Helsingin yliopiston yhteistyöprojektit avaavat metsien ilmastonmuutosvaikutusta, maidontuotannon hiilijalanjälkeä ja tehostavat lääkekehitystä

Tutkimuksen ja yritysten yhteistyönä on mahdollista löytää kullekin alueelle sopivat, ilmastoa viilentävät metsäpuut, ympäristöystävälliset lääkesynteesireitit ja kartoittaa maidontuotantoon liittyviä kasvihuonekaasupäästöjä.

Helsingin yliopistossa käynnistyy kolme Vaikuttavuussäätiön rahoittamaa projektia, joiden ytimessä on yhteistyö yritysten kanssa.

Metsityksen päätöksenteon tueksi käynnistetty projekti tarjoaa metsien ilmastovaikutuksiin perustuvaa tietoa.

– Metsillä on ratkaiseva rooli ilmastonmuutoksen hillitsemisessä, mutta joissakin tutkimuksissa on todettu metsillä olevan myös lämmittäviä vaikutuksia. Sekä puiden että ympäristön ominaisuudet vaikuttavat siihen, miten metsä on vuorovaikutuksessa ilmaston kanssa. Tavoitteenamme on tuottaa tietoa ilmastonmuutoksesta ja samalla edistää suomalaista teollisuutta, toteaa hankkeen vastaava tutkija Sara Alibakhshi.

Hankkeessa selvitetään kaukokartoitusaineistojen avulla, kuinka metsän rakenne, puuston peittävyys ja metsätyyppi – kuten esimerkiksi havumetsä tai lehtimetsä – vaikuttavat ilman lämpötilaan lähellä maanpintaa. Apuna käytetään maailmanlaajuisia paikkatietokantoja. Hankkeessa pyritään hahmottamaan myös, miten erilaiset metsät tai metsättömyys vaikuttavat heijastuvuuteen eli albedoon ja haihduntaan.

Hanketta johtaa professori Petri Pellikka Helsingin yliopiston matemaattis-luonnontieteellisestä tiedekunnasta.

– Tutkijamme tuottavat Terramonitor-pilvilaskentapalveluyrityksen kanssa tarkempaa tietoa metsistä muun muassa koneoppimisen avulla. Uuden ohjelmiston avulla kuka tahansa voi ymmärtää paremmin, minkälaisia puita minnekin alueelle kannattaa istuttaa, jotta metsällä on viilentäviä vaikutuksia ilmastoon.

Esimerkkinä puuston vaikutuksesta Petri Pellikka nostaa esiin Etiopian kahvimetsät, jossa kahvipensaat kasvavat harvan puuston alla. Öisin puustolla on viilentävä vaikutus, kun lämpö ei karkaa tähtitaivaalle, mutta päivisin puut varjostuksellaan laskevat lämpötiloja verrattuna puuttomiin alueisiin.

–  Olemme jo tehneet Vaikuttavuussäätiön hanketta vastaavaa tutkimusta pienessä mittakaavassa Kenian Taitavuorilla, sanoo Helsingin yliopiston Taitan tutkimusasemaa johtava Pellikka.

Kahvipensaat kasvavat puiden alla Etiopiassa.

Etiopialaisessa kahvimetsässä kahvipensaat kasvavat harvan puuston alla. Kuva: Petri Pellikka

Lääkkeiden valmistusreittejä tehokkaammiksi ja ympäristöystävällisemmiksi

Koneoppimista kehitetään myös projektissa, jossa Helsingin yliopiston ja lääkeyhtiö Orion Pharman tutkijat ensimmäistä kertaa Suomessa yhdistävät lääketeollisuuden tarpeisiin synteettistä orgaanista kemiaa, lääkeainekemiaa, katalyysitutkimusta ja koneoppimista. Tavoitteena on esimerkiksi tunnistaa nykyistä tehokkaampia lääkkeiden valmistusreittejä.

