Vihreä kemia Helsingin Yliopistolla tänään

Vihreässä kemiassa sovelletaan periaatteita, joiden avulla vähennetään haitallisten aineiden käyttöä tai syntyä kemiallisissa prosesseissa. Vihreä kemia käsittää mm. ympäristön huomioon ottavan teknologian soveltamisen, ympäristöä mahdollisimman vähän haittaavien menetelmien kehittämisen, uusien kemikaalien ja materiaalien suunnittelun sekä vaihtoehtoisten menetelmien käytön ympäristöön kohdistuvien vaikutusten arvioimiseksi. Kemian laitoksella tehtävän tutkimuksen voidaan katsoa suurelta osin kuuluvan vihreän kemian käsitteen alle.

Laitoksella tehdään vihreän kemian tutkimusta erilaisten teollisuuskäytössä olevien haitallisten kemikaalien korvaamiseksi ympäristöystävällisimmillä aineilla ja vesipohjaisten prosessien kehittämiseksi.

Polymeerimateriaalien valmistus ja vaihtoehtoiset energiamuodot kuulvat vihreään kemiaan. Vesiliukoisia polymeerejä ja latekseja kehitetään korvaamaan käytettäviä liuotinpohjaisia aineita. Tutkimuksen kohteina ovat myös luonnonaineet sekä kemiallisissa prosesseissa käytettävät katalyytit. Katalyyteillä pystytään usein alentamaan reaktioihin tarvittavan energian määrää.

Luonnonaineista tutkimuksen kohteena ovat mm. kasvi- ja ympäristöestrogeenit, steroidit, polysakkaridit, puun kemiaan liittyvät aineet, kuten ligniini ja mäntyöljy sekä ravinnon komponentit, kuten rasvat ja flavonit.

Instrumentaalianalytiikalla ja spektroskopialla on tärkeä merkitys luonnossa tavattavien yhdisteiden tunnistamisessa ja määrittämisessä. Keskeisessä asemassa ovat erilaiset luontoystävälliset uuttomenetelmät, joissa pyritään käyttämään uuttonesteenä paineistettua kuumaa vettä tai ylikriittistä fluidia.

Keskeisenä tutkimusalueena on myös mikro- ja nanoteknologiaan perustuvien menetelmien hyödyntäminen uusien analyysitekniikoiden kehittämisessä, jolla saavutetaan tarvittavien reagenssi- ja liuotinmäärien pienentyminen, mikä puolestaan vähentää mahdollisia ympäristöhaittoja.

Meneillään on myös hankkeita, joissa tietty ongelma ratkaistaan aivan uusilla analyysimenetelmillä. Esimerkkinä on ilman aerosolihiukkasten orgaanisen aineksen koostumuksen selvittäminen, jonka avulla saadaan tietoa partikkelien muodostumisprosesseista ilmakehässä.

Orgaanisen kemian laboratorio

Ullastiina Hakala on orgaanisen kemian laboratoriossa henkilö, joka tekee varsinaista vihreän kemian tutkimusta. Hänen toimialuettaan on tällä hetkellä ioniset liuottimet ja mikroaaltouunin käyttö syntetiikassa. Molempien sovellusten tarkoituksena on noudattaa viheän kemian periaatteita. Tavoite toteutuu jätteiden minimoinnin, vaarattomien kemikaalien käytön, liottimista luopumisen ja energiankulutuksen minimoinnin osalta. Myös turvallisuus ja ajantasainen analyysi ovat tärkeitä.

Ioniset liuottimet ovat Hakalan mukaan tulevaisuutta. Liuotin koostuu orgaanisesta kationista ja epäorgaanisesta anionista ja ovat nesteitä lähes kahteensataan asteeseen celsiusta saakka. Fysikaalisten ominaisuuksien vuoksi liuottavat lähes mitä tahansa, ovat palamattomia ja helppoja kierrättää.

Mikroaaltouunin käyttö syntetiikassa on lisääntynyt voimakkaasti. Moni tutkijoista hyödyntää mikroaaltouuneja orgaanisen kemian laboratoriossa Hakalan lisäksi, eli työtapa on jo laajalti käytössä. Tutkimuksessaan Hakala on löytänyt synteesejä, joissa ilman ionista liuotinta mikroaaltouunin käyttö ei olisi mahdollista, eli tutkimukset liittyvät toisiinsa.

Tutkimus on Hakalan mukaan kiinnostavaa, koska tässä tehdään ns. uutta kemiaa. Vaikka kyseessä on perustutkimus, haasteita riittää ja julkaisukynnys on vielä alhainen. Myös ohjaus ja tuki ulkomaisilta kollegoilta on ollut erinomaista.