Elokuvallinen hetki käynnisti Alexander Hennin, 28, tien palkituksi tutkijaksi – ”huono” matikkapääkin paljastui myytiksi

Aalto-yliopiston tohtorikoulutettava Alexander Henn tunsi paineita valmisteilla olleen, ligniinin jalostamista käsittelevän väitöskirjansa kanssa pari vuotta sitten.

Viimeisessä väitöskirjaan kuuluvassa tutkimusprojektissaan Henn halusi kehittää aiempaa ympäristöystävällisen tavan muokata ligniinin rakennetta vettähylkivämmäksi.

Taustalla rasitti epäonnistuneita laboratoriokokeita. Väitöskirja oli supistumassa neljästä artikkelista kolmeen.

Henn jatkoi kuitenkin kokeita laboratoriossa, ja lopulta löysi toimivan prosessin. Tulos oli uusi, nopea ja tehokas tapa kiinnittää etikkahappon ja ligniinin veteensitovat rakenteet toisiinsa jättäen vedenhylkivät rakenteet jäljelle. Optimoimalla reaktio saatiin aikaan minuuteissa ja vain 60 celsiusasteen lämpötilassa.

Tämä oli kuitenkin vain ensimmäinen askel: nyt piti todistaa, että työ oli vaivan arvoinen. Henn valmisti muokatusta ligniinistä ligniinipartikkeleita. Oletus oli, että partikkelit toimisivat vettähylkivinä pinnoitteina. Henn kaatoi muokatun ligniiniliuoksen veteen, kuten useasti ennen käyttäessään liuoksia muokkaamattomasta ligniinistä.

Oletus oli, että ligniini värjää seoksen vaaleanruskeaksi kuin maitokahvi. Väri ei kuitenkaan muuttunut.

”Dispersiosta (seoksesta) tuli täysin kirkasta ja läpinäkyvää. Ajattelin, että mitä tämä merkitsee. Eikö ligniinistäni voi tehdä partikkeleita? Sitten katsoin mikroskoopilla, että kyllä se oli toiminut. Seoksesta löytyi ligniinipartikkeleita, jotka olivat niin pieniä, ettei niitä nähnyt, eivätkä sen vuoksi aiheuttaneet muutosta liuoksen väriin”, Henn kertoo.

Henn kokeili partikkeleita pinnoitteena, mutta ne eivät olleet vettähylkiviä. Päinvastoin ne olivat erittäin hydrofiilisia, eli veteen liukenevia. Ominaisuus selittyi partikkelien rakenteella. Suurin osa ligniinistä oli muuttunut vettähylkivämmäksi, mutta pieni osa jäljellä olevista vettä sitovista ryhmistä oli partikkelien muodostuessa kertynyt partikkelien pintoihin.

Henn oli aikaisemmin lukenut huurtumisenestopinnoitteiden toimivuudesta, ja muisti, että nekin ovat vastoin vaistoa hydrofiilisiä.

Tilanne muutti kokeen tavoitteen uusiksi. ”Ajattelin, että kokeilen huurtumisenestoa”, Henn sanoo.

Koe toimi heti täydellisesti.

”Pinnoitin pienen lasinpalasen ja kokeilin, huurtuisiko se. Ei huurtunut. Se oli kyllä hauska testi”, Henn sanoo.

Henn tajusi tieteen vieneen hänet uuden äärelle. Puun ainesosa ligniini taipuisi optisiin sovelluksiin, kuten huurtumisen estäväksi kalvoksi esimerkiksi silmälaseissa tai auton tuulilasissa.

Aalto-yliopiston ”mullistavaksi” kuvaama puupohjainen keksintö voi korvata erittäin myrkyllisiä kemikaaleja. esimerkiksi synteettisiä PFAS-aineita, jotka uhkaavat ihmisiä, eläimiä ja luontoa.

Ligniinikalvojen väri muuttui

Hennin ligniinin läpinäkyvyyteen liittynyttä löydöstä seurasi toinen yllätys. Ligniinipartikkeleiden väri muuttui kalvon paksuuden mukana. Kyse on niin sanotusta rakenteellisesta väristä, joita esimerkiksi kalliimpiin autoihin erikoistunut japanilainen Lexus on kehittänyt.

”Ensin saatiin sininen kalvo, sitten keltainen ja sitten lila”, Henn kertoo.

Henn pokkasi huhtikuussa väitöskirjastaan Suomen Luonnonvarain Tutkimussäätiön 10 000 euron väitöskirjapalkinnon.

Palkintoperustelujen mukaan Henn on väitöskirjassaan kehittänyt muokkausteknologioita, joiden avulla ligniinistä voidaan valmistaa vesipohjaisiin sovelluksiin sopivia nanopartikkeleita. Hän kehitti ligniinistä muun muassa kaksi pinnoitesovellusta, liiman ja lämmönvarastointiin soveltuvia hybridipartikkeleita.

Tutkimus on osa Suomen Akatemian rahoittamaa FinnCERES lippulaivaohjelmaa.

”Huono” matikkapää parani

Alexander Hennin tie palkituksi tutkijaksi vaati sattuman sekaantumista taustalle. Espoossa Mattlidenin lukiota käynyt Henn kertoo pärjänneensä hyvin äidinkielessä, humanistisissa aineissa, biologiassa ja maantiedossa.

