuudet lisääntyvät huimasti. Matkan varrelle ei jää edes siellä, missä kaasua ei vielä ole. KESKI-SUOMESSA meitä kaasuautoilijoita on satakunta. Tästä on hyvä jatkaa, ja Volkkarillakin pitäisi olla vielä paljon biokaasukilometrejä edessä. Volkkari tuotiin Saksasta ja maksoi veroineen kaikkineen saman verran kuin vastaava bensamalli Suomessa. Outi Pakarinen outi.pakarinen@keskisuomi.fi Tu uli a Ni em ine n / Ke sk i-S uo m en liit to Outi Pakarinen koki biokaasuherätyksen 15 vuotta sitten Jyväskylän yliopiston bioja ympäristötieteiden laitoksessa. Hiilidioksidipäästöjä ei uusiutuvalla polttoaineella periaatteessa ole. Voittanut yritys ajaa nyt jätteitä kolmella biokaasupakkarilla. Nykyisin hän työskentelee KeskiSuomen liitossa Circwaste-hankkeessa.. Kemistit voivat rakentaa biokaasun sisältämästä metaanista ja hiilidioksidista melkein mitä tahansa. Suomen Biokaasuyhdistys ry:n hallituksessa valmistelemme lausuntoja, jotka liittyvät muun muassa ILUC-direktiivin kansalliseen täytäntöönpanoon, energiaja KIITOS Kalmarin tilan biokaasulaitoksen, Keski-Suomessa on voinut autoilla biokaasulla jo toistakymmentä vuotta. Kiinnostus onneksi kasvaa. 12 KEMIA 3/2017 TÄTÄ MIELTÄ Biokaasua tankkiin tekninen biokaasupotentiaali on 460 gigawattituntia eli 46 miljoonaa öljylitraa vastaava määrä. Julkisten hankintojen avulla voidaan näin edistää puhtaampaa liikennettä. Jos potentiaali otettaisiin käyttöön, sillä kattaisi 17 prosenttia tieliikenteen kuluttamasta energiasta. Kaikille löytyy aikansa ja paikkansa. Gasum tuo kesällä Jyväskylään nesteytettyä kaasua raskaalle liikenteelle jakelevan aseman, josta myös henkilöautot saavat kaasua tankkiin. Nyt pitää vain varmistaa, että kaikki lainsäädännössä tapahtuvat muutokset edistävät biokaasun tuotantoa ja käyttöä. Äänekoskellekin on pian tulossa biokaasun tankkausasema. Uusien biokaasulaitosten ja tankkausasemien myötä joukkoon mahtuu paljon lisää. Resurssiviisautta tavoitteleva Jyväskylän kaupunki kilpailutti ennakkoluulottomasti kaksi jätekuljetusurakkaa ja edellytti biokaasukäyttöistä kalustoa. Biokaasun tuotannolle riittää täällä vielä raaka-ainetta, erityisesti maatalouden biomassoista. Energiaja ilmastostrategiassa on asetettu tavoitteeksi, että Suomessa olisi vähintään 50 000 kaasuautoa vuonna 2030
Nordkalkin tuotteet sopivat aina juomaveden käsittelystä jätevedenpuhdistukseen, luonnonvesien, kaivosvesien ja prosessivesien neutralointiin sekä lietteen stabilointiin. Tule vierailemaan osastollamme B 140! www.nordkalk.fi Varaa paikkasi viimeistään 16. Member of Rettig Group KALKKIA KAIKKEEN VEDENKÄSITTELYYN Kalkkituotteita käytetään vedenkäsittelyssä eri tarkoituksiin. 040 933 1147 Ilmoitukset Kemia -lehdessä huomataan! Teemanumero 4/2017 ilmestyy 8. toukokuuta! Teemoina: laboratoriot, patentit, kemikaalit ja Reach TIEDUSTELUT JA VARAUKSET: jaana.koivisto@kemia-lehti.fi seija.kuoksa@kemia-lehti.fi puh. kesäkuuta. www.kemia-lehti.fi KEMIA Kemi LISÄTIETOJA www.ttl.fi/tyohygienia www.ttl.fi/kemia www.ttl.fi/aerosolilaboratorio www.ttl.fi/mikrobiologia Meiltä saat: Työhygieeniset selvitykset ja mittaukset työpaikoilla Analyysipalvelut Lämpöhajoamistuotteiden ja materiaaliemissioiden määritykset tuotteista TYÖHYGIEENISET PALVELUT. Vedenkäsittelyssä kalkkituotteilla nostetaan pH:ta sekä säädetään kovuutta ja alkaliteettia. Olemme mukana Yhdyskuntatekniikan näyttelyssä 10.-11.5.2017 . 040 770 3043 puh. Kalkilla voidaan myös saostaa fosforia ja metalleja sekä hygienisoida lietteitä
