Väitös: Uusiutuvien ja kierrätyspolttoaineiden käyttö vähentää pienhiukkaspäästöä

Uusiutuvien ja kierrätyspolttoaineiden käyttö auttaa vähentämään pienhiukkasten lukumääräpäästöä niin työkone- kuin voimala- ja laivamoottoreissakin. Tämä käy ilmi Teemu Ovaskan uudesta energiatekniikan alan väitöstutkimuksesta, jonka tuloksia voivat hyödyntää erityisesti moottorivalmistajat, polttoaineiden tuottajat ja jalostajat sekä viranomaiset.

– Arvioin pienhiukkasten lukumääräpäästöä käyttämällä moottoreissa täysin uudenlaisia polttoainevaihtoehtoja, mikä on tutkimukseni merkittävin uutuus, kertoo perjantaina 13. marraskuuta Vaasan yliopistossa väittelevä Ovaska.

Kierrätyspolttoaineen lisäksi Ovaska tutki uusiutuvien polttoaineiden sekä polttoaineiden seosten vaikutusta nopea- ja keskinopeakäyntisten dieselmoottorien pakokaasun pienhiukkasten lukumäärään.

Sekä kierrätetyistä raaka-aineista valmistetun meridieselin että uusiutuvan naftan ja fossiilisen polttoaineen seos vähensivät voimala- ja laivamoottorin pakokaasuhiukkasten kokonaislukumäärää.

Nopeakäyntisen työkonedieselmoottorin kokonaishiukkaslukumäärä pieneni, kun seospolttoaineessa puuperäisen uusiutuvan dieselin määrä lisääntyi. Joutokäynnillä seostamaton uusiutuva diesel vähensi pienimpiä hiukkasia merkittävästi. Vastaavia moottoreita käytetään esimerkiksi maatalouden työkoneissa ja metsäkoneissa.

– Nestemäisiä polttoaineita ja polttoaineseoksia tarvitaan yhä tulevina vuosikymmeninä siitä huolimatta, että maakaasun käyttö on yleistynyt etenkin voimala- ja laivamoottoreissa, Ovaska muistuttaa.

Uusia polttoaineita tarvitaan maailman päästövähennystavoitteiden saavuttamiseksi. Suomen nykyinen energia- ja ilmastostrategia vuodelta 2016 määrittelee kansalliset tavoitteet vuodelle 2030. Strategian mukaan liikenteen polttoaineiden korvaaminen uusiutuvilla tai nykyisiä vähäpäästöisemmillä polttoaineilla on nopein keino liikenteen kasvihuonekaasupäästöjen alentamiseksi.

– Sama strategia käy yhtä lailla maantieliikenteen ulkopuolelle, ja kasvihuonekaasupäästöjen ohessa vähenevät myös pienhiukkaspäästöt, Ovaska sanoo.

Elintärkeä puhdas ilma

Maailman terveysjärjestön WHO:n mukaan yhdeksän kymmenestä ihmisestä hengittää saastunutta ilmaa koko maailmassa.  Noin seitsemän miljoonaa ihmistä kuolee joka vuosi pienhiukkasille altistumisen seurauksena.

Pienhiukkasten haitalliset terveysvaikutukset yhdistetään tavallisesti erikokoisten hiukkasten pitoisuuksiin ulkoilmassa. Kaikkein pienimmillä hiukkasilla on todettu olevan haitallisimmat vaikutukset ihmisen terveyteen. Nämä hiukkaset voivat kerrostua keuhkoihin ja kulkeutua jopa sydän- ja verisuonijärjestelmään sekä aivoverenkiertoon hengityselinten kautta.

Käyttökohteesta riippumatta dieselmoottorien haitallisia päästöjä säädellään tiukasti maailman joka kolkassa. Säädösten avulla pyritään rajoittamaan päästöjen vaikutusta ilman laatuun, ihmisten terveyteen sekä ilmastonmuutokseen. Myös pakokaasun pienhiukkasia rajoitetaan. Rajoitukset kohdistuvat joko hiukkasten massaan tai lukumäärään. Ovaska valitsi pienhiukkasten lukumäärän väitöstutkimuksensa keskeiseksi mitaksi.

– Vaikka pakokaasun pienhiukkasten massa olisikin erittäin pieni, niiden lukumäärä saattaa silti olla hyvin suuri. Siksi hiukkaslukumäärä kuvaa pienhiukkasten terveydellistä haitallisuutta täsmällisemmin kuin hiukkasmassa, Ovaska kertoo.

Ovaskan täysin uudenlaisia polttoainevaihtoehtoja arvioivan väitöstutkimuksen tulokset perustuvat viiteen osatutkimukseen, joissa pienhiukkaslukumäärä mitattiin Tutkimuskeskus Technobothnian ja Vaasan yliopiston VEBIC-moottorilaboratorioissa (Vaasa Energy Business Innovation Centre).

Väitöskirja

Ovaska, Teemu (2020): Exhaust Particle Numbers of High- and Medium-Speed Diesel Engines with Renewable and Recycled Fuels. Acta Wasaensia 451. Väitöskirja. Vaasan yliopisto.

Julkaisun pdf: http://urn.fi/URN:ISBN:978-952-476-929-7

Väitöstilaisuus

DI Teemu Ovaskan energiatekniikan alaan kuuluva väitöstutkimus ”Exhaust Particle Numbers of High- and Medium-Speed Diesel Engines with Renewable and Recycled Fuels” tarkastetaan perjantaina 13.11.2020 klo 12 Vaasan yliopistossa.

Väitöstilaisuus järjestetään etäyhteyden kautta:

https://uwasa.zoom.us/j/64608047030?pwd=MHJrYmF0MnNEYTZmOUVwMXhGRXFLUT09

Salasana: 522111

Vastaväittäjänä tilaisuudessa toimii professori Jorma Jokiniemi (Itä-Suomen yliopisto) ja kustoksena professori Seppo Niemi.

Lisätiedot

Teemu Ovaska, puh. 029 449 8161, sähköposti: teemu.ovaska(at)univaasa.fi

Väittelijän tiedot

Teemu Ovaska on syntynyt vuonna 1984 Riihimäellä. Hän kirjoitti ylioppilaaksi Riihimäen lukiosta vuonna 2004. Ovaska valmistui kone- ja tuotantotekniikan insinööriksi vuonna 2009 Hämeen ammattikorkeakoulusta ja energiatekniikan diplomi-insinööriksi vuonna 2013 Vaasan yliopistosta.

Ovaska aloitti tutkimusavustajana vuonna 2012 ja toimi jatko-opintojensa aikana sekä projekti- että apurahatutkijana Vaasan yliopistossa. Vaasan yliopistosäätiö myönsi Ovaskalle 24 000 euron apurahan väitöskirjatyötä varten lukuvuodelle 2017–2018. Myös Henry Fordin säätiö on tukenut Ovaskan väitöskirjatyötä henkilökohtaisilla apurahoilla. 

 

Toimijat
Uusiutuvat energiat
Tekniikka ja innovaatiojohtaminen