KEMIA 7/2013 Kemi SYYRIAN sariiniase paljastettiin Suomessa BETONIN pimeä puoli NANO- SELLU yllättää jälleen VÄRIALAN värikkäät vaikuttajat LUMOS FT-IR microscopy made easy < Stand-alone FT-IR microscope with full automation < Simple easy-to-use interface < Motorized ATR crystal < Automated measurements in transmission, reflection and ATR < Comprehensive validation with 21 CFR part 11 < 10 year warranty on laser & interferometer < 5 year warranty on IR source Bruker s new LUMOS is a fully automated FT-IR microscope with an integrated FT-IR spectrometer. LUMOS is designed to combine highest quality in visible inspection and highest performance in infrared spectral analysis. With motorization and networking of all moveable components, the LUMOS provides an ease of use never before seen in FT-IR microscopy. Contact us for more details: www.bruker.com/optics www.lumos-ir.com Bruker Optics Scandinavia AB Vallgatan 5 SE-170 67 SOLNA Sweden Tel: Puh. +468-655 0400 792 581 25 30 E-Mail: E-mail: timo.saarela@bruker.se optics@bruker.se Innovation with Integrity FT-IR
Sveitsiläistä tarkkuutta ja saksalaista huippulaatua Täydellinen valikoima huippuluokan laitteita Analytik Jenalta Nyt saat ne Metrohmilta! Metrohm - ionianalytiikan asiantuntija Titraus Ionikromatografia Karl Fischer-titraus ph Elektrodit Nesteenkäsittely Analytik Jena - se ero on laadussa Atomiabsorptio UV/VIS-spektrofotometrit TOC ja TNb Alkuainenalysaattorit: C, N, S ja halogeenit Mikroaaltouuni Soita 010 778 68 00 niin kerromme lisää Metrohm Nordic Oy, Koskelontie 19 B, 02920 Espoo. mail@metrohm.fi www.metrohm.fi
Ei mitä tahansa pakettiratkaisuja Aalto-yliopiston kemian tekniikan korkeakoulu tarjoaa monipuolisia mahdollisuuksia opiskelijoille, yrityksille sekä tutkimuslaitoksille. Koulutamme huippuasiantuntijoita kehittämään innovatiivisia ratkaisuja sekä uusiutuville että uusiutumattomille luonnonvaroille. Poikkitieteellisen Pack-Age-kurssin teemana oli kestävän kehityksen liittäminen pakkaussuunnitteluun. Lisätietoa Aalto-yliopistosta, sen mahdollisuuksista sekä Kemian tekniikan korkeakoulusta saat osoitteista: chem.aalto.fi ja aalto.fi/studies Tutustu myös muihin opiskelijaprojekteihin: aalto.fi/showroom
SISÄLLYS 6 Syyrian synkkä salaisuus Kemiallisen aseen käyttö varmistettiin Helsingissä Marja Saarikko 10 TÄTÄ MIELTÄ Kaupungistumisen ongelmat ratkeavat yhteistyöllä Lars Miikki 12 Terveys- ja ympäristöriskejä ei tunneta Betonin pimeä puoli Katja Pulkkinen 18 AJANKOHTAISTA Biotaloudessa on positiivista pöhinää Maija Pohjakallio 20 UUTISIA 27 KESKUSTELUA 28 VIHREÄT SIVUT 34 TUTKIMUKSESSA TAPAHTUU 37 ULJAS UUSI BIOTALOUS Chempolis on biojalostuksen edelläkävijä Maija Pohjakallio 38 NÄKÖKULMA Mummon teurasjätteet Anja Nystén 38 KEMIA SILLOIN ENNEN 39 NAISET JA KEMIA Maria de Telkes oli aurinkoenergian pioneeri Sisko Loikkanen 40 Solut kasvavat kudoksiksi nanosellussa Suomalaistutkimuksella on huimat näköalat Jari Koponen 43 Kanadalaisprofessori potkii vauhtia metsätutkimukseen Jari Koponen 44 Kuituinnovaatiot mullistavat tekstiiliteknologiaa Vaatteissa on uudet aatteet Arja-Leena Paavola 47 Alkon tutkimuksesta menestysbisnes Teollisuusentsyymit ovat maailmalla kysyttyä tavaraa Marja Saarikko 50 Väriteollisuusyhdistyksen seitsemän vuosikymmentä Sota-ajan sinnittelystä kansainväliseen menestykseen Leena Laitinen L-Fashion Group Oy Sariinia se oli. Professori Paula Vannisen johtama Verifin-instituutti analysoi Syyrian sisällissodassa käytetyn hermokaasun. (s. 6) 52 150 vuotta maalinvalmistusta Osaajien tarinat värittävät Tikkurilan historiaa Pekka T. Heikura ja Päivi Ikonen Verifin Moderni betoni sisältää satoja kemikaaleja, joiden käyttöä ei rajoiteta eikä vaikutuksia tutkita. (s. 12) Scanstockphoto Kantasolut kiittävät. Professori Marjo Yliperttula on keksinyt aivan uutta käyttöä nanosellulle. (s. 40) 56 KOKOUKSIA Lääkekehitys murroksessa Pienmolekyyleistä peptideihin Erik Wallén ja Hannu Koistinen 57 KEEMIKKO Oikosulkija 58 ULKOMAILTA 60 HENKILÖUUTISIA 63 TULEVIA TAPAHTUMIA 64 SEURASIVUT 66 LABORATORIOSTA TUTUT Pastöroinnin isä keksi myös pipetin Päivi Ikonen Uudet materiaalit ja kuidut varmistavat moottoripyöräilijälle entistä mukavamman ja turvallisemman matkanteon. (s. 44) Jari Koponen 4 KEMIA 7/2013