14 KEMIA 3/2017 Raskaimman atomin metsästys Alkuaineiden jaksollisen järjestelmän seitsemäs rivi on täytetty, kiitos myös suomalaistutkijoiden ponnistelujen. Seuraavaksi rakennetaan siltaa vakauden saarelle. Kalevi Rantanen
Virallisesti ei ole määritelty, kuinka raskas alkuaine on superraskas. Tavallisesti superraskaasta aineesta puhutaan kuitenkin silloin, kun protoniluku ylittää sadan, eli mennään fermiumista (Z = 100) ylöspäin. Eniten tutkijoita kiehtoo mahdollisuus, että matkalla kohti yhä raskaampia alkuaineita tapahtuu jossain kohdin käänne. Näin arvelevat fyysikot, jotka käyttävät termiä ”maagiset luvut”. Työn aloitti Helsingin yliopiston fysiikan professori Lennart Simons. He työskentelivät kuuluisan alkuaineiden metsästäjän Albert Ghiorson ryhmässä, joka valmisti ensimmäisen kerran rutherfordiumia (104), dubniumia (105) ja seaborgiumia (106). Oganesson puoliintuu alle millisekunnissa. Hajoamistuotteet kertovat, että uusi superraskas alkuaine oli kuin olikin hetken olemassa. Viimeksi mainittu on nyt raskain alkuaine, jota on kyetty valmistamaan. Sen protonien määrä eli Z on 118. Simons tutki uraanin fissiota Niels Bohrin laboratoriossa Tanskassa vuosina 1938–1940 ja käynnisti sitten ydinfysiikan tutkimuksen ja opetuksen myös kotimaassaan. Raskaimmat elävät vain sekunnin murto-osia. Berkeleyn yliopiston tutkijat William D. Jos alkuaine pysyisi koossa satoja tai tuhansia vuosia, sitä voitaisiin valmistaa varastoon, tutkia ja hyödyntää aivan eri tavalla kuin heti häviävää ainetta. Haasteista huolimatta myös teoreetikot pyrkivät ennakoimaan sitä, millaisia vielä tuntemattomat alkuaineet voisivat olla. Jyväskyläläinen emeritusprofessori Matti Leino on puolestaan ollut tekemässä uusia alkuaineita sekä Yhdysvalloissa että Saksassa. ”On arveltu, että 172 saattaisi olla mahdollinen yläraja, jonka yläpuolelG. Hajoamistuotteet kuitenkin kertovat, että uusi alkuaine oli kuin olikin hetken verran olemassa. Se tarkoittaa, että vastaan alkaisi tulla vakaita tai ainakin suhteellisen vakaita aineita. Saattaa myös olla, että tietyt protonien ja neutronien määrät tekevät atomiytimestä vakaan. Kokeellistakin tutkimusta aiheesta on tehty ”yllättävän pitkälle”. Ytimien epästabiilisuus tietysti tekee olon hankalaksi jo paljon sitä ennen.” Kaikki toistaiseksi tunnetut raskaat alkuaineet ovat hajoavia eli radioaktiivisia. Kunnianosoituksen myönsi teoreettisen ja laskennallisen kemian seura Watoc tunnustuksena Pyykön ”uraauurtavasta panoksesta relativistiseen kvanttikemiaan”. Niiden protoninumerot eli järjestysluvut ovat 113, 115, 117 ja 118 ja nimet nihonium, moskovium, tennessiini ja oganesson. Darmstadtilaisen GSI-instituutin lineaarikiihdytin on 120 metriä pitkä. Saksan Darmstadtissa syntetisoitiin hassiumia (numero 108), darmstadtiumia (110),. Joskus ne jäävät ytimeen – ja uusi alkuaine syntyy. Relativististen ilmiöiden vaikutus tekee entistä vaikeammaksi ennustaa, mitkä alkuaineet ovat ylipäätään mahdollisia ja millaisia ominaisuuksia niillä on. Ot to /G SI Raskaiden alkuaineiden metsästäjä työssään. Sama kaksikko loi myös superraskaiden alkuaineiden käsitteen. Pyykön ryhmä on pian julkaisemassa työn, jossa on laskettu 5g-sarjan heksafluorideja. Tutkijat Matti Nurmia, Kari Eskola ja Pirkko Eskola osallistuivat 1960-luvulla raskaiden alkuaineiden tuottamiseen Yhdysvalloissa. Entä kuinka pitkälle voidaan vielä päästä. Myers ja W. ”Kukaan ei oikein tiedä, onko tämä vakavasti otettava ajatus vai ei. Tähän mennessä tehtyjen superraskaiden alkuaineiden ytimet ovat alkaneet hajota välittömästi. ”Itse olen arvellut, että alkuaineet 121–138 muodostaisivat 5g-sarjan”, Pyykkö kertoo. 