Vesiprofessori Mika Sillanpään tutkimusryhmä pyrkii löytämään keinoja puhdistaa vettä, mikä voisi tuoda apua maapalloa uhkaavaan vesipulaan
Maailmassa on useita paikkoja, joissa vesiongelma on räjähtämässä käsiin, tietää kemian tohtori Mika Sillanpää. Hän johtaa Mikkelissä huippulaboratoriota, jonka vesitutkimus tunnetaan kaikkialla maailmassa.
Mika Sillanpään työ Mikkelissä on varsin kansainvälistä, sillä hänen tutkijaryhmänsä edustaa 20 eri kansallisuutta.
Kiista Niili- tai Brahmaputra-jokien vedenkäytöstä voi aiheuttaa sotia. Jäätiköiden sulaminen Himalajalla voi vaarantaa miljardien ihmisten puhtaan veden saamisen.
Puhtaan veden puute voi johtaa valtaviin kansainvaelluksiin.
Veden laadusta ja saatavuudesta on tullut koko ihmiskunnan tulevaisuuden ydinkysymyksiä, jonka huippuasiantuntemusta löytyy kenties yllättävästä paikasta, Mikkelistä.
Siellä sijaitsee Lappeenrannan-Lahden teknillisen yliopiston LUT:n vihreän kemian osasto. Sitä johtaa yksi alan huippututkijoista maailmassa, vesiprofessoriksi kutsuttu tekniikan tohtori Mika Sillanpää.
Sillanpää valmistui 1992 diplomi-insinööriksi Teknillisestä korkeakoulusta eli nykyisestä Aalto-yliopistosta 2,7 vuodessa. Hän oli kemian laitoksen 110-vuotisessa historiassa kaikkein nopeimmin valmistunut opiskelija.
Sillanpää kuitenkin halusi tulla tunnetuksi muista meriiteistä kuin nopeudesta.
”Olen alusta asti pyrkinyt globaaliin vaikuttavuuteen”, hän sanoo.
Markkinointia ei tarvita
Vuonna 2003 Sillanpää tuli Mikkeliin Itä-Suomen yliopiston vihreän kemian laboratorion professoriksi. Kun laboratorio siirtyi LUT:lle koko nimeltään Lappeenranta University of Technologylle 2011, hänestä tuli laboratorion johtaja.
2018 Sillanpää nousi ainoana kemian alan ja insinööritieteiden suomalaisena tutkijana maailman viitatuimpien noin 3 300 tutkijan Highly Cited Researches -listalle.
Sillanpäällä on yli 500 kansainvälisesti referoitua tieteellistä artikkelia ja yhteensä yli 700 julkaisua, joihin muut tieteilijät ovat viitanneet yli 21 000 kertaa.
Listalle pääseminen kertoo tutkijan julkaisujen tunnettuudesta ja vaikuttavuudesta maailmalla, ja sille pääsee arviolta vain promillen kymmenesosa tutkijoista.
Sillanpään tutkijaryhmä Mikkelissä edustaa 20 eri kansallisuutta Kiinasta Tiibetiin ja Venäjältä Egyptiin, mikä kertoo paitsi aihealueen globaalista merkityksestä, myös laboratorion korkeasta tasosta.
Huippulaboratorion ei tarvitse mainostaa itseään, vaan se voi valita päältä parhaat tutkijat.
”Meihin otetaan paljon yhteyttä, ja meille hakeutuu tutkijoita omalla rahoituksella”, Sillanpää sanoo.
Jätevesi rahaksi
Vihreän kemian laboratorio tutkii erityisesti veden resurssitehokkuutta eli sitä, miten jätevedestä saataisiin irti hyödyllisiä komponentteja.
”Jätevedenpuhdistamo on perinteisesti ollut yrityksille ja kunnille menoerä, joka on täytynyt hoitaa viranomaisvelvoitteiden ja lainsäädännön määräysten täyttämiseksi”, Sillanpää kertoo.
