Page 1

2/2013

MCI

VTT

KYLMYYS JÄÄ JA

HAASTAVAT TEKNIIKAN

TIEDE Synteettinen biologia odottaa läpimurtoa

TEKNOLOGIA Kaivosteollisuus uskoo nousuun

LIIKETOIMINTA UPM tehtailee uusia materiaaleja puusta


VTT

2/2013 40 Arktisiin oloihin liittyviä haasteita on tutkittu pitkään, mutta osa kysymyksistä odottaa vielä tieteellistä ratkaisua. Kuva: Sandvik Mining

20

Kuva: Tapio Nyman

Kyberturvallisuus perustuu koko yhteiskunnan ja sen eri toimijoiden kattavaan varautumiseen.

56

46

Digitalisoituminen on tulevaisuutta, mutta myös painetun lehden houkuttelevuudesta on kannettava huolta.

Rajallisilla resursseilla on keskityttävä asioihin, jotka aidosti parantavat Suomen kilpailukykyä. MARJA MATINMIKKO


Sisältö 2/2013 ALKUPALAT Katse tulevaisuuteen................................. 2 Kohtaamisia............................................... 4 Jussi Järventaus Uusiutuvat eivät ole utopiaa..................... 8 Kolumni.................................................... 15 Olli Ernvall

Kuva: Jan Ahlstedt

VTT:n vaikuttavuus.................................. 16

Kohtaamisia henkilö

4

54

8

”Kenties voimme joskus ladata puhelimemme älyvaatteilla.”

PETRA LUNDSTRÖM, FORTUM

TIEDE Tiedeuutisia.............................................................18 Arktisen ja kylmän ilmaston ratkaisut.....................20 Johtava tutkija Jaakko Heinonen, VTT Ympäristömittausta ilman rajoja.............................26 Tutkimusprofessori Tuomas Häme, VTT Synteettinen biologia luo uutta teollisuutta............34 Tutkimusprofessori Merja Penttilä, VTT


Kuva: Sandvik Mining

Kuva: ESA

56 Kaivosten kaikilla osa-alueilla näkyy tekniikan kehitys. TEKNOLOGIA

Teknologiauutisia..............................................................38 Kyberturvallisuus on yhteispeliä......................................40 Kyberturvallisuusstrategia painottaa eri toimijoiden yhteistyötä. Enemmän kuin lehti..........................................................46 Aikakauslehtibisnes elää murroskautta. Vuoden Nuori tutkija 2013: Marja Matinmikko................50 Marja Matinmikko tähtää siihen, että radiotaajuudet riittävät. Älyä avaruudesta..............................................................54 Avaruuteen ei kelpaa mikä hyvänsä tekniikka. Kaivosteollisuus valmistautuu uuteen nousuun..............56 Kaivosteollisuudessa uskotaan, että alan uusi nousu koittaa.

60

Timantteja markkinoille....................................................60 Harri Kopolan Amerikan opit.

LIIKETOIMINTA Liiketoimintauutisia.........................................................62 Uudet materiaalit kasvavat puussa................................64 UPM:llä puusta syntyy uusia materiaaleja. Tutkimus vie bisnekseen.................................................70 VTT ja Tekes hakevat keinoja uusien yritysten käynnistämiseen. Australian vihreä kultakaivos..........................................74 Etelä-Australian metsäteollisuus etsii uusia polkuja. Pohjoismaiden ensimmäinen passiivimyymälä..............80 Kodin 1 Raisiossa säästää energiaa uusilla ratkaisuilla.

80

Tulevaisuuden trendi on nollaenergiatalo.


PÄÄKIRJOITUS

”Tutkimuslaitosten rahoitus uudistuu merkittävästi.”

Petri Kalliokoski Kehitysjohtaja

Suomi ja VTT muutoksessa

E

pävarma maailmantalous heijastuu elin­ keinoelämäämme ja näkyy VTT:n asiakas­kunnassa ja toimintaympäristössä. Tutkimuksen ja teknologian kehittämi­ sen avulla voidaan varmistaa elinkeino­ elämän, tuotteiden ja palveluiden uusiu­ tuminen ja parantaa kilpailukykyä. Suomalaiset yritykset ovat monilla liiketoiminta-alueilla vahvoja, mutta uusia liiketoimintoja ja yrityksiä tarvitaan – ja nopeasti. Onneksi biotalous, ICT:n laaja hyödyntäminen, puhdas ja uusiutuva energia, älykkäät infrastruktuu­ rit ja tehokas tuotanto tarjoavat Suomelle mahdol­ lisuuksia uusien tuotteiden ja palvelujen synnyttä­ miseen. Suomalainen osaaminen on vahvaa yleensä useiden teknologioiden ja osaamisten yhdistämisessä. Kun tähän lisätään asiakkaiden tarpeiden parempi ymmärtäminen ja globaalien arvoverkostojen hyö­ dyntäminen, niin hyvä tulee. Muutokset toimintaympäristössä ja markkinoissa haastavat meidät myös VTT:llä uudistumaan. Suun­ taamme osaamistamme entistä enemmän alueille, joilla voimme vahvistaa elinkeinoelämän kilpailu­ kykyä ja uudistumista. VTT:llä on näyttöä siitä, että uudet liiketoiminnot syntyvät usein vakiintuneiden toimialojen rajapinnoista ja useiden teknologioiden yhdistelmistä. Osana täsmentynyttä strategiaamme olemme luopumassa joistakin osaamisalueistamme. Vahvistamme entisestään strategista yhteistyötä yli­ opistojen ja tutkimuslaitosten kanssa sekä toimimme aktiivisesti kansainvälisissä t&k-hankkeissa. VTT on vahva toimija EU:n tutkimuskentässä verkottaen suo­ malaisia toimijoita sen puiteohjelmiin. UUDISTAMME ORGANISAATIOMME vuodenvaihteessa.

Muutos parantaa toimintamme vaikuttavuutta, jous­ tavuutta ja kilpailukykyä. VTT:n teknologiat ja osaa­ miset ryhmittyvät kolmeen liiketoiminta-alueeseen, joita ovat Tietointensiiviset tuotteet ja palvelut, Älykäs teollisuus ja energiajärjestelmät sekä Luonnonvaro­ jen hyödyntäminen ja biomassaratkaisut. Jako vastaa

hyvin Suomen elinkeinoelämän uudistuksen paino­ alueita. Strateginen teknologiakehityksen ennakointi sekä yliopistoyhteistyö vahvistuvat. VTT:n yhtiöihin ei tehdä rakenteellisia uudistuksia. Valtioneuvosto on tehnyt linjapäätöksen valtion tutkimuslaitosten rakenteista ja rahoituksesta. Tämä tarkoittaa muun muassa sitä, että VTT ja Mitta­ tekniikan keskus Mikes liitetään yhteen vuoden 2015 alussa. Samalla hallintomalli uudistetaan, ja VTT:stä tulee valtion omistama, erityistehtävää hoitava osake­ yhtiö. VTT saa edelleenkin valtion rahoitusta strate­ giseen tutkimustoimintaan ja säilyy voittoa tavoitte­ lemattomana. VTT:n rooli ja perustehtävät eivät siis muutu. Muutoksen tavoitteena on VTT:n innovaatio­ roolin vahvistaminen sekä joustavuuden lisääminen rahoituksen suhteen. TUTKIMUSLAITOSTEN RAHOITUS uudistuu merkittävästi.

Suomen Akatemian yhteyteen perustetaan vuoden 2015 alussa strategisen tutkimuksen rahoitusinstru­ mentti yhteiskunnallisesti merkittävien haasteiden ratkaisemiseksi. Toiminnan rahoitus kerätään pää­ osin tutkimuslaitosten perusrahoituksesta, joten VTT:n suora perusrahoitus vähenee lähivuosina mer­ kittävästi. Toisaalta rahoitusinstrumentti tuo VTT:lle uusia mahdollisuuksia. Taloudellinen epävarmuus tullee jatkumaan ja vai­ kuttamaan myös t&k-toimintaan. On toivottavaa, että laajat rakenne- ja rahoitusuudistukset palvele­ vat nimenomaan elinkeinoelämän ja yhteiskunnan uudistumista ja uuden liiketoiminnan kehittämistä. Niitä tarvitaan enemmän kuin koskaan. Kokemusten perusteella pitkäjänteinen panostaminen t&k-toimin­ taan palvelee vaikeina aikoina elinkeinoelämän uudis­ tumista ja kasvua. VTT:N VAHVISTUVA ROOLI innovaatiotoiminnassa ja

uuden liiketoiminnan kehittämisessä on tärkeä ele­ mentti tulevaisuuden kilpailukyvyn kehittämisessä. Uudistukset luovat pohjaa tuleville muutoksille. VTT on valmiina Suomen uudistumistalkoisiin! n


KATSE

TULEVAISUUTEEN IOT MULLISTAA ARJEN Esineiden ja asioiden internet (IoT, Internet of Things) on voimakkaassa kasvussa. Sen vaikutukset näkyvät jo kuluttajille esimerkiksi etäluettavina mittareina. VTT:n mukaan tämä ICT:n seuraava murros tuo teknologia- ja liiketoimintamurroksen, joka muuttaa suuresti taloutta ja elämää. Tutkimus jatkuu vahvana. IoT:n yksi suurimpia haasteita laajan yleistymisen suhteen on langaton energiansiirto, jonka osalta useita pilotteja on käynnissä esimerkiksi autoteollisuudessa.

20 mrd EROON PIUHOISTA Esineiden ja asioiden internet tuo langattomuuden yhä useampiin arkipäivän laitteisiin, jotka tulevaisuudessa suurilta osin myös ladataan tai saavat valtaosan energiastaan langattomasti. Tämä mahdollistaa esimerkiksi langattoman television vailla sähkö- tai antennijohtoja. Tai miltä kuulostavat lamput, jotka voi kotona asentaa mihin tahansa?

Maailman langattomien sensoreiden markkinat kasvavat kohisten: on arvioitu, että vuoteen 2020 mennessä kyseessä on 20 miljardin dollarin markkinat.

HELPOMPAA TERVEYDEN TARKKAILUA Vuonna 2020 esineiden ja asioiden internet mahdollistaa yhdessä erilaisten terveyteen liittyvien sovellusten avulla kustannustehokkaan ja potilaskeskeisen terveydenhoidon. Esimerkiksi painonhallintaan, uneen, ravitsemukseen, lääkitykseen ja verenpaineeseen liittyen monitorointi ja tiedonkulku onnistuvat erilaisten langattomien sensoreiden avulla.

2  VTT Impulssi


KOHTI ÄLYKKÄÄMPÄÄ VALAISUA Valaistusratkaisujen kehittyessä älykkäämmäksi valoa on tulevaisuudessa vain siellä missä sitä kulloinkin tarvitaan, ei tyhjissä huoneissa tai hiljentyneellä kadulla. Tulevaisuudessa valaisimia voidaan kontrolloida langattomasti: valaisimet, katkaisijat ja sensorit kommunikoivat langattomasti keskenään. Valaistuksesta tulee lopulta osa esineiden ja asioiden internet (IoT, Internet of things) –infrastruktuuria, jolloin valaisimet osaavat vastata erilaisiin tilanteisiin: esimerkiksi ihmisen lukiessa valaistus säätyy tarkoitukseen sopivaksi.

11mrd Älykkään valaistuksen markkinoiden odotetaan kasvavan vuoteen 2020 mennessä 11 miljardiin dollariin nykyisestä alle 0,5 miljardista dollarista.

ARJEN MITTAUKSET REAALIAJASSA Tulevaisuudessa moni käytännön elämän mitattavissa oleva asia mitataan tai havainnoidaan reaaliaikaisesti langattomilla sensoreilla. Valtaosa tiedoista on avointa ja ilmaista. Sensoreiden tuottama tieto ei ole vain ihmistä varten, vaan laitteet jakavat tietoa keskenään. Tämä mahdollistaa innovatiivisia uusia palveluita ja paremman tehokkuuden prosessien optimoinnin kautta. Langattomia sensoreita varten kokeilussa on useita radioteknologioita, kuten esimerkiksi ZibBee, Z-Wave, Bluetooth, NFC ja WiFi low power. Laajaa käyttöä ajatellen eri tekniikoiden toimivuudesta on vielä saatava aikaan konsensus. Kriittisiä ratkaistavia asioita ovat myös kustannusten alentaminen ja tietoturva, jotta laaja-alainen käyttö olisi mahdollista. Sovelluskohteita löytyy lähes kaikkialta arjesta: jäteastiat voivat kertoa jäteyhtiölle täyttymisestä tai parkkipaikat ilmoittaa autoille vapaista paikoista.

VTT Impulssi  3


Jussi Järventauksen mukaan verovähennyksien poistaminen ja verotuksen virtaviivaistaminen stimuloisi pk-yrittäjiä t&k-toimintaan ja innovaatioihin.

JUSSI JÄRVENTAUS • toimitusjohtaja, Suomen Yrittäjät • oikeustieteen lisensiaatti ja varatuomari • oikeusministeri 1998-1999 Lipposen 1. hallituksessa • Suomen Yrittäjien toimitusjohtaja vuodesta 1996 lähtien

4  VTT Impulssi


KOHTAAMISIA

Yrittämisen JUSSI JÄRVENTAUS:

edellytykset kuntoon S

Teksti Paula Bergqvist Kuva Jan Ahlstedt

Yrittäjäsektorin kilpailukyky vaikuttaa siihen, miten kansantalous jaksaa ja onko maassa töitä vai ei, sanoo Jussi Järventaus.

uomen elinkeinoelämässä on tapahtumassa iso työmarkkinoiden rakennemuutos. Teol­ lisuuden toimialat ovat murroksessa ja yksi sen seurauksista on, että työllisyys ja työllis­ täminen ovat siirtymässä entistä enemmän yrittäjien ja etenkin pk-sektorin kannettavaksi. – Työ luo hyvinvointia ja työpaikkojen edellytyksenä ovat terveet yritykset. Suomi menestyy yrittäjyydellä. Aika hyvin olemme pärjänneet, mutta asemien säilyt­ tämiseksi täytyy tehdä edelleen paljon töitä, sanoo Suo­ men Yrittäjien toimitusjohtaja Jussi Järventaus. Järventaus toteaa, että lähes kaikki uudet työ­paikat ovat syntyneet yrittäjäsektoriin viimeisen 10 vuoden aikana, ja tästä suurin osa aivan pienimpiin, alle 10 hengen yrityksiin. – Muutos osoittaa, että isot yritykset ovat entistä enemmän tuotannon organisoijia ja tuotannosta teh­ dään yhä suurempi osa yrittäjävetoisissa pk-yrityksissä. Isot toimijat päättävät, missä tuotanto tehdään. Investoinnit ovat jääneet matalalle verrattuna kilpai­ lijamaihin. – Kokonaistuotannon taso ei ole vielä vuoden 2006 tasolla ja kestää vielä ennen kuin siihen päästään. Yksi syy kilpailukyvyn hiipumiseen on korkea kustannus­ taso. Palkkakehitys on vienyt kustannuskilpailu­ kykyämme alaspäin. Järventaus vertaa palkkakehitystä Saksaan, missä palkat ovat nousseet 13 prosenttia ja Suomessa 42 pro­ senttia vuosina 2000–2011.

VTT Impulssi  5


– Saksassa palkanmuodostus kohtaa parem­ min yritysten palkanmaksukyvyn. Saman­ suuntainen muutos Suomessa edellyttää, että laajennetaan mahdollisuuksia sopia työehto­ sopimuksista paikallisesti. Suomen Yrittäjät on pitkään peräänkuulut­ tanut Suomeen uutta palkkaneuvottelumallia. Järventauksen mukaan näkyvissä on pieniä merkkejä siitä, että hallituksessa edetään toivot­ tuun suuntaan. – Halvemman työvoiman kanssa ei kannata lähteä kilpailemaan. Tavoitteena on olla omalla kansallisella ja teknologiaosaamisellamme kilpailukykyisiä samalla kuitenkin niin, että kustannukset pysyvät kilpailukykyisinä. Julkinen sektori markkinoita kehittämään – Julkisen sektorin koko suhteessa kokonais­ tuotantoon on kasvanut nopeasti. Sen osuus kokonaistuotannosta ylsi 56 prosenttiin vuonna 2012, vaikka sen piti valtiovarainministeriön muutaman vuoden takaisen arvion mukaan ylit­ tyä vasta vuonna 2030, huomauttaa Järventaus. Tämä johtuu Järventauksen mukaan koko­ naistuotannon laskusta mutta myös julkisen sektorin kasvusta. – Sopeutus kestävyysvajeen poistamiseksi on äärimmäisen tärkeää. Olkoonkin, että veroilla toteutetaan tärkeitä asioita, pitäisi nyt miettiä, mitkä palvelut ovat yksilön omalla vastuulla ja mistä huolehtii yhteiskunta. Järventaus ehdottaa tavoitteeksi kuntien teh­ tävien karsimista miljardilla eurolla ja tuotta­ vuuden lisäämistä toisella.

– Kumpikaan ei onnistu, jollei järjestelmän joustavuutta paranneta ja hyödynnetä yksityistä sektoria julkisessa tuotannossa. Esimerkiksi julkisten sosiaali- ja terveys­ palvelujen kehittämisessä tulisi Järventauksen mukaan edistää markkinoiden toimintaa. – Yksityisen sektorin hyödyntämisessä on tapahtunut keskittymistä enemmän kuin olisi hyväksi. Esimerkiksi kokonaisten terveys­ keskusten ulkoistaminen aiheuttaa riippuvuus­ suhteen yhteen toimijaan. Markkinoiden toiminnan edistäminen ja ­kilpailukyvyn parantaminen on Järventauksen mukaan iso asia lähivuosina. – Kannatan ajatusta, että julkiset toimijat vel­ voitetaan tilaamaan niin, että tarjontaa on vielä tulevaisuudessakin, hän sanoo. Eurooppa potkaisee kasvua nilkkaan Rahoitusmarkkinat, ja siellä etenkin yritysten kasvurahoitus, on Järventauksen mukaan pkyrittäjien iso huoli. – Eurooppa on potkaisemassa tässä omaa kas­ vuansa nilkkaan. Baselin pankkivalvonta­komitean suositus kiristää pankkien vaka­varai­­suutta ja mak­ suvalmiutta on johtamassa luoton­saannin vaikeu­ tumiseen ja laina-aikojen lyhenemiseen. Sääntely kohdistuu sellaiseen elinkeinoelämän osaan, joka ei ole syypää finanssikriiseihin. Vakavaraisuuss­ ääntelyä tarvitaan, mutta sitä pitäisi vielä kehittää. Suomen Yrittäjien ehdotus on, että pankkien vakavaraisuuslaskelmissa vähennetään yritys­ luottojen riskipainotusta. Näin taseeseen tarvit­ taisiin vähemmän varallisuutta riskien katteeksi.

Työllisten määrän muutos erikokoisissa yrityksissä vuosina 2001–2011 56 000

50 397

Lisäys yhteensä: 119 566 • suuryritykset 9 484 • pk-yritykset 110 082 • alle 20 h yritykset 71 414

46 000 36 000 26 000

21 017

20 053

16 000

10 856

7 759

9 514

6 000 –835 - 4 000

1–9 h

10–19 h

20–49 h

50–99 h 100–249 h 250–499 h 500–999 h >1 000 h

Lähde: Tilastokeskus. Henkilömäärät muunnettu kokopäiväisiksi työpaikoiksi, pl. maa- ja metsätalous. 6  VTT Impulssi

805


– Tähän suuntaan jo edettiin keväällä, mutta kehitystä pitäisi jatkaa kansainvälisellä tasolla. Muun muassa EU:ssa suunnitellut pankki­ rahoitusta korvaavat rahoitusinstrumentit ovat sinänsä tervetulleita, mutta ne eivät kuitenkaan kohtaa suuria yrittäjäjoukkoja. Miksi kasvuyrittäjä myy yrityksensä? Järventaus pitää kansallisena harmina, että ulkomainen sijoittaja tai yritys usein ostaa suomalaisyrityksen sen saavuttaessa kilpailu­ kyvyn kannalta parhaan kasvuvaiheen. – Yksi syy on se, että verotuksemme edel­ leenkin suosii myymistä verrattuna siihen, että yrittäjänä kasvatat toimintaa ja saat panosta­ maasi riskiä vastaavan palkinnon verotukselli­ sesti yrityksestä. Järventauksen mukaan poliitikot tarkastele­ vat osinkoverotusta enemmän tulonjaon kuin kasvun näkökulmasta. – Ei ole täysin ymmärretty, miten osinko­ verotus vaikuttaa myyntihalukkuuteen ja yri­ tyksen kasvuun. Suomen Yrittäjien ehdottama malli pienen­ täisi yhtiöön syntyvän tuloksen verotusta. Mal­ lia voisi ottaa Virosta, jossa yritykset eivät maksa tuloveroa. – Tulos kumuloituisi yrityksen taseeseen ja sitä kautta syntyisi nopeutettu mahdollisuus investointeihin yrityksen omilla varoilla. Ulos otettavaa tuloa voitaisiin verottaa niin, että yhtiön maksama vero ja osinkovero olisivat alle yleisen pääomaveron tason. Näin yrittäjänä toimiminen olisi nykyistä kannustavampaa. – Verovähennyksien poistaminen ja verotuk­ sen virtaviivaistaminen stimuloisi pk-yrittäjiä myös kilpailukykymme kannalta välttämättö­ mään t&k-toimintaan ja innovaatioihin. Ulko­ puolisen rahoituksen tarve vähenisi. Karkaako kilpailukyky? Isojen yritysten kehityshankkeet Suomessa ovat lähtökohtaisesti hyvä asia, mutta vaarana on, että osa Suomessa rakennetusta osaamisesta siirtyy maantieteellisesti syrjäisen sijaintimme takia lähemmäksi yrityksen päämarkkina-­ alueita. Järventaus pitää erittäin tärkeänä, että kotimaassa syntyneitä ideoita jalostetaan tutkimuslaitosten, kuten VTT:n avulla. Näin syntyy innovaatioita ja kasvua. – Kentällä kuulee, että t&k-rahoitus kohdis­ tuu liikaa isoille yrityksille. Tilastot eivät täy­ sin tue tätä: pk-sektori on osansa saanut. Iso­ jen yritysten tukeminen säteilee myönteisesti koko yhteiskuntaan. Hyviä hankkeita voi kui­ tenkin jäädä vaille rahoitusta, jos yrittäjät eivät

”YRITTÄJÄSEKTORI ON HÄMMÄSTYTTÄVÄSTI ONNISTUNUT SÄILYTTÄMÄÄN TYÖPAIKAT TALOUSTILANTEESTA HUOLIMATTA.” löydä rahoituslähteitä. Yrittäjien ja VTT:n yhteistyömahdollisuuksia olisi hyvä tiivistää, jotta VTT:n tarjoamat mahdollisuudet tulisivat paremmin hyödynnetyiksi. Teknologisen osaamisen hyödyntämisen lisäksi pk- ja pienyritysten haasteita ovat kansainvälistyminen sekä myynti- ja markki­ nointi. Järventaus toivoo julkiselta sektorilta tukea erityyppisen asiantuntemuksen helppoon saatavuuteen. Positiivisia signaaleja Tuoreen barometrin mukaan pk-sektori on lisäämässä hiukan työvoimaansa. Investoinnit pysyttelevät kuitenkin pakkaspuolella. – Yrittäjäsektori on hämmästyttävästi onnis­ tunut säilyttämään työpaikat taloustilanteesta huolimatta. Vaikka työttömyys on kasvanut, on kotimainen kysyntä pysynyt kohtalaisena. Tämä osoittaa, että yrittäjät ovat sopeutumis­ kykyisiä. Tiukan paikan tullen joustetaan ensin omista tuloista. Järventauksen mukaan yrittäjäpiireissä on vahva usko tulevaisuuteen. – Yrittäjien olosuhteissa on päästy eteenpäin ja tehtävän arvostus on noussut. Tämä näkyy muun muassa koulutuspolitiikassa. n

SUOMEN YRITTÄJÄT SUOMEN YRITTÄJÄT on Suomen elin­

keinoelämän suurin, yli 116 000 jäsenyrityksen keskusjärjestö. Mukana on yrityksiä kaupan, liikenteen, palvelujen, teollisuuden ja urakoinnin toimialoilta. Puolet jäsenistä on työnantaja­ yrityksiä, puolet yksinyrittäjiä. Suomen 88 000 työnantajayrityksestä Suomen Yrittäjiin kuuluu 52 000 yritystä. Järjestön tavoitteena on muun muassa parantaa yrittäjien asemaa ja yrittämisen edellytyksiä.

VTT Impulssi  7


8  VTT Impulssi


T A V U T U I S UU EIVÄT OLE UTOPIAA Aurinko- ja tuulivoima ovat uskottavia energianlähteitä Suomessakin. Energiaalan toimijoiden on mietittävä uudestaan, missä niiden bisnes on. Teksti Marjo Kosonen Kuvitus Radek Karkulowski

VTT Impulssi  9


U

usiutuvien energianlähteiden, aurin­ gon, tuulen, meren ja veden sekä geotermisen eli maansisäisen läm­ mön, valjastaminen hyötykäyttöön etenee harppauksin ympäri maa­ ilmaa. Myös Suomessa on herätty muutokseen, joskin hieman jälki­ junassa. Moni ajattelee, että aurinkoa ja tuulta voidaan hyödyntää sähkön ja lämmön tuotannossa ainoastaan ete­ läisillä leveysasteilla – Suomea ei pidetä aurin­ koisena eikä edes kovin tuulisena kolkkana. – Meillä on kuitenkin vuodessa saman ver­ ran aurinkotunteja kuin esimerkiksi Etelä-Sak­ sassa. Onhan talvi pitkä ja pimeä, mutta kesällä aurinko paistaa pohjoisessa lähes kellon ympäri, VTT:n erikoistutkija Robert Weiss huomauttaa. Maailmanlaajuisesti kehitys on ollut erityisen ripeää juuri aurinkoenergiassa, jonka käyttö lähti räjähdysmäiseen kasvuun reilut viisi vuotta sitten. Tällä hetkellä maailman aurinkosähkö­ kapasiteetti on reilut 100 gigawattia. Ennustei­ den mukaan tuotanto kaksinkertaistuu parin seuraavan vuoden aikana. Weissin mukaan kehityksen taustalla on aurin­ kosähköpaneelien hintojen romahdus. Valmis­ tuskustannukset ovat romahtaneet teknologian edistysaskelten tahdissa. Lisäpontta on antanut kiristynyt, jopa epäterveeksi äitynyt kilpailu. Tuulivoimalla on aurinkoenergiaan verrat­ tuna pitkät perinteet. Ihminen on hyödyntä­ nyt tuulta kautta aikojen, ja kasvu onkin ollut aurinkoenergiaan verrattuna viime vuosina hil­ litympää. Suomessa on tuulienergian hyödyntämiseen varsin hyvät olosuhteet. – Täällä tuulee enemmän kuin Saksan sisä­ osissa, missä tuulivoimaa hyödynnetään Euroo­ passa eniten. Kestävä kehitys pönkittää kasvua Molempia ehtymättömiä energianmuotoja sii­ vittävät vahvasti kestävän kehityksen tavoitteet. Suomi on sitoutunut EU:n 20-20-20-tavoit­ teisiin, joiden mukaan uusiutuvien energian­ lähteiden osuus kokonaiskulutuksesta on nos­ tettava 20 prosenttiin vuoteen 2020 mennessä. VTT:n mukaan Suomi saavuttaa tämän jo 2015 mennessä.

10  VTT Impulssi

AURINKO- JA TUULIENERGIAN KASVU AIHEUTTAA HAASTEITA SÄHKÖVERKOLLE JA -MARKKINOILLE.


”SUOMESSA ON TUULIENERGIAN HYÖDYNTÄMISEEN VARSIN HYVÄT OLOSUHTEET.” – Energiantuotanto onkin ilmastonmuutok­ sessa merkittävä syntipukki. Peräti 60–70 pro­ senttia kasvihuonepäästöistä johtuu energiasta, Fortumin aurinkoenergialiiketoiminnan vetäjä, teknologiajohtaja Petra Lundström huomauttaa. Aurinko- ja tuulienergian puolesta puhuvat ennen kaikkea niiden päästöttömyys ja poltto­ aineettomuus. – Molempia voidaan rakentaa hajautetusti, askel askeleelta, mikä mahdollistaa tietyn kette­ ryyden uuden teknologian käyttöönotossa. Joil­ lekin maille polttoaineettomuus on poliittisesti tärkeää. Kaikki eivät halua olla energiansaan­ nissa muista maista riippuvaisia, VTT:n tuuli­ energian tiiminvetäjä Petteri Antikainen listaa. – Kohtuullisen pienillä investoinneilla voi­ daan myös saada aikaiseksi kilpailua sähkön­ tuotantoon, ja muuttaa energiamarkkinoiden kilpailuasetelmia. Tämä on melko iso asia. Aurinko ja tuuli sopivat yhteen Aurinko- ja tuulienergia täydentävät toisiaan varsin hyvin. Monissa maissa aurinkoenergian päivittäinen tuotantorytmi istuu hyvin yhteen päivit­täisen sähkönkulutuksen kanssa. Varsin­ kin kuumassa ilmastossa aurinko paistaa juuri

YLIMÄÄRÄINEN AURINKOVOIMA VARASTOON KOLMISEN VUOTTA AURINKOENERGIAN haasteiden paris-

sa painineiden VTT:n tutkijoiden tekemisessä korostuvat järjestelmän kokonaisuuden hallinta ja energian varastointi. Kun pitkien, aurinkoisten kesäpäivien ylituotannon varastointiongelma saadaan ratkaistua, aurinko­ energian hyödyntämisen mahdollisuudet mullistuvat. – Tavoitteena on säilöä ylituotantoa muuntamalla aurinkoenergiaa vaikkapa vedyksi tai maakaasuksi. Kun ratkaisu löytyy, se hyödyttää myös muita uusiutuvan energian muotoja, erikoistutkija Robert Weiss toteaa. Toinen keskeinen kysymys on aurinkoenergian kytkeminen rakennettuun ympäristöön. Mitä asioita on huomioitava kaavoituksessa, kun kotitaloudet tuottavat oman sähkönsä esimerkiksi aurinkopaneelien tai maalämmön avulla? Työn alla on myös teknologia, jonka avulla aurinkokennoja voidaan valmistaa painettua älyä hyödyntämällä. VTT:n vahvaa voimalaitossimuloinnin osaamista voidaan hyödyntää myös aurinkoenergian saralla.