15 3/2017 KEMIA la 1s-elektronit putoavat ytimiin”, vastaa emeritusprofessori Pekka Pyykkö Helsingin yliopistosta. Niihin Pyykkö on paneutunut niin ansiokkaasti, että hänet vuonna 2012 palkittiin Schrödingerin mitalilla. Lopullisen vastauksen arvoitukseen antavat vasta käytännön kokeet. Swiatecki esittivät vuonna 1966 ajatuksen, että vakaus alkaa protoniluvusta Z = 126 ja neutroniluvusta N = 184. Kun ytimen massa kasvaa, merkittävään osaan nousevat suhteellisuusteorian kuvaamat relativistiset ilmiöt. Nykyinen alkuainetaulukko ulottuu 5f-sarjaan asti. Jyväskylästä koetuloksia teoreetikoille Raskaiden ja superraskaiden alkuaineiden tutkimuksella on Suomessa pitkät perinteet. J. Kansainvälinen puhtaan ja sovelletun kemian liitto Iupac antoi viime vuonna viralliset nimet aineille, jotka vielä puuttuivat alkuainetaulukon seitsemännestä jaksosta. Niissä sopivaan atomiin ammutaan kiihdyttimellä ioneja tai muita hiukkasia
”Teemme ydinrakennetutkimusta pääasiassa alkuaineilla, joiden protoniluku on pienempi kuin kaikkein raskaimmilla alkuaineilla”, kertoo professori Paul Greenlees. Tuoreeseen tutkimukseen osallistui fyysikkoja viidestä maasta. ”Kaikkein raskaimpia alkuaineita on vaikea käyttää suoraan, koska ne elävät kenties vain sekunnin”, professori Greenlees myöntää mutta muistuttaa, että ydinfysiikalla yleisemmin on paljon sovelluksia. 16 KEMIA 3/2017 Alkuaineiden jaksollisen järjestelmän seitsemäs rivi on nyt täynnä ja aineet myös nimetty. Jyväskylän yliopiston kiihdytinlaboratorio Jyfl-Acclab on yksi neljästä kansallisesta tutkimusinfrastruktuurista. Jyväskyläläiskokeiden perusteella voidaan kehittää teorioita, jotka selittävät raskaimpien alkuaineiden käyttäytymistä. Venäläinen Dubnan tutkimuslaitos rakentaa parhaillaan uutta kiihdytintä. Alkuvuodesta 2017 ilmestyneellä tutkimusartikkelilla oli kirjoittajia kuudesta maasta. Uusien alkuaineiden ”löytäminen” eli syntetisointi vaatii suuria tutkimusryhmiä ja teollisuuslaitoksia muistuttavia laboratorioita. Laboratorio on juuri saanut rahoitusta, jolla hankitaan esimerkiksi uusia ilmaisimia heliumionimikroskooppiin eli HIM-laitteeseen. Siitä, millaista taloudellista hyötyä kerättävä tieto ehkä joskus tuottaa, on mahdotonta sanoa mitään etukäteen. Noin 700 miljoonan euron hintaisen laitteen on määrä valmistua vuonna 2022. Suomessa rahasummat ovat suuriin maihin verrattuna vaatimattomia. Ritu-separaattorilla puolestaan syntetisoitiin einsteiniumin ja berkeliumin neutronivajaita ytimiä. Kokeet sillä on tarkoitus aloittaa vuonna 2018. Työ onkin keskittynyt muutamaan tutkimuslaitokseen, jotka Yhdysvaltain ja Saksan lisäksi sijaitsevat Venäjällä ja Japanissa. Jyväskylän kiihdytinlaboratorio ylpeilee useilla huippuluokan laitteilla. ”Laitteistomme on paras Euroopassa ja kenties koko maailmassa”, Greenlees kehaisee. Meillä toiminta perustuu erikoistumiseen