Pääkirjoitus 11. marraskuuta 2013 KEMIA Kemi Vol. 40 Coden: KMKMAA ISSN 0355-1628 Toimitus Redaktion Office Pohjantie 3, FIN-02100 Espoo puh. 0400 578 901 toimitus@kemia-lehti.fi 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 7333 485 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 Myyntipäälliköt Forsäljningschefer Sales Managers Kalevi Sinisalmi 044 539 0908 kalevi.sinisalmi@kemia-lehti.fi Irene Sillanpää 040 827 9778 irene.sillanpaa@kemia-lehti.fi Tilaukset Prenumerationer Subscriptions puh. 0400 578 901 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 (special issue 5/2013 EUR 19) Osoitteenmuutokset Kemian Seurojen toimisto puh. 010 425 6302, faksi 010 425 6309 toimisto@kemianseura.fi Kustantaja Utgivare Publisher Kempulssi Oy Toimitusjohtaja Verkst. direktör Managing Director Leena Laitinen Pohjantie 3, FIN-02100 Espoo puh. 040 577 8850 leena.laitinen@kemia-lehti.fi Toimitusneuvosto Redaktionsråd Editorial Board Laboratoriopäällikkö Susanna Eerola, Roal Oy Toimitusjohtaja Saara Hassinen, SalWe Oy Professori Matti Hotokka, Åbo Akademi Toimituspäällikkö Päivi Ikonen, Kemia-Kemi Tutkija Helena Laavi, Aalto-yliopisto Päätoimittaja Leena Laitinen, Kemia-Kemi Professori Jan Lundell, Jyväskylän yliopisto Johtaja Juha Pyötsiä, Kemianteollisuus ry Professori Markku Räsänen, Helsingin yliopisto Tiedotuspäällikkö Sakari Sohlberg, VTT Aikakauslehtien Liiton jäsenlehti Keskipainos 4 800, erikoisnumeroilla 300 3000 kpl:n lisäjakelu. Forssa Print, Forssa 2013 ISO 9002 Markku Joutsen Tuntematon betoni Moderni betoni on materiaalina jotain ihan muuta kuin mummolan vanha rengaskaivo. Kun betoni ennen tehtiin kivimurskasta, sementistä ja vedestä, tätä nykyä markkinoilla on lukemattomia eri käyttökohteisiin suunniteltuja seoksia, joiden ominaisuudet on jalostettu huippuunsa satojen lisäainekemikaalien avulla. Runkomateriaalina käytetään yleisesti teollisuuden sivuvirtoja, kuonia ja tuhkia. Lisäaineiden käyttöä puoltavat rakennustekniset hyödyt. Kierrätysmateriaalien käyttö puolestaan säästää resursseja ja on taloudellisesti järkevää. Ongelmana on, että asuinympäristöömme upotetaan betoniseosten muodossa volyymiltaan valtava ja koostumukseltaan monimutkainen kemikaalikimara, jonka käyttöä yksikään viranomainen ei valvo eikä rajoita. Kuten toimittaja Katja Pulkkinen kirjoittaa artikkelissaan, osa betonissa käytetyistä aineista tiedetään haitallisiksi. Lopputuotteiden käyttäytymistä rakennetussa ympäristössä ja mahdollisia terveysvaikutuksia ei kuitenkaan seurata. Haitta-aineita valvotaan vasta purkujätteestä, ei asumisen aikaisesta betonista. Betoni ei ole ainoa materiaali eikä rakennusala ainoa ala, jonka viranomaisvalvonnasta löytyy aukkoja. Betoni on kuitenkin veden jälkeen maailman käytetyin aine. Kun ottaa huomioon, että vietämme valtaosan ajastamme rakennetussa ympäristössä, aukko tulisi tiedostaa ja tukkia. Rakentamisen laatu on herättänyt syystäkin keskustelua, sillä yhä useamman asuin- ja työympäristöä turmelee huono sisäilma. Kyseessä on vakava kansanterveydellinen ja -taloudellinen ongelma, joka pahenee jatkuvasti. Markkinoilla on erilaisia tuotteita jo todettujen vikojen paikkailuun. Tehokkaampaa olisi varmistaa rakentamisessa käytettävien materiaalien pitkäaikaisturvallisuus jo ennalta ja toteuttaa sen jälkeen rakentaminen niin, ettei tilojen käyttäjien käsiin jää huonon työn takia tikittäviä aikapommeja. Rakennusteollisuuden edustaja toteaa artikkelissa, että kuluttajat viime kädessä päättävät, mikä [betonin] kemikaalien käytössä on hyvää ja mikä huonoa. Kuinka vastuullista on jättää päätöksenteko kuluttajalle, kun parhaat asiantuntijatkaan eivät osaa vastata? 7/2013 KEMIA 5