VTT Impulssi  11


Yli

60%

kasvihuonepäästöistä syntyy energiasta.

silloin, kun energiaakin tarvitaan eniten, esi­ merkiksi ilmastointia varten. Pohjoisilla leveys­ asteilla talviaikaan saadaan hyvin vähän aurin­ koenergiaa, mutta tuuli on voimakkaimmillaan juuri talvella. – Aurinkoenergian haasteena on sen sesonki­ maisuus: Suomessa aurinko paistaa etupäässä kesällä ja keskitalvella ei käytännössä lainkaan. Sähkön kulutus on meillä kuitenkin suurin kylmän talven aikana. Siksi aurinkoenergian varastointi on niin keskeinen kysymys, Robert Weiss toteaa. Tuuli taas on Suomessa voimakkaimmillaan talvella, jolloin tarvekin on suurin. Talvella tuu­ lee jopa kaksi kertaa niin paljon kuin kesällä. Sen sijaan päivän mittaan tuulta on selvästi vai­ keampi ennustaa kuin auringonpaistetta. – Näistä vaihteluista huolimatta molempien tuotannon vaihtelut ovat suhteellisen hyvin ennustettavissa, Petteri Antikainen sanoo. Vanhakantaisuus laahaa Miksi sitten uusiutuvan energian kehitys on edennyt niin verkkaisesti? Vaikka lisää osaamistakin kaivataan, Robert Weissin mielestä suurin este ja hidaste tällä het­ kellä on vanhakantainen ajattelu. 12  VTT Impulssi

”AURINKOENERGIAN HAASTE SUOMESSA ON SESONKIMAISUUS.”


– Ei ole ymmärretty muutosta, vaan jähme­ tytty vanhoihin asemiin. Esteet eivät ole niin­ kään poliittisia vaan henkisiä. Petteri Antikainen ja Petra Lundström ovat samoilla linjoilla. – Bisnes on tähän asti vaatinut hyvin suu­ ria ja kauaskantoisia kertainvestointeja. Pitkien syklien vuoksi energia-alan tuotekehitys on ollut vakaata, Petra Lundström toteaa. – Fortum omistaa ja käyttää paljon myös ydinvoimaa, jossa toiminnan turvallisuus on ehdoton prioriteetti – riskinotolle ei ole sijaa. Suuri osa toiminnastamme perustuu siis vakau­ den ja turvallisuuden korostamiseen. Toisaalta meidän pitää nyt myös kyetä innovoimaan ja kehittää ratkaisuja tulevaisuuden uudenlaista energiajärjestelmää varten. Lundström arvioi, että motivaatio uuteen ajatteluun saattaa herätä pakon edessä. – Toisaalta ilmastonmuutos ja kehittyvien markkinoiden nousu todennäköisesti kannus­ tavat kekseliäisyyteen ja rajoja rikkovaan ajat­ teluun. Pelimerkit uusjakoon VTT:n Weiss arvioi, että energiajärjestelmä on tulossa epäjatkuvuustilanteeseen, jossa koko pelikenttä menee uusiksi. Alan toimijoiden on mietittävä uudestaan, missä niiden bisnes on. Fortumissakin on tunnistettu tulossa oleva, mahdollisesti nopeakin muutos. Muutama vuosi sitten yhtiössä pantiin mer­ kille, että aurinkosähköpaneelien hinnat oli­ vat tulleet reilusti alaspäin, peräti 75 prosenttia muutamassa vuodessa. – Utopistisen kalliista aurinkoenergiasta oli tulossa realistinen vaihtoehto. Totesimme sil­ loin, että meidän sähköntuottajana kannattaa olla muutoksessa mukana, jotta pystymme hyö­ dyntämään uudenlaisia, ainutlaatuisia liike­ toimintamahdollisuuksia – mieluiten ajoissa ja proaktiivisesti, Petra Lundström sanoo. – Tavoitteenamme on nyt kehittää aurinko­ liiketoiminnasta merkittävää uutta liike­ toimintaa Fortumille. Olen vakuuttunut siitä, että tästä tulee vielä globaalisti katsottuna val­ tava bisnes. Kasvua kiihdyttävät niin ilmaston­ muutos kuin kehittyvien markkinoiden paisu­ vat energia­tarpeet. Suomessa ja muissa Pohjoismaissa aurinko­ energia on toistaiseksi kallista, koska markkinat ovat vielä kehittymättömät.

– Jos asiaa tiukasti järjellä ajattelee, omakoti­ asujan investointi aurinkoenergiaan ei ole kan­ nattavaa. Asiasta ovatkin toistaiseksi innostu­ neet etupäässä vihreästi ajattelevat edelläkävijät, jotka näkevät sen henkilökohtaisena ympäristö­ tekona, Lundström toteaa. Markkinat hakevat vielä muotoaan. Ei ole esimerkiksi vielä tietoa siitä, mikä teknologia hallitsee tulevaisuudessa, sillä erityisesti sähköä tuottavia aurinkokennoja on kehitteillä hyvin monenlaisia. Toinen mielenkiintoinen ratkaisu on auringon lämpöä talteen ottava aurinko­ keräin. – Piipohjaiset aurinkopaneelit ovat tällä het­ kellä vahvoilla, mutta aika näyttää. Haastee­ namme onkin paitsi oikeiden markkinoiden, myös teknologioiden löytäminen. Varmaa on, että aurinko- ja tuulienergian kasvu aiheuttaa haasteita sähköverkolle ja -markkinoille. Uudessa toimintamallissa sähköä eivät enää tuotakaan yksittäiset, isot voimalat, vaan asiak­ kaat itse. Syntyy verkosto, jossa isot tuotanto­ laitokset tuottavat sähköä ja lämpöä ja niiden tuotantoa täydentävät miljoonat rakennukset. VTT Impulssi  13


KYLMÄ JA JÄÄ KOVIMMASSA YTIMESSÄ

VTT ON Petteri Antikaisen sanoin ”harjoitellut

Hajautetun järjestelmän hallinta on huo­ mattavasti haastavampaa kuin aiemmin. Säh­ kön käytön ja tuotannon on pysyttävä tasapai­ nossa jatkossakin. Taaksepäin kehitys ei voi mennä, sillä nyky-yhteiskunnassa ei sähkökat­ koksia suvaita. Aikuisten kenkiin Petteri Antikaisen mukaan tuulivoimamarkki­ nat ovat jo edenneet suhteellisen kypsään vai­ heeseen. Suomessa alan pelisääntöjä on ratkottu viime aikoina. – Kuntien virkamiehet eivät tunne tuuli­ voimaa kovin hyvin. Käytäntö on tähän asti ollut kirjavaa, eikä muiden kokemuksista ole voitu ottaa opiksi. Kaavoituksen ja luvituk­ sen epäselvyydet ovat teettäneet paljon turhaa työtä, Antikainen sanoo. Teknologian kehittämisen tiellä Petteri Anti­ kainen ei näe mitään pahoja tulppia. Perusteknologia on jo riittävän hyvä, eikä varsinaisille läpimurroille ole tällä hetkellä tar­ vetta. Kehitettävää tietysti riittää esimerkiksi verkkoinfrastruktuurissa. Kunhan hinnat laskevat, tuulivoiman kilpai­ lukyky paranee ja tuulienergia alkaa yleistyä, Antikainen toteaa. Entäpä aurinkoenergian tulevaisuus? Fortu­ min Petra Lundström päästää ajatuksensa len­ toon. – Tulevaisuudessa omakotitalon katot voi­ vat hyvin ottaa aurinkoenergiaa talteen ilman erillisiä paneeleja. Tai kenties voimme joskus ladata puhelimemme älyvaatteilla, jotka kerää­ vät energiaa auringosta? Kaiken ratkaisee asiakas, jonka tarpeisiin ratkaisun viime kädessä pitää istua. n 14  VTT Impulssi

tuulivoimaa” jo kolmisenkymmentä vuotta. Kun tutkija itse tuli taloon 1990-luvun puolivälissä, ”tuuli-ihmisiä” oli talossa vain kourallinen. Tätä nykyä tuulivoimaosaajia on VTT:n palkkalistoilla parikymmentä. Poikkitieteellisissä projekteissa on lisäksi mukana toistakymmentä muiden alojen asiantuntijaa, esimerkiksi teräs- ja kuitueksperttejä. – Tuuliosaamisemme ytimessä ovat kylmien ilmasto-olojen sovellukset. Olemme niissä maailman kärkeä, tiiminvetäjä Petteri Antikainen toteaa. Tuulivoimalan lavat keräävät jäätä hyvin helposti, jolloin lapojen pyöriminen hidastuu. VTT:n kehittämässä teknologiassa lavan pinnan tuntumaan asennetaan sähköä johtava kerros. Jääanturi ilmaisee, milloin jäätä syntyy, ja lämmitys kytkeytyy päälle automaattisesti. Kylmäsovelluksilla on kysyntää myös muualla kuin pohjoisilla alueilla. Tuulivoi­ malan lavat altistuvat jäätymiselle vuoristoisilla alueilla esimerkiksi Keski-Euroopassa. Ensimmäiset sovellukset ovat jo ehtineet markkinoille, mutta voimalavalmistajat ovat vielä varovaisia. VTT:llä tutkitaan ja kehitetään myös tuulivoiman integroimista energiajärjestelmään. Tutkimuksen alla on, miten paljon tuulivoimaa voidaan kytkeä sähköverkkoon ja miten sitä pitää mahdollisesti vahvistaa. Konkreettiset tulokset ovat erilaisia mittaus- ja arviointityökaluja. Petteri Antikainen arvioi, että teknologia kehittyy jatkossa pienin askelin. – Mitään taikatempunomaista teknologista vallankumousta ei ole näköpiirissä.


KOLUMNI

Olli Ernvall Päätoimittaja VTT Impulssi

”Kansallinen osaamisemme ei rajoitu ainoastaan arktiseen meriteknologiaan.”

Arktisen alueen kylmistä tuulista lämmin puhallus Suomen talouteen ARKTISUUS PUHUTTAA ja jakaa mielipiteitä. Kes­

tävän kehityksen teknologialla sekä luonto että talouskasvu voivat toimia tasapainossa. Tämä edellyttää sekä kansallisia että kansainvälisiä talouspoliitti­sia linjauksia. Kuten Greenpeacen syyskuinen protesti arktisen alueen öljynpora­ uksia vastaan osoitti, luonnonsuojelu ja hallittu, kestävän kehityksen mukainen arktisten luon­ nonvarojen hyödyntäminen ovat nyt globaa­ lissa mediapoltto­pisteessä. SUOMELLA ON TARJOTTAVAA sekä kestävän kehityk­

sen että arktisen osaamisen alueilla. Valtioneu­ voston elokuussa 2013 vahvistetussa arktisessa strategiassa todetaan: ”Suomi on aktiivinen ark­ tinen toimija, joka osaa kestävällä tavalla sovittaa yhteen arktisen ympäristön reunaehdot ja liike­ toimintamahdollisuudet kansainvälistä yhteis­ työtä hyödyntäen.” Jotta tavoite ei jäisi vain talouspoliittiseksi lin­ jaukseksi, olisi nyt vakavasti arvioitava, olem­ meko tarpeeksi ponnekkaasti tuoneet esille omia vahvuuksiamme ja kytkeytyneet alueen päätök­ sentekoon. Venäjä ja Norja suunnittelevat Pohjoisen jää­ meren ja Barentsin alueelle jopa 100 miljardin euron investointeja. Arktisella alueella arvellaan olevan 30 prosenttia maailman löytämättä ole­ vista kaasuvaroista ja 13 prosenttia tuntematto­ mista öljyvaroista. Miten suomalainen teollisuus ja t&k-osaaminen kytkeytyvät mukaan? Tiede­ täänkö ja osataanko arktisilla alueilla hyödyntää suomalaisen ympäristö- ja arktisen osaamisen teknologioita? Ei, ellemme itse aktiivisesti ole mukana tarjoamassa niitä! Seuraavat luvut toimivat hyvänä myyntipu­ heena ja näyttönä tuloksista. Avomeriteknologi­ oiden liikevaihto Suomessa oli viime vuonna noin 1,2 miljardia euroa. Viennin osuus tästä on noin miljardi. Pohjois-Eurooppaan tästä suuntautui 28 prosenttia ja Venäjälle 9 prosenttia. Alan väli­ tön työllistävä vaikutus Suomessa on 3 600 hen­ kilöä. Noin 80 prosenttia maailman kaikista jään­

murtajista on valmistettu Suomessa. Syvänmeren kelluvista öljyn sekä kaasun tuotanto- ja poraus­ lautoista eli niin sanotuista SPAR–lautoista 70 prosenttia on rakennettu Suomessa. Kansallinen osaamisemme ei rajoitu ainoas­ taan arktiseen meriteknologiaan. Suomi erot­ tuu myös kylmiin olosuhteisiin suunnitellun tuulivoiman asiantuntijana. Meriteknisen suun­ nittelun, laivojen rakenteiden ja rakentamisen, operoinnin sekä ympäristö- ja öljyntorjunta­ teknologian lisäksi Suomella on valmiita vienti­ tuotteita kuten alusliikennepalvelu, alusliiken­ teen ilmoittautumisjärjestelmä sekä laivojen automaattiset tunniste- ja viestintäjärjestelmät. Kaikkea tätä osaamista voitaisiin hyödyntää arktisilla alueilla. ARKTISEN LUONNON haavoittuvuus asettaa vaa­

timuksia koko luonnonvarojen hyödyntämistä koskevan prosessin hallinnalle. Ei riitä, että kai­ vos- tai öljynporaustoiminta toteutetaan luon­ non kannalta kestävällä tavalla, myös alueen hoitaminen toiminnan päättyessä on tehtävä vastuullisesti. Ympäristöteknologiamme sekä materiaalei­ hin, tuulivoimaloiden ja laivojen rakenteisiin sekä merenkulun turvallisuuteen liittyvä osaa­ minen ja sen hyödyntäminen olisivat etuja sekä arktiselle luonnolle että Suomen taloudelle. Tässä lehdessä teknologiaa on avattu arkti­ sesta näkökulmasta. Kuten tekniikan tohtori Jaakko Heinosen artikkelista käy ilmi, arktinen teknologia on yksi keskeisiä osaamisalueita, joi­ hin VTT panostaa. Jäämekaniikka, jääfysiikka ja jäissä liikkuvien rakenteiden simulointi ovat eri­ tyisiä osaamis­alueita. VTT:llä on vahvaa näyttöä kylmän ilmaston tuulienergian osaamisessa sekä jäissä kulkevien alusten toiminnan ja energian­ kulutuksen hallinnassa. VTT:n osaaminen yhdis­ tettynä ympäristöteknologiaan antaa asiakkail­ lemme ja koko Suomen elinkeinoelämälle vahvat eväät olla mukana arktisen teknologian hyödyntä­ misessä – luontoa kunnioittaen. n VTT Impulssi  15


VAIKUTTAVUUTTA

TUTKIMUKSESTA VTT on teettänyt kansainvälisen tutkimuksen toimintansa tuloksista ja vaikuttavuudesta. Tutkimuksen mukaan VTT:llä on keskeinen rooli suomalaisten yritysten kilpailukyvyn edistäjänä ja hyvinvoinnin luojana. Tutkimuksen toteuttivat VTT:n innovaatiotutkijat yhteistyössä brittiläisen tutkimusyhtiö Technopolis Groupin kanssa.

50% KAIKKEIN VAATIVIMMISTA INNOVAATIOISTA sisältää

VTT:n osaamista. VTT on osallistunut etenkin sellaisten innovaatioiden kehittämiseen, jotka ovat keskimääräistä vaativampia ja joiden uutuusarvo on iso myös kansainvälisesti katsottuna.

43% YRITYSTEN YDINTEKNOLOGIOIHIN

perustuvista innovaatioista sisältää VTT:n osaamista.

16  VTT Impulssi

36% SUOMALAISISTA INNOVAATIOISTA

sisältää VTT:n osaamista. Joka viidennessä innovaatiossa VTT:n osuus on ollut merkittävä. VTT on julkisista tutkimusorganisaatioista tärkein t&kkumppani suomalaisille yrityksille.


YRITYKSET KANSAINVÄLISILLE MARKKINOILLE.

Tutkimuksen mukaan VTT:n osaamista sisältävät innovaatiot ovat päätyneet kansainvälisille markkinoille hieman muita innovaatioita useammin.

1.

EU:N PUITEOHJELMISSA VTT

on suurin suomalainen toimija ja yksi merkittävimmistä tutkimusrahoituksen hankkijoista koko Euroopan tasolla. Vuonna 2011 VTT sijoittui kuudenneksi mitattaessa eurooppalaisten tutkimusorganisaatioiden mainetta sekä aktiivisuutta verkostoitujina.

VTT:N VAIKUTTAVUUSTUTKIMUKSEN keskei-

KORKEA TIETEELLINEN TASO. VTT:n tieteellisten

julkaisujen vaikuttavuutta mittaava viittausindeksi vuosilta 2006-2008 oli VTT:n kohdalla 1,17, joka sijoittuu keskiarvon yläpuolelle myös kansainvälisesti arvioituna. VTT:n edelle ylsi vain kolme suomalaista tutkimuslaitosta tai yliopistoa.

senä tietolähteenä oli SFINNO-tietokanta. SFINNO-tietokantaan on kerätty tietoa suomalaisten yritysten innovaatioista. Tällä hetkellä tietokannasta löytyy kaikkiaan 5 000 innovaatiota, jotka on kaupallistettu vuosina 1945–2009. Tietokantaan rekisteröidyt innovaatiot on kerätty pääasiassa 15:stä eri teollisuudenalaa edustavasta ammattilehdestä. Lisäksi tietolähteenä on käytetty 20 suurimman suomalaisyrityksen vuosikertomuksia sekä asiantuntijahaastatteluja. Innovaatiolla tarkoitetaan keksintöä, jonka yritys tai organisaatio on kaupallistanut. SFINNO-tietokantaan tallennettavien innovaatioiden tulee myös olla luonteeltaan joko täysin uusia tai merkittäviä parannuksia olemassa oleviin tuotteisiin. SFINNO-tietokantaa ylläpitävät VTT:n innovaatiotutkijat. VTT Impulssi  17


TIEDE

VTT-asiantuntijat tekevät tieteestä teknologiaa Psykoottisten häiriöiden tunnistamiseen uusia keinoja Tutkijat selvittävät EU:n uudessa METSY-projektissa, millainen yhteys rasva-aineenvaihdunnalla on psykoottisiin häiriöihin. Tavoitteena on tunnistaa biomarkkeriyhdistelmiä verestä ja aivokuvista ja arvioida niiden hyödyntämistä psykoottisten häiriöiden aikaisessa diagnosoinnissa ja hoidossa.

Pikatesti löytää fenolin juomavedestä PUHDAS JUOMAVESI on hupeneva luonnonvara globaalisti. VTT on kehittä-

nyt markkinoiden ensimmäisen edullisen ja helppokäyttöisen pikatestin, joka paljastaa fenoliyhdisteet vedestä. Tietyt fenoliyhdisteet ovat haitallisia terveydelle ja voivat aiheuttaa muun muassa syöpää. Juomaveteen voi päästä fenoliyhdisteitä esimerkiksi teollisuuden jätevesistä, lääkejäämistä tai putkistoista. Kehitetty fenoliyhdisteiden testausmenetelmä perustuu kemialliseen reaktioon. Testipuikko löytää vesinäytteestä fenoliyhdisteet muutamassa minuutissa ja ilmaisee testituloksen värimuutoksella. Testi saadaan markkinoille noin 2–3 vuoden kuluttua. Vastaavaa edullista ja helppoa testiä ei ole aiemmin ollut saatavilla. VTT ja Helsingin yliopisto kehittivät vedenlaadun pikatestejä yhdessä teollisuuskumppaneiden kanssa Tekesin osarahoittamassa WATERCHIP-projektissa, joka on osa Tekesin Vesi-ohjelmaa.

0,1 mg/l

fenolipitoisuudet vedestä havaitseva testi on VTT:n kehittämä.

Sinilevä paljastuu pienoislaboratoriolla VTT on kehittänyt nopean ja edullisen testimenetelmän myrkyllisen sinilevän havaitsemiseksi vesistöistä. VTT:n ja Helsingin yliopiston yhteistyönä kehittämä testilaite on kuin pienikokoinen laboratorio. Pikatestin avulla jokainen voi itsekin tutkia, onko uimavedessä sinilevää. 18  VTT Impulssi


Kuva: Vesa Tyni

TIEDE

Arktisten asioiden tiedemies JAAKKO HEINONEN istahtaa jäätankin reunalle Espoon

Otaniemessä. – Täällä tehdään mallikokeita eli laivojen avomeri­ rakenteiden testausta mallijään avulla, hän kertoo. Heinosen vahvinta osaamista on juuri jään ja rakenteen vuorovaikutuksen simulointi sekä merirakenteiden jääkuormien mallinnus, erityisesti merituulivoimaan liittyen. Heinosen kiinnostus arktisen ympäristön luomiin haasteisiin teknologisille ratkaisuille juontaa juurensa vuosien taakse. – 15 vuotta sitten tein TKK:lla jatko-opintoja. Silloin alkoi tutkimusohjelma, jossa tutkittiin jääkuormia. Teimme viitenä talvena Perämerellä ahtojään ominaisuuksien kokeellista mittaamista. Tähän liittyy myös ahtojään numeerinen mallinnus, Heinonen kertoo. Heinosen väitöstyö valmistui vuonna 2004, sen aiheena oli ahtojään ominaisuuksien kokeellinen mittaaminen ja numeerinen simulointi. Heinonen on perehtynyt tutkimusaiheeseensa myös ulkomailla. Vuonna 2008 hän lähti vaihtotutkijaksi Saksaan. Kesällä 2012 hän vieraili kolme kuukautta Norjan teknis-luonnontieteellisessä yliopistossa (NTNU) Trondheimissa suuren arktisen tutkimusohjelman parissa.

JAAKKO HEINONEN • VTT:n johtava tutkija, TkT • Vastuualueena Arktisen ja kylmän ilmaston ratkaisut -innovaatio-ohjelman vetäminen • Arktinen teknologia -tiimin päällikkö

VTT Impulssi  19


ilmaston ARKTISEN JA KYLMÄN

ratkaisut Arktisen alueen ilmaston muutos ja sen hyödyntäminen taloudellisesti on noussut uutisoinnin keskiöön maailmanlaajuisesti. Suomen kannaltakin aiheella on iso merkitys, esimerkiksi meriteollisuuden kasvupotentiaali on juuri arktisessa tekniikassa. Teksti Jaakko Heinonen

20  VTT Impulssi


räjähdysmäinen liuskekaasun markkinoille tulo saattaa tuoda peliin uusia vivahteita. Barentzin alu­ een öljy- ja kaasuvarannot on jo osin kartoitettu ja muun muassa Shtokmanin kenttä on odottanut jo parikymmentä vuotta porausten aloittamista. Nor­ jalaiset ovat tehneet Lumikin kaasukentän Mel­ køyan saarelle, Yamalin alueella kansainväliset öljyyhtiöt ovat aktiivisia - ja niin edelleen. Kylmän ilman tutkimus ja siihen liittyvä osaa­ minen ei tietenkään rajoitu vain arktiselle alueelle. Samaa osaamista tarvitaan muun muassa Itämeren alueella, Kaspian merellä ja vuoristoissa. Hyvänä esimerkkinä ovat Espanjan vuoriston tuulivoi­ malat, joissa lapojen jäätyminen on haaste, johon VTT:n arktinen osaaminen tarjoaa ratkaisun: lapa­ lämmitysjärjestelmän.

TIEDE

G

Kylmä ja jää haasteina Mitkä sitten ovat keskeiset haasteet kun toimi­ taan arktisella alueella? Kylmyys ja pimeys ovat jo sinänsä isoja haasteita, erityisesti kun ne yhdis­ tetään merenkäyntiin, jolloin hyytävä tuuli ja aal­ lokko haastavat sekä ihmiset että laitteet. Insi­ nöörit ovat tunnetusti ratkaisseet ongelman kuin ongelman. Arktisissa haasteissa on kyse toimin­ nan riskien tunnistamisesta, niiden oikeanlaisesta määrittämisestä sekä riskeihin varautumisesta. Suunnittelussa tämä tarkoittaa sitä, että kun esi­ merkiksi öljyntuotantotasanteen rakenteisiin koh­ distuva jään aiheuttama kuorma tunnetaan etu­

Kuva: Tapio Juuti

lobaali ilmaston lämpeneminen realisoi­ tuu erityisesti pohjoisnavalla, jonka jää­ peite oli viime kesäkauden (2012) päät­ teeksi pienimmillään. Helpottuneet jääolosuhteet ja kesäkauden pidentyminen avaa­ vat uusia mahdollisuuksia meriliikenteeseen. Eri­ tyisesti koillisväylä, joka tarjoaa kiinnostavan laiva­reitin Euroopasta Aasiaan, on kesäkaudella merkittäviltä osuuksiltaan jäätön. Varustamot ovat tehneet viime vuosina koe­ luontoisia matkoja koillisväylää pitkin. Vuonna 2012 matkoja oli jo ennätykselliset 46 (Niini, 2013). Vaikka jääkelpoinen alus ja kokenut miehistö sel­ viävät matkasta ongelmitta, haasteita aiheuttavat muun muassa vähäinen satamien määrä ja Venä­ jän tiukka aluevesikontrolli. Muurmanskin ja Vla­ divostokin välillä on vain viisi satamaa, jotka ovat avoinna vain kesäkauden ajan. Merenkulun ohella arktisella alueella odottavat mittavat luonnonvarat, erityisesti öljy, kaasu ja erilaiset mineraalit. Luon­ toon liittyen myös kalastuksen ja turismin lisään­ tyminen avaavat mielenkiintoisia mahdollisuuksia. Öljy- ja kaasuteollisuus on jo vuosikymmeniä ollut aktiivinen arktisen teknologian kehittämi­ seksi merellä tehtävien porauksien, varastoinnin ja logistiikan kehittämiseksi. Aiemmat ponnistuk­ set ovat suurien riskien ja korkeiden kustannusten vuoksi jääneet rajallisiksi. Nykyinen öljyn ja kaa­ sun kysyntä ja sitä kautta hintataso ovat jo ylittä­ neet arktisen operoinnin tuomat lisähaasteet, tosin

KUVA 1. Jäänmurtaja Louhi kuvattuna VTT:n suorittamien jääkokeiden aikana.

VTT Impulssi  21


Kuva: Kari Kolari Kuva: Juha Kuutti & Kari Kolari

KUVA 2.

Numeerinen simulointi liikkuvan jään murtumisesta vasten kaltevaa merirakennetta.

käteen riittävän hyvin, niin rakenteet voidaan suunnittelussa mitoittaa järkevällä tavalla välttäen tarpeettoman massiiviset ja kalliit ratkaisut. Laittei­ den ylläpidossa taasen huollon tarve voidaan etukä­ teen suunnitella ja sovittaa suotuisiin sääolosuhtei­ siin ilman, että esimerkiksi öljyntuotantotasanteen toimintaan tulee katkoja ennakoimattomien huol­ totarpeiden vuoksi. Niin kaunis kuin merijää parhaimmillaan on, se aiheuttaa merkittävän haasteen kylmien meri­ alueiden operointiin. Liikkuvan tasojääkentän pak­ suus yksivuotisen jään osalta voi arktisella merellä olla yli kaksi metriä, lisäksi jääkenttään muodos­ tuneet jopa 30 metriä paksut ahtojäävallit liikku­ vat tuulen ja merivirtojen ajamana kohti operointi­ alueita ollen myös meriliikenteen esteenä. Jäätyvillä merialueilla jään aiheuttama suuri paine rakenteita vastaan on pääsääntöisesti merkittävin kuormitus­ tekijä, joka rakenteen suunnittelussa on huomioi­ tava. Laivojen osalta jääkuorma sinänsä on varsin hyvin hallittu alue, mutta laivan vuorovaikutus jään kanssa on merkittävä tekijä esimerkiksi silloin, kun tankkeri­laiva on lastattaessa pidettävä paikoillaan kun merenpohjasta tulevat öljy- tai kaasu­putket ovat kiinnitettynä. Lisäksi arktisella merialueella seilaa monivuotisen jään lohkareita sekä jäävuoria. Kelluvien öljynporaustasanteiden osalta rakenne voidaan joissain tapauksissa irrottaa pohjasta väistö­liikkeen tekemiseksi, muussa tapauksessa jää­ vuori pitää ”siirtää” sivuun esimerkiksi hinaamalla. Hyväksi havaittu tekniikka rakenteiden jääkuor­ mien vähentämiseksi on niin sanottu ice manage­ 22  VTT Impulssi

KUVA 3.