ja erikoislaitteiden pitämiseen ajan tasalla. röntgeniumia (111) ja kopernikiumia (112). Toinen esimerkki on magneettinen ydinresonanssikuvaus MRI, alkupe. Myös tähän työhön osallistui jyväskyläläinen tutkija, fyysikko Juha Uusitalo. ”Olin ensimmäinen, joka niin sanotusti näki hassiumin atomin.” Tennessiini, alkuaine numero 117, näki päivänvalon Darmstadtissa vuonna 2014. Suomalaisprofessori ”näki” ensimmäisenä hassiumin atomin. Menetelmässä potilaalle annetaan radioaktiivista merkkiainetta ja kuvataan sitten hänen kehonsa gammakameralla, joka paikantaa lyhytaikaisten isotooppisen aiheuttaman säteilyn. Kuin eksoplaneettojen etsimistä Uusien alkuaineiden rakentaminen on kuin eksoplaneettojen metsästystä eli puhtainta tiedettä. Niihin kuuluu esimerkiksi Sage-spektrometri, jolla on tutkittu nobeliumin ydintä. Greenleesin johtaman ryhmän tutkimuskohteena ovat pääasiassa alkuaineet fermiumista dubniumiin eli numerot 100–105. ”Mieliinpainuvin hetki oli alkuaineen numero 108 tekeminen”, Leino muistelee. ”Esimerkiksi sairaaloiden kuvantamistekniikka perustuu ydinfysiikkaan.” Positroniemissiotomografia eli PET-kuvaus on hyvä esimerkki lääketieteellisestä sovelluksesta. Kuinka monta uutta ainetta taulukkoon ilmestyy, on vielä arvoitus. Näin voidaan löytää esimerkiksi syöpäkasvaimia ja niiden etäpesäkkeitä. Tarpeen ovat yhä järeämmät ja hienostuneemmat laitteet. Amerikkalainen Michiganin valtionyliopisto puolestaan konstruoi ionikiihdytintä, jossa ioneille annetaan puolen valonnopeuden vauhti
Aineet ovat inerttisiä, koska niiden elektronikuoret ovat täyttyneet. Raskain tätä nykyä tunnettu alkuaine oganesson on nimetty juuri hänen mukaansa. Kiteet ovat saattaneet toimia ilmaisimina sadan miljoonan vuoden ajan. Jaksot päättyvät inerttisiin jalokaasuihin. Alkuaineiden ominaisuuksissa havaittiin jo varhain jaksollisuutta. Tutkimuslaitteiden rakentaminen edistää monenlaisen tekniikan, kuten ilmaisimien ja tietokoneohjelmien, kehitystä. Nykyiset sovellukset syntyivät aikoinaan tieteellisen uteliaisuuden odottamattomina sivutuotteina. Oganesjan on pohtinut meteoriittien mahdollisuuksia etenkin Buckinghamin yliopiston professorin, astrobiologi Richard Hooverin kanssa. kalevi.rantanen@kolumbus.fi. Protonien määrä antaa alkuaineelle sen järjestysluvun (Z). Savun hiukkaset muuttavat ilmaraon sähkönjohtavuutta, mikä saa aikaan hälytyksen. Mitä enemmän protoneja on, sitä suuremmat ovat hylkimisvoimat. Kirjoittaja on vapaa tiedetoimittaja. Säteily ionisoi ilmaa ilmaisinkammiossa. Yksi suunta on avaruus. Mahdotonta ei silti ole, että vielä joskus löydetään. Sen, kuinka monta elektronia kullakin tasolla voi olla, määrittävät kvanttimekaniikan säännöt. Superraskas atomiydin, joka on kulkenut oliviinin läpi, on voinut jättää jäljen, josta se on yhä mahdollista tunnistaa. Positiiviset protonit hylkivät toisiaan. Kultaja hopeamalmeja taas havaitaan neutroniaktivaatiolla. ”Meteoriitit ovat kuin lentäviä laboratorioita”, hän kertoi Ison-Britannian kuninkaallisen kemian seuran lehdessä Chemistry Worldissä viime vuoden marraskuussa. Neutronien ja elektronien määrä kasvaa siirryttäessä kevyistä raskaisiin alkuaineisiin, mutta ei suoraviivaisesti. 