Väitös

Bakteerit tuottavat sähköä teollisuuden jätevesistä

Johanna Haavisto/ Kuva: Jonne Renvall
Mikrobipolttokennoissa mikrobit muuntavat jätevesien sisältämiä yhdisteitä sähköksi ja samalla puhdistavat jäteveden. Tässä työssä tutkittiin mikrobipolttokennojen sähköntuottoa erilaisia elektrodimateriaaleja ja kuormituksia käyttäen. Lisäksi kehitettiin kustannustehokkaita menetelmiä prosessin nopeaan käynnistämiseen häiriötilanteiden jälkeen.

Johanna Haaviston väitöstyössä tutkittiin ensimmäistä kertaa mikrobipolttokennon soveltuvuutta termomekaanisen selluprosessin (TMP) jäteveden puhdistamiseen. TMP-prosessi tuottaa suuria määriä jätevettä, joka sisältää lähinnä puusta ja kuiduista peräisin olevia biologisesti hajoavia yhdisteitä. Nykyään TMP- jätevesiä käsitellään usein aktiivilietemenetelmällä hyvällä puhdistusteholla. Puhdistuksessa muodostuu kuitenkin paljon ylijäämälietettä ja kulutetaan runsaasti energiaa ilmastus- ja ylijäämälietteen käsittelytarpeiden vuoksi. Mikrobipolttokennoissa energiaa ei tarvita ilmastukseen ja ylijäämälietettä muodostuu hyvin vähän. Lisäksi jätevedestä puhdistettavien yhdisteiden energiasisältö saadaan talteen suoraan käyttökelpoisena sähkönä.

Myös olutpanimoiden jätevesien koostumus soveltuu hyvin mikrobipolttokennokäsittelyyn. Tässä työssä panimovesiä käytettiin sähköntuoton käynnistysnopeutta optimoivissa tutkimuksissa. Mikrobipolttokennoissa sähköntuoton nopea käynnistyminen on tärkeää myös jäteveden puhdistumisen kannalta. Tulokset osoittivat, että sähkökemiallisilla menetelmillä voidaan nopeuttaa sähköntuoton käynnistymistä.

Väitöstyössä tutkittiin myös mikrobipolttokennojen mikrobien selviämistä kylmäsäilytyksestä. Tavoitteena oli kehittää mikrobiyhteisön säilytysmenetelmä prosessihäiriöiden varalle. Mikrobien säilytys on tärkeää, jotta prosessi voidaan käynnistää nopeasti uudelleen mahdollisten prosessihäiriöiden jälkeen. Teollisuusprosessien häiriöt ja alasajot vaikuttavat puhdistamolle tulevan jäteveden laatuun ja määrään ja voivat siten häiritä mikrobiyhteisön toimintaa. Lisäksi jotkut teollisuusprosessit – kuten oluen valmistus – ovat tyypillisesti panostoimisia, jolloin vaihtelu jäteveden määrässä ja laadussa on osa normaalia toimintaa.

Johanna Haavisto on kotoisin Kauhajoelta ja on väitöstyön ohella työskennellyt Tampereen teknillisellä yliopistolla (nykyään Tampereen yliopisto) opetustehtävissä.

DI Johanna Haaviston ympäristöbiotekniikan alaan kuuluva väitöskirja Electricity generation from industrial wastewaters in bioelectrochemical systems tarkastetaan julkisesti Tampereen yliopiston Tekniikan ja luonnontieteiden tiedekunnassa perjantaina 4.10.2019 klo 12 Tietotalon auditoriossa TB109, Korkeakoulunkatu 1, Tampere. Vastaväittäjänä toimii apulaisprofessori Federico Aulenta (Water Research Intitute, National Research Council) Italiasta. Tilaisuutta valvoo professori Jaakko Puhakka.

Väitöskirjaan voi tutustua osoitteessa http://urn.fi/URN:ISBN:978-952-03-1264-0

Kuva: Jonne Renvall