Porvoon edustalla merimerkki on jään armoilla.

ment -tekniikka, jossa monitoimialus rikkoo tar­ koituksenmukaisesti operointialueen jääkenttää jatkuvasti pieniksi paloiksi, jolloin niiden kuormit­ tava vaikutus rakenteisiin törmätessään on huo­ mattavasti pienempi kuin yhtenäisen jää­kentän. Ice management -tekniikan hyödyntäminen onkin arktisen tutkimuksen kuumimpia teemoja tällä het­ kellä. VTT:n arktinen tutkimus Myös Suomessa on reagoitu arktisen ympäris­ tön aktiviteettien lisääntymiseen. Hallitus hyväk­ syi elokuussa Suomen uudistetun arktisen strate­ gian. Aiempi versio on vuodelta 2010. Keskeisinä toimenpiteinä Tekes on käynnistänyt julkisen tut­ kimusohjelman Arktinen toimintaympäristö ja sen haasteet (pienet strategiset avaukset). Käynnisty­ mässä on myös Merien uudistuva liike­toiminta -ohjelma, jossa arktinen teema on vahvasti mukana. Vastaavasti Suomen Akatemia on käynnistämässä arktista tutkimusohjelmaa. Suomalaisille k­ ylmyys on luontainen kasvuympäristö luoden meille hyvän peruskäsityksen kylmän ilmanalan tekno­ logian kehittämiseen. Tämä on luonteva ja selkeä lähtökohta pyrittäessä arktisen teknologian kärki­ joukkoon. VTT on strategiassaan vahvistanut arktisen ja kylmän ilmaston ratkaisut tärkeäksi tutkimus­ teemaksi. Poikkitietieteellinen osaaminen ja moni­ tekniset ratkaisut kansainvälisesti verkottuneessa ympäristössä yhdistettynä asiakaskeskeiseen kehi­ tystyöhön luo kysyntää VTT:n osaamiselle. VTT:n


Arktisen ja kylmän ilmaston ratkaisuihin tähtäävä kituslaitoksilla on omat sääntönsä, joiden lisäksi innovaatio-ohjelma käynnistettiin tämän vuoden on paikallisia sääntöjä, kuten suomalais-ruotsalai­ alussa. Tavoitteena on fokusoida ja kehittää osaa­ set jääsäännöt. Vastaavasti kansainvälisen meren­ mistamme kohti laajempia monitieteellisiä tut­ kulkujärjestön (IMO) polaarikoodi on kehitteillä kimuskokonaisuuksia ja asiakasratkaisuja, kuten taatakseen napa-alueiden turvallisen meren­kulun. numeeriseen simulaatioon perustuvien palvelujen VTT on aloitteellisesti suunnannut tutkimusta jää­ kehittäminen, joita voidaan hyödyntää arktisten sääntöjen yhdenmukaistamiseen, yksinkertais­ haasteiden ratkaisemisessa. Kylmien olosuhteiden tamiseen ja tarkentamiseen. Tärkeänä sääntöjen monitorointiin ja diagnostiikkaan liittyvän osaami­ kehitystyökaluina ovat jää-rakenne -vuorovaiku­ sen kehittäminen asiakasratkaisuksi on toinen sel­ tuksen numeerinen mallinnus ja vastaavat täyden keä tavoite. mittakaavan propulsiomittaukset, joita on vuo­ Osaamisen tukipilarina on vahva tieteellinen sien saatossa tehty useista laivoista koeajoilla jäisillä osaaminen liittyen jään fysiikkaan, jäämekaniik­ merialueilla, samoin kuin laivojen suorituskyky­ kaan, materiaali- ja pinnoiteosaamiseen sekä val­ mittauksia. Eräänä potkurin ääritilanteena mainit­ litsevien olosuhteiden ymmärtämiseen. Tämä takoon laivan peruutus kohti ahtojäävallia, jolloin yhdistettynä sovellusosaamiseen liittyen erityisesti potkurin runko ja lavat kohtaavat jään. Kokeelli­ meri- ja laivanrakentamiseen, kone- ja laiteraken­ sissa mittauksissa on havaittu jääkimpaleen kontak­ tamiseen, tuulienergian ratkaisuihin sekä infra- ja tista lapaan aiheutuvan kuormituksen lisäksi kavi­ talonrakentamiseen luo laajan tarjonnan asiakkail­ taation synnyttämiä kuormituspiikkejä. Kavitaatio lemme. On myös syytä syntyy jääkimpaleen painottaa, että VTT:llä aiheuttamasta häiri­ on vuosikymmenten östä veden virtaukseen NIIN KAUNIS KUIN MERIJÄÄ vankka kokeellisen tut­ potkurin lavan lähellä. PARHAIMMILLAAN ON, SE kimuksen kokemus ja Tämän ilmiön selvittä­ AIHEUTTAA MERKITTÄVÄN tietopankki edellä mai­ minen on VTT:n tut­ nituilta sovellusalu­ kimuksessa keskeisessä HAASTEEN KYLMIEN eilta. Tämä yhdistettynä MERIALUEIDEN OPEROINTIIN. roolissa. vahvaan numeeriseen Laiva- ja meriteknii­ mallinnus- ja simu­ kan osalta VTT:n kehi­ lointiosaamiseen luo hyvän pohjan tulevien inno­ tystyö painottuu laivasimulaattorin laajentamiseen vaatioiden synnyttämiseen. Tätä voidaan valottaa siten, että laivaa voidaan virtuaalisesti operoida muutaman esimerkin avulla: jääpeitteisellä merellä perustuen todenmukaiseen VTT:n tuulivoimatutkimus fokusoituu kylmän visuaaliseen näkymään oikealla karttapohjalla. ilmaston ratkaisujen kehittämiseen. VTT on lan­ Laiva­simuloinnissa huomioidaan veden lisäksi seerannut lapalämmityskonseptin, jota voidaan jään aiheuttama ajovastus sekä sen vaikutus lai­ soveltaa turbiinivalmistajan tarpeisiin räätälöidysti. van liiketilaan, tehon tarpeeseen ja ohjattavuu­ Voimalan perustamis­p aikan sääolosuhteiden teen. Simulaattoriosaamista voidaan hyödyntää tuntemuksen avulla voimme mallintaa siiven jää­ myös tutkittaessa laivojen suorituskykyä jäissä, sillä tymisprosessia ja siten optimoida lavan lämmitys­ esimerkiksi laivojen energiatehokkuusvaatimusten tarpeen sekä siipeen integroitavien lämmitysmatto­ kasvaminen ja tätä kautta tapahtuva konetehon pie­ jen sijoittelun. neneminen haastaa laivojen kulkemisen jääpeittei­ Vastaavasti merituulivoiman osalta vallitse­ sillä alueilla. vien jääolosuhteiden tuntemus liittyen jään pak­ VTT:llä on yhdessä muiden kotimaisten toimi­ suuksiin, niiden toistuvuusarvioihin sekä ahtojää­ joiden (FMI, Syke) kanssa ollut keskeinen rooli vallien esiintymistodennäköisyyteen luo vankan Itämeren alueen satelliittiperustaisessa merenku­ pohjan turbiinin perustus- ja kannatinrakenteiden lun avustusjärjestelmän IBNet kehitystyössä. Jär­ jääkuormien määrittämiseksi. Kokonaisvaltaisen jestelmän avulla luodaan liikenteen tilannekuva turbiini–jää-vuorovaikutuksen simuloinnin avulla yhdistäen laivojen paikkatietoa, satelliittikuvia sekä voimme todentaa suunnittelussa huomioitavan ilmatieteenlaitosten sää- ja jääennusteita. Nykyisin dynaamisen jääkuorman ja jään aiheuttamat väräh­ laivan kapteeni saa lähestulkoon reaaliajassa kartta­ telyt. Näin turbiinivalmistaja voi optimoida esimer­ pohjalle kuvan läheisen merialueen jäätilanteesta ja kiksi turbiinin ylärakennetta siten, että jään aiheut­ meriliikenteestä. Tätä tietoa kapteeni voi hyödyn­ tamat haitalliset värähtelyt eivät käytön aikana tää valitakseen optimaalisen laivareitin. Menetel­ häiritse generaattorin toimintaa. mää sovelletaan Itämerellä laajasti, ja tämä teknolo­ Laivojen ja niiden propulsiolaitteiden suunnitte­ gia on siirrettävä arktisille merialueille kaupallisen lua ja hyväksyntää ohjaavat jääsäännöt. Useilla luo­ meriliikenteen alkaessa. Toteutus edellyttää arkti­ VTT Impulssi  23


sen alueen satelliittipalvelujen ja tietoliikenneval­ miuksien kehittämistä. Lumi on viime talvina koettu haasteeksi erityi­ sesti täyttäessään kaupunkien kadut ja haitatessaan rataliikennettä. Perinteisten ongelmien ratkaisemi­ sen lisäksi VTT tutkii uusia lumen hyödyntämis­ tapoja. Lumi pitäisi jätteen sijasta nähdä hyödyk­ keenä, joka esimerkiksi oikein varastoituna voisi ­tuottaa rakennusten, kuten suurien konesalien jäähdytystä. Pienen maan - kuten Suomen - tutkimusresurs­ sien tehokas hyödyntäminen edellyttää kansain­ välistä yhteistyötä. Tästä esimerkkinä on VTT:n yhteistyö Norjan arktisten ohjelmien kuten SAMCoT:n kanssa. Monikansallisen tutkimusja yritysverkoston mittavat panostukset arktisen meriteknologian ratkaisujen kehittämiseksi löytää näin tiensä myös suomalaisen teollisuuden hyö­ dynnettäväksi. Kansainvälisessä yhteistyössä on noussut esille suomalaisen mallinnus- ja simuloin­ tiosaamisen arvostuksen lisäksi myös luottamus kykyymme tehdä vaativia kokeellisia tutkimuksia, jossa tärkeänä osana ovat myös hyvät koefasiliteetit. Kuva: Vesa Tyni

LIIKKUVAN MERIJÄÄN JA RAKENTEIDEN VUOROVAIKUTUS ON HYVIN MONIMUTKAINEN PROSESSI.

JAAKKO HEINONEN

Jaakko Heinonen (TkT) on johtava tutkija vastuu­alueena Arktisen ja kylmän ilmaston ratkaisut –innovaatioohjelman vetäminen. Hän on myös Arktinen teknologia -tiimin päällikkö. Hänen vahvinta osaamis­aluettaan ovat jään ja rakenteen vuorovaikutuksen simulointi sekä merirakenteiden jääkuormat, erityisesti merituuli­voimaan liittyen.

24  VTT Impulssi

Tiedenäkökulma - keskeiset haasteet Vaikka arktisiin olosuhteisiin liittyviä haasteita on tutkittu varsin kauan, vieläkin on muutamia perus­ kysymyksiä, joihin ei ole vielä löydetty tieteellistä ratkaisua. Näistä voimme nostaa esille jään kerty­ misen rakenteiden pintaan sekä jään murtumisen syntymekanismit. Kylmän ilmaston rakenteiden kiusallisimpia haasteita ovat jään kertyminen rakenteiden pin­ taan. Ilmiö hallitaan hyvin lentokoneiden siipien osalta, mutta merirakenteiden ja laivojen osalta uusille ratkaisuille on sijaa. VTT on määrätietoisesti kehittänyt teoriaa siitä, kuinka jää kertyy rakenteen pintaan. Muun muassa sähkö­voimajohtojen pin­ nalle kerääntyneen jään aiheuttama paino on myrs­ kyssä aiheuttanut kansallisia katastrofitilanteita esi­ merkiksi Pohjois-Amerikassa ja Saksassa. Asiaan on haettu ratkaisua muun muassa kehittämällä pin­ noitteita, joihin jää ei tartu tai tarttuvuus on heikko. Tässä odotamme vielä läpimurtoa, mutta VTT:n innovaatioiden avulla on jo kehitetty mittaustek­ niikkaa, jonka avulla materiaalin pinnalle kerty­ neen jään adheesiolujuus saadaan määritettyä. Liikkuvan merijään ja rakenteen vuorovaiku­ tus on hyvin monimutkainen prosessi, jossa kes­ keisenä haasteena on jään murtumisprosessin ymmärtäminen. Koska jäälautan liike-energia tuulen ja merivirtojen ajamana on yleensä riittä­ vän suuri, jäälautta jatkaa liikettä vaikka se koh­ taa merirakenteen. Jää löytää liiketilasta ja raken­


teesta riippuen hyvin erilaisia tapoja murtua, kuten murskautuminen, taipuminen tai halkeaminen. Murtumisen syntymekanismeja ei ole yhdenpitä­ västi tieteellisesti todistettu, vaikka tieto on oleelli­ nen jääkuormien ja siten myös rakenteiden suun­ niteluun tarvittavien jääkuormien mallintamiseen. Jään ja rakenteen vuorovaikutusprosessin mallin­ nus ja numeerinen simulointi on kuitenkin mennyt viimeisen kymmenen vuoden aikana merkittävästi eteenpäin. Aikaisempien mallien ollessa empiiris­ pohjaisia, nykyiset teoreettiset mallit perustuvat jää­ mekaniikkaan, jossa ne ovat kokeellisesti varmen­ nettuja sekä laboratoriomittakaavassa että täyden mittakaavan kenttäkokeissa. Tietokoneiden lasken­ tatehon nopea kasvu mahdollistaa nykyään koko­ naisvaltaisen jään ja rakenteen vuorovaikutuksen simuloinnin, jossa rakenteen lisäksi on mallinnettu laaja osa jääkenttää. Mittavissa simuloinneissa mal­ linnetaan rakenteeseen kohdistuvan jääkuorman kehittyminen samanaikaisesti kun malli kuvaa jää­ kentän murtumista. Tässä kehitysprosessissa suo­ malaisilla on ollut merkittävä rooli VTT:n ja Aaltoyliopiston toimesta (ref. Ahravuo ja Strutsi). Tulevan arktisen toiminnan yksi suurimpia haas­ teita on ympäristövahinkoihin varautuminen, jotta vakavan riskin todennäköisyys pienenee. Vaati­ mukset arktisen alueen operointiin tulevat edellyt­ tämään tämän kaltaisten valmiuksien kehittämistä. Aiemmin kehitetyt menetelmät mereen vuotaneen öljyn keräämiseen toimivat kohtuullisesti avove­ dessä, mutta jäiden sekaan joutuvan öljyn neutrali­ sointi on hankalaa, sillä öljy tunkeutuu helposti joka puolelle: jäälohkareiden päälle, väliin ja alapuo­ lelle sekoittuen osittain myös veteen (Beer, 2013). Nykyiset mekaaniseen puhdistamiseen perustuvat menetelmät puhdistavat vain murto-osan öljystä. Myös muiden tunnettujen menetelmien toimi­ vuutta jääolosuhteissa, kuten hajottaminen kemial­ lisin tai biologisin konstein tai polttaminen, ei ole vielä osoitettu, joten uusille innovaatioille on kysyn­ tää. Mikäli Koillisväylä avautuu kauppaliikenteelle, Venäjän pohjoisrannikolla alkaa satamien rakenta­ misen buumi. Pitkät etäisyydet hankalissa olosuh­ teissa edellyttävät huomattavasti tiheämpää satama­ verkostoa. Satamat tarvitsevat ympärilleen laajan infrastruktuurin, joten rakentaminen tulee katta­ maan laajasti myös asuinrakentamista sekä val­ miudet ihmisten hyvälaatuiseen elämiseen. Täl­ löin tulevat kyseeseen ekotehokas rakentaminen perustuen paikalliseen materiaalitarjontaan sekä energiaomavaraisuus perustuen pääosin uusiutu­ viin energialähteisiin. Lisäksi on ratkaistava vesi- ja jäteratkaisut, maaliikenneyhteydet, tietoliikenne ja

niin edelleen. Eli kyse on valtavista investoinneista ja siten myös mahdollisuuksista. Alueen ikirouta ja sen mahdollinen sulaminen lähitulevaisuudessa asettaa omat tieteelliset haasteensa, jotta käytännön toteutukset onnistuvat. Kehityksen esteet Arktisten merialueiden hyödyntäminen liiken­ teellisesti ja luonnonvarojen hyödyntäminen ei ole vain teknologinen haaste. Esimerkiksi Koillisväylän merenkulkua on toistaiseksi varjostanut rajoittu­ neet toimintaoikeudet Venäjän aluevesillä. Mai­ den välinen kilpailu luonnonvarojen hyödyntämis­ oikeuksista ei rajoitu vain arktisiin maihin, joihin luetaan napapiirin pohjoispuolella alueita hallitse­ vat maat. Myös muut maat ovat aktivoituneet. Ark­ tinen neuvosto hyväksyi toukokuussa 2013 Kiinan, Intian, Italian, Japanin, Etelä-Korean ja Singapo­ ren tarkkailijajäseniksi. Poliittisen päätöksenteon varassa ovat ympäristövaatimusten asettaminen meriliikenteeseen sekä luonnonvarojen hyödyntä­ misperiaatteet. Samaan aikaan ympäristöjärjestöt osallistuvat aktiivisesti kansalaiskeskusteluun. Tie kestävään Arktiseen alueeseen edellyttää, että ymmärrämme Arktisen alueen muutoksen ja sen dynamiikan riittävän hyvin. Lämpötilan kasvun ja sitä kautta tapahtuvan jääolosuhteiden muutoksen lisäksi on tutkittava merivirtojen ja veden pinnan tason muutoksia sekä biologisessa kasvuympäris­ tössä tapahtuvia muutoksia. n

Lähteet Suomen arktinen strategia, Valtioneuvoston kanslia 2013 IBNet-tietojärjestelmä: www.vtt.fi/sites/ibnet SAMCOT-ohjelma: www.ntnu.edu/samcot Niini, M. One Year further in Arctic Developments, The 9th annual Arctic Shipping Forum, 23 - 25 April 2013, Helsinki Beer, N. Oil spill response in the Arctic and ice-covered waters: Options, challenges & lessons learned, The 9th annual Arctic Shipping Forum, 23 - 25 April 2013, Helsinki AHRAVUO-projekti: www.ahravuo.vtt.fi STRUTSI-projekti: www.strutsi.vtt.fi VTT:n innovaatio-ohjelma

VTT Impulssi  25


ilman rajoja YHMPÄRISTÖMITTAUKSIA

Satelliittihavainnointi ei tunne rajoja. Kun satelliitteja on satoja, voidaan liioittelematta puhua todellisesta Big Datasta. Teksti Tuomas Häme

26  VTT Impulssi


M

TIEDE

aapallon väkiluvun ennustetaan kas­ toitukseen tropiikissa. Metsäkadon havaitseminen vavan yhdeksään miljardiin vuoteen on osa kansainvälistä REDD (Reduction on Emis­ 2050 mennessä. Kasvava väestö tar­ sions from Deforestation and forest Degradation) – vitsee enemmän ruokaa, mistä seu­ ohjelmaa, missä teollistuneet maat maksavat kom­ raa tarve raivata metsiä viljelysmaaksi ja met­ pensaatiota kehittyville maille siitä, että metsäkato säkato. Maapallo myös kaupungistuu. Maata lopetetaan. Samalla edistetään metsävarojen kestä­ kiertää toista sataa luonnonvaroja ja ilmakehää vää hyödyntämistä. REDD edellyttää verifiointijär­ kartoittavaa satelliittia. Ne keräävät väsymättä jestelmän pystyttämistä, jotta maksavat maat voi­ mittaustietoja ja lähettävät ne maa-asemille vat varmistua metsän säilymisestä. Satelliittikuviin edelleen muokattavaksi, jaettavaksi ja arkistoi­ perustuva seuranta on REDD-ohjelman keskeinen tavaksi. Satelliittien keräämien ympäristötieto­ osa. REDD-ohjelmaa valmistellaan osaksi seuraa­ jen avulla pystytään edistämään luonnonvaro­ vaa ilmastosopimusta. Vaikka Kioton sopimuk­ jen järkevää ja taloudellisesti tehokasta käyttöä, sen seuraaja on vielä kirjoituspöydällä, REDDmikä vähentää painetta tuhoisiin maankäytön hankkeita toteutetaan jo useissa trooppisen alueen muutoksiin. maissa. Satelliittien keräämät tietomäärät ovat valta­ via. Esimerkiksi kaksi yhtä aikaa lentävää euroop­ Digitaalikameroista kuvaaviin tutkiin palaista Sentinel-2-luonnonvarasatelliittia, joista Satelliiteissa käytettävät instrumentit voidaan ensimmäinen laukaistaan vuonna 2014, kerää joka jakaa kahteen päätyyppiin: passiiviset ja aktii­ päivä noin 1,6 teratavua digitaalista kuva-aineis­ viset. Passiivisia instrumentteja ovat digitaali­ toa maasta. Tämä vastaa 2 000:een CD-levyyn kamerat, joiden aallonpituus kattaa näkyvän mahtuvaa tietomäärää. Vuodessa kertyy 2,4 peta­ valon ja näkyvää valoa pitemmät aallonpituudet tavua ja kahdessatoista vuodessa 27 petatavua. noin 10 mikrometrin lämpösäteilyyn saakka. Tämä tietomäärä vaatisi Myös mikroaalto- eli sentti­ lähes yhdeksän miljoonaa metriaaltoalueelle ulottuvia CD-levyä. Kun satelliitteja passiivisia instrumentteja SATELLIITTIEN on satoja, voidaan liioitte­ käytetään esimerkiksi maa­ KERÄÄMÄT lematta puhua todellisesta perän kosteuden havain­ TIETOMÄÄRÄT OVAT Big Datasta. nointiin, mutta maasta Maapalloa on kuvattu emittoituvan säteilyn alhai­ VALTAVIA. suhteellisen tarkan erotus­ sen tehon takia tällaisten kyvyn instrumenteilla vuo­ kuvien erotuskyky ulottuu desta 1972 lähtien. Suurin osa digitaalisista kuvista vain kymmenien kilometrien kertaluokkaan. on arkistoitu. Voimme siis palata ajassa taaksepäin Maastonerotuskyvyltään parhaimpia ovat opti­ neljänkymmenen vuoden taakse ja seurata esimer­ sella alueella toimivat digitaalikamerat. Kau­ kiksi kaupungistumista ja metsien häviämistä. pallisesti jaetaan tarkimmillaan puolen met­ VTT:ssä satelliittikuvien tulkinta, kaukokartoi­ rin erotuskyvyn kuvia, joista pystyy erottamaan tustutkimus, alkoi myös jo 1970-luvun alkuvuo­ yksittäisiä ihmisiäkin silloin kun ne oleskelevat sina. Siitä asti olemme edistäneet luonnonvarojen aukeassa ympäristössä. tehokasta ja kestävää hyödyntämistä satelliitti­ Mikroaaltoalueen tärkeimpiä instrumentteja kuvista saatavan aineiston avulla. Tärkeimmiksi ovat kuvaavat tutkat. Ne lähettävät mikroaalto­ sovellusalueiksi ovat valikoituneet metsien ja pulssin, jonka heijastukset kohteesta rekisteröidään maankäytön sekä jääpeitteen kartoitus. Yhteistyötä satelliitin lentäessä eteenpäin. Useista heijastuksista tehdään varsinkin metsäteollisuuden ja meren­ lasketaan digitaalinen tutkakuva jälkeenpäin. Tällä kulkualan kanssa. Metsäteollisuus käyttää VTT:n synteettisen apertuurin tutkalla pystytään tuotta­ kehittämiä kartoitusmenetelmiä puun oston suun­ maan kuvia, joiden erotuskyky on metrin luokkaa. nittelussa ja jäänmurtajat saavat komentosillalleen Tutkasatelliittien keskeinen etu on, että niillä pys­ tuoreen satelliitin ottaman tutkakuvan, jonka avulla tytään tallentamaan kuvia vuorokauden- ja vuo­ ne voivat valita parhaan mahdollisen murtoreitin. denajasta sekä säästä riippumatta, joskin kuvan Satelliittihavainnointi ei tunne rajoja. Vuosina laatu vaihtelee esimerkiksi kohdealueen kosteu­ 2010–2013 VTT on esimerkiksi koordinoinut EU:n den mukaan. Kuvien informaatiosisältö poikkeaa seitsemännen puiteohjelman hanketta, joka suun­ optisten kuvien informaatiosta, koska tutkat toi­ tautuu metsäkadon ja metsien rappeutumisen kar­ mivat mikroaaltosäteilyn alueella, mikä pitää ottaa VTT Impulssi  27


Keskierotuskyvyn n. (10-30 m) moniaikaiset kuvat

Tarkat kuvat (0,5 m) mallin opetukseen

Maastomittaukset ja laseraineisto opetukseen

Tarkat kuvat tarkkuuden laskentaan

Maastomittaukset tarkkuuden laskentaan

Maanpeiteluokat, puusto moniaikaisesti

Tarkkuuden laskenta

Lisäaineisto

Maanpeite -> Maankäyttö Biomassa

Muutostilastot t – t+ n KUVA 1. Satelliittikuvista lisäarvotuotteeksi.

huomioon kuvia hyödynnettäessä. Esimerkiksi puulajien erottaminen tutkakuvista voi olla han­ kalaa. Lentokoneissa on yleistynyt laserkeilaukseen perustuva havainnointi. Sen avulla saadaan tarkka kuva maaston topografiasta ja esimerkiksi puus­ ton biomassasta. Satelliiteista vastaavaa järjestel­ mää ei ole olemassa eikä lähinäköpiirissäkään. Satelliiteissa toimivat kokeelliset laser-instrumentit soveltuvat lähinnä jäätiköiden paksuuden kartoi­ tukseen. Kuvien koko 10–30 metrin erotuskyvyn opti­ sella alueella toimivissa satelliiteissa vaihtelee 70 x 70 neliökilometristä 185 x 185 neliökilomet­ riin ja vuodesta 2015 alkaen lähes 300x300 neliöki­ lometriin. Näihin saakka kukin satelliitti on kuvan­ nut Suomea ja muita pohjoisia alueita muutaman kerran kuukaudessa, mutta päiväntasaajan seu­ tua hieman harvemmin, sillä lentoradat kulke­ vat napojen kautta ja kuvat peittävät toisiaan poh­ joisessa. Kuvaustiheys nousee uusien satelliittien myötä. Kuvia aletaan saada useamman kerran vii­ kossa, mikä tarkoittaa, että pilvettömiä kuvia voi luottavaisesti odottaa saavansa useampia joka kas­ 28  VTT Impulssi

vukaudelta. Kymmenen metrin erotuskyvystä läh­ tien aineistoa alkaa saada enenevässä määrin täy­ sin ilmaiseksi. Huipputarkat, puolen metrin erotuskyvyn satel­ liittikuvat ovat maksullisia: niiden hinta on vajaat 20 euroa neliökilometriltä. Hinta laskee kilpai­ lun myötä. Satelliittitutkan aineistoa on mahdol­ lista saada päivittäin, mutta useimpien tutkasatel­ liittien kuvista joutuu maksamaan. Amerikkalaiset ovat hallinneet luonnonvarasatelliittimarkkinoita, mutta Euroopan avaruusjärjestö ESA yhdessä EU:n kanssa, sekä Aasian ja Latinalaisen Amerikan maat ampuvat myös yhä enemmän omia satelliittejaan. Kuvat ladataan useimmiten internetin kautta. Viiteaineisto opettaa satelliittikuvan tulkinnan Satelliittikuvien tulkinta edellyttää itse kuvien lisäksi viiteaineistoa. Tällaista aineistoa ovat tarkat karttakoordinaattitiedot joko mittaus­ pisteistä tai topografisista kartoista. Digitaa­ lista maaston korkeusmallia tarvitaan kuvien orto-oikaisuun, missä poistetaan korkeuseroista johtuvat geometriset vääristymät kuvista. Tut­ kasatelliittikuvien hyödyntämisessä maaston


korkeusmalli on välttämättömyys, sillä viistosti kuvaavassa tutkassa tutkaa vasten kohtisuorassa olevat kohteet kuvautuvat liian kirkkaina ja tut­ kasta poispäin suuntautuvat maastonmuodot liian tummina. VTT:ssä on kehitetty tulkintaprosessi, joka yhdis­ tää tarkkojen ja hieman karkeampien satelliitti­ kuvien hyödyt. Menetelmä kehitettiin trooppisten metsien kartoitukseen, mutta se soveltuu käytettä­ väksi missä tahansa. Trooppisilla alueilla maastossa kerättyä aineistoa on yleensä hyvin niukasti saata­ villa, joten satelliittikuvien mahdollisimman teho­ kas käyttö korostuu (kuva 1). Keskierotuskyvyn satelliittikuvia hankitaan koko kiinnostuksen kohteena olevasta alueesta ja tark­ koja kuvia vain osasta kohdealuetta. Tarkkoja kuvia käytetään kahteen tarkoitukseen: opettamaan koko alueelle kohdistuvaa kartoitusta, joka tehdään kar­ keamman tarkkuuden kuvista, sekä kartoituksen tarkkuuden arviointiin. Tarkkuusarviointiin käy­ tetyt kuvat poimitaan tilastollisella otannalla, esi­ merkiksi ositetun kaksiasteisen otannan ensim­ mäisenä asteena. Tarkkuuden arviointiin varattua aineistoa ei käytetä mallin opetukseen. Malleja voidaan opettaa myös maastomittausaineistolla ja

VTT:SSÄ ON KEHITETTY TULKINTAPROSESSI, JOKA YHDISTÄÄ TARKKOJEN JA HIEMAN KARKEAMPIEN SATELLIITTIKUVIEN HYÖDYT. lento­koneesta mitatun laserkeilausaineiston avulla. Maasto­aineisto on välttämätöntä biomassan tar­ kassa arvioinnissa. VTT on kehittänyt sovelluksen, jonka avulla pys­ tytään keräämään mittaustietoa metsistä matka­ puhelimen avulla. Relasphone-sovelluksella kuka tahansa voi arvioida metsänsä puuston määrän tai arvon. GPS-koordinaateilla varustetut matka­ puhelinmittaukset soveltuvat myös satelliittikuvan tulkinnan opetukseen (kuva 2). Kuvien numeerinen tulkinta noudattaa samoja yleisperiaatteita algoritmista riippumatta. Tunne­ tut maastonkohteet paikannetaan yleensä koor­

KUVA 2. Metsänmittausta Relasphone-sovelluksella.