17 3/2017 KEMIA Raskaiden ja superraskaiden alkuaineiden tutkimuskeskuksia Jyväskylän yliopiston kiihdytinlaboratorio Suomi GSI Helmholtz -keskus Darmstadt, Saksa Hiukkasfysiikan tutkimuskeskus JINR Dubna, Venäjä RIKEN Nishina -tutkimuslaitos Wako, Japani Oak Ridge National Laboratory Oak Ridge, Yhdysvallat Michiganin valtionyliopisto East Lansing, Yhdysvallat RI A No vo sti Venäjän Dubnassa toimivan JINR-instituutin tutkijat ovat tähän mennessä napanneet kiinni yhdeksän uutta alkuainetta. Alkuaineiden metsästyksen grand old man on 84-vuotias venäläinen, sukujuuriltaan armenialainen fyysikko Juri Oganesjan Dubnan tutkimuslaitoksesta. Elektronit asettuvat mahdollisimman matalalle energiatasolle, mutta kaikki eivät voi kokoontua yhdelle tasolle. räiseltä nimeltään NMRI, jossa potilaan kuvantaminen tapahtuu voimakkaassa magneettikentässä. Työn tuloksia on ajan mittaan hyödynnetty monilla aloilla. Hooverin mukaan mineraali on myös hyvä superraskaan alkuaineen ilmaisin. Kaliforniumia, joka on voimakas neutronilähde, tarvitaan puolestaan öljyja kaivannaisteollisuudessa. Silloinkin neutronilähteenä toimii kalifornium. Niitä ei siis ole löydetty luonnosta. Öljykentillä käytetään kaliforniumia sisältävää neutronikosteusmittaria. ”Meteoriitit ovat lentäviä laboratorioita” Kaikki tuntemamme superraskaat ja monet vähän kevyemmätkin alkuaineet – neptuniumista alkaen – ovat keinotekoisia. Vakaan alkuaineen ydintä pitävät koossa neutronit, jotka toimivat ”liimana”. Voimme näin luottaa siihen, että superraskaiden alkuaineiden tutkimus tuottaa uusia sovelluksia, vaikka emme vielä tiedäkään, mitä ja millaisia ne ovat. Pallasiittimeteoriitit sisältävät oliviinikiteitä. Oganesjan etsii jatkuvasti uusia keinoja, joiden avulla superraskaita alkuaineita voitaisiin tutkia tarkemmin. Se määrittelee myös energiatason, jolla elektroni voi olla. Protonien määrä antaa alkuaineelle järjestysluvun Atomit koostuvat positiivisista protoneista, negatiivisista elektroneista ja varauksettomista, neutraaleista neutroneista. Orbitaali kuvaa elektronin todennäköistä rataa. Elektronit muodostavat orbitaaleja, joita merkitään ytimestä ulospäin luettuna kirjaimilla s, p, d ja f. Oliviini on magnesiumia ja rautaa sisältävä mineraali, jota käytetään muun muassa saunankiukaiden kivissä. Tuttu käytännön sovellus on palovaroitin, jossa ydinreaktiolla valmistettu alkuaine amerikium lähettää heikkoa säteilyä
Biologia on täynnä käänteistä kausaliteettia: B on olemassa siksi, että tulevaisuudessa tarvitaan tekijä A, jotta elämä toimisi. Kyseessä on käänteinen kausaliteetti, biologisen informaation korkein taso. Sen lukemisessa vierähti useampikin hetki. RNA-maailmaan: Solussa RNA-säikeet syntyvät transkriptiossa DNA-säikeiden kopioina. Lisäksi typpiemästen runko-osat ovat hydrofobisia, jolloin ne liimautuisivat toisiinsa kylki kylkeä vasten, eikä mitään kelvollista RNA-rihmaa voisi syntyä. Lehti olisi voinut ilmestyä myös Hesarin teemanumerona, niin hyvää ja kansanomaista mutta samalla asiantuntevaa oli artikkeleiden sisältö ja kirjoitustapa. Se osaa valita sekä oikeat aminohapot että niitä vastaavat siirtäjä-RNAt antikodeneineen. Tällä viitattaneen tässä yhteydessä kemialliseen evoluutioon. Tämän entsyymiperheen on kuitenkin täytynyt olla olemassa ennen proteiinisynteesiä. Erityisen paljon pidin Gluteenin kahdet kasvot -artikkelista, koska lähituttavienkin joukossa on keliakiasta kärsiviä ihmisiä. Ohutsuolen nukkapinnan katoaminen kun on elinikäinen