Väitös: Supertietokoneilla suunnitellaan katalyyttejä hiilidioksidin hyötykäyttöön ja kierrätykseen (Lempelto)
4.11.2024 07:00:00 EET | Jyväskylän yliopisto | Tiedote
Katalyytit ovat vastuussa monien nykyisten kemiallisten prosessien toimivuudesta, mahdollistaen esimerkiksi polymeerien, lannoitteiden sekä kemian- ja lääketeollisuuden lähtöaineiden valmistamisen puhtaasti ja energiatehokkaasti. Nyt niistä etsitään ratkaisuja kestävän tulevaisuuden haasteisiin ja ilmastonmuutoksen hidastamiseen. Aku Lempelto tutki kemian alan väitöskirjassaan hiilidioksidin muuntamiseen metanoliksi sopivia kuparipohjaisia katalyyttejä. Hän käytti työssään hyväkseen kvanttimekaniikkaan perustuvia laskennallisia mallinnusmenetelmiä.
Ilmakehästä tai teollisuuden kaasupäästöistä kerätty hiilidioksidi voidaan yhdessä vedyn kanssa muuntaa metanoliksi tai muunlaisiksi hiilipohjaisiksi tuotteiksi käyttäen esimerkiksi heterogeenisiä metalli‒metallioksidikatalyyttejä. Jos prosessiin käytetty energia tuotetaan uusiutuvista lähteistä, luodaan käytännössä hiilinegatiivinen tapa kierrättää haitalliset päästöt hyödyllisiksi kemikaaleiksi ja polttoaineiksi.
Aku Lempelto tarkasteli Jyväskylän yliopiston väitöskirjatyössään metanolin tuotantoon soveltuvia kupari–sinkki–zirkoniakatalyyttejä. Katalyyttejä tutkittiin kvanttikemiaan perustuvilla laskennallisilla malleilla yhdistettynä ne termodynaamiseen ja kineettiseen matemaattiseen tarkasteluun.
- Väitöstutkimusta tehtiin yhteistyössä Aalto-yliopiston katalyysin tutkimusryhmän kanssa. Laskennallisia malleja sovellettiin atomikerroskasvatuksella valmistettujen todellisten katalyyttien karakterisointiin, selventää Aku Lempelto Jyväskylän yliopistosta.
Katse sinne, missä katalyytti ja kantaja kohtaavat
Nykytiedon valossa katalyytin aktiivisuuden katsotaan syntyvän aktiivisista kohdista metallin ja kantajamateriaalin välisellä rajapinnalla. Väitöstyössä tarkasteltiin rajapinnan muodon ja sinkkipromoottorin rooleja hiilidioksidin aktivoinnissa ja metanolin syntymisessä.
- Tuloksemme osoittavat, kuinka sinkkikeskukset pystyvät valikoivasti stabiloimaan rajapintaan kiinnittyviä reaktiovälituotteita ja siten vaikuttamaan reaktiomekanismiin ja mahdollisesti prosessissa vapautuvien sivutuotteiden määrään, kertoo Lempelto.
Mallinnukseen yhdistetty termodynaaminen tarkastelu ehdottaa zirkoniaan kiinnittyneiden sinkkidioksidipartikkeleiden pysyvän hapettuneessa muodossa myös hyvin pelkistävissä reaktio-olosuhteissa. Se myös viittaa sinkkipromoottorin kykyyn vastustaa kasaantumista zirkoniapinnalla ja metalli–oksidi rajapinnalla.
- Tulokset siis tarjoavat aiempaa tarkemman atomitason näkymän systeemin koostumukseen ja toimintaan realistisissa olosuhteissa. Lisäksi ne toimivat perustana entistä aktiivisempien katalyyttirakenteiden valmistamiseksi, sanoo Lempelto.
Tutkimus on osa Suomen akatemian rahoittamaa Hiili hyödyksi—C1 Value hanketta. Lisäksi väitöstyötä on tukenut Vilho, Yrjö ja Kalle Väisälän rahasto. Tiheysfunktionaaliteoriaan pohjautuvat laskut suoritettiin Tieteen tietotekniikan keskus CSC:n supertietokoneilla.
FM Aku Lempellon väitöskirjan "Computational modelling of carbon dioxide reduction to methanol on heterogeneous zirconia-supported copper catalysts” tarkastustilaisuus pidetään 8.11.2024 klo: 12:00 fysiikan laitosrakennuksen luentosalissa FYS1. Vastaväittäjänä toimii tutkimusjohtaja tohtori Carine Michel (CNRS, Ranska) ja kustoksena professori Karoliina Honkala (Jyväskylän yliopisto). Väitöstilaisuuden kieli on englanti.
