Väitös: Nanomittakaavan puukuidut poistavat lääke- ja väriainejäämiä vedestä

Vesistöihin päätyy vuosittain valtava määrä erilaisia synteettisiä tai luonnollisia orgaanisia yhdisteitä, kuten lääkeaineita, hormoneita, muovin lisäaineita ja torjunta-aineita, joilla epäillään olevan haitallisia vaikutuksia eliöstölle ja ihmisille. Yhteistä näille niin kutsutuille mikropollutanteille on se, että ne esiintyvät ympäristössä erittäin alhaisina pitoisuuksina eivätkä ne toistaiseksi kuulu laajojen seurantaohjelmien tai rajoitusten piiriin.
Mikropollutanttien suurin päästölähde ovat kotitalouksien ja teollisuuden jätevedet, joihin ne päätyvät niitä sisältävien valmisteiden tuotannon, käytön ja epäasiallisen hävityksen seurauksena. Perinteiset jätevedenpuhdistuksessa käytettävät prosessit eivät kykene täysin poistamaan mikropollutantteja jätevedestä, joten niitä kulkeutuu päästövesien mukana ympäristöön, missä ne kertyvät eliöstöön. Väestön ikääntyessä vesistöön päätyvän lääkeainekuorman on ennustettu kasvavan, joten tarve uusien poistotekniikoiden kehittämiselle on suuri.
Biopohjaiset ja uusiutuvat selluloosapohjaiset nanomateriaalit ovat lupaava vaihtoehto mikropollutanttien poistoon vedestä. Tämä johtuu niiden luontaisista ominaisuuksista, kuten muokattavuudesta ja suuresta pinta-alasta. Tässä väitöstutkimuksessa tutkittiin kemiallisesti muokattujen nanoselluloosien soveltuvuutta lääke- ja väriaineiden poistamiseen vedestä joko yksinään tai yhdistettynä savipartikkeleihin ja -materiaaleihin (nk. hybridirakenteet).
Nanoselluloosan raaka-aineena käytettiin liukoselluloosaa, jota käsiteltiin kemiallisesti ympäristöystävällisissä syväeutektisissa liuottimissa, minkä jälkeen kuidun rakenne hajotettiin mekaanisesti. Esikäsittelyissä selluloosakuitujen pintaan liitetyt kemialliset ryhmät tehostivat nanoselluloosan valmistusta ja paransivat mikropollutanttien poistotehokkuutta.
Kemiallisesti muokattujen nanoselluloosien soveltuvuutta mikropollutanttien poistoon tutkittiin kolmessa puhdistuskonseptissa (panos, saostus ja suodatus). Tulosten perusteella nanoselluloosat sitoivat mikropollutantteja itseensä, ja puhdistustulos riippui pääsääntöisesti nanoselluloosan määrästä ja liuoksen pH:sta eli happamuudesta. Lisäksi havaittiin, että nanoselluloosan yhdistäminen savipartikkeleihin tai savesta valmistettuihin geopolymeerivaahtoihin edesauttoi materiaalien erotusta käsitellystä vedestä ja paransi optimiolosuhteissa puhdistustulosta.
Tässä väitöstyössä kehitetyt puhdistuskonseptit tuottivat arvokasta tietoa orgaanisten yhdisteiden ja nanoselluloosan vuorovaikutuksesta. Tutkimus osoittaa selluloosasta saatavien nanomateriaalien ja niiden hybridirakenteiden soveltuvan mikropollutanttien vähentämiseen vesiliuoksista. Tuloksia voidaan hyödyntää kehitettäessä uusia materiaaleja erityisesti ympäristösovelluksiin.
----
Filosofian maisteri Tuula Selkälä väittelee tohtoriksi Oulun yliopistossa 19.2.2021. Prosessitekniikan alaan kuuluvan väitöskirjan otsikko on Cellulose nanomaterials and their hybrid structures in the removal of aqueous micropollutants (Selluloosananomateriaalit ja niiden hybridirakenteet vesiliukoisten mikropollutanttien poistossa). Vastaväittäjänä toimii professori Aji P Mathew (Tukholman yliopisto) ja kustoksena professori Henrikki Liimatainen (Oulun yliopisto). Väitöstilaisuus pidetään klo 12 alkaen etäyhteydellä.