ongelma ja vaivat samoin. Ne pitäisi ensin aktivoida. A:ta ei voi syntyä ilman sitä edeltävää B:tä. Koponen: ”Nykytiedon mukaan alkeellisen elämän syntymiskynnys on kohtalaisen matala.” Onkohan ”nykytieto” keksinyt elämän uudelleen, sillä oikea elämä on kaikkea muuta kuin alkeellista. ”Alkeellisin” eliö on mykoplasma, aitotumaisen solun parasiitti. Se myös suhteuttaa kaikkia elintarvikkeisiin, niiden ominaisuuksiin ja lisäaineisiin liittyvää keskustelua, joka monasti näyttää menevän pahasti tosiasioiden edelle. Sekin tarvitsee 580 kilotavua informaatiota, jota ohjaamattomat kemialliset reaktiot eivät voi synnyttää. Näin siksi, että typpiemästen sitoutumispaikat ovat hydrofiilisia, jolloin ne reagoisivatkin veden eivätkä sapluunan vastinemästen kanssa. 18 KEMIA 3/2017 LUKIJALTA Jari Koponen kirjoitti: ”Luonnonlait mahdollistavat materian monimutkaisenkin itsejärjestäytymisen heti, kun olosuhteet ovat sopivat” (Luonnon molekyylikoneet ovat elämän moottoreita, Kemia-lehti 2/17). Artikkelin anti olisi ollut parempi, jos tuo neljännes olisi käytetty kuvaamaan esim. Erikseen haluan antaa tunnustusta myös pääkirjoitukselle. Mikko Tuuliranta Kirurgi, Jyväskylä. Ulkopuolella luonnonlait eivät mahdollista, vaan estävät biopolymeerien synnyn. Mutta aktivaation pitäisi tapahtua vedettömässä ympäristössä, muuten ne reagoisivat veden kanssa! Sama pätee ns. Naturalistista spekulointia Artikkelista neljännes on elämän syntyyn ja kehitykseen liittyvää naturalistista spekulointia, jossa on ajauduttu tieteen ulkopuolelle. Ilmiön havaitsi elämän synnyn tutkija Nicholas Hud vuonna 2007. Se maistui oikein hyvälle. Sen tekee aminohappo-tRNA-syntetaasi-niminen entsyymiperhe. Kari Teppola Muoviteollisuus ry:n entinen toimitusjohtaja, Helsinki Kiitokset lehdestä tysidokset sapluunan vastinemäksien kanssa. Pariutuminen tarvitsee kuitenkin koneiston, joka asettaa typpiemäkset oikeaan asentoon siten, että ne pystyvät muodostamaan veElämän moottoreista Kiitos taas kerran aivan loistavasta Kemia-Kemi-lehden numerosta 2/2017. Tällöin sytosiini pariutuu guaniinin ja adeniini urasiilin kanssa. Ongelma on siinä, että rakennuspalikat, vapaat yksittäiset nukleotidit eivät solun ulkopuolisessa vesiliuoksessa voi spontaanisti muodostaa uutta RNA-säiettä, vaikka käytettävissä olisikin sapluuna. Myös muovien kierrätystä käsitelleet artikkelit olivat ansiokkaita. Esimerkiksi aminohapot ovat vedessä melko stabiileja eivätkä muodosta proteiineja. Naturalistien tarjoama vetinen ”alkuliemi” elämän synnyn tyyssijana on vihoviimeinen paikka, jossa biopolymeereja voisi syntyä itsestään. solubiologian keskeisintä tapahtumaa, translaatiota, DNA-koodin kääntymistä proteiinien aminohappojärjestykseksi: DNA:n ja ribosomin välillä ei ole suoraa fysikaaliskemiallista yhteyttä, joka mahdollistaisi koodin muuntamisen. Elämä vaatii etukäteen suunniteltuja hahmoja ja funktioita, kuten aminohappo-tRNAsyntetaasi-nimisiä elämän koneita. Mutta: elämän vaatimaa monimutkaista ”itsestään järjestäytymistä” tavataan vain elävissä soluissa, joissa ”olosuhteet ovat sopivat”