– Koneoppimisen avulla rakennamme algoritmeja, jotka voivat ehdottaa parhaita mahdollisia koejärjestelyjen muuttujia ennen kuin yhtäkään halutun yhdisteen synteettiseksi valmistamiseksi tähtäävää koetta on tehty laboratoriossa. Tällaisia tyypillisiä muuttujia ovat yhdisteen valmistamiseen käytettävät katalyytit, apuaineet, liuottimet, lämpötila ja reaktioaika, sanoo hankkeen vastaava tutkija, professori Jari Yli-Kauhaluoma farmasian tiedekunnasta.

Yhdistämällä koneoppiminen uusien yhdisteiden synteesiin on mahdollista saada tehostettua ja optimoitua uusien yhdisteiden valmistusta.

– Tämä mahdollistaa myös vihreän kemian mukaisten ympäristöystävällisten synteesireittien kehittämisen. Parhaimmillaan hankkeen aikana kehitettävät uudet menetelmät voivat tuottaa yhdisteitä, joita ei ole kyetty aikaisemmin valmistamaan. Samalla luomme pohjan seuraavan sukupolven kemistien koulutukselle.

Maidontuotannon ja nurmiviljelyn hiilijalanjälki selville

Karjan rehuksi viljeltävän nurmen N2O- eli dityppioksidipäästöt ovat merkittävä osa maidontuotannon hiilijalanjälkeä. Nurmiviljelyn N2O-päästöt syntyvät luontaisesti maaperän mikrobitoiminnan tuloksena.

– Karkeasti voidaan sanoa, että mitä enemmän maaperässä on typpeä ja mitä voimakkaammin lannoitetaan, sitä suuremmat ovat myös N2O-päästöt. Dityppioksidi on voimakas kasvihuonekaasu, mutta toistaiseksi sen päästöjen osuutta nurmiviljelyn ja maitoketjun ilmastovaikutuksista ei tiedetä, sanoo professori Mari Pihlatie Helsingin yliopiston maatalous-metsätieteellisestä tiedekunnasta.

Helsingin yliopiston tutkijat selvittävät nyt Mari Pihlatien johdolla nurmiviljelyn N2O-päästöjen vaihtelua vuodenaikojen, lannoituksen ja nurmen käsittelyn, kuten niiton, mukaan. Mittauksia tehdään sekä Helsingin Viikissä että Valion nurmitiloilla esimerkiksi Lappeenrannassa, Vetelissä, Haapajärvellä ja Evijärvellä.

Helsingin yliopiston Viikin tutkimustilalle pystytetty SMEAR-Agri-mittausasema tarjoaa jatkuvasti päivittyvää dataa kaikkien kasvihuonekaasujen vaihdosta. Lisäksi tutkijat käyttävät siirrettäviä mittalaitteita ja testaavat erilaisia mittausmenetelmiä ja antureita yhteistyössä hankkeen yritysten kanssa.

– Siirrettävä mittalaitteisto koostuu Helsingin yliopiston kokoamasta mittauskärrystä, jonka laitteet mittaavat hiilidioksidi-, metaani- ja dityppioksidipäästöjä jatkuvatoimisesti erillisestä mittauskammiosta. Myös mittauskammio on suunniteltu ja toteutettu Helsingin yliopistolla. Yhteistyö Vaisalan kanssa antaa mahdollisuuden hyödyntää heidän kehittämäänsä hiilidioksidianturia, mahdollistaa laitevertailua SMEAR-Agri-asemalla ja voi myös tuoda parannusehdotuksia ja uusia innovaatioita tutkimuksessa käytettävään kannettavaan mittauslaitteistoon.

Hankkeessa ovat Valion ja Vaisalan lisäksi mukana Ilmatieteen laitos, Luonnonvarakeskus Luke, Yara ja Soil Scout.

Vaikuttavuussäätiö on rahoittanut yllämainittuja kolmea hanketta yhteensä lähes 630 000 eurolla.

Haluatko kuulla lisää yliopiston yhteistyöstä yritysten kanssa? Ota yhteyttä!