Niina Ahtonen, Matti Härkönen, Kyösti Karttunen, Jarkko Räty: Oulun yliopiston Mittaustekniikan yksikkö kehittää mittausteknologian sovellutuksia teollisuuden tarpeisiin

Kaivosteollisuus kehittää toimintaansa tavoitteenaan tehokkaammat prosessit ja ympäristövaikutusten ennakointi ja hallinta. Kainuussa toimivien TKI-organisaatioiden muodostama CEMIS on mittausteknologiaan ja dataosaamiseen erikoistunut tutkimus- ja koulutuskeskus, johon kuuluvalla Oulun yliopiston Mittaustekniikan yksiköllä on pitkä kokemus monitorointi- ja mittausratkaisujen kehittämisestä teollisuuden prosesseihin, mm. vesienhallintaan.

Kestävä kaivannaisala on yksi Kainuun kärkitoimialoista matkailun, biotalouden ja teknologiateollisuuden lisäksi. Kajaanissa mittausteknologia, suurteholaskenta ja datakeskukset ovat teknologiateollisuuden tärkeitä kasvun kärkialoja. Yritysten ja TKI-toimijoiden yhteistyö mahdollistaa uusien ratkaisujen ja innovaatioiden tuottamisen esimerkiksi vesienhallintaan. Mittaustekniikkaan ja dataosaamiseen erikoistunut CEMIS (Centre for Measurement and Information Systems) kokoaa yhteen Kainuussa toimivat TKI-organisaatiot: Oulun yliopiston Mittaustekniikan yksikön (MITY), Kajaanin Ammattikorkeakoulun, Jyväskylän yliopiston liikuntateknologian Vuokatin yksikön, CSC – Tieteen tietotekniikan keskuksen ja VTT MIKESin.

Oulun yliopiston Mittaustekniikan yksiköllä on vahva osaaminen ja tutkimusinfrastruktuurit sähkökemiaan, sensoreihin, optiseen spektroskopiaan sekä kuvantamiseen perustuvien monitorointi- ja mittausratkaisujen kehittämiseksi teollisuuden tarpeisiin. Yksikkö kehittää reaaliaikaisia ja jatkuvatoimisia mittausjärjestelmiä, jotka mahdollistavat teollisten prosessien ja vesien laadun luotettavan seurannan. Yksikön tiloissa Kajaanin Yliopistokeskuksessa on tarjolla monipuoliset laitteet ja laboratoriot laiteprototyyppien rakentamiseen ja testaamiseen.

Kuva 1. Maatutkaluotauksen toimivuuden ja ilmavälin vaikutusten testausta talviolosuhteissa vedenalaisten rakenteiden mittaamisessa

Vesiosaamisen vahvistamista Itä- ja Pohjois-Suomessa

Arctic Water Excellence -hankkeella (AWE) vahvistetaan vesialalla toteutettavaa alueellista erikoistumista sekä yhteistyötä Itä- ja Pohjois-Suomen alueella. Hanke toteuttaa Itä- ja Pohjois-Suomen yhteisen älykkään erikoistumisen strategisia valintoja, joita ovat puhtaat teknologiat ja vähähiiliset ratkaisut, ICT ja digitalisaatio sekä innovatiiviset teknologiat ja tuotantoprosessit.

AWE-hankkeen tavoitteena on edistää uusia teknologiaratkaisuja sekä niiden pilotointia ja jalkautumista käytäntöön erityisesti vesi-intensiiviseen teollisuuteen sekä vesihuoltosektorille yhteistyössä tutkimuslaitosten, alalla toimivien yritysten sekä teollisuuslaitosten kanssa. Kainuun osuus AWE-hankkeessa on tuoda vahvaa mittaustekniikan osaamista hankkeen osapuolien käyttöön. Hankkeessa pilotoidaan sulfaatin talteenottoa, ja näihin pilotointeihin MITY tuo sulfaatin pitoisuuden mittauksen ratkaisuja. Lisäksi Kajaanissa keskitytään kehittämään ja optimoimaan uutta ja nopeampaa mittausratkaisua teollisuuden prosessien mikrobien laadunvalvontaan sekä raskasmetallien mittauksiin.

AWE-kokonaisuutta koordinoi Savonia Ammattikorkeakoulu. Osatoteuttajina toimivat MITYn lisäksi GTK, THL, XAMK, LUT, KAMK, Oulun yliopiston Kuitu- ja partikkelitekniikan yksikkö sekä VTT. Lisäksi mukana on viisi kaivannaisteollisuuden yritystä sekä muita yrityskumppaneita mittaustekniikan ja kiertotalouden sektoreilta. Hankkeen kustannusarvio on 3,2 M€. Rahoittajina ovat Pohjois-Savon, Kainuun, Pohjois-Pohjanmaan ja Etelä-Savon maakuntaliitot Euroopan aluekehitysrahaston EAKR-rahoituksella.

Uusia teknologioita uomien ja kaivosaltaiden kartoitukseen

Uomakartoituksissa droonien käyttö vähentää ympäristökuormitusta, helpottaa jokiuomien ennallistamishankkeiden suunnittelua ja vaikutusten seurantaa. UOMARI-hankkeessa kehitetään ja pilotoidaan elinkeinotoiminnan ympäristöhaittojen ja -riskien vähentämiseen liittyviä droonipohjaisia mittaus- ja kuvantamisratkaisuja mm. kaivosteollisuuden tarpeisiin. Ryhmähankkeen toteuttajia ovat koordinaattorina toimiva GTK, Oulun yliopiston Mittaustekniikan yksikkö, Suomen ympäristökeskus sekä MML:n Paikkatietokeskus. Päärahoittaja on Pohjois-Pohjanmaan liitto Pohjois-Suomen ylimaakunnallisella ympäristö-EAKR-rahoituksella. Hankkeessa on mukana myös useita yrityksiä.

Hankkeessa pilotoidaan monen eri kuvantamismenetelmän hyödyntämistä allasrakenteiden kuntotutkimuksessa sekä kaivannaisjätealueiden ympäristövaikutusten selvittämisessä eri vuodenaikoina ja erityyppisissä kohteissa kuten kaivoksissa, kaivosten ja voimalaitosten alapuolisissa virtavesissä sekä luonnontilaisissa uomissa. UOMARI-hankkeessa vertaillaan droonimittausjärjestelmillä ja perinteisillä mittaustavoilla saatuja testiaineistoja sekä tutkitaan niiden hyödynnettävyyttä muun muassa jokiuomaja kaivannaisjätealueilla.

Kuva 2. Drooni-maatutka-yhdistelmä UOMARI-hankkeen testausmittauksia varten

Esimerkkinä kenttätestauksesta on talven 2023 aikana pakkasolosuhteissa tehty tutkimus Kajaanissa Nuasjärvellä maatutkaluotausta käyttäen. Testauksen tavoitteena on selvittää maatutkan toimintakelpoisuutta vedenalaisten rakenteiden mittaamiseen ja havainnoida ilmavälin vaikutusta maatutkadataan. Lisäksi laajempana tavoitteena on selvittää tutkan kykyä mitata lumen ja jään ominaisuuksia. Tutkimus toteutettiin kytkemällä maatutka moottorikelkan sivulle telineelle, jonka avulla maatutkan ja jään välistä ilmaväliä voitiin säätää. Testauksen aikana maatutka kulki moottorikelkan sivulla, jolloin mittaukset voitiin tehdä koskemattomaan pintaan (kuva 1). Mittaustuloksien perusteella voidaan päätellä, että drooneilla on mahdollista toteuttaa maatutkamittauksia. Testaukset jatkuvat, ja maatutkamittauksia tullaan testaamaan esimerkiksi kuvan 2 esittämällä drooni-maatutka -yhdistelmällä.

Modifioimalla aiempia mittaustapoja moderniin drooniympäristöön voidaan saavuttaa huomattavia etuja: saadaan tarkkaa paikannustietoa sekä ajallisesti nopeita ja laaja-alaisia mittauksia monentyyppisistä maastoista ja epätasaisista kohteista.

Kuva 3. Kajaanin Yliopistokeskuksessa on tarjolla monipuoliset laitteet ja laboratoriot laiteprototyyppien kehittämiseen ja testaamiseen. Kuva esittää MITY:ssä tehtyjä kenttäkäyttöisten mittalaitteiden prototyyppejä.

Yhteistyö teollisuuden kanssa mahdollistaa pilotoinnit

Kainuu on hyvä ympäristö teollisuudessa tehtäviin pilotointeihin, koska alueella on vahvaa kaivannaisteollisuutta, yhteistyökumppaneita sekä globaaleille markkinoille mittaustekniikkaa ja automaatiopalveluita tarjoavaa teollisuutta.

Laajan yritysverkoston ansiosta mittalaiteratkaisujen testaus ja demonstrointi todellisissa teollisuuskohteissa on mahdollista. Tavoitteena on muiden tutkimuslaitosten ja yritysten kanssa kehittää kaupallistettavia mittausratkaisuja. Esimerkiksi vuonna 2023 päättyneessä ARMINE-hankkeessa kehitettiin nopea ja kustannustehokas mittausratkaisu pienten arseenipitoisuuksien määritykseen kenttäolosuhteissa. Lupaavalle mittausratkaisulle haetaan seuraavaksi rahoitusta jatkokehitykseen ja kaupallistamisen valmisteluun Business Finlandin Research-to-business instrumentin kautta. ▲

TEKSTI: NIINA AHTONEN, MATTI HÄRKÖNEN, KYÖSTI KARTTUNEN, JARKKO RÄTY

OIKAISU Materia-lehden painetussa numerossa 4/2024 on sivun 68 artikkelin kuvan 1 tilalle vaihtunut lopullisessa taitossa väärä kuva. Virhe on korjattu numeron verkkoversioissa. Tässä koko artikkeli oikea kuvan kera.