Kemian alaan kuuluva väitöskirja tarkastetaan luonnontieteiden, metsätieteiden ja tekniikan tiedekunnassa. Tilaisuutta voi seurata Joensuun kampuksella.
Mikä on väitöstutkimuksesi aihe? Miksi aihepiiriä on tärkeää tutkia?
Väitöskirjatutkimukseni keskittyy bromattujen palonestoaineiden (BFR-yhdisteet) tunnistamiseen muovijätteestä suoralla massaspektrometrisella menetelmällä (DIP-MS). BFR-yhdisteitä käytetään parantamaan paloturvallisuutta esimerkiksi elektroniikassa ja ajoneuvoissa, mutta ne voivat olla haitallisia sekä terveydelle että ympäristölle, ja lisäksi ne vaikeuttavat muovien kierrätystä.
Useiden BFR-yhdisteiden käyttöä onkin rajoitettu tai se on kokonaan kielletty EU:ssa. Nykyiset BFR-yhdisteiden analyysimenetelmät ovat joko hitaita tai eivät kykene tunnistamaan yksittäisiä yhdisteitä, mikä vaikeuttaa kierrätysmateriaalien turvallista hyödyntämistä.
Väitöskirjatyössäni kehitetty menetelmä mahdollistaa BFR-yhdisteiden nopean ja yhdistekohtaisen tunnistamisen suoraan kiinteistä muovinäytteistä, ilman niiden monimutkaista esikäsittelyä. Menetelmä tukee kiertotalouden tavoitteita varmistamalla, että kierrätysmuovit täyttävät lainsäädännön vaatimukset ja soveltuvat turvalliseen uusiokäyttöön.
Mitkä ovat väitöstutkimuksesi keskeiset tulokset tai havainnot?
Väitöskirjassani kehitettiin DIP-MS -menetelmä, joka mahdollistaa BFR-yhdisteiden ja muiden lisäaineiden nopean ja suoran tunnistamisen muoveista ilman näytteen esikäsittelyä, kuten liuotusta tai uuttoa. Menetelmä tarjoaa tietoa myös muovien koostumuksesta samalla mittauksella.
DIP-MS osoittautui soveltuvaksi kahden yleisesti käytetyn BFR-yhdisteen, dekabromidifenyylieetterin (decaBDE) ja tetrabromibisfenoli A:n (TBBPA), kvantitatiiviseen analyysiin, ja tulokset olivat yhdenmukaisia perinteisemmän röntgenfluoresenssi- eli XRF-menetelmän kanssa laajalla pitoisuusalueella. Vaikka heksabromisyklododekaanin (HBCD) kvantitatiivinen määritys oli haastavaa sen korkean reaktiivisuuden vuoksi, kaikkien tutkittujen BFR-yhdisteiden havaitsemisrajat alittivat selvästi nykyisen 500 ppm:n sääntelyrajan. Menetelmä tarjoaa siten kierrätysteollisuudelle tehokkaan työkalun haitallisten aineiden seurantaan, mikä edistää kiertotalouden tavoitteita ja lisää turvallisuutta muovien uusiokäytössä.
Miten väitöstutkimuksesi tuloksia voidaan hyödyntää käytännössä?
Tutkimuksen tulokset tarjoavat nopeamman ja tarkemman keinon haitallisten yhdisteiden, kuten bromattujen palonestoaineiden tunnistamiseen ja määritykseen kierrätysmuovijakeista. Tätä voidaan hyödyntää kierrätysmateriaalien laadunvalvonnassa, jotta ne täyttäisivät EU:n kemikaalilainsäädännön vaatimukset ja ovat turvallisia uudelleenkäyttöön. Lisäksi kehitetty DIP-MS -menetelmä soveltuu myös tutkimuskäyttöön erilaisten materiaalien koostumuksen analysoinnissa.
Mitkä ovat väitöstutkimuksesi keskeiset tutkimusmenetelmät ja -aineistot?
Väitöskirjatutkimus oli osa kolmivuotista EU:n rahoittamaa PRIMUS-projektia. Tutkimuksessa käytetyt mallimuovinäytteet valmisti Teknologian tutkimuskeskus VTT. Näytteet valmistettiin seostamalla joko iskunkestävää polystyreeniä (HIPS) tai akrylonitriilibutadieenistyreeniä (ABS) bromatun palonestoaineen (decaBDE, TBBPA tai HBCD) sekä synergistinä toimivan antimonitrioksidin kanssa.
Näytteet analysoitiin lämpötilaohjelmoidun DIP-MS -menetelmän avulla, joka mahdollistaa yhdisteiden erottelun joko kiehumispisteen tai hajoamislämpötilan perusteella. Tuloksia verrattiin XRF-analyysiin, joka on kierrätysteollisuudessa yleisesti käytetty analyysimenetelmä. Toisin kuin XRF, DIP-MS mahdollisti yhdistekohtaisen näytteen tunnistamisen ja osoittautui lupaavaksi menetelmäksi säädeltyjen palonestoaineiden havaitsemiseen kierrätysmuoveista.
FM Krista Grönlundin kemian alaan kuuluva väitöskirja Improving plastic recycling: Direct mass spectrometric analysis of brominated flame retardants in synthetic polymer samples (Kohti tehokkaampaa muovien kierrätystä: Bromattujen palonestoaineiden suora massaspektrometrinen analyysi synteettisistä polymeerinäytteistä) tarkastetaan luonnontieteiden, metsätieteiden ja tekniikan tiedekunnassa, Joensuun kampuksella. Vastaväittäjänä toimii professori Chrys Wesdemiotis, University of Akron, USA, ja kustoksena professori Janne Jänis, Itä-Suomen yliopisto. Tilaisuuden kieli on englanti.