Väitöskirja on julkaistu osana Jyväskylän yliopiston JYU Dissertations -sarjaa ja on saatavilla verkossa osoitteessa http://urn.fi/URN:ISBN:978-952-86-0360-3
Avainsanat
Yhteyshenkilöt
Vieraileva tutkija Aku Lempelto, aku.p.lempelto@jyu.fi
Elina LeskinenViestinnän asiantuntija
Puh:+358 50 461 7880elina.leskinen@jyu.fiKuvat
Jyväskylän keskustassa sijaitsevan yliopiston kauniilla puistokampuksella sykkii monitieteinen ja moderni tiedeyliopisto – ihmisläheinen ja dynaaminen yhteisö, jonka 2500 asiantuntijaa ja 15 000 opiskelijaa etsivät ja löytävät vastauksia huomisen kysymyksiin. Jyväskylän yliopisto on ollut tulevaisuuden palveluksessa jo vuodesta 1863, jolloin suomenkielinen opettajankoulutus sai alkunsa täältä. Voimanlähteenämme on moniarvoinen vuoropuhelu tutkimuksen, koulutuksen ja yhteiskunnan välillä. Vaalimme tutkimuksen ja koulutuksen tasapainoa sekä ajattelun avoimuutta – sytytämme taidon, tiedon ja intohimon elää viisaasti ihmiskunnan parhaaksi. www.jyu.fi
Tilaa tiedotteet sähköpostiisi
Haluatko tietää asioista ensimmäisten joukossa? Kun tilaat tiedotteemme, saat ne sähköpostiisi välittömästi julkaisuhetkellä. Tilauksen voit halutessasi perua milloin tahansa.
Lue lisää julkaisijalta Jyväskylän yliopisto
Avoimen väylät uudistuvat Jyväskylän yliopistossa: Selkeyttä ja lisää mahdollisuuksia tutkintokoulutukseen hakeutuville29.6.2026 12:44:56 EEST | Tiedote
Jyväskylän yliopisto nostaa avoimen väylän kautta valittavien opiskelijoiden osuutta. Tavoitetaso on 15 prosenttia niiden tutkinto-ohjelmien sisäänotosta, joihin voi hakea avoimen väylältä. Samalla avoimen väylien edellytykset selkeytyvät: jatkossa Jyväskylän yliopistossa on kolme väylätyyppiä. Kehittämistyö tukee erityisesti valtion rahoittamalla opintosetelillä opiskelevien nuorten aikuisten korkeakoulupaikan saavuttamista.
Uusiutuvan energian nopea kasvu kuormittaa luontoa – tutkijat ehdottavat tarkempaa sijainninohjausta29.6.2026 07:05:00 EEST | Tiedote
Suomessa nopeasti kasvanut tuuli- ja aurinkovoiman tuotanto vaikuttaa merkittävästi sekä ympäristöön että ihmisiin, osoittaa tuore Jyväskylän yliopiston Resurssiviisausyhteisö JYU.Wisdomin Wisdom Letters -julkaisusarjassa ilmestynyt vertaisarvioitu artikkeli. Vaikka yksittäisiä hankkeita tarkastellaan yksityiskohtaisesti, eivät nykyiset suunnittelu- ja arviointikäytännöt riitä niiden yhteisvaikutusten hallintaan. Politiikkasuosituksia sisältävän julkaisun ovat laatineet neljä tutkijaa Suomen ympäristökeskuksesta, Itä-Suomen yliopistosta ja Turun yliopistosta.
Ketä enää kiinnostaa? Jyväskylän Kesässä kysytään, mihin journalismia ja viisautta tarvitaan muuttuvassa maailmassa25.6.2026 10:10:24 EEST | Tiedote
Jyväskylän Kesän keskusteluohjelma kokoaa 1.–5.7.2026 Jyväskylän yliopiston kampukselle tutkijoita, taiteilijoita, toimittajia ja muita asiantuntijoita pohtimaan viisauden merkitystä ajassamme. Ohjelmassa tarkastellaan muun muassa journalismin tulevaisuutta, viisauden ja typeryyden rajapintoja, vastuullisuutta, ihmisen kasvua sekä luontosuhdetta.
Monimuotoinen metsä on tulevaisuuden arvonluonnin alusta – tutkijat esittävät uutta suuntaa Suomen metsäsektorille25.6.2026 07:05:00 EEST | Tiedote
Luontokato, ilmastotavoitteet ja globaalit markkinamuutokset muuttavat metsäsektorin toimintaympäristöä. Uusimman Jyväskylän yliopiston Resurssiviisausyhteisö JYU.Wisdomin tuottaman Wisdom Letters -julkaisusarjan vertaisarvioidun julkaisun mukaan Suomen kannattaa vastata muutokseen rakentamalla metsistä monipuolinen arvonluonnin alusta, jossa taloudellinen menestys perustuu aiempaa vahvemmin luonnon monimuotoisuuteen, uusiin palveluihin ja korkean lisäarvon liiketoimintaan.
Perinnöksi ilmastokriisi? Tutkimus kyseenalaistaa sukupolvien välisen kuilun24.6.2026 08:58:00 EEST | Tiedote
Ilmastokeskustelu nähdään usein sukupolvien välisenä ristiriitana, jossa nuoret joutuvat kantamaan vanhempien sukupolvien teot. Jyväskylän yliopiston tutkimus haastaa tämän asetelman ja osoittaa, että todellisuudessa asetelma on monimutkaisempi.
Uutishuoneessa voit lukea tiedotteitamme ja muuta julkaisemaamme materiaalia. Löydät sieltä niin yhteyshenkilöidemme tiedot kuin vapaasti julkaistavissa olevia kuvia ja videoita. Uutishuoneessa voit nähdä myös sosiaalisen median sisältöjä. Kaikki tiedotepalvelussa julkaistu materiaali on vapaasti median käytettävissä.
Tutustu uutishuoneeseemme