VTT Impulssi  29


KUSTANNUKSET KASVAVAT, MUTTA TARKKUUS PARANEE.

TUOMAS HÄME

Tutkimusprofessori Tuomas Häme on maaja metsätaloustieteiden tohtori, joka väitellyt metsätieteistä Helsingin yliopistossa. Hänen tutkimustyönsä kohdistuu varsinkin metsien satelliittikartoitukseen maailmanlaajuisesti. Häme on Euroopan Avaruusjärjestö Esan Sentinel-2 -satelliitin neuvontaryhmän jäsen ja Suomen delegaatti Esan kaukokartoitusalan tiedeja tekniikkaryhmässä.

30  VTT Impulssi

dinaattien avulla satelliittikuviin ja poimitaan satelliittikuvien intensiteettiarvot. Poiminnan jäl­ keen tunnetaan sekä maastosisältö että sitä vas­ taavat intensiteetit. VTT:n kehittämässä Pro­ bability-menetelmässä keskierotuskyvyn usean aallonpituuskanavan satelliittikuva luokitetaan ensin esimerkiksi 60:een homogeeniseen inten­ siteettiluokkaan k-means-klusteroinnin avulla. Kunkin luokan maastosisältö saadaan opetusai­ neistosta jakaumana, sillä harvoin tietty intensiteet­ titaso edustaa vain yhtä maastotyyppiä. Esimerkiksi yksi intensiteettiluokka saattaa sisältää 60 prosenttia metsää, 30 prosenttia peltoa ja 10 prosenttia asut­ tua aluetta. Lopullinen estimaatti lasketaan jatku­ vana muuttujana kullekin keskierotuskyvyn kuvan pikselille. Se kertoo todennäköisyyden, jolla pik­ seli kuuluu esimerkiksi metsään. Tuloksesta voi­ daan tämän jälkeen tuottaa lopullinen kartta, jossa kukin maastokohde kuuluu vain yhteen luokkaan. Jatkuvien muuttujien, kuten biomassan esti­ maatti saadaan algoritmista suoraan. Tulkintaalgoritmien joukko on kirjava eikä selkeän ylivoi­ maista algoritmia ole löytynyt. Viime aikoina ovat yleistyneet koneoppimisen alaan kuuluvat algorit­ mit kuten tukivektori- ja päätöspuumenetelmät. Niiden etuna on mahdollisuus yhdistellä hyvin monentyyppistä kuva-aineistoa tulkintaan. Hait­ tana on ei-parametrisuus, mikä lisää mallin yliop­ pimisen riskiä. Malli saattaa toimia erinomaisesti opetusaineistollaan, mutta kun sitä sovelletaan käy­ täntöön, tulokset ovat huonoja ja ne sisältävät sys­ temaattista virhettä. VTT:n järjestämässä vertai­ lukokeessa tulokset vaihtelivat enemmän käytetyn kuva-aineiston kuin tulkinta-algoritmin mukaan. Hyväksi menettelyksi on osoittautunut iteratii­ vinen lähestymistapa, jossa opetusaineisto jaetaan useaan ryhmään ja mallia korjataan asteittain. Var­ sinkin systemaattista virhettä on saatu vähenne­ tyksi tällä menettelyllä. Systemaattinen virhe on pahempi kuin väärät paikalliset tulkintatulokset silloin kun ollaan kiinnostuneita koko alueen luon­ nonvaroista. Esimerkiksi REDD-ohjelmassa met­ sän haltijalle maksetaan kompensaatiota sitoutu­ neet hiilimäärän mukaan eikä paikallisilla virheillä ole suurta merkitystä. Metsätalouden toimenpide­ suunnittelussa taas on tärkeätä, että karttojen anta­ mat tiedot pitävät yhtä todellisuuden kanssa, mutta kohtuullista biomassan yli- tai aliarviota voidaan sietää. Tulkintakartan tarkkuus testataan riippumatto­ malla aineistolla ja lasketaan kokonaistarkkuus sekä luokituksen kyseessä ollen ”tuottajan” ja ”kulutta­ jan” tarkkuudet, mikä paljastaa systemaattista vir­ hettä. Silloin kun riippumaton aineisto on valittu


tilastollisen otannan avulla, siitä voidaan laskea koko alueelle myös riippumattomat luokittaiset pinta-alat ja niiden luottamusvälit. VTT:n koordi­ noimassa ReCover-nimisessä seitsemännen puite­ ohjelman REDD-hankkeessa metsän ja ei-metsän luokitustarkkuus vaihteli neljässä tropiikin koh­ teessa 85:n ja 97:n prosentin välillä. Vaikka tehtävä vaikuttaa ensi alkuun yksinkertaiselta, käytännössä metsän ja ei-metsän rajan määrittäminen on han­ kalaa myös maastossa, sillä monilla alueilla metsä muuttuu pensaikoksi ilman selvää rajaa. Satelliittikuvien ja muiden kaukokartoitus­ aineistojen tulkinta ei useinkaan sellaisenaan vastaa käyttäjän tarpeita vaan sitä pitää työstää edelleen. Kuvan 1 esimerkissä muutetaan maanpeiteluoki­ tus maankäyttöluokitukseksi lisätietojen avulla, esi­ merkiksi maanpeiteluokka ”puustoinen alue” kau­ pungin puistoksi. Samoin puuston runkotilavuus voidaan muuttaa kuivabiomassaksi mallien avulla. Lopputuotteena voi olla maankäyttöluokkiin sitou­ tuneen hiilen määrän muutosmatriisi kahden ajan­ kohdan välillä. Tätä tietoa käytetään maksukom­ pensaatioiden perusteena. Edellä kuvatussa esimerkissä tarkkoja satelliit­ tikuvia käytettiin laajan alueen tulkinnan opetus­ aineistona. Voimaperäisen metsätalouden maissa,

kuten Suomessa, kannattaa perustaa koko tulkinta usein huipputarkkoihin kuviin. Kustannukset kas­ vavat, mutta tarkkuus paranee. Kuvien analysointi edellyttää niiden jakamista ensin maastotyypiltään homogeenisiin yksiköihin kuvien segmentointioh­ jelman avulla. Segmenttejä käsitellään numeeri­ sessa tulkinnassa kuten karkeamman erotuskyvyn pikseleitä. Tarkoista kuvista pystytään myös pai­ kantamaan automaattisesti yksittäiset puut ja tun­ nistamaan niiden puulaji. Muutokset paljastuvat Muutokset tulkitaan yhdistämällä kahden tai useamman ajankohdan kuvien aineistot. Aiem­ mista vuosista mallien opetusaineisto usein puuttuu. VTT:n tavoitteena oli selvittää Mek­ sikossa aiemmat muutokset nykyhetkeen ver­ rattuna sekä metsäluokan sisällä että metsä­ alan kasvaminen ja väheneminen. Varhempien vuosien kuvien intensiteettejä verrattiin vuo­ den 2010 kuvaan pareittain. Kuvien eroja ei tar­ kasteltu askeleittain peräkkäisten kuvien välillä, koska tuolloin vaarana olisi ollut virheiden kasautuminen. Kuvien intensiteettien eroista sekä vuoden 2010 maanpeiteluokituksista joh­ dettiin aiempien vuosien metsäalaluokitukset

KUVA 3. Tarkan erotuskyvyn satelliitista tehty puustotulkinta. GeoEye-satelliitti, erotuskyky 0,5 m.

VTT Impulssi  31


1990

2000

2010

KUVA 4. Metsäpeitteen muutoksia Meksikossa.

SATELLIITTISEURANTA TARJOAA HUIKEITA MAHDOLLISUUKSIA LUONNONVAROJEN ENTISTÄ JÄRKEVÄMPÄÄN HYÖDYNTÄMISEEN.

32  VTT Impulssi

sekä estimaatit puuston biomassan kasvamisesta ja vähenemisestä metsäluokan sisällä. Estimoin­ tialgoritmi perustui kuvaparien intensiteetti­ eroihin ja intensiteettien loogiseen kehitykseen kuvaparien välillä. Satelliittiseuranta tarjoaa huikeita mahdol­ lisuuksia luonnonvarojen entistä järkevämpään hyödyntämiseen, mutta sillä on myös rajoituk­ sensa. Keskeinen rajoitus puuston tulkinnassa on signaalin saturoituminen puuston biomassan kas­ vaessa, mikä tekee suurimpien biomassatasojen tar­ kan arvioinnin epäluotettavaksi. Raja tulee vastaan noin 300:ssa kuutiometrissä runkopuuta hehtaarilla eli kokonaiskuivabiomassana noin 200 t/ha. Puus­ ton järeyttä eli puiden läpimittaa saati runkojen laa­ tua on hankala arvioida ylhäältä päin. Jos lähtötiedot ovat tarkat, voitaneen toistu­ villa satelliittikuvilla ja kasvumallien avulla päivit­ tää metsävaratiedot luotettavasti ajan tasalle myös korkeiden biomassojen kohteissa. Tietolähtei­ den yhdistäminen on kaukokartoituksen keskeisiä tutkimuskohteita tällä hetkellä. Teollistuneissa maissa tehtävä työ on kallista ja kuvien analysointiprosessia pitää pystyä automati­ soimaan, jotta kilpailukyky säilyy ja paranee. Valta­ vien aineistomäärien hallinta ja analysointi yksin­ kertaisesti vaatii automaatiota, koska manuaalisesti työstä ei selviä. VTT alkoi koordinoida syksyllä


SENTINEL-1 TUTKASATELLIITTI LAUKAISTAAN KEVÄÄLLÄ 2014.

Lähteet Antropov, Oleg; Rauste, Yrjö; Ahola, Heikki; Häme, Tuomas. 2013 . Stand-level stem volume of boreal forests from spaceborne SAR imagery at L-Band. IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing. IEEE, vol. 6, 1, ss. 35 – 44 doi:10.1109/ JSTARS.2013.2241018

2013 EU:n seitsemänteen puiteohjelmaan kuulu­ vaa kolmivuotista North State -hanketta, jossa tuo­ tetaan täysautomaattisia menetelmiä pohjoisten alueiden hiili- ja vesitaseen arviointiin. Kehitettävä järjestelmä oppii aiemmista estimointituloksistaan käyttämällä niitä opetusaineistona, kun se saa uutta syöteaineistoa. Alati kasvava osaamiskanta mah­ dollistaa tulosten jatkuvan paranemisen.

Häme, Tuomas; Kilpi, Jorma; Ahola, Heikki; Rauste, Yrjö; Antropov, Oleg; Rautiainen, M.; Sirro, Laura; Bounepone, Sengthong. 2013. Improved mapping of tropical forests with optical and SAR imagery, Part I: Forest cover and accuracy assessment using multiresolution data. IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing. IEEE, vol. 6, 1, ss. 74 – 91 doi:10.1109/

Pienistä valtioista avaruusmahteja eurooppalaisilla investoinneilla Euroopan Unioni ja Euroopan avaruusjärjestö ESA ovat investoineet 3,2 miljardia euroa ava­ ruuspohjaiseen ympäristön havainnointiin. Copernicukseksi nimettyyn ohjelmaan myön­ nettiin uutta rahoitusta 3,8 miljardia euroa vuo­ sille 2014–2020. Ohjelman keskeinen osa on Sentinel-satelliittiohjelma. Sen rungon muo­ dostaa viisi satelliittityyppiä, jotka rakenne­ taan operatiiviseen ympäristöhavainnointiin. Tähän­astiset yhteiseurooppalaiset luonnonva­ rasatelliitit ovat olleet tutkimuksellisia projekti­ luontoisia ohjelmia ilman jatkuvuutta. Sentinelohjelman on määrä jatkua määrittelemättömän pitkälle tulevaisuuteen. Ensimmäinen Sentinel, Sentinel-1 -tutkasatelliitti, laukaistaan keväällä 2014 ja optisia kuvia tuottava Sentinel-2 vuo­ den lopussa. Korkeatasoista aineistoa jaetaan ilmaiseksi, mikä saattaa Suomen kaltaiset pienet maat lähes samaan asemaan palveluiden kehittämisen näkö­ kulmasta kuin suuret maat, joilla on mahdolli­ suus kansallisiin satelliittiohjelmiin. Suomella on erityisen hyviä mahdollisuuksia menestyä metsä­ alan globaalissa palveluliiketoiminnassa sekä arkti­ sen ­talvimerenkulun tukijärjestelmissä. Vastaavasti kansain­välinen kilpailu ulottuu Suomeen, koska satelliitti­havainnointi ei tunne rajoja. n

JSTARS.2013.2241019 Häme, Tuomas; Rauste, Yrjö; Antropov, Oleg; Ahola, Heikki; Kilpi, Jorma. 2013. Improved mapping of tropical forests with optical and SAR imagery, Part II: Above ground biomass estimation. IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing. IEEE, vol. 6, 1, ss. 92 – 101 doi:10.1109/JSTARS.2013.2241020 Häme, T. Sirro, L., Cabrera, E. Enßle, F., Haarpaintner, J., Hämäläinen, J., de Jong, B., Paz Pellat, F., Pedrazzani, D., Reiche, J. ReCover: A concept for tropical forest assessment for REDD . Proceedings of ESA Living Planet Symposium, Edinburgh September 9-13, 2013. (In press) Sirro, L., Häme, T., Antropov, O., Hämäläinen, J., Latva-Käyrä, P., Paz Pellat, F., de Jong, B. Comparison of optical and SAR data in tropical land cover classification for REDD+. Proceedings of ESA Living Planet Symposium, Edinburgh September 9-13, 2013. (In press) http://www.relasphone.fi/ www.recover-redd.eu

VTT Impulssi  33


uutta SYNTEETTINEN BIOLOGIA LUO

teollisuutta Synteettisen biologian on arvioitu olevan yksi merkittävimmistä läpimurtoteknologioista, joilla on tulevaisuudessa suuri vaikutus ihmiskunnan suurien ongelmien ratkaisemisessa. Teksti Merja Penttilä

34  VTT Impulssi


V

Uusiutuvat raaka-aineet

Synteettinen tuotto-organismi

Peruskemikaalit

TIEDE

TT:n tavoitteena on ottaa synteetti­ 1980-luvulla oli vallankumouksellista. Tämä uusi sen biologian mahdollisuudet käyt­ tekniikka mahdollisti sen, että hiivalla voidaan töön Suomessa. Tämä edellyttää laajaa tuottaa ihmisen insuliinia, homeilla tehokkaasti yhteistyötä tutkimus- ja yrityskumppa­ antibiootteja ja teollisuusentsyymejä ja mikro­ nien kanssa niin koti­ beilla liikenteen polt­ maassa kuin kansain­ toaineita kuten bio­ OLEMME SIIRTYMÄSSÄ välisesti. etanolia uusituvista VTT on r­ yhtynyt luonnonvaroista, SYNTEETTISEN BIOLOGIAN kokoamaan kansain­ esimerkiksi ligno­ AIKAKAUTEEN. välisesti korkeatasoista selluloosasta. verkostoa, johon osal­ listuu sekä tutkimuksen että opetuksen asian­ Kohti biologian aikakautta tuntijoita ja joka on tiiviissä vuorovaikutuksessa Nyt olemme siirtymässä synteettisen biologian teollisuuden kanssa. Yhteistyön kautta voimme aikakauteen. Uusi, nopeasti etenevä synteetti­ hyödyntää laajasti inspiraation lähteenä biologian sen biologian ala on mahdollistunut, koska tie­ suomia ainutlaatuisia toiminnallisuuksia ja luoda tomme organismien genomeista ja biologisten uutta teollista toimintaa, kauaskantoisia kestävän toimintojen luonteesta on kasvanut räjähdys­ kehityksen biopohjaisia ratkaisuja yhteiskunnalle. mäisesti. Biologiaa on käytetty hyväksi teollisessa tuotan­ Tämä on jo lisännyt yritystoimintaa, eten­ nossa jo iät ja ajat. Oluen ja viinin valmistus perus­ kin USA:ssa. Yhtenä esimerkkinä on nopean tuu perinteiseen biotekniikkaan, jossa mikrobi, ja halvan DNA-synteesin kaupallistuminen. tavallinen leivinhiiva, tuottaa alkoholia ja maku­ Tämä mahdollistaa lukuisien uusien geeniyh­ aineita tuotteeseen. Geenitekniikan kehittyminen distelmien suunnittelun ja rakentamisen ja siir­

Lopputuotteet

CO2 Synteettiset aineenvaihduntareitit

Mikrobisolu

KUVA 1.

Synteettisen biologian avulla valmistetaan tehokkaita tuotanto-organismeja, solutehtaita, jotka voivat tuottaa samoja peruskemikaaleja, joita valmistetaan petrokemiallisin keinoin öljystä. Mikrobeille voidaan syöttää uusiutuaa kasvimateriaalia tai hiilidioksidia hiilenlähteeksi ja jotkut käyttävät auringonvaloa energianlähteenään. Synteettisen biologian keinoin voidaan suunnitella aivan uusia solunsisäisiä reaktioita ja uudentyyppisiä tuotanto-organismeja. Näillä solutehtailla voidaan tuottaa tehokkaasti monia uudentyyppisiä kemiallisia yhdisteitä, joista voidaan valmistaa polttoaineita ja materiaaleja, joita nykyään tehdään fossiilisista raaka-aineista.

VTT Impulssi  35


tämisen valittuun tuotanto-organismiin, esi­ merkiksi mikrobisoluun. Automaation ja mikroelektroniikan menetelmien odotetaan mahdollistavan erittäin suurien mikrobimää­ rien seulomisen ja parhaiden tuotantokantojen tunnista­misen. Biologiassa on siis päästy aivan uudelle tiedon tasolle, joka antaa mahdollisuuksia räätälöidä bio­ logisia toimintoja. Esimerkkinä tästä voidaan mai­ nita Craig Venterin kehittämät synteettiset mikrobit sekä Jain Chinin ryhmän tutkimus, jossa kehitettiin aivan uusi geneettinen koodi, joka perustuu kol­ men sijasta neljään nukleotidiin. Synteettisen biologian lähestymistavat muutta­ vat myös biologisen tutkimuksen luonnetta. Ajat­ telutavassa tarvitaan muutos, kun olemme ikään

MERJA PENTTILÄ VTT:llä pitkään työskennellyt filosofian tohtori Merja Penttilä nimitettiin vuonna 1999 biotekniikan tutkimusprofessoriksi. Penttilän erikoisalaa ovat teollinen biotekniikka ja erityisesti mikrobien käyttö entsyymien, kemikaalien ja polttoaineiden tuottamisessa geenitekniikan ja metabolianmuokkauksen avulla. Hänellä on laaja tausta biojalostukseen ja uusiutuvien luonnonvarojen, etenkin lignoselluloosan hyödyntämiseen liittyvässä biotekniikassa. Penttilä johti Suomen Akatemian Valkoinen biotekniikka - Vihreä kemia -huippu­ yksikköä 2008-2013.

36  VTT Impulssi

kuin edenneet biologiassa luku­taidosta kirjoitus­ taitoon. Biologia yhdistyy insinööritieteisiin Tulevaisuudessa voimme kehittää uusia, tarkoi­ tuksenmukaisia biologisia järjestelmiä. Niitä kootaan standardisoiduista biologisista mole­ kyyleistä, osasista ja koneistoista halutulla tavalla. Näiden osasten toiminta, samoin kuin koko solun, jossa ne toimivat, voidaan mallittaa matemaattisesti ja myös solun toiminnan sääte­ lymekanismit voidaan suunnitella. Näin biologia yhdistyy insinööritieteisiin. Tulevaisuudessa voimme hyödyntää biologiasta tunnistamiamme toiminnallisuuksia inspiraation lähteinä monille uusille ideoille, joilla on myös kau­ pallista arvoa. Ala on kuitenkin vielä lapsenkengissä, ja vasta muutamia selkeästi synteettisen biologian alan sovellusesimerkkejä on julkaistu. Yksinkertaisim­ man ja optimaalisimman synteettisen vaihtoeh­ don löytämiseksi tavoittelemaamme ongelmaan on pyrittävä nykytiedon ylitse, nopeutettava evo­ luutiota ja seulottava valtavat määrät keinotekoi­ sia biologisia yhdistelmiä. Automaatio, MEMS- ja mittausteknologia ovat usein merkittävässä roolissa onnistunutta systeemibiologian hanketta tehtäessä. Insinööritaitoja tulisi lisäksi hyödyntää systeemi­ biologian järjestelmien mallinnuksessa, suunnitte­ lussa ja standardoinnissa. Synteettisellä biologialla tulee olemaan laajat vai­ kutukset useilla teollisuussektoreilla lääke-, puun­ jalostus-, energia-, materiaali- ja erityisesti kemian­ teollisuudessa. On arvioitu, että sen vaikutus tulee olemaan yhtä suuri tai jopa suurempi kuin syn­ teettisen kemian sata vuotta sitten. Se tarjoaa yllät­ täviä ja luonnolle uusia ratkaisuja, eikä useimpia tulevaisuuden sovellusmahdollisuuksia osata vielä nähdä. Tähän mennessä biologia on ollut liian moni­ mutkaista suunniteltavaksi ja hallittavaksi, ja teol­ liset sovellukset perustuvat pääosin luonnollisiin biologisiin ilmiöihin. Tulevaisuudessa, kun oikea ajattelutapa on sisäistetty ja teknologia- ja tietotai­ topohja on luotu, vain mielikuvitus rajoittaa erilais­ ten sovellusten löytämistä. Energia- ja hiilitehokkaat prosessit Synteettisen biologian kehitystä vauhdittaa tarve löytää uusia kestävän kehityksen periaatteiden mukaisia ratkaisuja polttoaineiden, kemikaalien ja materiaalien teolliseksi tuottamiseksi. Fossii­ liset raaka-aineet on korvattava biopohjaisella kasvimateriaalilla tai suoralla hiilidioksidin käy­ töllä raaka-aineena kasvihuonekaasupäästöjen välttämiseksi.


Systeemibiologia Geenitekniikka

1. sukupolven solutehtaat

2. sukupolven solutehtaat

Synteettinen biologia

3. sukupolven solutehtaat

Raaka-aineina mikrobien luonnostaan käyttämät sokerit jne. (esim. tärkkelys, glukoosi, laktoosi)

Laajempi raaka-aineiden käyttökyky (esim. (hemi)selluloosa, ksyloosi)

Räätälöity hiilen ja energian käyttö (esim. jäte CO2, metanoli, glyseroli)

• Ei geenitekniikkaa, ”luonnolliset” teolliset tuotantokannat

• Luonnosta löytyvien geenien siirto tuotto-organismiin

• Luonnolle uusien geenien, geeniyhdistelmien ja synteettisten aineenvaihduntareittien, ja lopulta koko solun, suunnittelu ja mallintaminen

• Tuotantokantojen kehitys käyttäen kemiallisia yhdisteitä ja säteilytystä mutageeneina

Organismille luontaiset tuotteet esim. • alkoholia ja makuaineita tuottava viinihiiva • bakteerien tuottama asetoni-butanoli-etanoliseos (ABE)

• Kannankehitys hallitusti, ilmentäen haluttuja geenejä tai geenejä inaktivoiden

Parannettu tuotanto, uusi kanta • hiivan tuottama ihmisen insuliini • teollisuusentsyymejä tuottavat homeet • 2. sukupolven bioetanoli (C5-käyminen Saccharomyces-hiivalla)

• Nopea kannankehitys käyttäen hyväksi automaatiota geenien yhdistelemisessä ja siirrossa soluihin sekä kantojen seulonnassa

Uudet tuotteet, synteettiset isännät • nykyisten öljypohjaisten kemikaalien biotekninen tuotanto • uudet puhtaammat ilma­ liikenteen polttoaineet • synteettinen silkki erikois­ materiaaleihin

KUVA 2. Teollisen biotekniikan kehitys.

Tuotantoprosessin on oltava hyvin energia- ja hiilitehokasta. Synteettisen biologian avulla voidaan suunnitella uusia biokemiallisia reaktioita ja muut­ taa tuotantomikrobien energian ja raaka-aineen tarvetta siten, että uusia tuotteita voidaan tuottaa entistä tehokkaammin. Synteettinen biologia mah­ dollistaa kestävän kehityksen mukaiset teolliset prosessit. Uusi teollinen biotekniikka tulee olemaan yksi tulevaisuuden biojalostamon kulma­kivistä. Suomi tähtää kehittyvän teknologian kärki­ maaksi ja sen teollisuustoiminta pohjautuu luon­ non raaka-aineiden hyödyntämiseen ja kestävän biotalouden periaatteisiin. VTT rakentaa tehokkaita synteettisiä solutehtaita Tutkimuksen ja teknologian kehittämisen paino­piste VTT:llä on sellaisten synteettisten mikrobien luominen, jotka sallivat uusiutuvien

hiilenlähteiden käytön biotuotannossa kaikkein tehokkaimmin. Yhtenä pitemmän tähtäimen tavoitteena on muokata biologisia komponentteja, joiden avulla hiilidioksidi tai metanoli voidaan käyttää tuotan­ non raaka-aineena ja valoa voidaan hyödyntää energian lähteenä. Näin pyrimme luomaan synteet­ tisiä solutehtaita, jotka voivat käyttää teollisuuden jätevirtoja ja muuttaa muun muassa nämä yksihii­ liset (C1) raaka-aineet kemikaaleiksi. Lisäksi kehitetään mallinnus-, automaatio- ja solujen seulontamenetelmiä, mikä mahdollistaa entistä huomattavasti nopeamman tuotantomikro­ bien kehitystyön. Tämän toivotaan helpottavan bio­ teknisten tuotantoprosessien käyttöönottoa teolli­ suudessa. Tutkimuksen tulokset ovat geneerisiä, eli hyödynnettävissä useissa erilaisissa tulevaisuuden sovelluksissa. n VTT Impulssi  37


TEKNOLOGIA Parempaa sisäilmaa uusilla ratkaisuilla

Sähkökatkot lyhemmäksi MYRSKYJEN AUHEUTTAMIA SÄHKÖKATKOJA voidaan VTT:n kehittämän työ-

kalun avulla lyhentää ja sitä kautta vähentää katkoista aiheutuvia kuluja ja vahinkoja, kuten kotitalouksien laiterikkoja ja putkistojen jäätymisiä. Työkalulla voidaan simuloida tietoliikenne- ja sähköverkkojen toimintaa vikatilanteissa, kuten myrskytuhojen yhteydessä. Tietojen avulla voidaan arvioida kuluttajien sähkökatkojen pituutta, kehittää verkkojen luotettavuutta ja tätä kautta lyhentää sähkökatkoja. Kehitetyllä simulaatiotyökalulla arvioidaan tietoliikenne- ja sähköverkkojen keskinäistä riippuvuutta vikatilanteissa. Sillä voidaan selvittää esimerkiksi, miten tietyllä voimakkuudella etenevä myrsky mykistää ensin sähköverkon ja sen seurauksena tietoliikenneverkon. Hannu- ja Tapanimyrskyt osoittivat, että tietoliikenneverkon lamaantuminen häiritsee automaatiota, hidastaa sähköverkon korjaustöitä ja pidentää sähkökatkoja. Lisäksi voidaan tarkastella, miten ja missä kohdassa sähköverkkoa voidaan automaatiolla ja etäohjattavilla erottimilla esimerkiksi rajata vika-alue. Simulaatiotyökalu on valmis operatiiviseen käyttöön vuonna 2015. Työkalu huomioi nykyiset tietoliikenneverkkoteknologiat, ja se voidaan päivittää tukemaan tulevia verkkoteknologioita kuten LTE-A:ta, joka on tulevaisuuden mobiiliverkkojen standardi.

Sisäilman pienhiukkasista saadaan poistettua 90 prosenttia VTT:n kehittämillä nykyistä tehokkaammilla ilmansuodatin­ ratkaisuilla. Uudet suodatinratkaisut voidaan lisätä jo olemassa oleviin ilmanvaihtojärjestelmiin. Käyttökulut ovat arviolta korkeintaan 10 euroa neliötä kohden vuodessa. Ratkaisu tuo helpo­ tusta myös homeongelmiin.

90 % sisäilman pienhiukkasista saadaan poistettua uusilla, tehokkaammilla suodatinratkaisuilla.

Älyä katuvalaisuun VTT:n kehittämät uudet led-katuvalaisimet mukautuvat olosuhteisiin ”älyn” eli sensoreiden ja langattoman ohjauksen avulla. Valoja voidaan himmentää esimerkiksi luonnonvalon ja tienkäyttäjien määrän mukaan. Älykäs katuvalaisinjärjestelmä on 50 prosenttia markkinoilla olevia perinteisiä valaisimia energiatehokkaampi. 38  VTT Impulssi


Kuva: ESA

TEKNOLOGIA

Uutta tietoa maailmankaikkeudesta EUROOPAN AVARUUSJÄRJESTÖN ESA:n Planck-luotain sai päätökseen

tieteellisen tehtävänsä 23. lokakuuta 2013, jolloin se sammutettiin. Luotaimessa oli VTT:n yhdessä muiden suomalaisten tutkijoiden kanssa kehittämä äärimmäisen herkkä ja tarkka 70 gigahertsin taajuudella toimiva radiovastaanotin. ESA:n 400 miljoonan euron Planck-luotainhankkeessa mitattiin avaruudessa L2-radalla olevan luotaimen kautta kosmista mikro­ aaltotaustasäteilyä. Radion vastaanottamien signaalien avulla kerättiin uutta tietoa, jonka avulla voidaan arvioida yhä tarkemmin maailmankaikkeuden syntyä ja ikää sekä pimeän aineen ja energian osuutta. Maailman herkin radiovastaanotin oli Planck-luotainhankkeen keskeinen laite. Radiovastaanotin toimi moitteettomasti luotaimen laukaisusta sen toiminnan lopettamiseen asti. 70 gigahertsin radiovastaanottimen kehittämiseen osallistui 15 suomalaista tutkijaa VTT:n ja Aalto-yliopiston MilliLab-tutkimuslaboratorion johdolla. Pienikokoisen ja äärimmäisen herkän radiovastaanottimen kehittäminen vei yli kymmenen vuotta.

