Ä¢¹½Ö±²¥

Euroopan Unioni määrittelee ryhmän alkuaineita kriittisiksi raaka-aineiksi saatavuusriskinsä ja tarpeellisuutensa vuoksi. Viimeisimmässä listauksessa (2020) määriteltiin kriittisiin raaka-aineisiin kuuluvaksi myös litium sekä joukko harvinaisia maametalleja. Näiden tarpeellisuus on kasvanut erityisesti vihreän energiateknologian kehittyessä.

Litiumia tarvitaan erityisesti ladattavien akkujen valmistuksessa pääasiassa sähköauto- ja matkapuhelinteknologiassa. Harvinaisia maametalleja taas käytetään esimerkiksi tuulivoimaloissa ja pieniä määriä löytyy yleisistä kodinkoneista kuten DVD-soittimista, matkapuhelimista, tietokoneista ja televisioista.

Suurimmaksi osaksi tarvittavat raaka-aineet ovatkin peräisin kallioperästä, toisin sanoen mineraaleista ja niistä muodostuvista kivistä. Litium ja harvinaiset maametallit ovatkin hyvin ajankohtainen tutkimuskohde ja näytteet on valikoitu kiinnostavista eurooppalaisista mineraaliesiintymistä.

Laser-spektroskopia mineraali- ja kivianalyysissa

Laser-spektroskopia tarkoittaa tutkimusta, jossa laservalon vuorovaikutuksen seurauksia voidaan mitata materiaalissa.

Romppasen väitöskirjassa hyödynnettävät menetelmät antavatkin erilaista tietoa mineraali- ja kivinäytteistä. Laser-indusoitu plasmaspektroskopia (LIBS) paljastaa mineraalin alkuainekoostumuksen ja se määrittää myös kevyet alkuaineet, jonka vuoksi se soveltuukin erinomaisesti myös litiummineraalien analysointiin. Aikaerotteinen Raman-spektroskopia tunnistaa myös luminesoivat mineraalit molekyylirakenteidensa perusteella. Laser-indusoitu luminesenssispektroskopia paljastaa hyvinkin pieninä pitoisuuksina esiintyvät luminesenssin aiheuttamat alkuaineet, joina harvinaiset maametallit hyvin yleisesti esiintyvät.

Käytetyt laser-spektroskopian menetelmät ovat erinomaisia paikan päällä (in situ) ja linjastolla tehtäviin analyyseihin: Mittausaika on hyvin nopea, näytekäsittely on minimaalista ja mittaus voidaankin siksi tehdä nopeasti suoraan kiven tai mineraalin pinnasta.

Osa väitöskirjatyöstä kuului Suomen Akatemian rahoittamaan kolmen yliopiston yhteiseen LaseREE-konsortioon. Litiumin analysointiin liittyvän LIBS-projektin on rahoittanut geologisen tutkimuksen tukemiseen keskittynyt K. H. Renlundin säätiö.

Taustatietoja

Sari Romppanen valmistui filosofian maisteriksi Turun yliopistosta 2014 pääaineenaan geologia ja mineralogia. Jo hänen pro gradu -tutkimuksensa oli poikkitieteellinen liittyen marjojen ja vesien metallipitoisuuksien määritykseen ja kulkeutumiseen paikallisesta kallioperästä ja maaperästä. Ennen väitöskirjatutkimustaan Romppanen lisäksi työskenteli kaivannaisteollisuudessa, joten hän ymmärtää nopean malmianalytiikan merkityksen.

Tutkimus on julkaistu Jyväskylän yliopiston väitöstutkimusten sarjassa JYU Dissertations 393, Jyväskylä, 2021.
ISBN 978-951-39-8689-6 (PDF), URN:ISBN:978-951-39-8689-6 ja ISSN 2489-9003
Linkki julkaisuun: 

FM Sari Romppasen väitöskirjan "Laser-spectroscopic studies of rare earth element- and lithium-bearing minerals and rocks" tarkastustilaisuus on Jyväskylän yliopistossa maanantaina 14.6.2021 kello 12 alkaen. Vastaväittäjänä on professori Michael Gaft (Ariel University) ja kustoksena on yliopistonopettaja Saara Kaski Jyväskylän yliopistosta. Väitöstilaisuuden kieli on englanti.

Yleisö voi seurata väitöstilaisuutta verkkovälitteisesti.
Linkki Zoom-webinaariin (suositellaan Zoom-sovellusta tai Google Chrome selainta):

Puhelinnumero, johon yleisö voi tilaisuuden lopussa osoittaa mahdolliset lisäkysymyksensä (kustokselle): +358 40 805 3691