Väitös: Hapetusreaktori simuloi päästöjen käyttäytymistä ilmakehässä

Ilmakehän hiukkaset ovat terveysriski ja vaikuttavat ilmastoon. Ajoneuvojen hiukkaspäästöt ovat tiukasti säädeltyjä, mutta päästörajoituksissa ei oteta huomioon hiukkasmassaa, joka muodostuu pakokaasujen hapettuessa ilmakehässä. Tämä johtuu osittain siitä, että sekundääriaerosolin mittaukseen ei ole olemassa standardoitua menetelmää.

Sekundääriaerosolin muodostumista ilmakehässä voidaan arvioida jäljittelemällä ilmakehän olosuhteita laboratoriomittauksissa. Tällaisissa kokeissa kaasumainen näyte altistetaan ilmakehän hapettimille hapetusreaktorissa ja mitataan hapettumisen yhteydessä muodostunut hiukkasmassa. Pakokaasumittauksissa on kuitenkin erityispiirteitä, jotka tulee huomioida hapetusreaktorin käytön yhteydessä.

DI Pauli Simonen kehitti väitöskirjassaan menetelmää, jossa polttomoottoreiden sekundääriaerosolin mahdollista muodostumista määritellään hyödyntämällä hapetusreaktoria. Työssään Simonen keskittyi erityisesti hapetusreaktorin karakterisointiin, pakokaasun esikäsittelyn tarpeeseen, hiukkasmassan mittaamiseen käytettyihin laitteisiin sekä mittaustulosten tulkintaan liittyvä data-analyysiin.

– Hapetusreaktoreita ei alun perin kehitetty päästömittauksiin, joissa esiintyy korkeita typpioksidi- ja hiilivetypitoisuuksia sekä nopeita muutoksia pakokaasun koostumuksessa. Siksi aiemmat mittaus- ja data-analyysimenetelmät eivät suoraan soveltuneet ajoneuvojen sekundääriaerosolin määrittämiseen, Simonen kertoo.

Väitöskirjassa kehitetyn mittausmenetelmän avulla voidaan tutkia keinoja, joilla ajoneuvojen sekundääriaerosolin muodostumista voisi pienentää ja siten parantaa ilmanlaatua. Väitöstutkimuksessaan Simonen havaitsi, että esimerkiksi bensiinin etanolipitoisuuden kasvattaminen tai pakokaasun jälkikäsittelyn lisääminen vähensivät sekundääriaerosolin muodostumista.

Pyhtäältä kotoisin oleva Pauli Simonen työskentelee Tampereen yliopiston Aerosolifysiikan laboratoriossa.

Väitöstilaisuus perjantaina 31. toukokuuta

Diplomi-insinööri Pauli Simosen aerosolifysiikan alaan kuuluva väitöskirja Development and Application of Oxidation Flow Reactors in Engine Exhaust Studies tarkastetaan julkisesti Tampereen yliopiston Tekniikan ja luonnontieteiden tiedekunnassa perjantaina 31. toukokuuta 2024 kello 12 Sähkötalon salissa S2 (Korkeakoulunkatu 3, Tampere).

Vastaväittäjänä toimii yliopistonlehtori, dosentti Axel Eriksson Lundin yliopistosta. Kustoksena toimii professori Miikka Dal Maso Tampereen yliopistosta.