VTT Impulssi  39


TEKNOLOGIA

AVAINSANAT Kyberturvallisuus, kyberuhkat, internet, verkkorikollisuus, dataliikenne AVAINHENKILÖT Jukka Rautava, Matti Mantere, Reijo Savola AVAINVIESTI Verkottumisen lisääntyminen ja datamäärän kasvu merkitsevät tietoturvahaasteiden kasvua. VTT:N KONTAKTI jukka.rautava@vtt.fi LISÄTIETOJA www.vtt.fi

Kyber 40  VTT Impulssi


TEKNOLOGIA

Suomen kyberturvallisuusstrategia painottaa eri toimijoiden yhteistyötä ja kyberuhkiin varautumista. Yhteiskunnan eri tasojen turvaaminen sekä parhaiden ratkaisujen kaupallistaminen vaatii panostuksia alan tutkimus- ja testihankkeisiin. Teksti Ari Rytsy Kuvat iStockphoto

turvallisuus vaatii yhteispeliä

VTT Impulssi  41


”SALAUS JA INFORMAATION HAJASIJOITTAMINEN OVAT JÄRKEVIÄ TOIMENPITEITÄ”

K

ulunut vuosi on nostanut kyber­ turvallisuuden otsikoihin meillä ja maailmalla. Snowden-kohun jo laantuessa päästiin lehtien pals­ toilla kauhistelemaan yli sataan suomalaiseen verkkopalveluun kohdistunutta tietomurtojen sarjaa. Viestintäviraston mukaan satojentuhansien käyttäjien tunnuksia ja sala­ sanoja joutui sen yhteydessä vääriin käsiin. Täl­ laisten uutisten arkipäiväistyminen on osoitus sekä kyberrikollisten aktiivisuudesta että ver­ kossa liikkuvan datan määrän kasvusta. Käsitys tietoyhteiskunnasta onkin mullistunut merkittä­ västi kuluneen vuosikymmenen aikana. Tieto­ verkot ovat nykyään läsnä lähes kaikkialla. Uusien innovaatioiden myötä ICT on laajen­ tunut vahvasti perinteisen teollisuuden piiriin. Tuotannon tarkkuutta ja tehokkuutta lisäävän 42  VTT Impulssi

tietoinfrastruktuurin käyttö ei kuitenkaan ole täysin ongelmatonta, sillä teollisuudessa hyö­ dynnetään kuluttajakäyttöön ja yritysverkkoihin tarkoitettuja laitteita ja komponentteja. Niiden yleisimmät haavoittuvuudet siirtyvät helposti myös teollisuuden riesaksi. – Tietotekniikan lisääntyminen kasvattaa tieto­turvariskejä. On aivan eri asia, jos joku hakkeroi normaalin toimistokoneen sijasta esi­ merkiksi ydinvoimalan tietojärjestelmän, sanoo VTT:n asiakaspäällikkö Jukka Rautava. Suomessa tilannetta pyritään parantamaan vuoden alussa valmistuneella kyberturvalli­ suusstrategialla, joka korostaa kybertoiminta­ ympäristön mahdollisuuksia sekä eri yhteiskun­ nan toimijoiden yhteistyötä. Kokonais­valtainen strategia katsoo kyberturvallisuutta koko yhteiskunnan näkökulmasta. Valtioneuvoston


­ eriaatepäätöksessä visioidaan, että Suomi on p maailmanlaajuinen edelläkävijä kyberuhkiin varautumisessa ja niiden aiheuttamien häiriö­ tilanteiden hallinnassa vuonna 2016. Dataliikenne suurennuslasin alla Yleiseen verkottumiseen liittyy merkittävä tieto­turvahaaste. Sen myötä huimasti lisäänty­ nyt datan kokonaismäärä on kasvattanut pilvi­ palveluiden kysyntää. Niiden etuna on tallen­ nuskapasiteetin hyvä skaalautuvuus sekä datan helppo siirtäminen ja kopioiminen useamman tieto­koneen tai muun päätelaitteen välillä. Tie­ don hyvä saatavuus on valitettavasti myös pilvi­ palveluiden riskitekijä. Datan liikkuminen yli valtakunnan rajojen nostaa urkinnan ja mani­ puloinnin todennäköisyyttä. – Tiedon omistajan on vaikea pysyä selvillä, missä hänen datansa on menossa. Lisäksi vas­ taan tulevat eri maiden toisistaan poikkeavat lainsäädännöt. Esimerkiksi Ruotsissa FRA:n on luvallista valvoa maan rajojen yli kulkevaa data­ liikennettä tietyin reunaehdoin, kertoo VTT:n tiimipäällikkö Matti Mantere. Tiedonhallintaa voi parantaa määrittämällä erityisehtoja omistamansa datan säilyttämiselle. Yritys voi muun muassa vaatia pilvipalvelun tar­ joajalta, että tieto säilytetään Suomessa sijaitse­ villa palvelimilla. Toinen vaihtoehto on panos­ taa datamassan salaamiseen, mikä vaikeuttaa sen luvatonta käyttöä. Harkintaan kannattaa

ottaa myös erilaiset hybridiratkaisut, joissa osa tiedosta tallennetaan pilveen ja osa omille palve­ limille. Salaus ja informaation hajasijoittaminen ovat järkeviä toimenpiteitä toimialoilla, joilla dataa on paljon ja se on liiketoiminnan kannalta erityisen arvokasta. – Tietoturva on jatkuvaa kaupankäyntiä esimerkiksi kustannusten ja käytettävyyden kanssa. Myöskään tästä syystä 100-prosenttista tieto­turvaa on lähes mahdotonta saavuttaa. Kyse on riskien minimoimisesta sekä niiden toteutu­ miseen varautumisesta, joka on jatkuva prosessi, Mantere muistuttaa. Teollisuusautomaation tietoturva paremmaksi Suomessa on pitkät perinteet tiiviistä ja luot­ tamuksellisesta yksityisen ja julkisen sekto­ rin sekä hallinnonalojen välisestä yhteistyöstä. Kyber­turvallisuus perustuu laajaan, koko yhteis­ kunnan ja sen eri toimijoiden kattavaan varau­ tumiseen, joka vaatii toteutuakseen hyvää koulutusta, kansainvälisesti menestyvää tieto­ turva-alan yritys­toimintaa sekä korkealuok­ kaista yli­opistoissa ja tutkimuslaitoksissa toteu­ tettavaa tutkimustyötä. Näissä puitteissa VTT:llä on kyberturvallisuusstrategian toteuttamisessa tärkeä rooli. Yksi kyberturvallisuuteen liittyvän tutkimus­ toiminnan painopisteistä on kotimaan teolli­ suuslaitosten sekä teollisuuden automaation tieto­turva. Sen tiimoilta tehtävää yhteistyötä on

HAAVOITTUVUUDET YLEISIN KOHDE

HAAVOITTUVUUDET ovat yleisin hyökkäysmenetelmä.

Vuoden 2013 alkupuoliskolla lähes 60 p ­ rosenttia kymmenestä yleisimmästä haittaohjelmahavainnosta liittyi haavoittuvuuksien hyödyntämiseen. Yleisimpiä haavoittuvuuksien hyödyntämisyrityksiä ovat Javaa vastaan suunnatut hyökkäykset, jotka kattavat lähes puolet kymmenestä yleisimmästä havainnosta. Java-hyökkäysten osuus on noussut kolmanneksella viime vuoden jälkimmäiseen puoliskoon nähden. Haavoittuvuuksia eli tietokoneeseen asennetuissa ohjelmissa olevia koodivirheitä pyritään tavallisimmin hyödyntämään haitallisten tai hakkeroitujen verkko­ sivujen kautta. Lähde: F-Secure Threat Report H1 2013

VTT Impulssi  43


kehitetty muun muassa Huoltovarmuuskeskuksen kanssa. Tavoitteena on edistää kotimaisen teol­ lisuuden tietoturvatasoa sekä levittää alan par­ haita käytäntöjä. Keskeisessä roolissa ovat perin­ teiset teollisuuden alat, jotka ovat aikaisemmin operoineet pitkälti suljetuissa järjestelmissä. Nii­ den kohdalla verkottuminen ja etäohjaus lisäävät haavoittuvuuksia, joita pyritään karsimaan esi­ merkiksi tietoturva-arviointien ja verkkoarkki­ tehtuuria käsitelevien analyysien kautta. Kyberturvallisuuden tutkimustyössä koros­ tuu horisontaalisuus, mikä tarkoittaa yhteistyötä VTT:n muiden toimialojen osaajien kanssa. Tämä tarjoaa hyvät lähtökohdat uusien inno­ vaatioiden kaupallistamiselle. – Esimerkiksi energiasektorilla tietoturva­ osaamista tarvitaan jatkossa entistä enemmän. Olemme muutenkin viemässä alaa aktiivisesti eteenpäin Suomen tietoturvaklusterin kautta, kertoo Rautava. VTT on perustajajäsenenä Suomen tieto­ turvaklusterissa (FISC ry), jonka keskeisenä tavoitteena on edistää suomalaista tietoturva­ osaamista ja osaltaan auttaa luomaan Suomesta maa, joka tunnetaan erityisesti hyvästä tieto­ turvaosaamisestaan. Klusterin puitteissa tieto­

44  VTT Impulssi

turva-alan yritykset ponnistelevat yhdessä työvoiman ja rahoituksen saatavuuden paran­ tamiseksi sekä kansainvälistymisen vauhditta­ miseksi. Pitkällä tähtäimellä Suomesta halutaan luoda tietoturva-alan globaali suunnannäyttäjä, joka houkuttelee niin sijoittajia kuin huippuosaajia. Cyberlabista merkittävä testikenttä VTT:n kymmenen vuotta kestänyt panostus tietoturvan tutkimukseen on saamassa uuden vaiheen FISC-yhteistyön myötä. Tällä hetkellä kyseiseen klusteriin kuuluu noin 50 yritystä, jotka ovat erikoistuneet tietoturvan eri lohkoi­ hin, kuten tiedon suojaamiseen, käyttäjätunnis­ tukseen, tietosuoja-asioihin, pilvipalveluiden tietoturvaan, salaus- ja palomuuriteknologiaan sekä virustorjuntaan. Monella niistä on ollut vuosien varrella mielenkiintoisia hankkeita, mutta alan hajanaisuus on vaikeuttanut määrä­ tietoista etenemistä. Nyt tilanne on toinen. – Tällaiselle yhteistyölle on ollut tarvetta jo pitkään. Toiminnan aloittamisen kannalta lau­ kaisevana tekijänä ovat toimineet valtiovallan panostukset kyberturvallisuuteen ja sen stra­ tegian luomiseen. Tietysti resurssit ovat rajalli­


”TIETOTURVAN HAASTEENA ON YHDISTÄÄ IHMISET, TEKNIIKKA JA BISNES.” set, mutta uskomme rahoitusmahdollisuuksien kehittyvän toiminnan edetessä, sanoo VTT:n johtava tutkija Reijo Savola. Kyberturvallisuusstrategian jalkauttaminen on käynnistymässä FISC ry:n kärkihankkeeksi muodostuneen Cyberlab Oy:n kautta. Kyse on nimensä mukaisesti kyberturvallisuuden labora­ torioista, jotka aloittavat toimintansa Espoossa ja Oulussa ensi vuoden alkuun mennessä. Kyseiset VTT:n tiloissa toimivat ja Cyberlabin operoimat keskukset keskittyvät tarjoamaan FISC:n jäsen­ yrityksille sekä muille toimijoille yksityiskohtaista tilannekuva- ja tietoturvan varmistus­palvelua. Laadukkaan tilannekuvapalvelun lisäksi labora­ toriot tulevat testaamaan yritysten käyttämien tai kehittämien tuotteiden ja palveluiden tietoturva­ ominaisuuksia tarkasti hallitussa ympäristössä. – Yritykset pystyvät hyödyntämään palvelua esimerkiksi omassa tuotekehityksessään. VTT:n sisällä Cyberlab toimii tutkimus- ja tuotekehitys­ projekteissa kehiteltävien prototyyppien testi­ kenttänä, arvioi Savola. Fyysisesti Cyberlabin rakenne koostuu vie­ raille avoimista esittelytiloista eli showroomeista sekä varsinaisina testitiloina toimivista war roo­ meista, joissa voidaan ajaa erilaisia hyökkäysja puolustusskenaarioita. Pääsy war roomeihin tulee olemaan tiukasti rajattu. Tällä tavalla pyri­ tään ehkäisemään sekä turvallisuuden kannalta kriittisen tiedon että ohjelmistojen hallitsema­ tonta kulkua. Verkkopankit ja valtionhallinto referensseinä Kyberturvallisuuden tutkimisessa VTT on monelle alan yritykselle tärkeä yhteistyökump­ pani, jonka 80 tutkijaa muodostavat Suomen suurimman riippumattoman tietoturvan tutki­ musyksikön. Kontaktit tietoturva-alan kansain­ välisiin yrityksiin ja tutkimuslaitoksiin sekä muihin kyberturvallisuuslaboratorioihin ympäri maailmaa ovat vahvistamassa laadukkaan tilan­ nekuvan syntymistä sekä osaltaan tukemassa suomalaisyritysten vientiponnisteluja. Rajalliset kotimarkkinat toimivat jatkossa edelleen tärkeänä testialustana, joka on tuotta­

nut monia korkean profiilin referenssikohteita. Tällaisia ovat esimerkiksi verkkopankkien tun­ nistusjärjestelmät sekä valtionhallinnon säh­ köiset palvelut, jotka ovat nostaneet esille suo­ malaisten vahvuudet verkkotunnistamisessa tarvittavassa infraosaamisessa sekä sähköisen identiteetin hallinnassa. Huippuosaamista löy­ tyy myös muilta tietoturvan osa-alueilta. Teknisten ratkaisujen tuottaminen on kuiten­ kin vain yksi osa kokonaisuutta. Saavutetut rat­ kaisut on pystyttävä integroimaan osaksi liike­ toimintaympäristöä. – Tietoturvan kehittäminen on haastavaa, sillä siinä yhdistyvät tekniikka, ihmiset ja bisnes. Aivan ensiksi insinööri ja liikemies on saatava puhumaan asioista yhteisellä kielellä. Molem­ pien tavoitteena tulisi olla riittävän hyvä tieto­ turva, filosofoi Savola. Hänen mielestään yleisin virhe on lähteä rakentamaan tietoturvaa yksinomaan standar­ dien perusteella. Lopputuloksena on helposti toimintaympäristö, jossa ei ole kehitetty järjes­ telmän kannalta olennaisia asioita. Vain riittä­ vän syväluotaavan riskianalyysin kautta yritys pääse kiinni siihen, mitä uhkia sen on välttämä­ töntä torjua. Tämän jälkeen standardejakin voi­ daan hyödyntää oikealla tavalla. Kyberrikollisuudesta puhuttaessa on tär­ keää ymmärtää, että siitä on muodostunut lii­ ketalouden kannalta merkittävä haittatekijä. Esimerkiksi vuonna 2008 löydetyn Confickerhaittaohjelman on arvioitu aiheuttaneen maail­ manlaajuisesti useiden miljardien eurojen kus­ tannukset. – Nykyaikana ei puhuta enää pelkästään liike­toimintahaitoista. Kyberhyökkäysten vai­ kuttimet voivat olla myös puhtaasti poliittisia. Takavuosina hakkerointia kiusanteko­mielessä harrastaneet ”script kidit” ovat vaihtuneet val­ tiollisiin ja bisneslähtöisiin toimijoihin sekä Anonymous-ryhmän kaltaisiin, kollektiivisiin hakkerijoukkoihin. Niiden myötä verkkohyök­ käyksistä on tullut aikaisempaa organisoidum­ pia. Varautumista siis tarvitaan yhteiskunnan kaikilla tasoilla, Savola muistuttaa. n VTT Impulssi  45


TEKNOLOGIA

AVAINSANAT Media, aikakauslehdet, printtimedia, lehtitalot, lukijasuhde, Tulevaisuuden aikakauslehti -projekti, digitalisoituminen AVAINHENKILÖT Anu Seisto AVAINVIESTI Aikakauslehtibisnes perustuu yhä enemmän palveluun, josta on hyötyä sekä lukijalle, että lehdelle. VTT:N KONTAKTI anu.seisto@vtt.fi LISÄTIETOJA www.vtt.fi

TULEVAISUUDEN AIKAKAUSLEHTI VTT etsi tulevaisuuden aikakauslehteä koskevassa Fumaga-projektissa uusia palvelumalleja neljän casetutkimuksen kautta. Näitä olivat hydbridimediasovellukset, uuden nimikkeen lanseeraus, brändikokemus ja palvelukonseptin luominen asiakkaan prosesseihin.

46  VTT Impulssi


Painettujen aikakauslehtien lukijamäärät ja levikit eivät enää koskaan palaa entiselleen. Silti peliä ei ole vielä menetetty.

Teksti Minna Huuhka Kuvat Sami Tirkkonen

R

askaan työpäivän jälkeen kotiovella odottaa miellyt­ tävä yllätys. Aikakauslehti pursuilee tietoa, vinkkejä ja kertoo parhaimmat resep­ tit. Kiitollisuutta uhkuen lukija kirjoittaa postikorttiin terveisensä lehden toimituk­ selle. ”Kiitos jutustanne sivulla 10!” Muu­ tamaa päivää myöhemmin lehden toimi­ tukseen saapuva postikortti arkistoidaan lukijapalautelaatikkoon. Näin toimi lukijan ja aikakauslehden välinen kommunikointi vielä reilut kym­ menen vuotta sitten. Internetin valta­ kaudella aikakauslehden ja lukijan väli­ nen suhde on muuttunut täysin. – Nyt ja jatkossa aikakauslehtibisnes perustuu enemmän ja enemmän palve­ luun. Palvelusta on hyötyä molemmille: lukijalle ja lehdelle, sanoo VTT:n Tule­ vaisuuden aikakauslehti -projektin joh­ tava tutkija Anu Seisto. Seisto povaa, että tulevaisuudessa yksi­ kään aikakauslehti ei menesty, jos sillä ei ole aitoa vuorovaikutusta lukijoittensa kanssa. Kunhan asiat tehdään oikein, luki­

jan sitouttaminen lehden brändiin on mahdollista myös yhä pirstalei­ semmassa mediakentässä. Uskolli­ nen lukija kokee, että hänet huo­ mioidaan ja että hän on tärkeä lehden brändille. Esimerkkinä lehdestä, jossa tämä viesti on sisäistetty, Seisto mainitsee nuorille naisille suunnatun Oli­ vian. Verkkosivuilla lukijat voivat keskus­ tella keskenään ja olla vuorovaikutuksessa toimituksen kanssa. Lehteä kiinnostaa paitsi maailman muoti myös lukijoiden oma pukeutuminen ja vaatekaappien sisältö. Kerran vuodessa lukijat saavat ideoida ja toteuttaa kokonaisen lehden. Uusia kujeita Lehtitalot kilpailevat keskenään lukijoi­ den tarpeiden huomioimisessa ja uusien tuotteiden ja palveluiden luomisessa. Samalla uutisia huonosta kannattavuu­ desta ja yt-neuvotteluista saa lukea harva se viikko. – Maailma on valitettavan nopeatem­ poinen. Ennen bulkkituote meni aina VTT Impulssi  47

TEKNOLOGIA

Enemmän kuin lehti


HERÄÄ METSÄTEOLLISUUS AIKAKAUSLEHTIBISNES ei ole haaste pelkästään kustantajille, vaan kaikille aikakauslehtien arvoketjussa toimiville, kuten painotaloille, jakelijoille ja paperinvalmistajille. – Jos painettu aikakauslehti muuttuu harvalukuisen eliitin herkuksi ja niiden painaminen vähenee olennaisesti, eivät paperitehtaat pyöri nykyiseen malliin. Olisi sääli, jos aikakauslehtien paperinvalmistus siirtyisi halpamaihin. Paras mahdollinen osaaminen kun löytyy täältä Suomesta, sanoo VTT:n Tulevaisuuden aikakauslehti -projektin johtava tutkija Anu Seisto. Painetun median vähentyvä käyttö lisää myös metsäteollisuuden muutospaineita. – Ennen riitti, että valmistaa paperia ja toimittaa sitä painotaloille. Ei riitä enää. Pitää olla osa aikakauslehden palvelua, ja kehittää uusia sovelluksia, jotka auttavat asiakasta ja asiakkaan asiakasta. Tämä tarkoittaa sitä, että pitää ymmärtää bisnes kokonaisuu­ dessaan. Seistosta ei olisi yhtään huono idea, että paperitehtaan markkinointiosastolta joku neuvottelisi lehtitalossa uudenlaisen lehden tulevasta ulkoasusta vastaavien tahojen kanssa. Mitä heillä olisi annettavaa toisilleen? Voisiko paperista tulla osa lehden brändiä? Miten se istuisi lehden palvelukokonaisuuteen? Metsäteollisuus voisi kohottaa imagoaan, kun se näkyisi positiivisella tavalla lukijalle asti. Seistolla on paperiteollisuudelle lohdutuksen sana: – Kaikkea ei ole vielä keksitty, eikä kaikkea ole menetetty. Menestyäkseen jatkossa, paperifirmojen pitää opetella palvelubisnestä ja kehittää uusia ratkaisuja. Mutta on tärkeää, että tässä kohtaa tehdään yhteistyötä muiden arvoketjun toimijoiden kanssa. Tämä edellyttää kunnollista tutustumista myös lehtiä kustantaviin lehtitaloihin ja lehtien lukijoihin.

48  VTT Impulssi

kaupaksi, rahaa tuli ovista ja ikkunoista. Nyt tulot tulevat aina vain pienemmistä puroista. Kenellä on kärsivällisyyttä odottaa ja löytää se loppujen lopuksi parhaiten tuottava pieni puro? Antaako kustantaja tarpeeksi aikaa uusille kek­ sinnöille kehittyä kannattaviksi? Seiston mukaan tärkeä kysymys juuri nyt on, miten saada lukijat luontevasti siirtymään pape­ risen ja digitaalisen sisällön välillä. Keinot riip­ puvat aina lehdestä. – Kun aikakauslehtibrändin alle luodaan uusia tuotteita ja palveluita tai tehdään uudis­ tuksia olemassa oleviin tuotteisiin, ei niiden tar­ vitse olla pysyviä. Eivätkä ne yhä nopeammin muuttuvassa maailmassa voikaan olla. Aina kuitenkin mennään eteenpäin tuotekehittelyssä, Seisto kannustaa. Uusien tuotteiden suunnittelu on haasta­ vaa, sillä lukijoita ei ole enää yksinkertaista jakaa erilaisiin kohderyhmiin. Vaikka yleensä lukija kaipaisi pelkkiä klikkailu-uutisia ja jat­ kuvaa uutisvirtaa, toisinaan toiveissa on syven­ tyä lukemaan itseä kiinnostavaa laadukkaasti kirjoitettua artikkelia. Miten yksi ja sama lehti voisi palvella tällaista lukijaa ja tehdä kannat­ tavaa bisnestä? – Jatkossa automatisointi on iso juttu nopean tekstintuotannon saralla. Siinä kustantajat kil­ pailevat esimerkiksi Googlen ja Facebookin kanssa. Sen sijaan laadukkaasta journalistisesta sisällöstä kustantajat kilpailevat keskenään, Seisto ennustaa. Hän muistuttaa, että se, mikä toimii paine­ tussa lehdessä, ei välttämättä toimi verkossa. Pitää keksiä aivan uusia kujeita. Tällä alueella papukaijamerkin Seistolta saa Hufvudstadsbla­ detin HBL+, joka on tablettikoneella luettava kokonaisuus. Painettua lehteä ei ole yritetty vääntää uuteen muottiin, vaan visuaalisuudelle ja katselukokemukselle on annettu kokonaan oma ulottuvuutensa. – Teknologia on työkalu, jolla voi tehdä mitä vain. Pitää vain miettiä, mikä on omalle kohde­ ryhmälle luontevaa tekemistä ja mikä tuot­ taa heille aitoa hyötyä. Lukija voi vaikka pistäy­ tyä interaktiiviseen sovituskoppiin kokeilemaan vaatteita. Sisustuslehdellä voisi olla netissä oma sisustaja, joka palvelee lukijoita, Seisto maalailee. Tulot painetusta lehdestä Suomalaisten aikakauslehtien menestystarina sai lopullisen käänteen vuonna 2009. Vaikka suomalaiset ovatkin edelleen lukijakansaa,


”JATKOSSA AUTOMATISOINTI ON ISO JUTTU NOPEASSA TEKSTINTUOTANNOSSA.”

paluuta vanhoihin lukijamääriin, levikkeihin ja tilaajamääriin ei enää ole. – Etuna moniin maihin verrattuna on, että Suomessa lehti useimmiten tilataan kotiin. Tämä on valttikortti vailla vertaa, koska kotiin kannet­ tuna lehden ja lukijan välille muodostuu side. Niissä maissa, missä lehtien myynti perustuu irtonumeroihin, murros on ollut dramaattisempi. Nykyisen ajatusmallin mukaan painetun leh­ den rinnalla ja vaihtoehtona aikakauslehti jul­ kaisee sisältöä ja palveluja netissä. Tulevaisuu­ dessa ei enää ole kahta täysin erillistä puolta, silloin digitaalinen ja painettu sisältö ovat yhtä ja samaa kokonaisuutta. Vahvojen brändien raken­ taminen ja kaupallistaminen eri kanavissa tulee korostumaan yhä enemmän tulevaisuudessa. Toistaiseksi painettu lehti tuo kuitenkin selke­ ästi enemmän tuloja. – Hyvänkään digitaalisen sisällön rahaksi muuttaminen ei ole helppoa. Asenne on edel­ leen se, että netissä kaikki on ilmaista. Mutta Seisto uskoo tämän vähitellen muut­ tuvan. Kunhan digitaalisen median käyttö vielä

kehittyy, siitäkin tulee kannattavaa liiketoimin­ taa. Jossain vaiheessa digitaaliset tuotteet ja pal­ velut menevät painettujen edelle aikakauslehtien tulonmuodostuksessa. – Teknologiassa muutoksia tapahtuu juuri nyt niin monella saralla, että vasta jälkikäteen voi sanoa, mikä niistä oli se tärkein ja mullis­ tavin. Osa tällä hetkellä olevista kuolee ja uusia tulee tilalle. Kehityksessä Suomella ei ole Seiston mukaan mitään hävettävää. Täällä ollaan monessa asiassa edelläkävijöitä. Esimerkiksi Helsingin Sanomien Verkko Plus on kansainvälisestikin nostettu esiin onnistuneena tapana tehdä rahaa digitaa­ lisella sisällöllä. Vaikka digitalisoituminen on tulevaisuuden juttu, myös painetun lehden houkuttelevuu­ desta on kannettava huolta. Aina tulee olemaan niitä, jotka haluavat rentoutua aikakauslehtensä ääressä täysin offline. Jokaisella medialla on oma roolinsa kuluttajien arjessa – nyt ja tulevaisuu­ dessa. Pitää vain ymmärtää paremmin, mikä tämä rooli kenellekin on. n VTT Impulssi  49


TEKNOLOGIA

AVAINSANAT Vuoden Nuori tutkija -palkinto, AVAINHENKILÖT Marja Matinmikko, radiotaajuudet, radiotekniikka, Authorised Shared Access (LSA/ASA) -konsepti AVAINVIESTI Vuoden nuori tutkija -palkinnon saanut Marja Matinmikko tähtää työssään radiotaajuuksien turvaamiseen. VTT:N KONTAKTI marja.matinmikko@vtt.fi LISÄTIETOJA www.vtt.fi

50  VTT Impulssi

Hedelmällinen yhteistyö tuottaa tulosta. Esimerkkinä on Marja Matinmikon saama kognitiiviradiotyöryhmän puheenjohtajan pesti YK:n alaisessa Kansainvälisessä televiestintäliitto ITU:ssa.


Tähtäimessä

riittävät taajuudet

Marja Matinmikko työskentelee sen eteen, että kännykän käyttö ja surffailu mobiilisti netissä onnistuu jatkossakin mahdollisimman häiriöttömästi. Teksti Tiina Saario-Kuikko Kuvat Vesa Tyni

V

TT:n erikoistutkija, tekniikan toh­ tori Marja Matinmikko, 34, on arvos­ tettu tekijä paitsi kotimaassa myös kansainvälisillä areenoilla. Kogni­ tiivisten radiotekniikoiden asian­ tuntijana tunnettu Matinmikko valittiin viime vuonna myös kognitiiviradiotyöryhmän puheenjohtajaksi YK:n alaiseen Kansainväli­ seen televiestintäliittoon ITU:uun. Kotimaassa tuorein tunnustus tuli Tekniikan edistämissäätiöltä, joka myönsi Matinmikolle vuoden 2013 Nuori tutkija -palkinnon. Matin­ mikkoa kuvaavat vahva sitoutuminen tieteel­ liseen työhön sekä tiivis yhteistyö elinkeino­ elämän ja oman alan säätelyorganisaatioiden kanssa. – Valinta vuoden Nuoreksi tutkijaksi on suuri kunnia, ja olen siitä äärimmäisen iloinen ja otettu. Se on hieno tunnustus tehdystä työstä, Matinmikko kiittelee. Taajuuksia lainaamaan VTT:llä Matinmikko keskittyy ­kognitiivisiin radiotekniikoihin ja niiden hyödyntämiseen matkaviestintäjärjestelmissä. Kännyköiden kautta kulkevan datamäärän lisääntyessä myös taajuuksia tarvitaan lisää. Nykyisellä kasvulla ­verkot ruuhkautuvat jo lähivuosina. VTT Impulssi  51

TEKNOLOGIA

VUODEN NUORI TUTKIJA 2013:


Matinmikon työ tähtää juuri radiotaajuuk­ sien saatavuuden turvaamiseen. – Haasteena on, miten operaattorit v­ oivat vastata langattoman datamäärän kasvuun kustannus­tehokkaasti. Uusien taajuuksien saa­ minen on hidasta. – Tulevaisuudessa onkin mahdollisesti tulossa käyttöön uusia, niin sanottuja yhteiskäyttöisiä taajuuksia, joita operaattorit voisivat käyttää, kun alkuperäinen käyttäjä ei niitä itse tarvitse, Matinmikko maailailee.

