Bakteerit tuottavat vetyä ja sähköä uusiutuvista raaka-aineista
Vetyä, metaania, alkoholeja ja sähköä voidaan tuottaa bakteerien avulla mikrobiologisissa tuottoprosesseissa. Diplomi-insinööri Marika Nissilä tutki ja vertaili näitä prosesseja väitöstyössään ja osoitti, että suurimmat energiasaannot saadaan tuotettaessa samanaikaisesti vetyä ja metaania tai sähköäEnergiankulutus kasvaa maailman väkimäärän kasvaessa. Fossiilisten polttoaineiden käyttö aiheuttaa ilmaston lämpenemistä, joten vaihtoehtoisia ratkaisuja uusiutuvan energian tuottamiseen tarvitaan. Uusiutuvaa energiaa voidaan tuottaa biologisesti mikro-organismien avulla. Metaanin tuotanto on esimerkki jo käytössä olevasta ratkaisusta.
Vetyä sellusta ja säilörehusta
Jo parinkymmenen vuoden ajan on tutkittu biologista vedyn tuottoa malliyhdisteitä käyttäen. Nissilä tuotti väitöstyössään vetyä biologisesti käymisprosessin avulla selluloosapitoisista raaka-aineista, kuten sellusta ja säilörehusta. Lisäksi hän optimoi prosessiolosuhteet vedyn tuoton maksimoimiseksi. Tulosten pohjalta voidaan valita sopivat bakteeriviljelmät ja optimoida olosuhteet, kun vetyä tulevaisuudessa tuotetaan teollisesti selluloosapitoisista materiaaleista.
–Vedyn tuoton energiasaantoja sellusta kyettiin kasvattamaan huomattavasti, kun käymisprosessin sivutuotteista tuotettiin edelleen metaania. Lisäksi samanaikainen vedyn ja etanolin tuotto selluloosasta johti korkeisiin energiasaantoihin, Nissilä sanoo.
Työssään Nissilä osoitti, että mikro-organismeja voidaan käyttää biologiseen sähkön tuottoon mikrobipolttokennoissa. Mikrobipolttokennoissa bakteerit hapettavat uusiutuvia raaka-aineita hapettomissa olosuhteissa anodilla. Biohajoamisessa vapautuu elektroneja, jotka bakteerit luovuttavat anodille. Elektronien liike ulkoisen vastuksen läpi katodille tuottaa sähköä. Mikrobipolttokennojen energiansaannot kasvoivat, kun mikrobipolttokennoissa tuotettiin sähkön lisäksi etanolia tai butanolia.
Bioteknisessä energian tuotossa on keskeistä hallita energiasaantoihin vaikuttavat tekijät. Prosessiolosuhteiden säätö muuttaa saantoja, mutta perimmäinen syy muutoksiin kytkeytyy mikrobiyhteisöjen muutoksiin. Väitöstyössään Nissilä identifioi ja kuvasi vetyä, alkoholeja ja sähköä tuottavia mikrobiyhteisöjä ja seurasi yhteisömuutoksia eri olosuhteissa.
–Rikastusolosuhteet hallitsemalla saadaan ohjattua avainmikrobiyhteisöt tuottamaan haluttuja energiankantajia, Nissilä kiteyttää.
Väitöstilaisuus perjantaina 11.1.
Diplomi-insinööri Marika Nissilän ympäristöbiotekniikan alaan kuuluva väitöskirja ”Biohydrogen, Bioelectricity and Bioalcohols from Cellulosic Materials” (”Biovedyn, biosähkön ja bioalkoholien tuottaminen selluloosapitoisista materiaaleista”) tarkastetaan Tampereen teknillisen yliopiston (TTY) luonnontieteiden tiedekunnassa perjantaina 11.1.2013 kello 12 alkaen, Festian pieni sali 1:ssä (Korkeakoulunkatu 8, Tampere). Vastaväittäjänä toimii professori Jo-Shu Chang (National Cheng Kung University, Taiwan). Tilaisuutta valvoo professori Jaakko Puhakka TTY:n kemian ja biotekniikan laitokselta.
Marika Nissilä (28) on kotoisin Raumalta ja työskentelee tutkijana TTY:llä kemian ja biotekniikan laitoksella.
Lisätietoja: Marika Nissilä, puh. 040 198 1193, marika.nissila@tut.fi
Väitöskirjaan voi tutustua osoitteessa: http://URN.fi/URN:ISBN:978-952-15-3000-5