Professori Chao He kehittää kokonaisvaltaisia ratkaisuja jätteiden hyödyntämiseen

Mitä tutkit?

Kehitän menetelmiä, joiden avulla jätteistä ja sivuvirroista, kuten jätevedestä, jätevesilietteestä, mädätteestä, muovijätteestä ja biomassajäämistä voidaan tuottaa puhtaampaa energiaa, arvokkaita ravinteita ja kemikaaleja sekä uusia materiaaleja.

Aloitin jätevesilietteen hydrotermisen käsittelyn tutkimisen vuonna 2009. Työni perustuu monitieteiseen lähestymistapaan ja kiertotalouden edistämiseen. Tarkastelen tutkimusaiheita perustutkimuksen, reaktioprosessien, teollisten sovellusten ja kaupallistamisen näkökulmista.

Tällaisten teknologioiden kehittäminen edellyttää tiimityötä. Perustin Kiertotalouden innovaatiot-tutkimusryhmäni (Circular Economy Innovation, CEI) vuonna 2021. Jalostamme jätevesilietteestä uusia raaka-aineita poistamalla siitä epäpuhtauksia ja ottamalla talteen ravinteita, kuten fosforia ja typpeä. Jäljelle jäävä hiilipitoinen materiaali muunnetaan puhtaammiksi polttoaineiksi ja kaasuiksi, joita voidaan hyödyntää kestävien kemikaalien ja biopolttoaineiden tuotannossa. CEI-ryhmä tekee yhteistyötä energiatekniikan, ympäristötekniikan ja kemian tutkijoiden kanssa sekä Tampereen yliopistossa että sen ulkopuolella.

Miksi tutkimuksesi on tärkeää?

Jätteet mielletään usein ongelmaksi, mutta tutkimukseni osoittaa, että ne voivat olla osa kestävää kiertotaloutta. Työni tähtää jätteiden hyödyntämiseen energian, ravinteiden ja materiaalien kestävässä tuotannossa. Näin voidaan vähentää ympäristövaikutuksia, pienentää riippuvuutta fossiilisista luonnonvaroista ja tukea teollisuuden siirtymää kiertotalouteen.

Eräs pohjoismainen yritys rakentaa parhaillaan pilottilaitosta, jossa tätä teknologiaa hyödynnetään sellu- ja paperiteollisuudessa syntyvän jätevesilietteen käsittelyssä.

Mihin suuntaan haluat kehittää alaa? 

Kehitystyöni nojaa kolmeen painopisteeseen: tutkimuksen siirtämiseen laboratoriosta kohti teollisen mittakaavan sovelluksia, kansainvälisen yhteistyön vahvistamiseen sekä tutkimuksen ja opetuksen tiiviimpään yhdistämiseen.

Vien tutkimustani määrätietoisesti laboratoriomittakaavan perustutkimuksesta kohti jatkuvatoimisia pilottiluokan sovelluksia. Tämän kehitystyön seuraava vaihe on uudenlaisen edistyneen leijukerroslaitteiston suunnittelu ja rakentaminen. Sen avulla voimme testata katalyyttisiä ja lämpökemiallisia prosessejamme todellisissa teollisissa käyttöolosuhteissa.

Aion myös hyödyntää toimituksellisia luottamustehtäviäni, kuten rooliani Journal of Environmental Chemical Engineering -lehden toimituksessa, sekä kansainvälisiä verkostojani rakentaakseni kansainvälisiä tutkimuskonsortioita. Näin voimme yhdessä etsiä ratkaisuja maailmanlaajuisiin jätehuollon haasteisiin.

Tampereen yliopiston kansainvälisen ympäristötekniikan kandidaattiohjelman opintosuuntavastaavana haluan tuoda uusimmat kiertotalouden teknologiat osaksi opetusta ja kouluttaa tulevia ympäristötekniikan asiantuntijoita edistämään siirtymää kohti kiertotaloutta.

Mitä haluaisit tutkia seuraavaksi ja miksi?

Jatkan termokemiallisten konversioteknologioiden kehittämistä, mutta haluan myös tutkia, mitä kiertotalouden innovaatioiden kaupallistaminen vaatii teknisesti ja taloudellisesti.

Uudet teknologiat voivat edistää kestävän yhteiskunnan rakentamista vain, jos ne otetaan laajasti käyttöön. Haluan selvittää, miten kehittämiämme menetelmiä voidaan integroida olemassa oleviin raskaan teollisuuden infrastruktuureihin taloudellisesti järkevällä tavalla. Tavoitteeni on yhdistää korkeatasoinen ympäristöteknologia ja pitkäjänteinen liiketoiminnallinen kannattavuus. Jos pystymme osoittamaan, että nämä ratkaisut ovat sekä tieteellisesti vakuuttavia että taloudellisesti elinkelpoisia, voimme saada aikaan todellisia systeemisiä muutoksia.

Kuva: Jonne Renvall, Tampere University

Mistä saat inspiraatiota työhösi professorina?

Saan inspiraatiota kolmesta eri lähteestä. Ensimmäinen niistä on kansainvälinen tiedeyhteisö. Saan uusia ideoita lukemalla kansainvälisiä tiedelehtiä ja katsausartikkeleita sekä osallistumalla tieteellisiin konferensseihin.

Toinen inspiraation lähde on käytännön insinöörityö. On motivoivaa vierailla kansainvälisissä tutkimuslaitoksissa, kerätä teknisiä suunnitelmia ja rakentaa uusia laitteita laboratoriossamme.

Kolmas on monitieteinen toimintatapa. Laaja-alaiset näkökulmat sekä erityisesti rationaalisen päätöksenteon ja resilienssin periaatteet auttavat minua varmistamaan, että tutkimukseni keskittyy pitkän aikavälin vaikuttavuuteen lyhytaikaisten tutkimustrendien sijaan.

Nämä kolme inspiraation lähdettä motivoivat minua pitkäjänteisessä työssä kiertotalouden edistämiseksi.

Mitä teet vapaa-ajallasi?

Joskus työasiat pyörivät mielessä liikaakin. Vastapainoksi vietän aikaa perheeni kanssa ja pelaan poikani kanssa korttipelejä ja pallopelejä. Hän pitää erityisesti jalkapallosta. Luonnossa liikkuminen rentouttaa ja lataa akkuja. Se myös ylläpitää uteliaisuuttani uuden oppimiseen. Mielestäni Suomi tarjoaa hyvät puitteet niin perhe-elämälle kuin liiketoiminnallekin.