Jo toiminnan skaalaaminen laboratoriovaiheesta on iso kustannus.” ”Aikaa, rahaa ja koko sielu” Smart Chemistry Parkia pyörittää Turku Science Parkin Smart Cleantech -tiimi eli Fröberg-Niemi, Reeta Huhtinen, Anu Molin ja Annika Bernitz. Chileläisen muotoilijan Joel Menesesin materiaalivirtaa symboloiva teos The Thing matkasi – sekin kiertopalkintona – Raisioon, kunnes palkinto jaetaan uudestaan kahden vuoden päästä. Fröberg-Niemi toivoo, että suomalaisen kiertotalouden tukemiseen löytyisi edelleen kärsivällistä, pitkäjänteistä sijoitusrahaa. 19 3/2017 KEMIA AJANKOHTAISTA Smart Chemistry Parkin yritykset tekevät hartiavoimin yhteistyötä pitääkseen materiaalivirrat kierrossa. elina.saarinen@uusiouutiset.fi Palkittu kemistitiimi Kiertotalouden ytimessä M es su ke sk us Maaliskuisilla Kemian Päivillä luovutetun palkinnon vastaanottivat Lari Vähäsalo (vas.), Anu Molin, Reeta Huhtinen, Linda Fröberg-Niemi ja Mari Taipale.. ”On valtavan hienoa, että palkinnon sai ensimmäisenä nimenomaan yhteisö, joka mahdollistaa pienten yritysten kiertotalousinnovaatiot ja liiketoiminnan käynnistämisen tällä alalla”, sanoo professori Kimmo Himberg SKS:n hallituksesta. Sitä on tullutkin sekä Tekesiltä että EU-ohjelmista. Tunnustus antaa uskoa, että teemme oikeita asioita.” Tyytyväinen on myös palkitsija. Nelikosta kaksi on kemian alan tohtoreita, yksi kemiantekniikan diplomi-insinööri. Tuomme ihmisiä yhteen, jotta yritykset voivat löytää oikeat partnerit. Elina Saarinen Innovaatioalusta, klusteri ja verkosto. Kirjoittaja on Uusiouutisten päätoimittaja. Työ palkittiin historian ensimmäisellä Kiertotalousinnovaatio-palkinnolla. Verkostomme tekee töitä yhteisten bioja kiertotaloustavoitteiden eteen”, Fröberg-Niemi kertoo. Smart Chemistry Park on koonnut saman katon alle pieniä startupyrityksiä, jotka tarjoavat osaamistaan muun muassa metalli-, energia-, paperija life science -teollisuudelle. ”Yrittäjät panostavat tähän aikaa, rahaa ja koko sielunsa. Smart Chemistry Park auttaa yrityksiä sekä tuotteistamaan innovaatioitaan että hakemaan työhön rahoitusta. Verkostoon kuuluu myös arvoketjuja täydentäviä, kemikaaliturvallisuuteen ja immateriaalioikeuksiin erikoistuneita yrityksiä. Esimerkiksi teollisuuden sivuvirtojen tuotteistaminen edellyttää syvää osaamista, tuotekehitystä ja investointeja. Smart Chemistry Parkin yhteistyöklusteri on paljon laajempi. Joskus on pystytettävä kokonaisia teollisuuslinjoja. Valtakunnallisessa verkostossa toimii tiiviisti 30 yritystä, ja tutkimusja yliopistoyhteistyön kautta mukana on satoja toimijoita. ”Meillä on tiivis ja luottamuksellinen yhteisö. Fröberg-Niemen mukaan palkinto merkitsee paljon niin tiimille kuin yrityksille. Seura perusti palkinnon kiinnittääkseen yhteiskunnallista huomiota kemian alalla toimiviin kiertotalousinnovaattoreihin ja kemian keskeiseen rooliin materiaalien turvallisessa kierrossa. Me elämme heidän kanssaan arkista aherrusta ja mietimme, miten materiaalivirrat saataisiin uudestaan kiertoon ja teollisuutta vihreämmäksi. Näin kuvailee Smart Chemistry Parkin kehityspäällikkö Linda Fröberg-Niemi Raisiossa toimivaa bioja teknologiayritysten yhteisöä, jolle Suomalaisten Kemistien Seura (SKS) myönsi ensimmäisen Kiertotalousinnovaatio-palkintonsa. ”Biomassan tai sivuvirtojen jalostaminen vaatii usein laiteinvestointeja. Keskittymän toimitiloissa ja laboratorioissa liiketoimintaansa rakentaa 12 yritystä, kuten ympäristöä säästävää pigmenttien valmistusmenetelmää kehittävä FP-pigments ja puumassasta rikitöntä ligniiniä, selluloosaa ja hemiselluloosaa toisten yritysten raaka-aineeksi fraktioiva CH Biofore