”Me tutkimme, miten puhdistamosta saataisiin voittoa eikä tappiota tuottava resurssitehdas.”
Vihreän kemian laboratorion keksinnöt perustuvat perinteisesti jätevedenpuhdistuksessa käytetyn aktiivilietemenetelmän sijasta membraanibioreaktoriin. Sen ansiosta esimerkiksi mikromuovit ja lääkejäämät eivät päädy puhdistamon läpi vesistöihin.
Vihreässä laboratoriossa kehitetään membraanibioreaktoria hyödyntävää teknologiaa eteenpäin.
”Kehitämme nyt 2030–2040-luvun teknologioita”, Sillanpää kertoo.
Työn alla on membraanibioreaktorin ja mikrobipolttokennon teknologioiden kytkeminen yhteen siten, että jäteveden sisältämää orgaanista ainesta hajottamalla voitaisiin tuottaa sähköä ja lämpöä.
Kehitteillä olevalla sähkökemiallisella menetelmällä jätevedestä puolestaan saadaan talteen ravinteet, joita voidaan hyödyntää edelleen.
Ravinteista voisi esimerkiksi valmistaa biodieseliä tai biohajoavia muoveja, ja esimerkiksi kaivosteollisuuden jätevesien ravinteita taas voisi hyödyntää lannoitteina.
Sillanpää arvioi, että jätevesien puhdistamisen mullistava innovaatio voisi teknisesti olla käytössä jo 5–10 vuoden kuluttua.
Tulokset käytäntöön
Sillanpään työryhmän työn tuloksia hyödynnetään käytännössä vain muutaman kilometrin päässä laboratoriosta Metsä-Sairilan kaupunginosassa.
Mikkelin kaupunki rakentaa parhaillaan sinne historiansa suurinta investointia, ultramodernia ja huipputehokasta 58 miljoonan euron jätevedenpuhdistamoa, jonka teknologia perustuu Sillanpään opiskelijan opinnäytetyöhön.
Jotkut keksinnöt taas ovat hyvin yksinkertaisia. Vakavasta puhtaan veden pulasta kärsiville alueille laboratorio on kehittänyt tavalliselta muovipullolta näyttävän vedenpuhdistimen.
”Pullon sisällä on katalyyttipinnoitteinen putki. Tarvitaan vain auringonvaloa, ja katalyyttipinnoite puhdistaa pullossa olevan veden tuhoamalla patogeenit ja virukset, Sillanpää selittää.
Hän toivoisi Suomen päättäjien ymmärtävän paremmin vesiosaamisen ja siihen liittyvien innovaatioiden viennin bisnesmahdollisuudet.
”Viennin ei pitäisi olla yksittäisten pk-yritysten varassa.”
”Näen, että ihmiskunnan toivo on teknologiassa. Muutakaan tietä ei ole.” Paula Myöhänen / Otavamedia
Puuhun pakoon leijonia
Sillanpää on tutkimusmatkoillaan käynyt 90 maassa. Kohtaamiset ihmisten kanssa jäävät erityisesti mieleen, mutta joskus myös eläinkohtaamiset: esimerkiksi Ugandan Albertinjärvellä hän kiipesi akasiapuuhun karkuun jouduttuaan vesinäytettä ottaessaan sarvikuonojen ja leijonien saartamaksi.
Erityisen tuttu Sillanpäälle on Himalajan alue, jonka jäätiköiltä virtaavista joista ja puroista riippuu kahden miljardin ihmisen vedensaanti Intiassa, Pakistanissa, Nepalissa, Bhutanissa, Tiibetissä ja Bangladeshissa.
Tiibetissä Sillanpää aloitti kenttätutkimukset jo yli 15 vuotta sitten, ja sieltä kerättyyn tietoon perustuvia tieteellisiä artikkeleita on julkaistu jo noin sata.
Sillanpää itse on käynyt Tiibetissä jo noin 35 kertaa tutkimusmatkoilla, ja hän on myös opiskellut tiibetin kieltä.