Syyrian synkkä salaisuus Kemiallisen aseen käyttö varmistettiin Helsingissä 6 KEMIA 7/2013
Verifinin kemistit juhlivat lokakuussa instituutin 40-vuotista taivalta. Joukosta kaksi on lupautunut lähtemään Syyriaan tuhoamaan kemiallisia aseita, mikäli Suomi saa pyynnön osallistua operaatioon. Verifin Syyrian sisällissodan elokuisen verilöylyn uhrit tappoi hermokaasu sariini. Asian varmistavat analyysit, jotka tehtiin suomalaisen Verifinin laboratoriossa. Marja Saarikko Maailma kohahti, kun järkyttävät kuvat elokuun 21. päivän verilöylyn sadoista siviiliuhreista Syyrian Damaskoksessa levisivät julkisuuteen. Kaupungin liepeille tehdyssä hyökkäyksessä epäiltiin heti käytetyn kiellettyä kemiallista asetta. Pian epäilykset tarkentuivat hermokaasu sariiniin. YK on luokitellut äärimmäisen myrkyllisen yhdisteen joukkotuhoaseeksi. On täysin selvää, että iskussa käytettiin sariinia, sanoo professori Paula Vanninen, joka toimii kemiallisen kieltosopimuksen instituutin Verifinin johtajana. Jos joku, juuri Vanninen voi olla asiasta sataprosenttisen varma. Verifinin laboratorio on yksi ensimmäisistä, joille kemiallisen aseen kieltojärjestö OPCW myönsi pätevyyden kieltosopimuksessa mainittujen yhdisteiden määrittämiseen. Pätevyyden on kaikkiaan saanut vain 17 laboratoriota maailmassa. 7/2013 KEMIA 7
Kun OPCW:n asiantuntijat olivat ottaneet näytteet sota-alueelta ja uhreista, ne lähetettiin analysoitaviksi neljään järjestön hyväksymään laboratorioon. Kaksi laboratorioista analysoi alueelta kerätyt ympäristönäytteet, toiset kaksi hoitivat biolääketieteelliset näytteet. Tulokset varmistivat sariinin käytön. Paula Vannista ja laboratorion muutakin henkilökuntaa sitoo vaitiolovelvollisuus, jonka mukaan he eivät saa kertoa yksityiskohtia kemiallisen aseen valvontatyöstään eivätkä esimerkiksi sitä, mitä näytteitä laboratorio milloinkin tutkii. Vanninen puhuukin asiasta vain yleisellä tasolla. Sen, että syyrialaisnäytteitä analysoidaan nimenomaan Helsingin Kumpulassa, paljasti YK:n edustaja, jonka mukaan näytteiden muina analysoijina toimivat ruotsalainen, sveitsiläinen ja saksalainen laboratorio. YK:n julkaiseman raportin mukaan merkkejä sariinista on löytynyt 85 prosentista verinäytteitä, jotka otettiin syyrialaisuhreista. Syyria allekirjoitti kansainvälisen painostuksen jälkeen kemiallisen aseen kieltosopimuksen 14. lokakuuta ja sitoutui samalla tuhoamaan kemiallisen aseen varastonsa. Sopimuksen on nyt allekirjoittanut 190 maata. Kompastuskivenä pienet pitoisuudet Sariinin analyysimenetelmä on Paula Vannisen mukaan kohtuullisen yksinkertainen. Ympäristönäytteestä sariini uutetaan ensin dikloorimetaaniin, josta se voidaan analysoida suoraan esimerkiksi kaasukromatografin ja massaspektrometrin yhdistelmällä. Ihmisen elimistöön kulkeutunut sariini sitoutuu muun muassa veren butyryylikoliiniesteraasiin. Sieltä sariini vapautetaan kaliumfluoridin avulla. Kun näyte on puhdistettu, se analysoidaan samalla tavoin kuin ympäristönäytteistä peräisin oleva sariini. Kemistejä odottaa rankka tehtävä Kaksi Verifinin kemistiä on lähdössä paikan päälle Syyriaan varmentamaan kemiallisten aseiden tuhoamisprosessia, mikäli Suomea pyydetään osallistumaan operaatioon. YK:n pääsihteerin Ban Ki-moonin mukaan tuhoamista valvovien tarkkailijoiden tehtävä on ennennäkemättömän vaarallinen. Suomalaisinstituutti on valmistautunut siihen, että kutsu tulee, Paula Vanninen sanoo. Lähtöhalukkuutensa ilmoittaneet kaksi kemistiä ovat hänen mukaansa sekä taidoiltaan että henkisesti täysin valmiita tehtävään. Jokainen kemisteistämme voi halutessaan osallistua operaatioon, Vanninen tähdentää. Kenttätyöstä olisi ammatillista hyötyä paitsi lähtijöille itselleen myös koko laitokselle. Syyriasta saatava kokemus tuo arvokasta