Tekoäly avuksi jäteveden käsittelyn prosessinohjaukseen

Kiertotalous, biotalous, puhtaat ratkaisut ja niihin liittyvä cleantech ovat aktiivisen tutkimuksen ja tuotekehityksen kohteena. TTY:n Digital Colloids -projektissa hyödynnetään dataa ja tekoälyä vedenpuhdistuksen optimoinnissa. Mittauksia on tehty esimerkiksi Tampereen Hiedanrannassa.

Puhtaan veden riittävyys on maailmanlaajuinen ongelma, joten vedenkäsittelyprosessit ja niiden tehokkuuden parantaminen ovat kasvava cleantech-tekniikan segmentti. Tampereen teknillisessä yliopistossa käynnissä oleva Digital Colloids -projekti tavoittelee kolloidiprosessien parempaa ohjausta uudentyyppisen mittausjärjestelmän avulla. Projektissa hyödynnetään prosesseista saatavaa dataa, tekoälyä ja koneoppimista prosesseissa tapahtuvien muutosten ennustamisessa ja prosessien optimoinnissa.

Digital Colloids -projektiin liittyviä tutkimuksia ja mittauksia tehtiin kesällä Tampereen Hiedanrannan alueella.

– TTY:llä aiemmin kehitetty passiiviresonanssitekniikkaan perustuva anturi on muiden mittauksien ohella kesällä ollut mittaamassa Hiedanrantaan rakennetun mikroleväkasvatuspilotin prosessin toimintaa. Jatkuvatoimisesti ja tarkasti säädettävän prosessin optimointi vedenpuhdistuksessa on yksi projektin tavoitteista, Digital Colloids -projektia vetävä professori Erkki Levänen TTY:n materiaaliopin laboratoriosta kertoo.

Mikrolevät sitovat jätevedessä olevan fosforin ja typen kasvuunsa. Kun leväkasvusto poistetaan, jätevedestä saadaan sidottua ravinteita pois luonnonvesiä rehevöittämästä. Levämassaa voidaan edelleen kierrättää lannoitteeksi tai käyttää energian tuotannossa

Kolloidiprosesseja on maailmalla laajasti käytössä vedenpuhdistuksessa, erilaisissa suodatussovelluksissa sekä elintarvike- ja kemian teollisuudessa esimerkiksi maalin valmistuksessa. Muut Digital Colloids -projektissa tutkittavat teollisuusprosessit ovat Outotec Filters Oy:n vedensuodatusprosessit ja GVK Coating Technology Oy:n maalien valmistusprosessit.

– Maalien valmistuksessa tehokas reaaliaikainen prosessiparametrien mittaus mahdollistaa suoraviivaisemman ja tehokkaamman maalinvalmistuksen, joka kuluttaa myös vähemmän raaka-aineita. Näitä prosesseja on jo tutkittu laboratoriomittakaavassa ja tarkoitus on seuraavaksi siirtyä teollisuusprosessien tutkimiseen, Levänen sanoo.

TTY:lla kehitettyä mittaustekniikkaa kehittää ja hyödyntää erilaisissa teollisuussovelluksissa spin-off-yritys Colloidtek Oy. Tekniikan etuna on, että mittausanturin ei tarvitse olla suorassa kontaktissa mitattavaan materiaaliin. Mittausmenetelmää voidaan tästä syystä soveltaa myös kemiallisesti aggressiivisissa ympäristöissä, kuten kaivosteollisuuden jätevesissä. Tekniikalla voidaan mitata muun muassa kiintoainepitoisuuksien ja ionikonsentraatioiden muutoksia.

Digital Colloids -projekti on Business Finlandin rahoittama ja kestää kevääseen 2020 saakka. Projektissa ovat mukana kehitystyötä tekemässä TTY:n materiaaliopin, automaation ja hydrauliikan sekä kemian ja biotekniikan laboratoriot.

Vesitalouden uutiskirjeSyyskuu 201830.9.2018