Annostukseen vaikutetaan sekä lääkeainetta sisältävän huokoisen ydinmateriaalin että sitä peittävän kalvon avulla. Materiaalit hallinnassa Mirena-kierukoiden kehittämiseen on vaadittu systemaattista monitieteistä tutkimusta. ”Myös hormonin annostuksen on oltava tarkkaa, eikä se saa vaihdella oleellisesti tuotteen käyttöaikana”, Manja Ahola kertoo. Raskauden ehkäisevä tuote koostuu kohtuun jäävästä rungosta, siihen liittyKierukoiden kehittäjille insinöörityöpalkinto västä hormonia annostelevasta ytimestä pintakalvoineen sekä poistamiseen tarkoitetusta ulosvetolangasta. Diplomi-insinöörit Pirjo Sallinen ja Ilkka Jutila, filosofian tohtori Manja Ahola, tekniikan lisensiaatti Taina Tjäder ja farmaseutti Juha Lehtinen ovat jatkokehittäneet Mirena-hormonikierukoiden tuoteperhettä ja sovittaneet sen massavalmistukseen. Menestystuotteen myynti ylitti viime vuonna miljardin euron haamurajan, jonka alalla saavuttavat vain maailmanluokan innovaatiot. 20 KEMIA 3/2017 UUTISIA Vuoden 2017 Suomalaisen insinöörityöpalkinnon sai turkulainen työryhmä, joka on kehittänyt hormonikierukoiden tuoteperhettä. Kaikkien materiaalien on sovittava yhteen sekä toistensa että ihmiselimistön kanssa. Maailmanlaajuinen kysyntä kuitenkin kiihdytti volyymit sellaiseen kasvuun, että prosessi piti automatisoida, mikä ei turvallisuusja tarkkuusvaatimusten takia ollut yksinkertainen tehtävä. Tuotannon skaalaaminen ylöspäin onnistui silti erinomaisesti. Lisäksi kierukan paikoilleen sijoittamiseen tarvitaan erillinen asetin. Suomalainen huippuosaaminen on näin voinut edetä kansainvälisen suuryrityksen massiivisia markkinointikanavia pitkin. Hormonikierukka on tehokkaimpia saatavilla olevia raskauden ehkäisykeinoja. Tätä nykyä hormonikierukoita viedään Turusta jo noin 130 maahan, joissa ne osaltaan kohentavat miljoonien naisten päivittäistä elämää ja itsemääräämisoikeutta. Osaajaryhmä palkittiin huhtikuussa suorituksestaan vuoden 2017 insinöörityöpalkinnolla. Oman mausteensa siihen on tuonut lääketieteellisten tutkimusten, kokeiden ja hyväksymisprosessien laajuus, sillä maakohtaiset eroavuudet ovat lisänneet oheistyön määrää moninkertaisesti. Juuri materiaalien valinta ja kehittäminen ovat oleellinen osa palkittua työtä. Terveysteknologian vienti puolestaan ylitti jo kahden miljardin euron rajapyykin. La ur i Le ht ine n. 30 000 euron suuruisen palkinnon myöntävät Tekniikan Akateemiset TEK ja Tekniska Föreningen i Finland TfiF. Kierukoiden valmistus tapahtui alkuun lähes käsityönä. Kierukkamateriaalin pitää myös näkyä ultraäänija röntgentutkimuksissa. Turussa ideoitu ja siellä yhä valmistettava Mirena on vuodesta 2001 ollut Suomen lääketeollisuuden suurin yksittäinen vientituote, joka on myös Bayerin myydyimpiä reseptivalmisteita. Terveysala on maailman nopeimmin kasvavia toimialoja, jonka vuosittainen kasvuvauhti on tyypillisesti 5–10 prosenttia. Tuotteeseen tähdännyt tutkimustyö starttasi aikoinaan jo kansallisessa Leiras-yhtiössä, joka on sittemmin yritysostojen kautta päätynyt osaksi maailmanlaajuista Bayer-konsernia. TE K Hormonikierukka ja sen asetin. Lauri Lehtinen Palkittu turkulaisryhmä laboratoriossaan. Vasemmalta Ilkka Jutila, Pirjo Sallinen, Juha Lehtinen, Manja Ahola ja Taina Tjäder. Suomalaisen lääkeviennin arvo oli viime vuonna reilut 840 miljoonaa euroa