”SUOMI ON JO PITKÄÄN OLLUT HUIPULLA MATKAVIESTINTÄALAN TUTKIMUKSESSA.” Hän uskoo, että yksi ratkaisu tähän löytyy LSA/ASA-konseptista, joka mahdollistaisi taa­ juuksien lainaamisen muilta. 52  VTT Impulssi

– Huhtikuussa esittelimme Suomessa maa­ ilman ensimmäisen Licensed Shared Access (LSA)/Authorised Shared Access (ASA) -kon­ septin mukaisen taajuuksien yhteiskäyttöko­ keen, jossa todellinen LTE-matkaviestintäverkko lainasi muussa käytössä olevaa radiotaajuutta aiheuttamatta haitallista häiriötä alkuperäiselle käytölle, Matinmikko kertoo. LSA/ASA-konseptissa on hänen mukaansa kyse lisensioidusta taajuuksien yhteiskäytöstä. Siinä taajuuden alkuperäisen käyttäjän lisäksi myös matkaviestintäoperaattorille annetaan käyttö­oikeudet samalle taajuusalueelle ennalta sovittujen ehtojen mukaisesti, mikä takaa häiriöt­tömät olosuhteet molemmille toimijoille. Tähän liittyvää taajuuksien yhteiskäytön lain­ säädäntöä ja standardointia kehitetään parhail­ laan Euroopassa, ja Suomessa tehty maailman ensimmäinen kokeilu on herättänyt laajaa kan­ sainvälistä huomiota. Matinmikon tämän het­ kinen tutkimustyö keskittyy juuri LSA/ASAkonseptin kehittämiseen ja sen edistämiseen taajuussääntelyssä ja standardoinnissa sekä siitä saatavien liiketoimintahyötyjen selvittämiseen. – Suomi on jo pitkään ollut huipulla matka­ viestintäalan tutkimuksessa. Meillä on ainut­


laatuinen matkaviestinnän osaamiskeskittymä ja yhteistyö tutkimusmaailman, yritysten ja taa­ juushallinnon välillä toimii hyvin. Oma roolini on toimia tässä leikkauspisteessä tiedonvälittä­ jänä eri osapuolten välillä ja tehdä tutkimusta, joka ottaa huomioon eri osapuolten näkemyk­ set ja on sovellettavissa todellisiin langattomiin tiedonsiirtojärjestelmiin, Matinmikko kuvailee. Läheisellä yhteistyöllä voidaan Matinmikon mukaan tehdä huipputuloksia ja merkittäviä avauksia. – Rajallisilla resursseilla on keskityttävä asi­ oihin, jotka aidosti parantavat Suomen kilpailu­ kykyä, hän alleviivaa. Pestipäiviltä VTT:lle Radiotaajuuksien nykykäytön tilaa ja saata­ vuutta uusiokäyttöön Marja Matinmikko käsit­ teli myös tietoliikennetekniikan väitöskirjas­

MARJA MATINMIKKO MARJA MATINMIKKO on koulutukseltaan

diplomi-insinööri tuotantotaloudesta (2001) ja tekniikan tohtori tietoliikennetekniikasta (2012). Tuotantotalouden väitöskirja on työn alla. VTT:llä Matinmikko on viihtynyt vuodesta 2001 lähtien, ensin tutkimusharjoittelijana, sen jälkeen tutkijana 2002–2010 ja pian kolme vuotta erikoistutkijana. Opiskeluaikanaan hän toimi tuotantotalouden assistenttina Oulun yliopistossa ja kesätöissä Nokia Solutions and Networksillä Oulussa vuosina 1999–2000. Marja Matinmikko on kotoisin Rovaniemeltä, josta hän muutti opiskelujen perässä Ouluun 1997 ja on asunut siellä siitä lähtien. Perheeseen kuuluvat 7-vuotias tytär ja mies, joka tekee töitä yrittäjänä VTT:n spin off -firmassa. Harrastuksista tärkeimpiä ovat ompelu ja jumppa. Ompelemassa Matinmikko käy yhtenä iltana viikossa Oulu-opiston ompelukurssilla, missä syntyy muun muassa mekkoja itselle ja tyttärelle.

saan, joka tarkastettiin viime vuonna. Hän esitti niin ikään uuden taajuusaluekohtaisen lähesty­ mistavan tekniikoiden valintaan huomioiden taajuuksien käyttötavan ja reguloinnin vaati­ mukset. Määrätietoisen ja aikaansaavan naisen mie­ lessä siintää myös toinen väitöskirja saman aihepiirin liiketoimintanäkökulmista tuotanto­ talouden alalle. VTT:lle Matinmikon tie kulki pestipäivien kautta 13 vuotta sitten, kun nuori diplomityön­ tekijä kiinnostui VTT:n tarjoamista työmahdol­ lisuuksista tutkimuksen maailmassa. Tutkijan ura eteni tutkimusharjoittelijasta tutkijaksi ja sen jälkeen erikoistutkijaksi. Hänen tutkimus­ työnsä aktiivisuudesta kertovat muun muassa yli 40 tieteellistä julkaisua ja lähes 100 kirjallista ehdotusta regulointifoorumeille. Tällä hetkellä projektipäällikkönä tieto­ liikennepuolen tutkimushankkeissa toimiva Matinmikko koordinoi isoa kotimaista projek­ tikonsortiota (CORE+), joka kehittää LSA/ASAkonseptia ja demonstroi konseptin toimivuutta todellisilla matkaviestintäverkoilla. Aiemmista hankkeista ehkä mieleenpainuvimpana hän mainitsee uransa alkuvaiheilta EU-projektin nimeltä WINNER. – Teimme silloin tiiviillä Suomi–Saksa– Japani-yhteistyöllä taajuustarvelaskelmia. Ne muodostivat pohjan vuonna 2007 tehdyille kansainvälisille taajuuspäätöksille, jotka antoi­ vat lisää taajuuksia matkaviestintäjärjestelmille. Olin porukan ainoa nainen ja vasta 25-vuo­ tias. Asetelma oli hieman koominen: nuori suo­ malaisnainen ”neuvoo” japanilaisia tohtoris­ miehiä, mutta yhteistyö toimi erinomaisesti ja teimme tärkeitä tuloksia, Matinmikko muiste­ lee hymyssä suin. Samalla kokoonpanolla työstä syntyi myö­ hemmin kirja, ja tuolloin luodut kontaktit ovat Matinmikolle edelleen tärkeitä. Parhaat ideansa hän kertoo saavansa usein tavallisten arkiaskareiden keskellä. Rovanie­ meltä Ouluun asettunut tutkija ammentaa voi­ mia työhönsä arjesta, perheestä, ystävistä ja har­ rastuksista. – Myös työmatkat ovat tärkeitä motivaa­ tion tuojia, kun näkee, missä maailmalla men­ nään ja mikä oman työni osuus siinä on. Mat­ kojen jälkeen maaseudun rauha kotimaisemissa Rovaniemellä ja mökillä Kajaanissa saa ajatukset irtautumaan töistä, Marja Matinmikko tietää. n VTT Impulssi  53


TEKNOLOGIA

AVAINSANAT Avaruustutkimus, Euroopan avaruusjärjestö, ESA, satelliitit, Planck, MilliLab AVAINHENKILÖT Juha Palve, Mikko Nikulainen AVAINVIESTI VTT on aktiivisesti mukana avaruusteknologian kehittämisessä. VTT:N KONTAKTI juha.palve@vtt.fi LISÄTIETOJA www.vtt.fi

Älypuhelimesi ei ehkä olisi yhtä fiksu ilman avaruustutkimusta. Entä mitä tekee satelliitti terveydenhuollossa?

Älyä avaruudesta

A

Teksti Kati Johansson Kuva ESA

varuuteen ei kelpaa mikä tahansa tekniikka. Kiertoradalle lähetet­ tävät laitteet altistuvat säteilylle ja tekevät matkaansa tyhjiön ja äärimmäisten lämpötilojen puris­ tuksessa. Virheet tulevat kalliiksi. Avaruusteknologian on oltava poikkeuksel­ lisen luotettavaa, kevyttä ja energiatehokasta. Vaativiin oloihin kehitetty avaruusteknologia puskee eteenpäin myös maanpäällisen tekno­ logian kehitystä. Avaruuteen kehitetty osaa­ minen löytää usein tiensä myös kuluttajatuot­ teisiin, kuten älypuhelimiin. Älyteknologia on esimerkki sovelluksesta, joka kytkeytyy sekä suoraan että epäsuorasti 54  VTT Impulssi

avaruustutkimukseen. Älypuhelinten GPS-pai­ kannus perustuu satelliitteihin, mutta monella eri taajuudella toimiviin kännyköihin kätkeytyy myös antureita, joita on ensin lähdetty kehittä­ mään avaruustutkimuksen tarpeisiin. Tutkimuksellista selkärankaa VTT on tehnyt yhteistyötä Euroopan avaruus­ järjestö ESA:n kanssa jo vuosikymmenten ajan. Avaruustutkimusta tehdään VTT:n eri tekno­ logiapainoalueilla, kuten sovelletussa materiaali­ tekniikassa, tieto- ja viestintäteknologiassa, mikro­teknologiassa ja elektroniikassa. Kaik­ kiaan avaruushankkeiden parissa työskentelee 30–40 VTT:läistä.


TEKNOLOGIA

tekniikasta. Nyt satelliiteista hyötyvät muun muassa kehittyvät maat. – Tulevaisuudessa esimerkiksi lääketieteen operaatioita voidaan hoitaa yhä useammin etänä satelliittiyhteyden kautta. Huippukirurgien osaamista voidaan silloin käyttää laajemmin hyväksi paikasta riippumatta, ennustaa Palve. Teletekniikka myös nopeuttaa diagnoosin tekoa etenkin syrjäisillä alueilla, kun potilasta ei tarvitse lähteä siirtämään pitkiä matkoja erikois­ lääkärin luokse. Telelääketiedettä edistetään parhaillaan useilla hankkeilla ympäri Eurooppaa ja yhteis­ työssä afrikkalaisten toimijoiden kanssa. Satel­ liitti voi hyvinkin tuoda lontoolaisen kardiolo­ gin Kenian savannille. n T&k-organisaatiolle avaruushankkeisiin osal­ listuminen tuo tutkimuksellista selkärankaa osaamisen kehittymisen kautta. Vaativan tekno­ logian kehittäminen hioo kuntoon myös omia prosesseja ja toimintamalleja. ESA-hankkeissa toimii tutkimuslaitosten lisäksi joukko suomalaisia yrityksiä, jotka saavat avaruuslaitteiden ja -ohjelmistojen toimituksista teknologista kilpailuetua ja kansainvälistä liike­ toimintaosaamista. Kilpailu ESA-hankkeisiin pääsystä on kuitenkin kovaa. – VTT on ollut mukana ESA-hankkeissa jo pitkään, ja meille on kertynyt kokemusta niihin liittyvistä toimintatavoista. Tästä osaamisesta voivat hyötyä myös suomalaiset, avaruushank­ keisiin mukaan pyrkivät yritykset, sanoo VTT:n asiakasjohtaja Juha Palve. VTT tekee tiivistä yhteistyötä avaruustutki­ muksessa muun muassa Aalto-yliopiston sekä suomalaisten yritysten kanssa. VTT:n ja Aaltoyliopiston yhteinen, millimetriaaltotekniikkaan erikoistunut MilliLab-laboratorio perustettiin vuonna 1995. MilliLab on ESA:n yhteistyölabo­ ratorio. VTT kehitti MilliLabissa muun muassa eri­ koisherkän radiovastaanottimen ESA:n Plancksatelliittiin, joka lähetti tutkijoille ensimmäi­ siä tietoja maailmankaikkeuden syntyvaiheista viime syksynä. Radiovastaanottimen toiminta ylitti kaikki odotukset. Vaativa kehitystyö radiovastaanottimen parissa tuotti osaamista, jota voidaan hyödyntää myös muissa sovelluksissa. Parempaa terveyttä etänä Terveydenhuolto on yksi nousevista avaruus­ teknologiaa hyödyntävistä aloista. Niin kut­ suttu telelääketiede, eHealth, sai alkunsa astro­ nauttien terveydentilan tarkkailuun kehitetystä

EUROOPAN PARASTA LAATUA EUROOPPALAISTEN avaruusluotainten ja sa-

telliittien perusteknologioiden laatua valvoo suomalainen mies, Mikko Nikulainen. Hän johtaa avaruusmateriaalien ja komponenttiteknologian divisioonaa ESTEC:ssa, joka on ESA:n Alankomaissa sijaitseva teknologiakeskus. ESTEC kehittää avaruusteknologiaa yhteistyössä lukuisten kumppanien kanssa eri puolilla Eurooppaa. – Avaruusteknologian kehittäminen vaatii erittäin vahvaa teknologista osaamista. Voimme valita vain sellaisia kumppaneita, jotka tuottavat laadultaan Euroopan parasta teknologiaa, Nikulainen sanoo. Avaruussovellusten tulee kestää avaruusolosuhteita jopa viitisentoista vuotta, ja niiden huoltaminen tuona aikana on ohjelmistopäivityksiä lukuunottamatta mahdotonta. Kaikki avaruuteen lähetettävät laitteet käyvät läpi pitkät ja perusteelliset testit, joilla varmistetaan niiden luotettavuus. Avaruus on kapea markkina-alue, mutta tuotteiden elinkaaret ovat yleensä hyvin pitkiä. Siksi on tärkeää, että teknologian kehittäjät ovat valmiita sitoutumaan yhteistyöhön pitkäksi aikaa. VTT on Nikulaiselle tuttu t&k-kumppani. – VTT kansainvälisine verkostoineen on ollut avainpelureita mikrosysteemien eli MEMSien kehittäjänä. Odotamme kumppanuudelta paljon myös tulevaisuudessa.

VTT Impulssi  55


TEKNOLOGIA

AVAINSANAT Kaivosteollisuus, metallit, luonnonvarat, kaivosteknologia AVAINHENKILÖT Erkki Ahola, Ingmar Haga, Pekka Suomela, Hannu Raitio, Helena Wessman AVAINVIESTI Kaivosteollisuuden prosesseja on tarvetta kehittää edelleen eteenpäin. VTT:N KONTAKTI helena.wessman@vtt.fi LISÄTIETOJA www.vtt.fi

Sandvikin tuotekehitykseen vaikuttavat erityisesti ympäristö ja turvallisuusasiat.

56  VTT Impulssi


Teksti Antti J. Lagus Kuvat Sandvik Mining and Construction

Kaivosteollisuus valmistautuu uuteen nousuun

VTT Impulssi  57

TEKNOLOGIA

Kaivosteollisuuteen vaikuttava metallien maailmanlaajuisesti alhainen kysyntä muuttuu vielä suotuisammaksi tilanteeksi, uskovat alan toimijat.


”TEKNOLOGIAN KEHITYS NÄKYY KAIVOKSISSA.”

K

aivosteollisuuden nousu kyllä tulee, mutta sen alkamisajankohtaa ei osata ennustaa. Muun muassa Kii­ nan-kysyntä on edelleen olemassa. Tätä mieltä ovat kaivoskoneita val­ mistavan Sandvik Mining and Constructionin tuotekehitysjohtaja Erkki Ahola sekä Kittilässä kulta­kaivosta operoivan Agnico Eagle Minesin Euroopan johtaja Ingmar Haga. Kaivosklusteri on Suomessa merkittävä työl­ listäjä 30 000 työntekijällään, ja t­ yöpaikkojen uskotaan lisääntyvän edelleen. Suomessa metalli­kaivoksia on 12 ja teollisuusmineraali­ kaivoksia kolmisenkymmentä. Klusteriin kuu­ luu lisäksi laitevalmistajia ja konsulttiyrityksiä. Seitsemän vuoden supersykli Kaivannaisteollisuus ry:n toiminnanjohtaja Pekka Suomela muistuttaa, että k ­ aivosyhtiöiden taloudellista kantokykyä ovat heikentäneet nousu­suhdanteessa tehdyt valtavat investoinnit. Hän ei kuitenkaan usko, että s­ upersykliksikin kutsuttua edellistä, seitsemän vuoden nousu­ kautta vastaisivat raamatulliset seitsemän huo­ noa vuotta. Kaivosprojektit ovat pitkällisiä. Esitutkimus­ vaihetta seuraavaan lupaprosessiin voi mennä jopa kymmenen vuotta. Suomela toivookin viranomaisten hiovan käytäntöjään sujuvam­ miksi. Vasta lupaprosessin jälkeen päästään rakentamaan kaivosta ja infrastruktuuria, joka voi syrjäseuduilla sijaitseville kaivoksille olla merkittävä kustannustekijä. Alan koulutus on keskittynyt Oulun yliopis­ toon, joka sijaitsee lähempänä useita kaivoksia kuin Etelä-Suomen yliopistot. Aalto-yliopiston Kemian tekniikan korkeakoulussa ja Insinööri­ tieteiden korkeakoulussa tehdään myös arvokasta tutkimusta, ja Suomela on erityisen iloinen siitä, että yliopistot tekevät toistensa kanssa yhteistyötä. Teknologia parantaa turvallisuutta Teknologian kehitys näkyy kaivosten jokaisella osa-alueella. Turvallisuuteen vaikuttavat muun muassa mobiilipaikannus ja kehittynyt viestintä. Ingmar Haga sanookin, että Kittilässä voi kai­ voksesta 350 metriä maan alta soittaa puheli­ mella minne tahansa maailmassa. 58  VTT Impulssi

Kaivosteollisuus kehittää myös prosesse­ jaan, missä pyritään niin parempaan energia­ tehokkuuteen kuin vesien hallintaan ja kestä­ vään kehitykseen. Yhdessä Kaivannaisteollisuus ry:n kanssa VTT on vetänyt kestävän kehityksen SAM-hanketta (sustainable, accessible mining). SAM kuuluu Tekesin Green Mining -tutkimus­ ohjelmaan. Myös Sandvik on tehnyt yhteis­ työtä VTT:n kanssa muun muassa erilaisten automaatio­laitteiden prosessien parantamisessa. Tämän vuoden alussa aloitetussa kolmivuo­ tisessa SAM-ohjelmassa selvitetään työkaluja ympäristöasioiden mittaukseen ja yhteiskun­ nalliseen keskusteluun ja viestintään. VTT:n erikoistutkija Helena Wessman näkee, että näin tuotetaan kestävän kehityksen mukaisen tek­ nologian kehitystä, mikä puolestaan auttaa suo­ malaisen kaivosalan toimintaa ja vientiponnis­ teluja. – Kyseessä on vähän samanlainen prosessi kuin metsäteollisuudella oli kolmisenkymmentä vuotta sitten, jolloin alalle luotiin yhteiset peli­ säännöt. Silloin huonoon kuntoon päässeet vedet ovat nyt puhdistuneet, Wessman sanoo. Sandvikin Ahola arvioi, että ympäristö ja tur­ vallisuus ovat ne kaksi asiaa, jotka erityisesti vai­ kuttavat tuotekehitykseen. – Meillä on Suomessa kaikki ne osaamisen edellytykset, joilla voidaan mennä ohitse jopa kaivosmaana tunnetusta Australiasta, Ahola sanoo. Prosesseja ympäristöystävällisemmiksi Agnico Eaglen Ingmar Haga näkee myös, että koneita, laitteita ja prosesseja on tarvetta kehit­ tää jatkuvasti kustannustehokkaammiksi ja ympäristöystävällisemmiksi turvallisuutta unohtamatta. Esimerkiksi louhintaa on auto­ matisoitu jatkuvasti, ja monia toimintoja ohja­ taan maan päällä tai maan uumenissa sijaitse­ vista valvomoista käsin. – Tulevaisuudessa, kun kaivokset porautu­ vat syvemmälle maankuoreen, voitaisiin malmi murskata ja liuottaa maan alla siellä, missä on tarkoitukseen sopivaa kiveä. Näin malmia ei tar­ vitse siirtää maan päälle jatkokäsittelyyn, Haga sanoo. Sandvikin Ahola arvioi, että tulevaisuudessa Suomen kannattaa soveltaa entistä enemmän muualla tehtyä tutkimusta eikä tehdä kaikkea itse. Hän pitää hyvänä sitä, että suomalaisen kaivosklusterin toimijat ennen muuta täyden­ tävät toisiaan eivätkä niinkään kilpaile toistensa kanssa. – VTT:llä voisi olla yhdistävä rooli hankkei­ den eteenpäin viemisessä, Ahola näkee. n


LUONNONVARAKESKUS ALOITTAA 2015

MAA- JA ELINTARVIKETALOUDEN tutkimuskeskus

MTT, Metsäntutkimuslaitos Metla ja Riista- ja kalatalouden tutkimuslaitos RKTL sekä maa- ja metsätalousministeriön tilastotoimi yhdistyvät Luonnonvarakeskukseksi, joka aloittaa toimintansa tammikuun alussa vuona 2015. Yhteiskunnallisten ja taloudellisten syiden lisäksi myös toiminnan kehittäminen on taustalla yhdistämishankkeessa, jossa noin 40 toimipisteessä ympäri Suomea toimivat tutkimuslaitokset lyödään yhteen. Syntyvä yli 1 500 hengen yksikkö on Suomen toiseksi suurin sektoritutkimuslaitos VTT:n jälkeen. Luonnonvarakeskuksen päätoimipiste tulee Helsingin Viikkiin. – Sektoritutkimuslaitosten uudistus on ollut pitkään tekeillä. Olemme olleet aktiivisesti liikkeellä jo LYNETin, luonnonvara- ja ympäristötutkimuksen yhteenliittymän, luomisessa vuonna 2009, Metlan ylijohtaja Hannu Raitio sanoo. LYNET on Raition mukaan ollut valmistelua uuteen toimintatapaan ja tiiviimpään tutkimus-

yhteistyöhön, vaikka siihen osallistuvat Suomen ympäristö­keskus sekä maa- ja metsätalous­ ministeriön viisi tutkimuslaitosta ovatkin itsenäisiä yksiköitä. Myös Geologian tutkimuskeskus GTK ja VTT ovat tulossa mukaan LYNETin toimintaan. – Yhä enemmän pitäisi tarkastella uudistuvia luonnonvaroja kokonaisuutena, sillä ongelmat ovat monitahoisia ja siilojen raja-aitoja pitää ylittää, Raitio sanoo. Raitio uskoo, että uusiutuvien luonnonvarojen kestävä käyttö ja hoito johtavat myös elinkeino­ toimintojen lisääntyviin kasvumahdollisuuksiin. Vahvemman osaamispohjan luomiseen kuuluu myös yhteistyö yliopistojen ja elinkeinoelämän välillä. Raitio mainitsee esimerkkinä metsistä saatavat monet tuotteet ja hyödyt. Siitäkin on tutkimus­ tuloksia, että metsässä käyminen vaikuttaa monella tapaa ihmisten terveyteen ja yleiseen hyvinvointiin. Myös kaivosteollisuuden ja ympäristön suhteissa on Raition mielestä tutkittavaa rajapintaa. Kaivos­ toiminta vaikuttaa ympäröiviin vesistöihin ja metsiin.

VTT Impulssi  59


TEKNOLOGIA

AVAINSANAT Piilaakso, Kalifornian yliopisto, t&k, tuotekehitys, innovaatiot AVAINHENKILÖT Harri Kopola AVAINVIESTI Harri Kopolan Kalifornian tuliaisina syntynyt ajattelutapa lähtee siitä, että on tärkeää pystyä kokoamaan asiakkaalle ratkaisu, jossa yhdistyvät huippuosaaminen ja muu ongelmanratkaisussa tarvittava osaaminen. VTT:N KONTAKTI harri.kopola@vtt.fi LISÄTIETOJA www.vtt.fi

HARRI KOPOLAN AMERIKAN OPIT:

timantteja markkinoille KALIFORNIAN YLIOPISTO (UNIVERSITY OF CALIFORNIA) • Perustettu 1868 Berkeleyssä. • 10 kampusta, yli 234 000 opiskelijaa. • Saanut 61 Nobel-palkintoa, joista Berkeleyn kampuksen henkilöstö 22. • Pääyksikkö Berkeleyn kampus: erikoistunut terveys-, energiaja ympäristötutkimukseen. • Berkeley oli kolmas Shanghain yliopistovertailussa ja viides Times Higher Education -vertailussa vuonna 2013. 60  VTT Impulssi

Teksti Irma Lind Kuva iStockphoto

Harri Kopola on mies, jolla on todistetusti näyttöä asioiden viemisestä eteenpäin. Hänen panoksensa oli merkittävä, kun Ouluun luotiin painetun elektroniikan osaamista ja tämän alan tutkimuksen sekä sovelluskehityksen yhteistyötä. Viimeisen vuoden ajan hän on tutkaillut tutkimuksen ja tuotekehityksen heikkoja signaaleja Japanissa ja USA:ssa.


Timantit tarjolle Määrätietoista maineenrakennustamme voi­ taisiin edesauttaa laadukkaalla julkaisemisella, esimerkiksi integroimalla julkaisut oleelliseksi osaksi projektitoiminnan tulosraportointia, vaikkapa isoissa EU-tutkimushankkeissa. Huolta on tietenkin pidettävä myös keksintötoiminnan prosesseista ja IPR-oikeuksista. Lisäksi tarvitaan protoja konkretisoimaan uuden teknologian mahdollisuuksia. Kopola korostaa markkinanäkökulmaa: mei­ dän on tehtävä sellaista tutkimusta, joka kiin­ nostaa teollisuutta ja jonka tuloksille löytyy hyö­ dyntäjä. Tutkimustamme tuetaan veroeuroilla, joten on tärkeää, että teemme työtä suomalaisen elinkeinoelämän hyödyksi. Tämä vaatii, että tut­ kimustoimintamme on kansainvälisellä tasolla. – Meillä on oltava omia, originelleja tuloksia ja uskallusta testata niitä yritysyhteistyössä. Only diamonds sell, toteaa Harri Kopola. Hyödyntämisnäkökulma kirkkaaksi – Meidän on otettava Business Development -asiantuntijat laajemmin avuksi tutkimus- ja kehityshankkeiden suunnitteluun ja kerättävä entistä tehokkaammin tietoa asiakkailta ja tuo­ tava asiakasviestiä tutkimuksen teon prosessiin, Kopola sanoo. Harri Kopolan mielestä Yksi, yhtenäinen VTT -ajattelu on mennyt eteenpäin. Työtä tehdään aidosti yhdessä.

TEKNOLOGIA

S

uomen ja Piilaakson välillä on merkittävä ero. Meillä ideaa kehi­ tellään usein ovi kiinni, Piilaak­ sossa lähdetään heti huutelemaan kylille ja etsimään markkinoita ja asiakkaita, Harri Kopola linjaa. Kopolan mukaan ei ole sattumaa, että Piilaak­ sossa tehdään ja saadaan aikaan. – Siellä tehdään tutkimusta laadukkaasti ja kehitystyötä yrittäjä- ja markkinahenkisesti. Tutkijat tuottavat julkaisuja arvostetuille fooru­ meille ja tutkimusorganisaatiot ja yliopistot sekä yritykset ovat aktiivisia verkostotapahtumien järjestäjiä. Näin on luotu positiivinen kierre: on houkuteltu huippuprofessoreja ja luotu innovaa­ tioille suotuisa ympäristö. Maineensa he ovat rakentaneet tekemisel­ lään. USA:ssa jopa presidentti on valjastettu ajamaan innovaatioajattelua. Presidentti Barak Obama korosti kevään puheessaan valmistustek­ niikan ja sen kehityksen merkitystä julistaessaan tavoitteeksi tuoda valmistava teollisuus takaisin USA:han. San Francisco Bayn alueelle rakenne­ taan yhtä valmistustekniikan huippuosaamis­ keskittymää.

”ONLY DIAMONDS SELL.” Asiakkaat tarvitsevat markkinoilla rahoitta­ jille ja omille asiakkailleen hyvän, perustaltaan vahvan tarinan. Meidän on sovitettava tarjo­ amamme tähän tarinaan, siihen asiakastarpee­ seen ja ongelmaan, joka onnellisesti lopussa rat­ keaa. Harri Kopolan Kalifornian-tuliaisina syn­ tynyt ajattelutapa lähtee siitä, että on tärkeää pystyä kokoamaan asiakkaalle ratkaisu yhdis­ tämällä huippuosaamista ja muuta ongelman­ ratkaisussa tarvittavaa osaamista. Tavoitteena on luoda ­asiakkaille uusia ratkaisuja, ei myydä vain uusinta teknologiaa, vaikka toki sitäkin innova­ tiivisissa ratkaisuissa tarvitaan. Globaali toiminta ei ole aina ruusuilla tans­ simista. Jo yksistään aikaerot luovat haasteita. Tehokas ajankäyttö korostuu. Palaverit ovat lyhyitä, ja materiaalit toimitetaan asiakkaalle heti. Jos aikoo menestyä, on pakko välttää liikaa vaatimattomuutta. Tarinat, ennakointi, ”omat timantit”, yritys­ yhteistyö, business development ja tehokkuus – tässä Harri Kopolan poimimat menestyksen avaimet. n

HARRI KOPOLA • prof., tutkimusjohtaja ’mikroteknologiat ja elektroniikka’ • tutkimusportfoliossa fotoniikka, painettu äly, diagnostiikkaplatformit ja mikro- ja nanosyteemit • vieraileva professori: Tokion yliopisto 1.9.-31.12.2012, Kalifornian yliopisto Berkeley 1.1.-31.8.2013

VTT Impulssi  61


LIIKETOIMINTA Jätteiden mädätys optimoiduksi Mädätyksen hallinta on yksi tärkeimmistä keinoista tehostaa biokaasun tuotantoprosessia. VTT koordinoi uutta eurooppalaista hanketta, jossa tutkitaan orgaanisten jätteiden mädätysprosessia ja kehitetään sen hallintaa. Prosessi voidaan optimoida tuottamaan joko biokaasua tai haihtuvia rasvahappoja, jotka ovat biokaasua arvokkaampia prosessituotteita.