tietoa myös tulevaisuudessa odottavien uusien haasteiden varalle. Tärkeää tietenkin on, että tutkijoiden turvallisuus tehtävässä voidaan taata. Matkassa kenttälaboratorio Kemiallisten aseiden hävittäminen on monivaiheinen prosessi, joka käynnistyi, kun Syyria myönsi aseiden käytön ja esitteli arsenaalinsa. Todentaminen on aina toteuttava kahdella eri menetelmällä. Sariinin tapauksessa tämä tarkoittaa kahta eri massaspektrometristä detektointia. Niitä voivat olla esimerkiksi elektroni-ionisaatiolla (EI) ja kemiallisella ionisaatiolla (CI) saatava tieto. Lisäksi etsitään sariinin hajoamistuotteita joko virtsa- tai ympäristönäytteistä. Lokakuussa siirryttiin kohti seuraavaa vaihetta eli aseiden tuhoamista tai käyttökelvottomaksi tekemistä. Ennen sitä kemistien on analyysien avulla varmistettava, että tuhottava aine on sitä, mitä sen on ilmoitettu olevan. Kemisteillä on matkassaan näytteenottovälineitä ja analysaattorina kaasukromatografin ja massaspektrometrin yhdistelmä, jota käytetään yleisesti kenttälaboratorioissa, Vanninen kertoo. Analyysin toteuttaminen kenttäolosuhteissa ei juuri eroa laboratoriossa tehtävästä työstä, vaan periaate on kaikkialla sama. Näyte jaetaan uuttamalla eri osiin eli fraktioihin niiden kemiallisten ominaisuuksien perusteella. Sen jälkeen määritetään, mitä myrkkyjä tai niiden lähtöaineita fraktioissa on. Tosin haihtumattomille yhdisteille, jotka voidaan kotona analysoida suoraan esimerkiksi nestekromatografiamassaspektrometrisesti, joudutaan kenttäolosuhteissa valmistamaan johdannainen, mikä pidentää analyysin kestoa. Aseen hävittäminen tapahtuu laimentamalla sariinin lähtöaine isopropanoli vedellä, minkä jälkeen sitä ei enää voida käyttää sariinin synteesissä. Itse sariini tuhotaan hypokloriitin avulla. Lopuksi kaikki neutraloidut tai hajotetut yhdisteet poltetaan. Verifin on koonnut sarjan sinisiä kirjoja, joissa kuvataan kemiallisten aseiden määrittämisessä käytettyjä menetelmiä. Kirjoja voi tilata Verifinistä. Natsien tappava keksintö Sariini on Hitlerin Saksassa kehitetty kemiallinen ase. Organofosfaatteihin kuuluva yhdiste on äärimmäisen myrkyllinen. Aineen kemiallinen kaava on C 4 H 10 FO 2 P. Hermokaasuna sariini lamauttaa ihmisen hermojärjestelmän. Sariinille altistunut ihminen tuntee ensin puristusta rinnassa eikä saa kunnolla hengitettyä. Sen jälkeen hän alkaa voida pahoin ja oksentaa, kunnes vajoaa koomaan ja tukehtuu kuoliaaksi. Sariini hajoaa ihmisessä ja ympäristössä mutta jättää jälkeensä hajoamistuotteita, joiden perusteella tappavan aineen käyttö voidaan todentaa. Natsit eivät käyttäneet sariinia toisessa maailmansodassa, koska pelkäsivät liittoutuneiden kostoiskua vastaavalla aineella. Sen sijaan myrkkyyn turvasi Irakin Saddam Hussein, joka vuonna 1988 tuhosi sen avulla tuhansien ihmisten kurdiasutuksen. Myös Tokion metron terrori-isku vuonna 1995 tehtiin sariinilla. Verifin 8 KEMIA 7/2013
Sariinin määritys on siinä suhteessa helppoa, että näytteenkäsittely ja analyysi ovat jo ennalta tiedossa. Vaikeaksi asian tekevät näytteiden alhaiset pitoisuudet. Moni laboratorio onkin epäonnistunut yrittäessään saada pätevyyttä kemiallisten taisteluaineiden määrittämiseen, Vanninen huomauttaa. Sariinin lisäksi Verifinin laboratoriolla on valmius seuloa ja analysoida lähes 10 000 muuta kemiallisiin aseisiin liittyvää ainetta. Työssä käytetään paljon rikki-, typpi- ja fosforiselektiivisiä detektoreita sekä massaspektrometria. Myös NMR on ollut erinomainen työkalu meille kautta vuosien. Työtä kiireessä ja paineessa Helsingin yliopiston kemian laitoksen yhteydessä toimivassa Verifinissä työskentelee kaikkiaan 11 tutkijaa, jotka ovat yhtä lukuun ottamatta kemistejä. Henkilökunnan vaihtuvuus on Paula Vannisen mukaan ollut pientä. Jotkut ovat olleet talossa jo yli 30 vuotta. Tietotaidon siirtyminen vanhemmalta polvelta nuoremmalle on erittäin tärkeää ja varmasti yksi syy