FINE Disserations

Links:

http://www.uef.fi/fi/ajassa/vaitosarkisto

http://www.atm.helsinki.fi/FAAR/index.php?page=series

http://epublications.uef.fi/

 

Miika Kortelainen 12.4.2019, Kuopio

Fine particle and gas emissions from small-scale biomass combustion: Temporal variation and influence of fuel type (Biomassan pienpolton pienhiukkas- ja kaasupäästöt: ajallinen vaihtelu sekä polttoaineen vaikutus)

Vastaväittäjä dosentti Aki Virkkula, Ilmatieteen laitos, ja kustos professori Jorma Jokiniemi, Itä-Suomen yliopisto

Filosofian maisteri Miika Kortelaisen väitöskirjatyössä tarkasteltiin puuta polttavan tulisijan ja eri biomassoja hyödyntävän pienkattilan muodostamia kaasu- ja hiukkaspäästöjä. Tutkimuksessa havaittiin, että biomassan ominaisuudet, muun muassa kasvi- sekä puulaji ja polttoaineen sisältämät tuhkaa muodostavat aineet, vaikuttavat merkittävästi hiukkaspäästöihin.

 

Tommi Karhunen, 16.8.2016, Kuopio

On gas-phase synthesis of nanoparticles for advanced energy solutions (Nanohiukkasten tuotto uusiutuvan energian sovelluksiin)

Vastaväittäjä Lecturer Karsten Wegner, Swiss Federal Institute of Technology (ETH Zürich) ja kustos professori Jorma Jokiniemi, Itä-Suomen yliopisto.

Nanomateriaaleilla voidaan ratkaista uusiutuvan energian tuotannon ja varastoinnin muodostamia haasteita. Litium-ioniakut ovat jo löytäneet paikkansa muun muassa kulutuselektroniikassa, mutta tulevaisuudessa sähköajoneuvojen yleistyminen ja uusiutuvan energian tuotantomäärien kasvu vaativat akuilta yhä korkeampia energia- ja tehotiheyksiä, pitempää käyttöikää sekä parempaa turvallisuutta.

MPhys  Tommi Karhusen väitöstutkimuksessa kehitettiin nanohiukkasten tuotantoteknologiaa ja litium-ioniakkuihin soveltuvia nanomateriaaleja. Tutkimustulokset avaavat uusia mahdollisuuksia vastata akkuteknologian koveneviin vaatimuksiin.

 

Kati Nuutinen, 9.6.2016, Kuopio

Polycyclic aromatic hydrocarbon emissions from residential wood combustion (Polysyklisten aromaattisten hiilivetyjen päästöt puun pienpoltosta)

Vastaväittäjä tutkimusprofessori Hannele Hakola, Ilmatieteen laitos ja kustos professori Jorma Jokiniemi, Itä-Suomen yliopisto.

Filosofian maisteri Kati Nuutisen väitöstutkimuksessa tarkasteltiin puun pienpolton PAH-päästöjä eri polttolaitteista ja polttotilanteista, sekä tutkittiin mittausmenetelmän vaikutusta PAH-päästöön ja hiukkasmassapitoisuuteen.

 

Jani Leskinen, 13.11.2015, Kuopio

Physical characterisation of source specific nanoparticles (Nanohiukkasten fysikaalinen karakterisointi).

Vastaväittäjä professori Tuukka Petäjä, Helsingin yliopisto, kustos professori Jorma Jokiniemi, Itä-Suomen yliopisto.

Jani Leskisen väitöstutkimuksessa sovellettiin laajasti aerosolien mittausmenetelmiä, joilla selvitettiin sekä puunpienpoltosta peräisin olevia että keinotekoisesti tuotettujen nanokokoluokan hiukkasten fysikaalisia ominaisuuksia. Lisäksi tutkittiin ulkoilman sekundääristen orgaanisten hiukkasten (SOA-hiukkanen) olomuotoa. Leskisen väitöstutkimus mahdollistaa paremman tulosten vertailtavuuden sekä osaltaan lisää ymmärrystä hiukkasten ominaisuuksista.

 

Jarno Ruusunen, 16.10.2015, Kuopio

Studies of nanoparticle synthesis and physico-chemical properties of aerosols (Nanohiukkasten synteesi ja aerosolien fysikaaliset sekä kemialliset ominaisuudet) Vastaväittäjä professori Lutz Mädler, University of Bremen, kustos professori Jorma Jokiniemi, Itä-Suomen yliopisto.

Nanomateriaaleilla on yleisesti paremmat magneettiset, kemialliset, sähköiset, optiset ja mekaaniset ominaisuudet verrattuna perinteisiin materiaaleihin. Jarno Ruususen väitöstutkimuksessa kehitettiin uusi aerosolisynteesireaktori nanomateriaalien valmistukseen. Reaktorilla voidaan valmistaa nanomateriaaleja, joiden yksittäisen hiukkasen koko on jopa alle viisi nanometriä. Tämä mahdollistaa metallisten hiukkasten paremmat magneettiset ominaisuudet kuten superparamagneettisuuden. Kehitetyn huokoisen putken reaktorin avulla pystytään myös estämään reaktorin seinämien likaantuminen, mikä on ollut haasteena perinteisissä kuumanseinämän reaktoreissa. Lisäksi työssä pystyttiin kontrolloimaan nanokokoisen raudan hapetusastetta ja tuottamaan magneettisia, puhtaita rautananohiukkasia ja rautaoksidinanohiukkasia kuten magnetiittia, maghemiittia ja hematiittia.