Turvatarkastus kaupallistuu VTT:N SPIN-OFF-YRITYS Asqella kaupallistaa teknistieteellisiin läpimurtoihin

pohjautuvan passiivisen terahertsikuvannusteknologian, joka mahdollistaa kätkettyjen esineiden etähavaitsemisen. Yhtiö on saanut lähes miljoonan euron rahoituksen bisnesenkeleiltä, VTT Ventures Oy:ltä ja Tekesiltä. Asqellan kamerat tulevat markkinoille vuoden 2014 aikana. Yhtiön mukaan nopeille uusille turvatarkastusmenetelmille on kovaa kysyntää esimerkiksi hävikinestossa sekä tapahtumien julkisten tilojen turvatarkastuksissa. Uusi kamerateknologia antaa soveltajilleen vaarattoman tavan havaita kätketyt esineet 5–15 metrin etäisyydeltä. Ihmisten ei tarvitse pysähtyä tarkastusta varten, eikä laite säteilytä kohdehenkilöä, joten terveysriskiä ei ole ja intimiteettisuoja säilyy. Tarve uhkien etähavainnointiin on ollut olemassa pitkään, mutta saatavilla olevan teknologian suorituskyky on ollut rajallinen.

30 miljoonaa

konttia käsiteltiin maailman 2. suurimmassa konttisatamassa Singaporessa vuonna 2012.

Langaton verkko paranee Singaporessa Singaporen sataman toiminnasta vastaava yhtiö PSA on tilannut VTT:ltä edistyksellisen langattoman tietoverkon kehitystyön. Tarkoitus on parantaa satamatoiminnan sujuvuutta ja tehokkuutta. Singapore on maailman suurimpia konttisatamia. 62  VTT Impulssi


Kuva: Vesa Tyni

LIIKETOIMINTA

Energiansäästöä töissä ja kotona ANNE JAAKKOLA työskentelee Keskon K-City­

markettien ja Anttiloiden konseptinohjaus­ päällikkönä. Jaakkola oli jo pitkään perehtynyt myymälöiden energiankulutuksen vähentämiseen, kun Anttila avasi vuonna 2013 keväällä Raisiossa ensimmäisen passiivirakennuksena toteutetun myymälän. Perinteiseen myymälään verrattuna Raision Kodin Ykkönen säästää sähköä yli 40 omakotitalon sähkönkulutuksen verran. Energian säästäminen kuuluu Jaakkolan elämään myös kotioloissa. – Asun passiivitalossa jo toista vuotta, Jaakkola kertoo. Passiivitalon asukas on tyytyväinen talon tasa­ lämpöisyyteen. Rakennus on Jaakkolan mukaan myös mukavan hiljainen. – Rakennevahvuus toimii myös erinomaisena ääneneristyksenä, hän sanoo. Pohjoismaiden ensimmäisestä passiivi­ myymälästä voit lukea sivulta 80.

ANNE JAAKKOLA Anne Jaakkola työskentelee Keskon K-Citymarkettien ja Anttiloiden konseptinohjauspäällikkönä Helsingissä. Jaakkolan työnkuvaan kuuluvat myymäläkonseptit ja esillepano.

VTT Impulssi  63


64  VTT Impulssi


UUDET MATERIAALIT kasvavat puussa

Puusta on moneksi. Metsäteollisuuden jätti UPM kehittää siitä kevyttä, kierrätettävää muovia, biopolttoainetta ja betonin kuivumista edistävää geeliä. Teksti Anne Hänninen Kuvat UPM ja iStockphoto

P

erinteisellä metsäteollisuudella on ollut pulmia Suomessa viime vuo­ sina. Tuotannon ylikapasiteetti Euroopassa ja uuden kapasiteetin rakentaminen alhaisten kustan­ nusten maihin on pakottanut teol­ lisuuden miettimään kilpailukeinojaan uusiksi. UPM on lähtenyt kehittämään itsestään uudenlaista metsäyritystä, joka tarkastelee met­ sää ja nykyisiä liiketoimintojaan uusin silmin. – Meillä on vahvaa biomassaosaamista, ja sen pohjalta haemme uutta liiketoimintaa. Mie­ timme, miten saamme puusta innovatiivisia lisä­ arvotuotteita. Siinä samalla pelastamme maail­ maa! UPM:n teknologia-alueen strategiajohtaja Pekka Hurskainen innostuu.

VTT Impulssi  65


FIBRILLEJÄ JA PÄÄSTÖJÄ

UPM ON VTT:lle avainasiakas, jonka kanssa on tehty

”PUUKUIDUN LISÄÄMINEN MUUTTI MUOVIN AIEMMIN TÄPLIKKÄÄKSI.”

66  VTT Impulssi

yhteistyötä jo noin vuosikymmenen ajan. Tärkeimmät yhteistyöalueet ovat biofibrillien kehittäminen ja viime aikoina biopolttoaineen testaus autoissa. Biofibrillejä UPM on kehittänyt yhdessä VTT:n ja Aalto-yliopiston kanssa jo vuodesta 2008. Silloin perustettiin Suomen Nanoselluloosakeskus. Keskuksessa on kehitetty nanoselluloosan valmistusmenetelmiä ja selluloosapohjaisten polymeerien käyttökohteita eri sovellusalueilla, kuten kuitutuotteissa, kalvoissa, pinnoitteissa, elintarvikkeissa, kosmetiikassa, lääketeollisuuden sovelluksissa ja elektroniikassa. Uusimpana yhteistyöalueena on UPM BioVernon kenttäkoe, jossa tutkitaan biopolttoaineen soveltuvuutta henkilöautoihin. Kaksi autoa ajaa UPM BioVernolla ja kaksi tavallisella polttoaineella vertailu­ tiedon saamiseksi. Myöhemmin testejä jatketaan busseilla. Sekä UPM BioVerno -kokeista vastaava professori Nils-Olof Nylund että biofibrillien kehityksessä mukana ollut teknologiapäällikkö Pia Qvintus pitävät olennaisena, että uusia materiaaleja kehitetään muista kuin ruoaksi tarkoitetuista raaka-aineista. – Puupohjaiseen raaka-aineeseen perustuva tutkimus on pohjoisen asia. Perinteisestihän biopoltto­ ainetta on valmistettu peltopohjaisista materiaaleista, Nylund toteaa. – Metsään jäävän puubiomassan määrä kasvaa vuosittain, kun paperinvalmistus Suomessa vähenee. Sille tarvitaan uusia käyttöjä, Qvintus säestää.


Kaikki talteen Perusajatus on yksinkertainen. – Puusta muuta, kiteyttää Hurskainen. Tavoitteena on käyttää puun kaikki osat luo­ valla ja arvoa lisäävällä tavalla. Kuiduista saa edelleen sellua, mutta niistä voidaan kehittää myös biokomposiitteja ja bio­ fibrillejä. Ligniinistä, selluloosasta ja hemisel­ luloosasta sekä uuteaineista tuotetaan bioke­ mikaaleja, ja puunkorjuusta jäljelle jääneistä kuorista ja oksista saadaan biopolttoainetta tai -energiaa. Kaikki mahdollinen otetaan talteen ja hyö­ dynnetään. Vanhan rinnalle syntyy uutta liike­ toimintaa, jolla on mahdollisuudet kasvaa mer­ kittävästi. Sellunkeiton tähteet käyttöön UPM:llä on neljä päähanketta uusien materiaa­ lien kehittämiseksi puusta. Pisimmällä on bio­ polttoaine UPM BioVerno, joka laskee autoilun kasvihuonekaasupäästöjä jopa 80 prosenttia fos­ siilisiin polttoaineisiin verrattuna. – Toimitusjohtajamme Jussi Pesonen on kut­ sunut UPM BioVernoa kärkihankkeeksi. Se on meidän oma innovaatiomme, ja meillä on synty­ nyt sen ympärille kattava patenttisalkku, Hurs­ kainen kertoo. UPM BioVerno etenee vahvasti kahdella rin­ tamalla: uuteen biojalostamoon, jota raken­ netaan parhaillaan Lappeenrannassa Kaukaan tehdasalueelle on investoitu 150 miljoo­ naa euroa. Jalostamo valmistuu ensi vuonna. Valmis laitos tuottaa vuosittain noin 100 000

tonnia uusiutuvaa dieseliä liikennekäyttöön. Lisäksi on meneillään UPM BioVernon testaus autoissa. VTT:n testikuljettajat huristavat Volks­ wageneilla 20 000 kilometrin verran pääkaupun­ kiseudulla ja keräävät tietoja uuden polttoaineen analysointia varten. – Ajotiedoista halutaan varmistaa, että poltto­ aine toimii moottorissa ongelmitta normaalissa liikenneajossa. Lisäksi keräämme tietoa autojen päästöistä. Kenkälusikasta keittiörunkoon Puun kuidut ja polypropeenimuovin yhdistävän UPM ForMi -biokomposiitin tuotanto käynnis­ tyi Lahdessa 2012. Hurskainen ottaa esiin pus­ sin, joka on täynnä pieniä, vaaleita rakeita. – Tällaisessa granulaattimuodossa UPM ForMi toimitetaan asiakkaalle. Se sopii erityi­ sesti ruiskuvaluprosessiin, hän sanoo. Selluloosakuitu lisää polypropyleeniin jäyk­ kyyttä ja vahvistaa sitä. UPM ForMi on puhdasta ja hajutonta, minkä ansiosta sillä on elintarvike­ hyväksyntä. Sitä voidaan värjätä ja maalata mil­ tei rajattomasti. Seuraavaksi esiin tulevatkin kirkkaanpinkki kenkälusikka ja vaaleat syömäpuikot esimerk­ keinä UPM ForMin käyttömahdollisuuksista. Esimerkiksi kenkälusikassa on 40 prosenttia kuitua ja 60 prosenttia muovia. Suhteita voidaan vaihdella tarpeen mukaan. Aiemmin puukuidun lisääminen on muut­ tanut muovin ulkonäköä selvästi täplikkääksi ja ruskeaksi. UPM ForMi tuntuu silkkiseltä ja näyttää tavalliselta muovilta.

UPM ja VTT aloittivat ensimmäiset koeajot liikenteessä UPM BioVernolla toukokuussa 2013. Koeajoautoina toimivat Volkswagen Golf 1.6.TDI DSGautomaatti -mallit.

VTT Impulssi  67


Samaa puntarointia on tehtävä biokemikaa­ lien kohdalla. Kehitysyhteistyö lignoselluloosa­ pohjaisten sokerien tuottajan Renmatixin kanssa julkistettiin kesällä. Selluloosasta, hemiselluloosasta, ligniinistä ja uuteaineista voidaan kehittää öljystä tehtyjä tuotteita korvaavia kemikaaleja tai täysin uusia ja perinteisiä parempia kemikaaleja. – Tässä on yhtä lailla mietittävä, kuinka lähelle omaa arvoketjua tuotanto tulee. Loppu­ peleissä kysymys kuuluu: kuka tästä tekee liike­ toimintaa?

”BIOFIBRILLEJÄ VOIDAAN KÄYTTÄÄ BETONISSA.” – Meille tämä on mielenkiintoinen uusi avaus, sillä UPM ForMi sopii teollisuustuotteiden lisäksi myös kuluttajatuotteisiin, jotka eivät ole meille tutuinta alaa. Tähän mennessä UPM ForMia on jo käytetty muun muassa Iskun tuoleissa, Puustelli-keittiön runkomateriaalina sekä Genelec-kaiut­timissa, joissa myös materiaalin akustiset ominaisuudet on todettu erinomaisiksi. Bisnespäätöksiä vaaditaan UPM Biofibrillit ovat esikaupallisessa vaiheessa. Mikro- tai nanokokoiset selluloosasäikeet eli fib­ rillit pystyvät sitomaan vettä itseensä ja muodos­ tamaan vahvan geelin. Biofibrillejä voidaan käyttää betonissa lisä­ aineena ‒ biopohjaisena stabilaattorina. Tuote mahdollistaa työstettävyyden ja rakenteen parantamisen tekemällä betonimassasta taval­ lista homogeenisemman. Biofibrillien avulla voidaan myös muokata esimerkiksi maalien sekä pinnoitteiden koostu­ musta, tai niiden avulla voidaan lisätä lujuutta paperi- ja pakkaustuotteissa sekä komposii­ teissa. – Paperi ja kartonki ovat lähellä UPM:ää, mutta muut toimialat – maali, öljy, kosmetiikka – ovat meille uusia. Siksi meidän onkin mietittävä, mikä meidän roolimme tällä saralla on. Olem­ meko raaka-ainetoimittaja muille, vai ryhdym­ mekö aivan uusille aloille, Hurskainen puntaroi. 68  VTT Impulssi

”Pelkkä bio ei kanna” Tie liiketoiminnaksi on kuitenkin pitkä ja moni­ polvinen. UPM BioVerno on tästä hyvä esi­ merkki, sillä sen selvitystyö alkoi vuonna 2006, ja laajamittaiseen tuotantoon päästään 2014. – Lähtökohta oli se, että meillä on biomassaa. Mitä uusia käyttökohteita sillä voisi olla? Mitä teknologioita on maailmassa, mitä tuotteita on saatavilla, Hurskainen muistelee. – Sitten päätetään, mitä halutaan tehdä. Sen jälkeen selvitetään, missä ovat osaajat, pilotti­ laitteet, teknologiatoimittajat ‒ kenen kanssa hankkeessa halutaan lähteä etenemään. Vasta kehitys- ja pilottivaiheen jälkeen tehdään isoin eli investointipäätös. Kaiken taustalla ovat asiakkaiden tarpeet. – Pelkkä bio ei kanna, pelkkä imago ei riitä. Asiakkaan on saatava hyötyä ja siihen bio päälle. Läpilyönti edellyttää kilpailukykyisiä kustan­ nuksia. Esimerkiksi UPM ForMi vähentää tie­ tyissä sovelluksissa tuotantovaiheita asiakkaalla, Hurskainen korostaa. Tällä hetkellä laki luo markkinoita biopoltto­ aineiden tuottajille. Aina on kuitenkin muistet­ tava, että lakikin voi muuttua. Silloin koko liike­ toiminnan rakennekin voi muuttua. Uusiutumisen paikka Matka uuteen biomaailmaan on UPM:lle uusiu­ tumista. Samalla se on uusiutumisen mahdolli­ suus UPM:läisille. Tutkimuspuolella ihmisillä on usein tausta kemiassa, mutta työ on keskittynyt sellu- ja paperitutkimukseen. Nyt heillä on mahdollisuus suuntautua uusille alueille. – Sisäisesti uusi kurssi on herättänyt suurta innostusta. Innostunut on Hurskainen itsekin. Kiteytystä kysyttäessä vastaus kuuluu: – Mehän tehdään nämä jutut. Täältä pesee! n


UPM FORMI -BIOKOMPOSIITTI UPM FORMI valmistetaan uudesta polypro-

UPM BIOVERNO -BIOPOLTTOAINE UPM BIOVERNO -biopoltto­aine jalostetaan sellunval-

mistuksen tähteenä syntyvästä mäntyöljystä. Valmistusprosessin päävaiheet ovat raakamäntyöljyn esikäsittely, vetykäsittely, kiertokaasun puhdistus ja tislaus. Syntyvä uusiutuva diesel vastaa käyttöominaisuuksiltaan öljypohjaisia polttoaineita ja soveltuu erinomaisesti jakeluasemille ja nykyautoihin. UPM BioVerno vähentää autoilun kasvihuone­ kaasupäästöjä merkittävästi fossiilisiin polttoaineisiin verrattuna.

pyleenista, johon sekoitetaan 20–50 prosenttia selluloosakuitua. Kuidun ansiosta UPM ForMi on lujempaa ja jäykempää kuin useimmat perinteiset muovit. Siksi UPM ForMista voidaan valmistaa monimutkaisia tuotteita, joihin tarvitaan tavallista vähemmän materiaalia. Tämä auttaa alentamaan tuotanto­kustannuksia ja vaikutuksia ympäristöön. UPM ForMi -biokomposiittia voidaan myös kierrättää tai tarvittaessa polttaa energiaksi.

BIOKEMIKAALIT UPM JA RENMATIX kehittävät yhteistyössä proses-

BIOFIBRILLIT BIOFIBRILLIT ovat puusta saatavia mikro- ja

nanokokoluokan selluloosafibrillejä. Niiden avulla moniin tuotteisiin saadaan uusia ominaisuuksia tai ominaisuuksia voidaan parantaa. Biofibrillit muodostavat veden kanssa vahvan geelin, jota voidaan käyttää vahvikkeena esimerkiksi paperi- ja pakkaustuotteissa. Biofibrillejä voidaan käyttää myös lisäaineena, joka parantaa polymeerituotteiden laatua ja ominaisuuksia. Esimerkkejä sovelluskohteista ovat maalit ja pinnoitteet, betoni ja öljyn­porausnesteet.

sia, jolla muunnetaan puupohjaista biomassaa sokerivälituotteiksi, ja niistä edelleen jalostettaviksi biokemikaaleiksi. Renmatixin prosessi hyödyntää erittäin kuumaa vettä ja korkeaa painetta biomassan pilkkomisessa. Näissä olosuhteissa vesi toimii sekä liuottimena että katalyyttinä, mikä nopeuttaa reaktioita. Lignoselluloosapohjaisiin sokereihin päästään käsiksi vähäisillä kemikaalimäärillä. Hankkeen pitkän aikavälin tavoitteena on tuottaa teollisessa mittakaavassa kilpailukykyisiä biopohjaisia tuotteita korvaamaan tiettyjä öljypohjaisia kemikaaleja.

VTT Impulssi  69


Tutkimus vie bisnekseen Menestyvä liiketoiminta voi syntyä yllättävistä ideoista ja eri teknologioiden yhdistelmistä. Tekes ja VTT tekevät yhteistyötä muuttaakseen ideat liiketoiminnaksi. Teksti Paula Bergqvist Kuvat iStockphoto, valmistajat

T

utkimuslaitosten projekteissa syn­ tyy paljon hyviä ideoita, jotka voi­ vat unohtua tutkijoiden siirtyessä seuraaviin hankkeisiin. Tekesin teh­ tävänä on stimuloida uutta liike­ toimintaa Suomeen. VTT ja Tekes tekevät yhteistyötä, jotta ideoista syntyisi liike­ toimintaa. Näin syntyy myös vaikuttavuutta suo­ malaiseen yhteiskuntaan. Vuosien kuluessa Tekesissä on kehitetty ja kokeiltu erilaisia rahoitusinstrumentteja. Koke­ mukset ovat johtaneet TUTLI-rahoitukseen (Tutkimusideoista uutta liiketoimintaa), jonka ensimmäinen hakukierros oli keväällä 2012. TUTLIn hankekoriin kerätään ideoita, jotka eivät ole vielä kypsiä liiketoimintaan, mutta ovat kuitenkin lupaavia. – Tekesin tehtävänä on kannustaa rahoituk­ sen avulla erilaisia organisaatioita menemään eteenpäin. Tavoitteena myös tehdä yrityksistä markkina­kelpoisia ohjelman aikana. Uuden rahoitusinstrumentin avulla olemme onnis­ tuneet herättämään yliopistoissakin kiinnos­ tusta spin-off -yritysten käynnistämiseen, toteaa Tekesin pääjohtaja Pekka Soini. 70  VTT Impulssi


Tekes rahoitti ensimmäisen TUTLI-vuoden aikana vuonna 2012 noin sataa lupaavinta han­ ketta 28 miljoonalla eurolla. Eniten hankkeita on tietotekniikan, mutta runsaasti myös palvelu­ liiketoiminnan alalta. Tuloksiin on oltu Tekesissä erittäin tyyty­ väisiä. Käynnistyneistä hankkeista on vuoden sisällä johtanut liiketoimintaan kuusi prosenttia, ja lähes 90 prosentissa tilanne vaikuttaa lupaa­ valta. Vain reilussa 10 prosentissa hankkeista liiketoiminnan käynnistäminen vaikuttaa epä­ todennäköiseltä. VTT menestyi TUTLI-haussa erinomai­ sesti: puolet kaikista jätetyistä hakemuksista sai rahoitusta. Rahoitusta saaneita projekteja oli 23. Yhteensä rahoituksen määrä oli lähes 7,3 mil­ joonaa euroa. – VTT:llä on ollut parhaat hankkeet. Sen toi­ minta on perinteisesti ollut lähellä elinkeino­ elämän toimintaa, mikä vaikuttaa tutkijoiden ajattelutapaan, toteaa Soini. Tutkijasta yrittäjäksi Pelkkä tieteellinen osaaminen ei riitä markkina­ selvitysten tekemiseen, markkinoiden sel­ vittämiseen ja lopulta kestävän liiketoimin­ nan luomiseen. Joissakin tutkijoissa kiinnostus yrittämiseen kuitenkin herää, ja Tekes ja VTT ovat kannustaneet heitä eteenpäin sekä löytä­ mään sopivat henkilöt toteuttamaan yrityk­ sen käynnistämistä. Apua löytyy esimerkiksi kaupallistamis­suunnitelman laatimiseen, sopi­ van yritystiimin muodostamiseen ja rahoitus­ järjestelyihin. – Yritystoiminnan kehittäminen tutkimuk­ sellisista hankkeista ei ole helppoa. TUTLI on tehostanut lupaavien ideoiden löytymistä ja kaupallistamissuunnitelman laatimista sekä nopeuttanut rahoituksen järjestymistä, toteaa Tekesin palvelujohtaja Janne Viemerö. Suomen aktiivisimpia patentoijia Uuden osaamisen patentointi on tärkeää uuden elinkeinotoiminnan luomiseksi. VTT on vuo­ sittain 3-4 aktiivisimman patentoijan joukossa Suomessa. – Suomen menestys on kiinni siitä, miten osaamista pystytään siirtämään uudeksi liike­ toiminnaksi. USAssa ja Japanissa perustutki­

mukseen sijoitetaan 24 prosenttia, Koreassa 11 prosenttia. Soveltavaan tutkimukseen pitäisi panostaa Suomessa merkittävästi enemmän, toteaa VTT:n pääjohtaja Erkki KM Leppävuori. Leppävuoren mukaan VTT:llä on mahdol­ lisuus harjoittaa uutta luovaa toimintaa – kui­ tenkin niin, että tulosten sovellusmahdol­ lisuudet liiketoiminnassa ovat jo hankkeen varhais­vaiheessa näköpiirissä. – Tutkimustyömme tulokset ovat usein nähtä­ vissä vasta tulevaisuudessa – yleensä vasta 5–10 vuoden päästä. Pelkkä ilmiöiden tutkiminen ei riitä; se on toki hyvin tärkeää, mutta tehtävä kuu­ luu muille organisaatioille, tähdentää Leppävuori.

”MENESTYS ON KIINNI SIITÄ, MITEN OSAAMISTA PYSTYTÄÄN SIIRTÄMÄÄN UUDEKSI LIIKETOIMINNAKSI.” Moniteknologisessa tutkimusorganisaatiossa, kuten VTT:ssä, uusia ideoita syntyy erityisesti eri teknologioiden rajapinnoilla. Ideat johtavat joko osaamisen patentointiin, lisensointiin tai spinoff-yritysten perustamiseen. Niitä VTT hyödyn­ tää myös omassa palvelututkimuksessaan. – Elinkeinoelämän uusiutuminen on Suo­ melle tärkeää, ja soveltavaan tutkimukseen pitäisi panostaa selkeästi nykyistä enemmän, toteaa Leppävuori. VTT Ventures VTT hallinnoi osaamisensa kaupallistamista VTT Ventures Oy:n kautta. VTT Venturesin tehtävänä on luoda VTT:n teknologiaan pohjau­ tuvia spin-off-yrityksiä, joilla on kansain­väliset kasvumahdollisuudet. VTT:n osaamisella on kolme polkua markki­ noille, joita ovat toimeksiannot yrityksiltä, IPR:n lisensiointi ja uuden yrityksen perustaminen. VTT Ventures on lyhyen historiansa aikana sijoittanut 26 yhtiöön. Tällä hetkellä sen port­ foliossa on 19 korkean teknologian yritystä. VTT Impulssi  71


The Active Paper Company.

LightTerm Oy.

Helmee-Imaging.

Yli puolet yrityksistä on saanut sijoituksen pää­ oma-, enkeli- tai teolliselta sijoittajalta. – Olemme luoneet spin-off-yritysten synnyt­ tämiseen tehokkaan prosessin, jossa yhdisty­ vät innovaatioiden aikainen testaaminen mark­ kinoilla, tiimien rakentaminen, IPR-kehitys ja rahoitus. Sijoittajana toimimme pääomasijoit­ tajan tapaan ja pyrimme irtautumaan kohde­ yhtiön omistajuudesta sen kehitysvaiheen kan­ nalta sopivassa vaiheessa. Irtautumisia on tähän mennessä tehty kolmesta yhtiöstä. Yksi esi­ merkki on biopolttoainetta elintarvikejätteistä tuottava ST1 Biofuels, kertoo VTT Venturesin toimitusjohtaja Antti Sinisalo. VTT:n ideat starttaavat The Active Paper Company kehittää aktiivi­ sen paperin sovelluksia esimerkiksi kuluttaja­ mainonnan välineeksi. Sellaisia voivat olla lasinaluset, tarrat, kortit – tuotteita, joissa on tuotemainontaan liittyvää muuttuvaa grafiik­ kaa. – Tulevaisuuden sovellukset voivat olla erilai­ sia hyvinvointiin tai ympäristön analysointiin 72  VTT Impulssi

liittyviä testereitä. VTT:llä kehitetty tekniikka perustuu huokoisessa paperissa kulkevan nes­ teen koordinoimiseen, kertoo yrityksen tekno­ logiajohtaja Tomi Erho. LightTerm Oy on puolestaan vuoden 2013 alussa perustettu VTT:n spin-off -yritys, joka kehittää ratkaisuja, jotka parantavat led-lamp­ pujen ja valaisimien lämpöominaisuuksia ja alentavat led-puolijohteiden lämpötiloja. Kau­ pan hyllyille on luvassa entistä tehokkaampia ja käyttöiältään pidempiä led-lamppuja. Toimitus­ johtaja Petri Nymanin mukaan markkinapotenti­ aali on mittava. – Vuoteen 2020 mennessä Euroopassa vaih­ detaan yli 8 miljardia lamppua LED-lampuiksi, Nyman sanoo. VTT:llä alun perin kehitetyn lampun tuot­ teistaminen on edennyt nopeasti, ja tuotantoa valmistellaan Kiinassa yhdessä Salcomp Oy:n kanssa. Konenäköä käytetään yleisesti teollisten pro­ sessien laadunvalvonnassa, mutta kiiltävien pin­ tojen tarkistamiseen on tarvittu vielä ihmisen näkökykyä. VTT on kehittänyt uutta konenäkö­


järjestelmää peilikiiltävien kappaleiden laadun­ tarkastukseen. – Helmee-Imaging -nimisen yritysaihion prototyyppi on olemassa ja sijoitusneuvottelut käynnissä, kertovat Matti Saarinen ja Petri Lehtonen VTT:ltä. VTT:llä on kehitetty myös uutta mikros­ pektrometriteknologiaa, jolla voi tunnistaa esi­ merkiksi kemikaaleja ja yhdisteitä kaasuista ja nesteistä. MEMS-teknologiaan perustuva rat­ kaisu antaa mahdollisuuden pienentää radi­

kaalisti laboratorioanalysaattoreita älykkäiksi antureiksi. Teknologiaa voi käyttää muun muassa kosteusmittauksissa, ruoka-ainemittauksissa, hiilidioksidi- ja hiilivetymittauksissa ja poltto­ aineanalysaattoreissa. – Tällä hetkellä olemme rakentamassa proto­ tyyppejä pilottitesteihin potentiaalisten asiakkai­ den kanssa ja aloittamassa rahoitusneuvotteluja Spectral Engines –työnimen alla, kertoo VTT:n erikoistutkija ja tiimipäällikkö Jarkko Antila. n

NOPEUS ON VALTTIA BIOTALOUDESSA

NOPEA KANSAINVÄLISILLE MARKKINOILLE meneminen

Suomesta vahva biotalousmaa

ja asiakaslähtöinen tuotekehitys ovat kehittämispäällikkö Mika Aallon neuvot niin aloittelevalle kuin kokeneellekin yrittäjälle, jonka tähtäin on menestyä biotalousalalla. Mika Aalto vastaa työ- ja elinkeinoministeriön metsäalan strategisessa ohjelmassa metsäbiotalouden uusista liiketoiminnoista ja on mukana Suomen kansallisen biotalousstrategian rakentamisessa. Biotaloudelle on nähtävissä voimakkaasti kasvavat maailmanmarkkinat. – Biotalouden myötä materiaalivirrat alkavat ohjautua uudella tavalla, mikä johtaa liiketoiminnan arvoverkkojen uudistumiseen. Yrityksillä, jotka tulevat markkinoille nopeasti, on parhaat liiketoiminta­ mahdollisuudet, Aalto sanoo. Aallon mukaan menestys edellyttää neljää asiaa: ideaa, markkinaa, rahoitusta ja yrittäjää, jolla on draivia. Uskon, että menestys tulee perustumaan monialaiseen osaamisten yhdistämiseen. – Yrityksen oman ja pääomasijoittajien rahoituksen lisäksi tarvitaan julkistakin rahoitusta muun muassa t&k-toimintaan, kansainvälistymiseen sekä pilot- ja demonstraatiolaitosten rakentamiseen.