siihen, että laboratoriomme ei ole vielä kertaakaan epäonnistunut OPCW:n pätevyystesteissä, joita järjestetään vuosittain. Kemiallisten aseiden valvonta edellyttää, että Verifin on täydessä valmiudessa lähes ympäri vuorokauden seitsemän päivää viikossa. Kun analyysipyyntö tulee, instituutin on ilmoitettava vuorokauden kuluessa, kykeneekö se hoitamaan tehtävän. Jos vastaus on myönteinen, näytteet lähtevät kohti Helsinkiä. Kello alkaa tikittää samalla hetkellä, kun näytteet saapuvat perille. Analyysien tulos on ilmoitettava viimeistään kahden viikon kuluttua, joten laboratoriossa alkaa kuumeinen toiminta saman tien. Yleensä riippuu näytteestä itsestään, mitä sille tehdään. Ensin kuitenkin valitaan sopivat esikäsittelymenetelmät, sitten analyysimenetelmät, Paula Vanninen kertoo. Osaajien kokemus takaa sen, että työ sujuu myös kiireessä ja paineen alla. Kun analyysit on onnistuneesti tehty ja tulokset valmiina, niistä laaditaan vaatimusten mukainen raportti ja toimitetaan se OPCW:hen. Verifin Suomi vahvasti mukana Nobelilla palkitussa rauhantyössä Todella hienoa. En pysty edes sanoin kuvailemaan, miltä tämä tuntuu. Näin kommentoi Verifinin johtaja Paula Vanninen vuoden 2013 Nobelin rauhanpalkintoa, joka myönnettiin 11. lokakuuta kansainväliselle kemiallisen aseen kieltojärjestölle OPCW:lle. Palkitsemisen taustalla vaikuttaa vahvasti Suomessa jo neljän vuosikymmenen ajan tehty tutkimustyö kemiallisten aseiden aseriisunnan hyväksi. Työ alkoi vuonna 1973 kemiallisen aseen CW-tutkimusprojektissa, jonka jatkajaksi Verifin-instituutti vuonna 1994 perustettiin. Paula Vannisella on täysi syy iloita Nobelin rauhanpalkinnosta. Maailmassa on vain 17 laboratoriota, joilla on pätevyys analysoida kemiallisen aseen yhdisteitä. Yksi niistä on Verifin. Paula Vanninen on ollut kiinteästi mukana OPCW:n toiminnassa siitä lähtien, kun hänet vuonna 2005 valittiin instituutin johtajaksi. Suomalaisprofessori kuuluu OPCW:n 24-henkiseen tieteelliseen elimeen Scientific Advisory Boardiin, joka toimii järjestön pääjohtajan neuvonantajana tieteellis-teknisissä asioissa. Vannisen tuorein selvitys järjestölle koskee risiiniä, suurta koristekasvia, jonka siemenet ovat sisältämänsä glykoproteiinin takia erittäin myrkyllisiä. Nobelin rauhanpalkinto luovutetaan OPCW:lle joulukuussa Oslossa. Menetelmät koottu sinisiin kirjoihin Vaikka kemiallisen aseen valvojien työ on salaista, tutkijoiden käyttämät analyysimenetelmät eivät sitä ole. Kun kemiallisen aseen analytiikkaa aikoinaan alettiin kehittää, Verifin oli alan laboratorioista ainoa, joka toimi yliopiston yhteydessä. Instituutilla oli siten mahdollisuus käyttämiensä menetelmien julkaisuun, ja alkunsa sai sinisiksi kirjoiksi kutsuttu kirjasarja. Ensimmäinen sininen kirja näki päivänvalon vuonna 1977, ja tähän mennessä niitä on julkaistu yhteensä 23. Viimeisin sininen kirja ilmestyi vuonna 2011. Sen tekemiseen osallistui reilut 40 kirjoittajaa 14 laboratoriosta ympäri maailmaa, mutta työtä koordinoi yhä Verifin. Marja Saarikko on kemisti ja vapaa toimittaja. marja@sanasaari.fi 7/2013 KEMIA 9
TÄTÄ MIELTÄ Kaupungistumisen ongelmat ratkeavat yhteistyöllä EUROOPAN UNIONIN väestöstä 68 prosenttia asuu nykyään kaupungeissa. Niissä on EU:n komission mukaan parhaat edellytykset tehdä maanosasta entistä innovatiivisempi. Kaupungistuminen tuo mukanaan myös monenlaisia haasteita. Niihin vastataan parhaiten monialaisella, tieteidenvälisellä yhteistyöllä. Esimerkin yhteistyön voimasta Suomessa tarjoaa Urban Mill, Otaniemen sykkivässä pöhinäsydämessä koekäyttöön avattu innovaatioalusta. Sen taustalla ovat muun muassa Espoon kaupunki ja Aalto-yliopisto, jotka aloittivat kehitystyön EUE (Energizing Urban Ecosystems) -tutkimusohjelmassa vuonna 2012. Varsinainen toiminta pääsi vauhtiin keväällä 2013, kun EUE-ohjelman osatoteuttaja Järvelin Design Oy keräsi startup-hengessä kokoon laajan pioneeriyhteisön. ENTISESSÄ VTT:n laboratoriohallissa Design Factoryn ja Startup Saunan kyljessä sijaitseva Urban Millin 1 300 neliön tila tuo yhteen urbaanin ympäristön, elämän, palveluiden ja kaikkialla läsnä olevan tietotekniikan tutkijat, innovaattorit ja käyttäjät. Joukkoon mahtuu myös kaupunkien virkamiehiä, yritysten henkilöstöä, uusia yrittäjiä, opettajia, opiskelijoita ja alumneja sekä rakennetun kaupunkiympäristön asukkaita. Yhdessä tehtävän työn tulokset ovat näkyvillä joko fyysisesti tai virtuaalisesti. Paitsi tila Urban Mill on myös yhteisö ja palvelu. Monesta muusta kehitysalustasta Urban Mill poikkeaa siten, että se on itse aktiivinen toimija teema-alueellaan. Työparini Kari Mikkelän sanoja lainatakseni, tilassa tapahtuvien kohtaamisten kautta syntyy uusia kontakteja, vuorovaikutusta ja uusia merkityssuhteita. Jaetut merkitykset lisäävät ihmisten välistä luottamusta, mikä on edellytys aidolle yhteistyölle ja vaihdolle. Molemminpuoliseen hyötyyn perustuva vaihto synnyttää uusia innovaatioita. Urban Millin tavoitteena on auttaa luomaan käyttäjälähtöisiä, kilpailukykyisiä ratkaisukonsepteja, joita voidaan soveltaa niin olemassa oleville kuin uusille alueille. Esimerkiksi energiankäytön ja liikkumisen ratkaisuja integroidaan rakennetun ympäristön suunnitteluun, maankäyttöön ja palveluiden tuottamisen ekosysteemeihin. Valmistelussa on myös yhteishankkeita, jotka liittyvät muun muassa hyvinvointipalveluihin, ruokaekosysteemeihin, lähituotantoon ja älykkäisiin verkottuneisiin tiloihin. Eri alojen opiskelijoita on kytketty mukaan toimintaan monitieteisten kurssien kautta. HYVÄ ESIMERKKI innovaatioalustan tukemasta yrittäjyydestä on kemian opiskelijan ideasta alkunsa saanut startup-yritys Consair Oy. Yritys on kehittänyt Urban Millin tiloissa uutuuslaitettaan, joka poistaa rakennustyömaiden laastipölyn lähes täydellisesti. Nyt laite on jo leviämässä käyttöön eri puolilla maata. Kuluneet kahdeksan kuukautta ovat osoittaneet, että yhteistyöalustalle on selvä tarve. Urban Millin käyttäjäverkostossa on jo parisataa alan projektia ja organisaatiota. Urban Millissä järjestetyt noin 200 tapahtumaa ovat houkutelleet yhteensä 5 000 osallistujaa Suomesta ja ulkomailta. Mukaan yhteistyöhön ovat tervetulleita myös kemian alan yritykset ja tutkijat, sillä kemia on läsnä kaikkialla rakennetussa ympäristössä. Yllättävillä kohtaamisilla voidaan luoda jotain aivan uutta. Mitäpä jos tekisimme elinympäristöämme parantavista ratkaisuista huikeita menestystarinoita. Jos suomalaisista pelifirmoista maksetaan maailmalla miljardeja, minkä arvoisia olisivatkaan uudet urbaanit innovaatiot? Lars Miikki lars.miikki@urbanmill.fi www.urbanmill.org Lars Miikki on kemian tekniikan diplomi-insinööri, joka työskentelee vanhempana konsulttina Järvelin Design Oy:ssa ja urbaanina myllärinä Urban Mill -pilotissa. Tommi Hollström 10 KEMIA 7/2013
AMMATTITAPAHTUMA 8.-9. LOKAKUUTA 2014 MESSUKESKUS Helsinki Messukeskus 8.-9. lokakuuta 2014 Prosessiteknisen tuotannon ja analyysitekniikan ammattitapahtuma PROSESSITEOLLISUUDEN AMMATTILAISET KOKOONTUVAT JÄLLEEN ENSI VUONNA MESSUKESKUKSESSA! Prosessiteollisuuden vaikuttajat ja päättäjät kohtaavat jälleen ensi vuoden lokakuussa Prosessiteollisuus 2014 -tapahtumassa. Tapahtuma on ammattilaisten kohtaamispaikka, jossa eri teollisuuden alojen päättäjät etsivät ratkaisuja prosessiensa tehostamiseen, analysointiin ja turvaamiseen. Prosessiteollisuus 2014 palvelee kävijöitä eri teollisuuden aloilta, kuitenkin keskittyen pääasiassa jalostusteollisuuden prosessitekniikkaan, automaatioon, testaus- ja mittaustekniikkaan sekä turvallisuuteen. Kohderyhmäämme ovat mm. kemianteollisuuden, sellu- ja paperiteollisuuden, petrokemian, kaivos- ja terästeollisuuden ja elintarviketeollisuuden alojen päälliköt, kehittäjät, suunnittelijat, ostajat ja johto. Tervetuloa Messukeskukseen vuoden suurimpaan prosessiteollisuuden kohtaamispaikkaan 8.-9. lokakuuta! www.easyfairs.com/prosessi