Avainsanat
Yhteyshenkilöt
FM Tuula Selkälä, puh. 050 302 7664, sähköposti: Tuula.Selkala@oulu.fi
Viestintäasiantuntija Tiina Pistokoski, Oulun yliopisto, puh. 040 7161 387, sähköposti: Tiina.Pistokoski@oulu.fi
Kuvat

Linkit
Tietoja julkaisijasta
Oulun yliopisto on monitieteinen, kansainvälisesti toimiva tiedeyliopisto. Tuotamme uutta tietoa ja ratkaisuja kestävämmän tulevaisuuden rakentamiseksi sekä koulutamme osaajia muuttuvaan maailmaan. Tärkeimmissä yliopistovertailuissa Oulun yliopisto sijoittuu kolmen prosentin kärkeen maailman yliopistojen joukossa. Meitä yliopistolaisia on noin 17 000.
Tilaa tiedotteet sähköpostiisi
Haluatko tietää asioista ensimmäisten joukossa? Kun tilaat tiedotteemme, saat ne sähköpostiisi välittömästi julkaisuhetkellä. Tilauksen voit halutessasi perua milloin tahansa.
Lue lisää julkaisijalta Oulun yliopisto
Oulun yliopiston opiskelijavalinta on valmistunut1.7.2025 05:51:00 EEST | Tiedote
Oulun yliopiston opiskelijavalinnan tulokset on julkaistu. Syksyllä 2025 yliopiston suomenkielisissä kandidaatti- ja maisteriohjelmissa aloittaa yli 2700 uutta opiskelijaa.
Kemiallinen vakoilija, ksenon, paljastaa esimerkiksi syöpäsolujen jälkiä – Oulussa kehitettiin uusia työkaluja NMR-signaalin tulkintaan30.6.2025 05:02:00 EEST | Tiedote
Ksenonatomi toimii kuin vakoilija, jonka NMR-signaalissa erottuvat ympäristön pienimmätkin muutokset. Oulun yliopiston NMR-tutkimusyksikössä on kehitetty laskennallisteoreettisia työkaluja, jotka avaavat uusia mahdollisuuksia käyttää ksenonkaasua biosensorina.
Susien pääkallot paljastavat susikannan vaihtuneen Fennoskandiassa25.6.2025 05:04:00 EEST | Tiedote
Oulun yliopiston tutkijoiden johtama uusi tutkimus on paljastanut silmiinpistäviä muutoksia Suomen, Norjan ja Ruotsin susien kallon muodossa, mikä heijastaa merkittävää susipopulaation vaihtumista 1900-luvulla.
Euroopan suurin magneettisen resonanssin konferenssi kokoaa lähes 700 tutkijaa Ouluun24.6.2025 07:03:00 EEST | Tiedote
Magneettista resonanssia eri aloilla kemiasta lääketieteeseen soveltavia kansainvälisiä asiantuntijoita kokoontuu Ouluun 6.–10.7.2025 EUROMAR-konferenssiin. Lähes 700 osallistujallaan se on yksi suurimmista Oulussa järjestetyistä kansainvälisistä tieteellisistä kokouksista.
Tutkijat kehittävät älykkäitä bioteknologisia ratkaisuja pohjoisista luonnonvaroista24.6.2025 05:50:00 EEST | Tiedote
Oulun yliopiston johtama uusi tutkimushanke WaVes – Smart Innovative Biotechnology from Arctic Plant-Derived Waxes and NanoBiomaterials keskittyy hyödyntämään arktisista kasveista, kuten pohjoisista marjoista ja kuusen neulasista, saatavia vaha- ja nanobiomateriaaleja korkeaa lisäarvoa tuottavien bioteknologisten sovellusten kehittämisessä. Tavoitteena on edistää kestävää biotaloutta ja luonnonvarojen vastuullista hyödyntämistä erityisesti pohjoisilla alueilla.
Uutishuoneessa voit lukea tiedotteitamme ja muuta julkaisemaamme materiaalia. Löydät sieltä niin yhteyshenkilöidemme tiedot kuin vapaasti julkaistavissa olevia kuvia ja videoita. Uutishuoneessa voit nähdä myös sosiaalisen median sisältöjä. Kaikki tiedotepalvelussa julkaistu materiaali on vapaasti median käytettävissä.
Tutustu uutishuoneeseemme