Suomella on Aallon mukaan erinomaiset mahdollisuudet kasvaa vahvaksi biotalousmaaksi – eikä ainoastaan runsaiden luonnonvarojensa takia. – Suomalaisyrityksillä on taito valmistaa raaka-­ aineista korkean jalostusasteen tuotteita tehokkaasti vettä, energiaa ja materiaaleja säästäen. Esimerkiksi prosessiteknologian ja –laitevalmistuksen aloilla toimii maailmanmarkkinoilla useita menestyviä suomalaisyrityksiä. Tulossa on myös mielenkiintoisia tuotteita, jossa puun materiaali- ja kemiallisia ominaisuuksia hyödynnetään aivan uudella tavalla. Uusiutumattomien luonnonvarojen käyttö on korvattava uusiutuvilla ja hyödynnettävä sivuvirtoja mahdollisimman tehokkaasti. Aalto puhuu suljetuista materiaalikierroista, jossa yhden jäte on toisen raaka-aine. – Materiaalikierron osaamiselle on maailmalla kasvava kysyntä. Suomalaisessa prosessiteollisuudessa se jo hallitaan hyvin ja osaamista voidaan tarjota maailmanmarkkinoille. Suomen metsäteollisuus on hyvä esimerkki tehokkaasta materiaalikierrosta. Biotalouden kasvuun ministeriö vaikuttaa muun muassa Tekesin ja VTT:n kautta. Käytössään sillä on myös sääntelyyn liittyvät keinot, joilla voidaan purkaa biotalouden esteitä ja suunnata kehitystä. EU-direktiiveihin vaikuttaminen on myös tärkeää. – Metsäalalla tähtäämme Suomessa miljardin euron liikevaihdon ja 250 miljoonan euron jalostusarvon lisäykseen vuoteen 2015 mennessä. Tähän pyritään erityisesti pienten ja keskisuurten yritysten kautta. Ministeriössä pidetään mahdollisena, että Suomen biotaloussektorin arvo tuplataan vuoteen 2025 mennessä, jos toimitaan oikein ja määrätietoisesti. – Se onnistuu voimakkaan yhteisen tahtotilan ja yhteistyön avulla, vakuuttaa Aalto.

Patentit ja ideat kiertoon Metsäteollisuuden puolella on ryhdytty käytännön toimiin, jotta suuryritysten ja pk-yritysten yhteistyö lähtisi lentoon. – Ajatuksena on, että suuret yritykset luovuttavat pk-yrityksille hyödyntämättä jääneitä patentteja tai niiden hyödyntämisoikeuksia sopivilla ehdoilla. Myös tuote- ja liiketoimintaideoita voidaan kierrättää, Aalto kertoo. – Tästä askel eteenpäin olisi yritysten strategisen kumppanuuden rakentaminen. Onnistuminen edellyttää, että molemmat yritykset hyötyvät siitä pitkällä tähtäimellä ja luottamus toimii henkilötasolla.

VTT Impulssi  73


N.F. MCDONNELL & SONS N.F. MCDONNELL & SONS Mount Gambieris-

sa Etelä-Australiassa on keskikokoinen perheyritys, joka aloitti toimintansa vuonna 1944. Toimitusjohtaja Ian McDonnell johtaa yritystä kolmannessa polvessa McDonnelleja. Yrityksen palveluksessa on noin 100 henkilöä, ja se prosessoi 200 000 tonnia tukkeja vuodessa. Valmistetut tuotteet ovat tällä hetkellä enimmäkseen pakkaustuotteita kuten puisia kuormalavoja. McDonnell & Sons jatkaa investointeja sahaan tavoitteenaan kaksinkertaistaa sen kapasiteetti muutaman vuoden kuluessa. Kun uusi saha valmistuu vuoden 2014 alkupuolella, alkaa myös rakenteellisten tuotteiden valmistus. Yrityksen tuotteita myydään kotimarkkinoilla ja viedään Aasiaan.

74  VTT Impulssi


vihreä kultakaivos AUSTRALIAN

Teksti Anne Hänninen Kuvat Frank Monger

Puut kasvavat nopeasti Etelä-Australiassa, mutta paikalliset sahat eivät hyödynnä puuta tehokkaasti. Metsäteollisuuden on löydettävä uusi polku tulevaisuuteen.

VTT Impulssi  75


G PUUSEUTU VIHREÄ KOLMIO, the Green Triangle, on

alue Etelä-Australian ja Victorian osavaltioiden välissä, jonka pinta-ala on kuusi miljoonaa hehtaaria. Sademäärä tekee alueesta vehreän muutoin enimmäkseen kuivalla seudulla. Vihreä kolmio on yksi Australian tärkeimmistä metsäalueista, missä kasvaa laajoja viljelmiä sekä havu- että lehtipuuta. Alueella on harjoitettu metsänhoitoa istuttamalla 1900-luvun alusta saakka. Nykyisin alueella on noin 160 000 hehtaaria täysikasvuisia havupuuistutuksia, pääosin radiatamäntyä sekä noin 110 000 hehtaaria lehtipuuistutuksia, pääosin eukalyptusta (kuumepuuta). Istutukset on perustettu enimmäkseen 1990-luvun puolivälin jälkeen. Yli 61 prosenttia Australian istutuksista on yksityisen sektorin yritysten omistuksessa ja/tai hallinnassa, 33 prosenttia julkisessa omistuksessa ja kuusi prosenttia yhteisomistuksessa. Viime vuosina 80–90 prosenttia investoinneista uusiin istutuksiin on tullut yksityiseltä sektorilta. Havaittavissa on myös kasvava suuntaus osavaltion hallituksen omaisuuden kaupallistamiseksi. Näin on tapahtunut myös vihreässä kolmiossa, missä suurin osa istutuksista on nyt yhdysvaltalaisomistuksessa.

76  VTT Impulssi

lobalisaation vaikutus näkyy Etelä-Australian metsäteollisuu­ dessa. Uusia puunjalostuslaitok­ sia kohoaa ympäri maailman, ja perinteisillä asemansa vakiinnut­ taneilla alueilla sijaitsevat laitok­ set ovat jalostaneet liiketoimintaprosessinsa täy­ dellisyyttä hipoviksi. Tämä merkitsee kovempaa kilpailua niin viennissä kuin kotimaan sisälläkin. – Yksi asia on varma: emme voi jatkaa yritys­ toimintaa samalla tavoin kuin olemme tehneet vuosien ajan. Meidän on etsittävä uusia tapoja tehdä asioita, toteaa Ian McDonnell, paikallisen perheyrityksen N.F. McDonnell and Sonsin toimitusjohtaja. – Meillä on käytössämme maailmanluokan resurssi, mutta hyödynnämmekö me sitä niin hyvin kuin voimme? McDonnell pohtii. N.F. McDonnell & Sons sijaitsee Mount Gam­ bierissa. Kaupunki on Etelä-Australiassa Adelai­ den ja Melbournen välisen matkan puolivälissä. Mount Gambier on Australian suurin metsän­ viljelyalue laajoine eucalyptus- ja mäntyistutus­ metsineen, mistä juontaa myös alueen nimitys Green Triangle, vihreä kolmio. Hallitus astuu mukaan kuvioihin Metsätalous on Etelä-Australian ja erityisesti vihreän kolmion alueen talouden kantava voima. Teollisuus-, innovaatio- ja kauppa­ministeri Tom Kenyonin mukaan metsäteollisuuden osuus alu­ een Australian kaakkoisosan työpaikoista on noin 35 prosenttia, ja se tarjoaa alueelle loista­ van mahdollisuuden kestävään tulevaisuuteen. Markkinat ja teollisuus ovat olleet alamäessä, ja alueen sahoilla on vaikeuksia toimia voitol­ lisesti. Alueen ainoa sellutehdas on lopettanut toimintansa, joten yhä enemmän sahajätettä jää käyttämättä. Metsäteollisuuden elinvoimaisuutta tuke­ akseen Etelä-Australian osavaltion hallitus (DMITRE, Department for Manufacturing, Innovation, Trade, Resources and Energy) pyysi VTT:tä suorittamaan tutkimuksen, joka kar­ toittaa mahdollisia keinoja teollisuudenalan kilpailu­kyvyn kasvattamiseksi. – VTT.n tehtävä on kertoa puolueettomasti siitä, miten tehokkuutta voi parantaa ja tuote­ valikoimaa laajentaa, VTT:n kansainvälisten toi­ mintojen päällikkö John Kettle toteaa. Kettlen mukaan raportti antaa pikakuvanny­ kyisyydestä ja mahdollisista tulevaisuuksista.


”YRITYKSEMME TULEVAISUUS ON ERITTÄIN VALOISA.”

VTT Impulssi  77


N.F. McDonnell & Sons investoi sahan laajennukseen miljoonien Australian dollareiden edestä.

– Tämä on tärkeä projekti Etelä-Australian taloudelle, sillä pidemmälle jalostetut metsäteol­ lisuuden tuotteet ovat avainasemassa, kun alalle luodaan kestävää tulevaisuutta, sanoo ministeri Kenyon. VTT valittiin the Cellulose Fibre Chain Study -tutkimuksen toteuttajaksi, koska se on joh­ tava toimija selluloosakuidun mahdollisuuksien muuttamisessa konkreettisiksi liiketoimintamah­ dollisuuksiksi. VTT:n maailmanlaajuiset yhtey­ det merkittäviin selluloosakuitualan toimijoihin ja sijoittajiin olivat myös tärkeässä roolissa. Tutkimusprojekti on osa osavaltion hallin­ non teollisuustuotantostrategiaa, joka perus­ tuu yhteistyöhön paikallisen teollisuuden kanssa lyhyen, keskipitkän ja pitkän aikavälin markkina­mahdollisuuksien tunnistamiseksi. Tutkimuksen lisäksi osavaltion hallitus on käynnistänyt South East Forestry Partnerships Program -ohjelman eli Kaakkois-Australian metsäteollisuuden kumppanuusohjelman. Tämä 27 miljoonan Australian dollarin tukipaketti on suunniteltu tukemaan ja vahvistamaan alueen sahateollisuutta ja edistämään kannattavuuden parantamista. Tiekartta tulevaisuuteen The Cellulose Fibre Chain -tutkimuksen ensim­ mäinen vaihe keskittyi toimijoiden kartoittami­ seen, arvoketjuanalyysiin ja mahdollisuuksien kentän analysoimiseen. Tässä vaiheessa haastateltiin 23 DMITRE:n valitsemaa sidosryhmää, joihin kuului metsän­ 78  VTT Impulssi

omistajia, sahoja, metsureita, kuljetusliikkeitä ja rakentajia. Eräs tärkeimmistä havainnoista oli yleinen yksimielisyys siitä, että ala tarvitsee uudistamista. Raportti viittaa myös siihen, että australialaissa­ hat ovat laiminlyöneet prosessiensa modernisoi­ misen, mikä on vaikuttanut niiden tehokkuuteen. Huono tuotto tukkia kohti, korkeat työvoimakus­ tannukset ja jäännösmateriaalien alhaiset hinnat ovat muita alaa heikentäviä tekijöitä. Toisessa vaiheessa tarkasteltiin Etelä-Australian teollisuutta ja markkinoita erilaisten ”lasien” kautta ja muodostettiin neljä eri tulevaisuuden polkua. ”Massalasien” avulla pohdittiin, miten teol­ lisuuden prosesseista saataisiin tehokkaampia lyhyellä aikavälillä. Tähän sisältyi käytännön ehdotuksia, kuten röntgenkuvauksen ja geomet­ risten mittausten käyttöönotto sahoilla tukkien vikojen havaitsemiseen. Tiedot voidaan ottaa huomioon sahausprosessissa. ”Energialasien” läpi tarkasteltiin mahdolli­ suutta rakentaa bioenergialaitos joko itsenäise­nä yksikkönä, joka kerää b ­ iomassaa a­ lueen sahoilta, tai integroida laitos osaksi sahaa. Näiden lasien kautta voidaan tarjota melko nopeita ratkaisuja kannattavuuden kanssa kamp­ paileville sahoille. Ratkaisut voitaisiin toteuttaa 3–5 vuodessa. Kahdet muut lasit ‒ Molekyyli- ja Atomilasit ‒ vaativat pitkäkestoisempaa suunnittelua ja kehittämistä. Kuituraaka-aineen käyttö biomateriaalien kuten biomuovien ja biokemikaalien sekä nan­


oselluloosan valmistuksessa vaatii tutkimus- ja kehitystyötä sekä sopivaa infrastruktuuria, jota alueella tällä hetkellä ei ole. Ajattelutapa uusiksi Nopeat korjaukset ovat mahdollisia, samoin myös pitkän aikavälin muutos, vaikka ne vaati­ vatkin paljon ponnisteluita ja resursseja. Hyvä esimerkki täydestä suunnanmuutok­ sesta on norjalainen metsäyhtiö Borregaard, joka perinteisesti valmisti sellua ja paperia. Nykyään yhtiö toimittaa myös vanilliinia (keinotekoista vaniljaa), jota valmistetaan ligniinistä. Suurin este Etelä-Australian metsäteollisuu­ den uudistamisen tiellä on kuitenkin yritysten nykyinen ajattelutapa. – Teollisuuden on toimittava yhteistyössä hallituksen kanssa hyödyntääkseen VTT:n tar­ joamat selluloosakuitumahdollisuudet. Meidän täytyy ottaa muutos ja uudet mahdollisuudet avosylin vastaan ja tehdä yhteistyötä. Tällä het­ kellä yhteistyötä ei tehdä, sanoo Ian McDonnell. – Meidän on luotava katsaus muuhun maa­ ilmaan ja arvioitava oma kilpailukykymme. Meillä on oltava tarpeeksi volyymia houkutel­ laksemme tarvittavan määrän investointeja. John Kettle on täysin samaa mieltä. – Klusteroituminen vaatii kulttuurin muu­ tosta, mutta tuomalla mielipiteensä julki yhdessä yritykset saavat varmasti tukea valtiolta ja liitto­ valtiolta, hän sanoo. McDonnellille ja hänen yritykselleen tutki­ muksen ensimmäinen vaihe riitti herättämään kiinnostuksen siitä, miten metsäteollisuus toi­ mii muualla maailmassa. Lokakuussa hän vie­ raili Euroopassa ja tutustui ”vanhan maailman” energian- ja lämmöntuotantoon. McDonnell & Sons tähtää jo tulevaisuuteen: sahan uusi miljoonien dollareiden laajennus avattiin virallisesti maaliskuussa 2013. Yritys on kaksinkertaistanut työvoimansa viimeisen kol­ men vuoden aikana ja pyrkii kansainväliseen kilpailukykyyn omalla markkina-alueellaan. – Meidän yrityksemme tulevaisuus on erittäin valoisa. Olen myös sitä mieltä, että tulevaisuus voi olla lupaava koko alueemme teollisuudelle, jos vain olemme tehokkaita, McDonnell sanoo. Vientimahdollisuudet Aasiaan ja uudet mah­ dollisuudet kotimarkkinoilla tukevat tätä näke­ mystä. Australian-markkinoilla on esimerkiksi pulaa taloista, ja puurakenteisten talojen raken­ taminen hyödyttäisi sahoja, tarjoaisi mahdolli­ suuden tuottaa pidemmälle jalostettuja tuotteita kuten ristiinlaminoitua puutavaraa sekä pienen­ täisi talonrakentamisen hiilijalanjälkeä. n

PUU KAATUU! RADIATAMÄNTY, joka tunnetaan myös

montereynmäntynä, on tiheydeltään alhainen ja melko pehmeä puu, jossa on usein hyvin paksut vuosirenkaat. Sitä käytetään laajasti kaikenlaisiin rakenteellisiin ja koristeellisiin käyttötarkoituksiin kuten koolaukseen, pinnoittamiseen, liimapuupalkkeihin, viiluihin ja vaneriin. Kuumepuu on yksi eniten istutetuista eukalyptuslajeista sen nopean kasvun ja vaihteleviin olosuhteisiin sopeutuvuuden ansiosta. Australian kaikesta istutetusta lehtipuusta 65 prosenttia on eukalyptusta, ja sitä viljellään laajasti myös muualla maailmassa alueilla, joissa on riittävät sademäärät. Puu on väriltään vaaleaa ja erittäin kuitupitoista, mikä tekee siitä ihanteellista sellun raaka-aineeksi. Se tunnetaan myös kovuudestaan ja tiheydestään, minkä ansiosta se soveltuu hyvin moniin erilaisiin käyttötarkoituksiin, esimerkiksi työkalujen kahvoihin, huonekaluihin, panelointiin, aitoihin, pylväisiin, raskaisiin rakenteisiin, palkkeihin, rakennusten runkoihin ja lattianpäällysteisiin. Eukalyptus voidaan korjata kuitupuuksi 10–12 vuoden jälkeen, mutta sahatukeiksi siitä on vasta yli 40 vuoden kasvun jälkeen. Mänty voidaan korjata useita kertoja istutuksen 30–35 vuoden elinkaaren aikana.

VTT Impulssi  79


POHJOISMAIDEN ENSIMMÄINEN

Passiivimyymälä Anttila Oy:n Kodin Ykkönen Raisiossa kuluttaa merkittävästi vähemmän sähköä kuin perinteinen myymälä. Säästöä tulee vuodessa 41 omakotitalon kulutuksen verran. Teksti Milka Lahnalammi-Vesivalo Kuvat Kesko

80  VTT Impulssi


A

nttila avasi keväällä R ­ aisioon Poh­ joismaiden ensimmäisen passiivi­ rakennuksena ­toteutetun myy­ mälän. Samalla kehitettiin VTT:n kanssa vaatimukset passiiviliike­ talolle ja rakennuttaja Virtanen Yhtiöt Oy:n kanssa ratkaisumalli, jolla passiivirakentaminen on kannattavaa sekä rakennuttajalle että vuok­ ralaiselle. Keskon K-Citymarkettien ja Anttiloiden ­konseptiohjauspäällikkö Anne Jaakkola oli jo pit­ kään perehtynyt siihen, miten myymälöissä voisi pärjätä vähemmällä energiankulutuksella. – Olimme tehneet Lielahden Kodin Ykkösessä uudenlaisen valaistuksen, joka säästi energiaa 38 prosenttia verrattuna tavalliseen tavarataloon keskittymällä aikaisempaa enemmän siihen, miten valoa kohdennetaan. Raisiossa veimme tätä vielä pidemmälle, Jaakkola kertoo. Standardit passiiviliiketalolle Passiivitalon rakennuttaja Virtanen Yhtiöt Oy oli jo ennestään kiinnostunut passiivirakenta­ misesta. Jaakkola oli yhteydessä VTT:hen, josta ehdotettiin, että samalla voitaisiin kehittää vaa­ timukset ja ratkaisumallit passiiviliiketalolle. Tekesin Kestävä yhteiskunta -hankkeesta saatiin rahoitus kehitystyölle. Raision Kodin Ykkönen sai VTT:ltä ensimmäisen passiiviliiketalo-serti­ fikaatin. – Saimme luotua konseptin, jota voimme hyö­ dyntää niin uudisrakentamisessa kuin sanee­ rauksissakin, Jaakkola kertoo. Tyypillisesti Kodin Ykkönen -myymälä rakennetaan osaksi esimerkiksi kauppakeskusta, jossa on toimittava kauppakeskuksen ehdoilla. – Voimme kuitenkin soveltaa konseptia sovel­ tuvin osin säätämällä esimerkiksi myymälän valaistuksen energiaa säästäväksi. Valaistuksella iso energiansäästö Valaistuksessa olennaista on säätää sitä liikkeen­ tunnistuksella ja ajastimella niin, että valoa on aina siellä, missä sitä kulloinkin tarvitaan. Esi­ merkiksi varaston käytävillä valot syttyvät vain silloin, kun siellä liikutaan. Jatkuvasti palavat valot taas esimerkiksi somistuksessa ovat vähän energiaa kuluttavia led-valoja. Säästöä saadaan myös välttämällä ”hajavaloa” ja lisäämällä koh­ devaloa.

Raision Kodin Ykkösessä energiatehokkuutta passiivirakentamisessa saavutettiin lisäksi mate­ riaalivalinnoilla, tiiviillä ulkovaipalla sekä hyvin suunnitellulla ilmanvaihdolla. Valaistuksen vähentäminen vähensi myös jäähdytyksen tar­ vetta. Varastossa on ikkunoita vain pohjoiseen, jolloin voidaan hyödyntää päivänvaloa, mutta välttää lämmittävää auringonvaloa. Passiivitaloissa on aina tiivis vaippa ja koneel­ linen ilmanvaihto, jolloin ylimääräinen lämpö voidaan ottaa talteen. Ilmanvaihto kuluttaa sitä vähemmän energiaa, mitä tilavammat ja vähem­ män mutkittelevat ilmanvaihtokanavat voidaan rakentaa. Siksi vielä myymälän suunnittelun loppuvaiheessa ilmanvaihtoa optimoitiin sijoit­ telemalla ilmastointikonehuoneiden ja toimisto­ jen paikkoja uudelleen.

”VARASTON KÄYTÄVILLÄ VALOT SYTTYVÄT VAIN SILLOIN, KUN SIELLÄ LIIKUTAAN.” Huolellinen suunnittelu ja toteutus Passiivitaloina toteutetuissa asuinrakennuksissa on tyypillisesti enemmän eristystä, mutta liike­ talossa panostettiin tiiviyteen. Passiiviliiketalon toteutus vaatikin huomattavasti tavanomaista perusteellisempaa suunnittelua ja työmaan val­ vontaa. Rakentamisen aikana erityistä huomiota piti kiinnittää rakennuksen tiiviyteen sertifikaa­ tin saamiseksi. – Tämä oli erittäin hyvin johdettu työmaa, jossa laatuun kiinnitettiin paljon huomiota, ja paikalla oli niin rakennuttajan kuin VTT:nkin asiantuntijoita, Jaakkola kehuu. Itselle, ei myytäväksi Asuinrakennuksissa passiivirakentaminen jää jo nollaenergiarakentamisen jalkoihin. Liike­ taloissa passiivirakentaminen ei kuitenkaan ole vielä yleistynyt. Asiantuntijoiden mukaan syy on se, että liikerakennukset rakennetaan eteenpäin myytäväksi ja passiivirakentaminen maksaa itsensä takaisin vasta vuosien kuluessa. VTT Impulssi  81


”TULEVAISUUDEN TRENDI ON NOLLAENERGIATALO.” – Virtanen Yhtiöt teki tätä rakennusta itselle, eikä myytäväksi. Myös meillä oli tavoitteena olla raken­ nuksessa mahdollisimman pitkään. Siksi oli moti­ vaatio rakentaa rakennusta, jossa on matalat elin­ kaarikustannukset, vaikka rakennus­kustannukset hieman nousisivatkin, Jaakkola kertoo. Keskon myymälät ovat yleensä rakennuksissa vuokralla, ja rakennuttajat yleensä rakentavat liiketalot sillä ajatuksella, että ne myydään eteen­ päin. Tämä ohjaa minimoimaan rakentamis­ kustannuksia, ei elinkaarikustannuksia. – Tässä rakennettiin uudenlainen vuokrasopi­ musmalli, jotta alhaisiin elinkaarikustannuksiin panostaminen olisi molemmille osapuolille kan­ nattavaa, Jaakkola sanoo. Pitkän takaisinmaksuajan vuoksi esimerkiksi aurinkopaneelit jäivät vielä asentamatta. Ne voi­ daan kuitenkin tulevaisuudessa lisätä. Kohti nollaenergiamyymälää? Tulevaisuuden trendi on nollaenergiatalo – tai lähes nollaenergiatalo, mikä vaatii uusiutuvien ener­ gialähteiden käyttöä. Kodin Ykkösen tapauksessa maalämmön käyttöönotto ei olisi ollut kannattava vaihtoehto, sillä tontilla kulkivat valmiina kauko­ lämpöputket. – Nollaenergiarakentaminen kiinnostaa kyllä, mutta se vaatii paljon rakennuspaikalta. Pitäisi olla mahdollisuus käyttää uusiutuvaa energiaa, Jaakkola toteaa. Hän nostaa esiin myös puuttuvan syöttö­tariffin merkityksen aurinkosähkön hyödyntämiselle. Aurinkosähkön asentaminen olisi huomattavasti kannattavampaa, jos sitä voisi myydä valtakunnan­ verkkoon silloin kun sitä syntyy liikaa rakennuksen omaan käyttöön. n 82  VTT Impulssi

ILMASTO VAIKUTTAA SERTIFIOINTIIN VTT EXPERT SERVICES Oy on laatinut sertifi-

ointiperusteet energiatehokkaille rakennuksille ja myöntää niiden mukaan passiivitaloille sertifikaatit. VTT Expert Services Oy on VTT:n tytäryhtiö, jonka vastuulla ovat emoyhtiön työstä riippumattomasti tarjottavat sertifiointipalvelut. Passiivitalon vaatimukset vaihtelevat Euroopan sisälläkin maittain erityyppisten ilmasto-olosuhteiden vuoksi. – Passiivitalon ideaan kuuluu kustannustehokkuus, eli ei ole tarkoitus tehdä energiatehokkaita ratkaisuja hinnasta riippumatta. Siksi esimerkiksi Suomessa ei voida päästä samanlaiseen lämmönsäästöön kuin Keski-Euroopassa, kertoo erityisasiantuntija Mikko Saari, joka oli mukana myös Raision Kodin Ykkösen sertifioinnissa. Hankkeen myötä sertifiointiperusteita päivitettiin paremmin myös liikehuoneistoille sopiviksi. Välimerenmaissa taas ilmaston lämpimyys tuo omat reunaehtonsa. Eri maiden sertifikaateille on kuitenkin määritetty yhteisiä perusteita esimerkiksi EU-hankkeessa Promotion of European Passive Houses, jossa myös VTT on ollut mukana.


VTT

Julkaisija: VTT, Tekniikantie 4 A, Espoo, PL 1000, 02044 VTT. Puhelin 020 722 111. Päätoimittaja: Olli Ernvall, puh. 020 722 6747. Toimitusneuvosto: Erkki KM Leppävuori, Jouko Suokas, AnneChristine Ritschkoff, Kari Larjava, Petri Kalliokoski ja Paula Bergqvist. Toimitus ja ulkoasu: MCI Press Oy. Paino: Edita, Helsinki 2013. Tilaukset ja osoitteenmuutokset: info@vtt.fi. ISSN 1798-0119. Julkaisussa esitetyt mielipiteet ovat haastateltavien esittämiä eivätkä välttämättä vastaa VTT:n kantaa.

2/2013

MCI

VTT on Pohjois-Euroopan suurin soveltavaa tutkimusta tekevä organisaatio, joka tuottaa monipuolisia teknologia- ja tutkimuspalveluja sekä kotimaisille että kansainvälisille asiakkailleen, yrityksille ja julkiselle sektorille. Laaja-alaista osaamista yhdistämällä VTT voi auttaa asiakkaitaan ja yhteistyökumppaneitaan luomaan uusia tuotteita, tuotantoprosesseja ja -menetelmiä sekä palveluja ja näin lisätä elinkeinoelämän kansainvälistä kilpailukykyä sekä yhteiskunnan hyvinvointia. Laajan kotimaisen ja kansainvälisen yhteistyön ja verkostoitumisen avulla VTT varmistaa tiedon ja teknologian tehokkaan siirron ja hyödyntämisen.

VTT Impulssi on lehti tieteestä, teknologiasta ja liiketoiminnasta. Se ilmestyy kaksi kertaa vuodessa suomeksi ja englanniksi.

VTT

Vastaa ja voita Nokia Lumia!

K YLMY YS

JÄÄ JA

T TEKNIIKAN HAASTAVA

TIEDE

biologi Synteettinen rtoa odottaa läpimu

a

TEkno logIa

us Kaivosteollisu n uskoo nousuu

lIIkET oImIn

Kerro mielipiteesi lehdestä ja osallistu arvontaan.

Ta

e uusia UPM tehtaile puusta materiaaleja

Kolmen askeleen polku verkkokyselyyn 1. Mene osoitteeseen www.mcipress.fi / impulssi. 2. Merkitse numerosarja 3. Tämän jälkeen pääset lukijakyselyyn klikkaamalla lähetä-painiketta. Lukijakyselyyn voi vastata kahden viikon sisällä lehden ilmestymisestä. Kyselyyn voivat osallistua kaikki MCI Press Oy:n tuottamien lehtien lukijat. Voit osallistua kyselyyn jokaisen ilmestyvän numeron yhteydessä, mutta vain yhdellä vastauksella lehden numeroa kohden. Kysely ja arvonta koskevat lehtiä, jotka ilmestyvät syyskaudella 2013. Palkinnon arvontaan osallistuvat kaikki vastanneet. Palkinto arvotaan 2.1.2014. Voittajalle ilmoitetaan sähköpostitse tai kirjeitse.

i kanavista:

Seuraa VTT:tä er

VTT www.vtt.fi Facebook facebook.com/VTTFinland Twitter @VTTFinland Youtube youtube.com/VTTFinland Slideshare slideshare.net/VTTFinland

VTT Impulssi  83


43 % SUOMALAISYRITYSTEN YDINTEKNOLOGIOIHIN PERUSTUVISTA INNOVAATIOISTA 43 % SISÄLTÄÄ VTT:N OSAAMISTA.

VTT Tekniikantie 4 A, Espoo PL 1000, 02044 VTT Puh. 020 722 111 www.vtt.fi

VTT Impulssi 2/2013  

Lehti tieteestä, teknologiasta ja liiketoiminnasta.

Read more
Read more
Similar to
Popular now
Just for you