Terveys- ja ympäristöriskejä ei tunneta Betonin pimeä Modernien betonimateriaalien sääntelyssä ja tuntemuksessa on suuria aukkoja. Rakennusteollisuus upottaa asuinympäristöömme materiaaleja, joiden valmistuksessa on hyödynnetty teollisuuden sivuvirtoja ja haitallisia kemikaaleja. Lopputuotteiden terveys- ja ympäristöriskejä ei tunneta eikä kosteuskäyttäytymistä osata ennakoida. Katja Pulkkinen Betoni on veden jälkeen maailman käytetyin materiaali. Professori Vesa Penttala Aalto-yliopiston rakennustekniikan laitoksesta on laskenut, että maailman betonituotannolla voitaisiin rakentaa kolme metriä leveä ja kolme metriä korkea silta maasta kuuhun joka vuosi. Rakennusteknisesti betoni on kehittynyt vuosien varrella huimasti. Samalla betonin koostumus on muuttunut radikaalisti. Betonin perusainesosa sementti tehdään pääosin kalkkikivestä. Runkoaineena käytettiin ennen luonnonainetta, soraa tai kalliomursketta. Nykyään betoniin lisätään seosaineiksi teollisuuden sivuvirtoja, esimerkiksi raudan ja teräksen tuotannossa syntyvää masuunikuonaa ja kivihiilen poltosta jäävää lentotuhkaa. Seosaineiden osuus betonista on kymmeniä prosentteja. Betonin ominaisuuksia, kuten työstettävyyttä, on muunneltu lisäaineiden avulla niin, että nykybetoni on materiaalina pitkälti toisenlainen kuin edeltäjänsä. Lisäaineiden käyttö on yleistynyt 1960-luvulta lähtien. Tätä nykyä lähes kaikki betoni sisältää lisäaineita. Nykybetonin vaikutukset sisäilmaan ja materiaalin elinkaaren loppupäässä myös ympäristöön saattavat olla suuret. Betonikemikaalien käyttöä ei ole rajoitettu mitenkään. Johtava tutkija Anna Kronlöf VTT:stä sanoo, että sadan vuoden kokemusperäisellä tiedolla betoni sopii vaikkapa kaivoveden säilyttämiseen. Kun nykyisten betonien koostumusta muutetaan esimerkiksi uusilla lisä- ja seosaineilla, terveys- ja ympäristövaikutukset tulee selvittää tapauskohtaisesti. Valmistajat eivät kerro, kemikaaliasetus ei rajoita Betonin lisäaineiden koostumukset ovat tuotesalaisuuksia, eivätkä ne ole edes viranomaisten tiedossa. Modernin kiven koko koostumuksesta, sen kosteusteknisestä käyttäytymisestä ja seosaineiden terveysvaikutuksista on hankala saada tietoa. Puutteellinen tietämys kävi ilmi, kun Kemia-lehti kysyi laajasti viranomaisilta, tutkijoilta ja teollisuuden edustajilta tietoja siitä, millaisia aineita betonissa tarkkaan ottaen on, miten ne reagoivat keskenään ja millaiset niiden terveysvaikutukset ovat. Euroopan kemikaaliviraston 12 KEMIA 7/2013
puoli Betoni on nykyään enemmän kemiaa kuin hiekkaa. Echan tiedossa ei ole yhdenkään betonin lisäaineen tarkkaa koostumusta, sillä kyseessä ovat seokset, joiden sääntely ei kuulu EU:n Reachkemikaaliasetuksen piiriin. Jos haluaa valmistaa tai maahantuoda betonin lisäaineen, joka sisältää vaikkapa metakrylaattihappoa, 1,4-dioksaania, etyleenioksidia, arseenia ja bisfenoli A:ta, tälle ei Echan mukaan ole estettä. Näistä kemikaaleista minkään käyttöä betonissa ei valvota tai ole rajoitettu. Ainoastaan arseeni, jos se esiintyy arseenihapon muodossa, on lisätty erityistä huolta aiheuttavien aineiden ehdokasluetteloon, virastosta vastattiin lehden kyselyyn. Arseeniakin saa silti käyttää. Arseenia päätyy betoniin lähinnä sen seosaineesta lentotuhkasta. Muita aineita, jotka sisältyvät Echalle lähetettyyn tiedusteluun, käytetään betonin lisäaineiden valmistuksessa. 