Jäätiköiden sulamisen vaikutus veden laatuun on ollut Tiibet-tutkimuksen keskiössä. 15 vuoden aikasarjat todistavat, että ilmaston lämpenemisen myötä orgaanisia aineita päätyy veteen enemmän ja humushappojen pitoisuus kasvaa.
Vettä sameuttava humus itsessään ei ole vaarallista, mutta se sitoo vedestä itseensä haitta-aineita samaan tapaan kuin pahamaineiset mikromuovit.
Vesiongelma voi räjähtää
Maailmassa on useita paikkoja, joissa vesiongelma on räjähtämässä käsiin. Yksi niistä on väestöltään jo nyt noin satamiljoonainen Egypti.
”Egypti on ruutitynnyri”, Sillanpää luonnehtii.
Varsin yksinvaltaisesti Niilin vettä hyödyntänyt Egypti vastustaa naapurinsa Etiopian Niilin päähaaran yläjuoksulle kaavailemaa patoa, jota Etiopia tarvitsisi vesipulansa ja vajavaisen energiantuotantonsa vuoksi.
Veden vähyydestä, pohjaveden suolaantumisesta ja voimakkaasta väestönkasvusta kärsivä sekä Niilistä täydellisen riippuvainen Egypti on hankkeesta raivoissaan. Pato vähentäisi Niilin virtaamaa ja veisi Egyptin vesivarannot lähelle YK:n ruokajärjestön FAO:n määrittelemää absoluuttista vesipulaa, 500 vesikuutiota henkeä kohden.
Konflikti väijyy myös esimerkiksi Intialle elintärkeällä Brahmaputra-joella, jonka virtauksen suuntaa Kiina on suunnitellut kääntävänsä pois Intiasta omille mailleen valtavalla tunnelirakennelmalla.
Vesikatastrofit voivat heijastua myös Eurooppaan ja Suomeen, kun ihmiset pakenevat kotimaastaan vesipulan heikentämiä elinolosuhteita.
On mahdollista, että se tapahtuu esimerkiksi väestöräjähdyksen keskellä olevassa Tansaniassa: väestö kasvaa hallitsemattomasti ja merkittävä Victoria-järven kalastuselinkeino vaikeutuu järven vallanneen vieraslajin, vesihyasintin, vuoksi.
Näin yhä useampi ihminen uhkaa jäädä vaille toimeentuloa ja siedettäviä elinolosuhteita, mikä voi saada aikaan suuren muuttoliikkeen.
”Elintasoon liittyvä uhka ja vaara on olemassa”, Sillanpää varoittaa.
Rikkaat maat voivat periaatteessa laittaa rajansa kiinni, mutta onko se oikea vaihtoehto?
”Yksinkertaisia vastauksia ei ole olemassa. Joka tapauksessa palaamme aina kysymykseen siitä, että ihmisiä on liikaa ja maapallon kantokyky ylitetty, sanoo Sillanpää.
Teknologia on ainoa toivo
Tavallinen ihminen voi lamaantua ajatellessaan ilmastonmuutosta ja sen mahdollisia katastrofaalisia seurauksia.
– Moni sivuuttaa asian olankohautuksella, mikä on ymmärrettävää. Ihmisten pitää käydä töissä, huolehtia perheestään ja elää arkista elämäänsä. Kaikki eivät halua ottaa maailmantuskaa harteilleen, eikä tarvitsekaan, Sillanpää sanoo.
Hän tekee tieteilijänä ilmastonmuutoksen haittojen ehkäisemiseksi kaiken voitavansa, jotta esimerkiksi kaikilla olisi puhdasta vettä.
Edes viisaimmilla professoreilla ei ole tietoa siitä, voidaanko ilmastonmuutosta tulevaisuudessa pysäyttää tai sen haittoja ehkäistä. Sillanpäälle maapallomme toivo on tieteessä.
”Näen, että ihmiskunnan toivo on teknologiassa. Muutakaan tietä ei ole.”