 

Tiina Torvela, 27.2.2015, Kuopio

Fine Particle Formation in Biomass Combustion and Flame Synthesis - Morphological Features and Toxicity (Pienhiukkasten muodostuminen biomassan poltossa ja liekkisynteesissä – muoto ja toksisuus)

Vastaväittäjä apulaisprofessori Joakim Pagels Lundin yliopisto, kustos professori Jorma Jokiniemi Itä-Suomen yliopisto.

Tiina Torvelan väitöstutkimus osoittaa, että sinkillä on merkittävä rooli polttoperäisten pienhiukkasten haitallisuudessa eli toksisuudessa. Torvela on tutkinut pienhiukkasten muodostumista poltettaessa haketta, pellettejä tai sinkki- ja alkalipitoisia liuoksia, ja erityisesti sitä, miten sinkkiyhdisteet rikastuvat poltossa syntyneisiin pienhiukkasiin.

Tulokset viittaavat siihen, että erityisesti sinkin pitoisuus biopolttoaineessa on otettava huomioon yhtenä mahdollisena, joskaan ei ainoana, hengitettävien pienhiukkasten terveyshaittoja lisäävänä tekijänä. Tutkimuksessa merkittävää oli sinkkioksidihiukkasten tunnistaminen hiukkasten ytimessä sekä ytimien koon, muodon ja kiteisyyden analyysi. Väitöskirjatyö tuo uutta tietoa palamisessa syntyvien hiukkaspäästöjen muodostumiseen vaikuttavista seikoista, kuten hiukkasten koostumuksesta ja ominaisuuksista sekä polttotavan ja polttoaineen merkityksestä.

 

Heikki Lamberg, 21.11.2014, Kuopio

Small-scale pellet boiler emissions - characterization and comparison to other combustion units (Pienen kokoluokan pellettikattilan päästöjen karakterisointi sekä vertailu muiden polttolaitteiden päästöihin)

Vastaväittäjä professori Ralf Zimmermann Rostockin yliopisto Saksa, kustos professori Jorma Jokiniemi Itä-Suomen yliopisto

Heikki Lambergin väitöskirjatyössä selvitettiin pienhiukkas- ja kaasupäästöjen muodostumista, kun käytettiin erilaisia polttoaineita ja polttolaitteita pienen ja keskisuuren kokoluokan lämmöntuotannossa. Polttoaineella ja polttotekniikalla havaittiin olevan merkittävä vaikutus sekä syntyviin pienhiukkaspäästöihin että niiden kemialliseen koostumukseen. Esimerkiksi olkipellettien poltossa syntyvät päästöt ovat merkittävästi suuremmat verrattuna puupellettien päästöihin. Myös uusissa vähäpäästöisissä pellettikattiloissa havaittiin olevan mahdollisuuksia pienhiukkaspäästöjen vähentämiseen.

Tutkimus osoittaa, että biomassan käyttöä lämmöntuotannossa on mahdollista lisätä ilman merkittävästi kasvavia pienhiukkaspäästöjä, jos käytetään oikeanlaista polttotekniikkaa ja polttoainetta. Päästöjen vähentämiseksi tarvitaan kuitenkin myös jämerämpiä otteita sekä päästölainsäädännön kiristämiseksi että vanhan laitekannan uudistamiseksi.
 

Mika Ihalainen, 25.4.2014, Kuopio

Fragmentation of bounce of nanosize agglomerates by inertial impaction (Nanokoon agglomeraattien käyttäytyminen impaktiossa)

Vastaväittäjä professori Wolfgang Koch, Fraunhofer Institute for Toxicology and Experimental Medicine, kustos professori Jorma Jokiniemi, Itä-Suomen yliopisto.

Mika Ihalaisen väitöskirjatutkimuksessa tarkastellaan aerosolimenetelmillä tuotettujen nanohiukkasten (nanoagglomeraatti) käyttäytymistä niiden törmätessä kovaan pintaan. Tutkimuksessa havaittiin, että nanomateriaalien ominaisuudet vaikuttivat sekä niiden hajoamiseen pienempiin osiin että näiden pomppaamistodennäköisyyteen. Tutkimus on ensimmäinen jossa molempia prosesseja, hajoamista sekä pomppaamista, tarkastellaan kokeellisesti nanokokoisille hiukkasille.

 

Mirella Miettinen, 28.3.2014, Kuopio

Engineered nanomaterials via aerosol routes: formation, characteristics and safety aspects (Aerosolimenetelmillä tuotetut nanomateriaalit: muodostuminen, ominaisuudet ja turvallisuusnäkökohdat).

Vastaväittäjä professori Jyrki Mäkelä, Tampereen teknillinen yliopisto, kustos professori Jorma Jokiniemi, Itä-Suomen yliopisto.

Mirella Miettisen väitöskirjatutkimuksessa valmistettiin erilaisia nanomateriaaleja (titaanidioksidi, pii-hiili hiukkaset, hiilinanorakenteet) aerosolimenetelmillä ja osoitettiin, että nanomateriaalien ominaisuudet, muun muassa hiukkaskoko, kiteisyys ja ominaispinta-ala, muuttuvat tuotto-olosuhteiden ja lähtöaineiden ominaisuuksien muuttuessa. Tämä voi vaikuttaa siihen, miten nämä materiaalit kulkeutuvat ja vaikuttavat elimistössä, joten nanomateriaalien ominaisuuksien määrittäminen on välttämätöntä luotettavien tulosten saamiseksi niiden terveysvaikutuksia tutkittaessa.