1,4-dioksaani on ihmiselle myrkyllinen, hajoaa hitaasti luonnossa, ja sen on todettu paikoin saastuttaneen pohjavesiä. Etyleenioksidi voi aiheuttaa astmaa, lyhytaikaisempi altistus hen- genahdistusta, huonoa oloa ja väsymystä. Se on luokiteltu syöpää aiheuttavaksi ja mahdollisesti myös mutageeniseksi yhdisteeksi. Bisfenoli A on todettu karsinogeeniseksi, ja se käyttäytyy todennäköisesti elimistössä hormonin tavoin. Betonin valmistuksessa on jo luovuttu eräiden haitallisten aineiden käytöstä. Melamiini-formaldehydi-, naftaleeni- ja lignosulfonaattipohjaiset notkistimet ovat korvautuneet pääasiassa uudemmilla polykarboksylaattipohjaisilla kampamaisilla polymeereillä. Eihän näitä mitenkään mitata Moni asiantuntija arveli, että betonissa on lisäaineita niin pieniä määriä, ettei niillä ole merkitystä. He luottivat lisäksi siihen, että aineet pysyvät betonin sisässä eivätkä pääse sieltä sisäilmaan. Varmuutta ei kuitenkaan ole kenelläkään. Lisäaineita kehittävän kemianyhtiö BASF:n Jan Klügge kertoo, että kuutiometrissä betonia on tavallisesti 1 15 kilogrammaa lisäaineita. Eihän näitä aineita mitenkään mitata sisäilmasta, sanoo kosteusja hometalkoiden ohjelmapäällikkö Juhani Pirinen ympäristöministeriöstä ja harmittelee tutkitun tiedon puutetta. Hän ei usko lisäaineiden aukottomaan pysymiseen betonissa. Scanstockphoto
Maailman betonituotannolla voitaisiin rakentaa kolme metriä leveä ja kolme metriä korkea silta maasta kuuhun joka vuosi. Argentiinalainen Puente de la mujer -silta on esimerkki nykyajan vaikuttavasta betoniarkkitehtuurista. 100-luvulla rakennetun roomalaisen Pantheonin temppelin kupoli on esimerkki antiikin ajan betoniosaamisesta. Temppeli on tehty hiekasta ja laavakivestä, jotka sidottiin yhteen kalkkikiven ja potsolaanin sekoituksella. Kuvat: Scanstockphoto Betonitermejä Betoni on ihmisen valmistama keinotekoinen kivi. Se tehdään sementistä, runkoaineesta sekä seosaineista, ja lisäksi sen ominaisuuksia säädellään lisäaineilla. Sementti on betonin perusainesosa. Sementin pääainesosa on kalkkikivi. Sementin klinkkerimineraalit muodostavat reagoidessaan kovan huokoisen kiven, joka sitoo betonin runkoaineet yhteen. Lisäaineet ovat kemikaaleja, joilla säädellään muun muassa betonin työstettävyyttä, pakkasenkestoa ja kovettumisnopeutta. Osuus yleensä enintään prosentteja betonin massasta. Seosaineet ovat betonin runkoaineen (soran tai kalliomurskeen) tilalla nykyisin käytettäviä teollisuuskuonia ja tuhkia. Osuus kymmeniä prosentteja betonin massasta. Totta kai ne [lisäaineet] lähtevät liikkeelle siinä vaiheessa, kun betoni kuivuu, ja liukenevat osittain veteen. Vesihöyrymolekyylien mukana ilmaan todennäköisesti tulee näitä komponentteja, mutta en tiedä, miten paljon. Pirinen alleviivaa useasti, että ei tiedä. Kukaan muukaan ei tunnu tietävän, miten seos- ja lisäaineista tehty materiaali käyttäytyy kosteassa, toimiiko se esimerkiksi toksisten mikrobien kasvualustana ja millaiset yhteisvaikutukset sadoilla uusilla aineilla on. Juhani Pirisen mukaan olennaista on se, osallistuvatko lisäaineet hydratoitumisreaktioon vai jäävätkö ne aineeseen kiinni, sekä se, ovatko aineet katalysaattorityyppisiä vai osallistuvatko ne sidoksen muodostamiseen. Betonin elinkaaren loppupäässä aineet joka tapauksessa alkavat liueta ympäristöön. Tähän asiaan luonnonsuojelijat eivät ole vielä heränneet. Purkubetonista mitataan haitta-aineita sen määrittämiseksi, voidaanko betonimurskaa käyttää maarakentamiseen vai onko se kaatopaikkatuote. Haitta-ainelistat eivät kata kaikkia betonissa käytettyjä ainesosia, ja uusimmat kemikaalit puuttuvat listoilta kokonaan. Loppujen lopuksi kuluttajat päättävät Rakennustuoteteollisuuden ympäristö- ja energiajohtaja Pekka Vuorinen painottaa rakennuskemikaalien tarkoituksenmukaisuutta. Euroopassa on maita, kuten Ruotsi, joissa tunnutaan pyrittävän kemikaalittomaan yhteiskuntaan. Se tuntuu vähintään oudolta, kun huomioidaan esimerkiksi rakennuskemikaalien monet pitkäaikaiskestävyyttä ja turvallisuutta parantavat ominaisuudet. Vuorinen toimii Suomen edustajana betonistandardien laadinnassa Euroopan standardointikomiteassa CEN:ssä. Hänen mielestään ei ymmärretä, että kemikaaleilla on tuotteissa toiminnallinen funktio. Joka tapauksessa niiden vaikutukset arvioidaan osana tuotteita, joissa niitä käytetään, Vuorinen uskoo ja kertoo tuotevalmistajien antavan yhteismitallis- 14 KEMIA 7/2013