Matematiikkaan tai luonnontieteisiin hänellä ei ollut omasta mielestään lahjoja. Lukiotodistukseen oli tulossa kahdeksikko ensimmäisistä kemian ja psykologian kursseista. Henn yllättyi myönteisesti kemian arvosanasta, mutta pettyi psykologian kurssiarvosanaan.

Hennin käsitys siitä, että hän pärjää vain humanistisissa aineissa, ei luonnontieteissä, joutui koetukselle, kun hän sai molemmista kursseista samat arvosanat.

”Oletin, että saisin todennäköisesti psykologiasta ainakin ysin, ja kemiasta ehkä seiskan.” 

Ylioppilaskirjoituksiin vaadittavat, pakolliset kemian- ja psykologian kurssit järjestettiin koulussa päällekkäin, joten molempia ei voinut suorittaa. Henn pohti viimeiseen saakka, kumman aineen valitsisi.

”Ilmoittautumisaika oli päättymässä. Tuijotin varmaan tunnin näyttöä”, Henn kertoo.

Lopulta hiirellä levännyt käsi kuljetti tietokoneen ruudulla näkyneen kursorin kemian kohdalle ja painoi rastin.

”Se oli risteyskohta, elokuvallinen hetki. En istuisi tässä nyt, jos olisin silloin valinnut psykologian”, Henn sanoo Aalto-yliopistolla.

Ylioppilaskirjoituksissa Henn sai pitkästä matematiikasta ja kemiasta ”vain” M:n

”En opiskellut oikein mitään muuta kuin matematiikkaa lukulomalla ja sitä edeltävänä kesänä. Tiesin, että olin riittävän hyvä kaikissa muissa aineissa päästäkseni Aalto-yliopistoon, mutta olin ollut todella heikko pitkässä matematiikassa. Matematiikasta sai silloin eniten pisteitä, joten sitä minun piti opiskella eniten”, Henn kertoo.

Lukion jälkeen Henn pääsi Aalto-yliopiston soveltavan kemian pääaineopiskelijaksi. Opiskelua hän kuvaa haastavaksi aina kandidaattivaiheeseen saakka. Motivaatiokaan ei ollut paras mahdollinen.

”Oli niin paljon mahdollisuuksia. En oikein tiennyt, että mitä haluan tehdä tulevaisuudessa.”

Tulevaisuus selkeni, kun Henn pääsi Monika Österbergin johtamaan tutkimusryhmään Aalto-yliopistossa.

”Ymmärsin, että ok, tätä minä osaan tehdä. Motivaatio nousi. Kun se löytyi, jaksoin taas opiskella, kun huomasin opiskelun tärkeyden”, Henn sanoo.

Ligniini pelastaa maailmaa

Henn sanoo oppineensa aikaa myöten teknisen edistyksen lisäksi myös ligniinitutkimuksen yhteiskunnallisen arvon.

Puupohjaista polymeeriä ligniiniä syntyy teollisuuden sivutuotteena. Ligniinin tehokas hyödyntäminen on hankalaa sen huonon liukoisuuden, matalan reaktiivisuuden ja heterogeenisuuden vuoksi. Ligniinin sivuvirrat menevät nykyisin pääasiallisesti polttoon.

”Suomelle metsät ovat niin arvokas resurssi, että kun puu kaadetaan, se pitää käyttää kunnolla. Metsää tulee kunnioittaa”, Henn toteaa.

Hän myös muistuttaa metsäteollisuuden merkityksestä Suomelle.

”Suomen nykyinen hyvinvointi ei olisi mahdollista ilman metsäteollisuutta ja muuta teollisuutta. Uudet innovaatiot ovat tärkeitä, kun paperi ei käy enää entiseen malliin kaupaksi, eikä meillä on enää Nokiaakaan samalla tavalla kuin ennen”.

Hennin tekemät keksinnöt osaltaan auttavat irtautumaan maailmalle tuhoisista fossiilisista raaka-aineista ja toimivat myös pitkäkestoisena hiilivarastona.

 

Alexander Henn, 28

Väitteli joulukuussa Aalto-yliopiston kemiantekniikan korkeakoulusta.

Väitöskirjassa Scalable Surface Chemistry for Lignin Modification - Creating Value for a Forest-Based Society kehitettiin menetelmiä, joiden avulla teollisuuden sulfaattiprosessista tulevaa ligniinipitoista sivuvirtaa voidaan muokata toiminnallisiin pinnoitteisiin ja lämmöntuottomateriaaleihin liittyviin lisäarvotuotteisiin.

Palkittiin huhtikuussa Suomen Luonnonvarain Säätiön myöntämällä 10 000 euron palkinnolla. Palkinnolla kannustetaan nuoria tutkijakoulutettavia suuntautumaan Suomen luonnonvarojen kestävää käyttöä edistävään tutkimukseen.

Voitti vuonna 2022 Marcus Wallenbergin nuorten tutkijoiden kilpailun Ruotsissa.

Asuu Espoossa. Työskentelee Boreal Bioproducts -yhtiössä tuotekehitysjohtajana.

Harrastaa liikuntaa ja kitaransoittoa. Haaveilee uuden bändin perustamista, ensimmäisen sitten lukioaikojen.

Tero Karjalainen