Teksti Marja Ollakka, kuva Helsingin yliopisto
Timo Pekkasen väitöstyön tuloksia sovelletaan polttoaineiden palamisen mallintamisessa. Hän siirtyi post doc -tutkijaksi ensin Unkariin, ja seuraavaksi vuorossa on MIT Yhdysvalloissa.
Timo Pekkanen, 33, tutki väitöskirjassaan noen muodostuksen kannalta tärkeiden hiilivetyradikaalien hapetusreaktioita. Tutkimusaihe on hyvin ajankohtainen, sillä vaikka muu liikenne sähköistyisikin, raskaassa liikenteessä joudutaan jatkossakin turvautumaan polttomoottoreihin. Näissä käytetyt fossiiliset polttoaineet voidaan korvata bio- ja vetypohjaisilla tai synteettisillä polttoaineilla, mutta näiden palamiskemia voi olla hyvinkin erilaista verrattuna perinteisiin polttoaineisiin. Tämä tulee ottaa huomioon moottoroiden ja palamisolosuhteiden suunnittelussa.
Mikä on väitöskirjasi merkittävin tulos?
Yksi työni merkittävistä piirteistä oli, että tein paljon sekä kokeellista että laskennallista tutkimusta. Kokeet ja laskut tukivat toisiaan. Lopputuloksena pystyin luotettavasti mallintamaan tutkimieni reaktioiden kinetiikkaa (reaktionopeuksia ja -mekanismeja) varsin laajoilla lämpötila- (200–1500 K) ja painealueilla (0.0001–100 bar). Osoitin, että monet tutkimistani reaktioista ovat huomattavasti arvioitua nopeampia.
Kokeiden ja laskujen yhdistäminen on tärkeää palamiskemian tutkimuksessa. Esimerkiksi moottorissa olosuhteet ovat sen verran rajut, että tarkkoja reaktionopeusmittauksia on käytännössä mahdotonta tehdä. Väitöskirjatyössäni tein reaktionopeusmittauksia huomattavasti matalammissa paineissa ja lämpötiloissa kuin mitä esiintyy moottoreissa, ja sitten laskennallisilla menetelmillä ikään kuin ekstrapoloin nämä mittaukset korkeampiin paineisiin ja lämpötiloihin.
”Hiilivedyt hapettuvat ilmakehässäkin – tosin vain paljon hitaammin.”
Miten tuloksiasi voi soveltaa?
Tuloksiani käytetään perinteisten ja tulevaisuuden polttoaineiden palamisen mallintamisessa. On tärkeää, että fossiiliset polttoaineet saadaan korvattua uusiutuvilla polttoaineilla, koska raskaassa liikenteessä polttomoottoreita tarvitaan edelleen. Palamismalleilla voidaan tutkia, miten polttoaineseokset, palamisolosuhteet ja polttomoottorit kannattaa suunnitella, jotta palaminen olisi mahdollisimman tehokasta ja vähäpäästöistä.
Hiilivedyt hapettuvat ilmakehässäkin – tosin vain paljon hitaammin. Tutkimustuloksiani voidaan soveltaa myös ilmakehässä olevien hiilivetyjen hapetuksen mallintamisessa.
Mitä väitöksen tekeminen merkitsi sinulle?
Väitöskirjatyöni oli mukavaa ongelmanratkaisupuuhaa mukavien ihmisten kanssa. Työ oli mielenkiintoista ja keskittyi ongelmiin, joilla on käytännön merkitystä. Joustavat aikataulut tekivät työskentelystä erityisen mielekästä; herätyskelloa ei tarvinnut panna soimaan joka päivä.
Jos asiaa halua pohtia vähän syvällisemmin, sanoisin, että luonnontieteet ovat olleet varsin onnistunut ja ihmiskuntaa eteenpäin vievä hanke. On hienoa olla osa tätä hanketta!
Mitä teet urallasi seuraavaksi?
Teen tällä hetkellä post doc -tutkimusta Unkarissa György Lendvayn tutkimusryhmässä. Tutkin laskennallisilla menetelmillä kemiallisten reaktioiden yksityiskohtia sekä sitä, miten energia ja pyörimismäärä siirtyy molekyylien välisissä törmäyksissä.
Kesällä on tarkoitus siirtyä Unkarista Yhdysvaltoihin, Massachusetts Institute of Technology- eli MIT-korkeakouluun. Jatkan siellä palamiskemian tutkimusta, mutta tutkimusote on hieman aikaisempaa soveltavampi – insinöörikoulu kun on.
Mikä toimii parhaiten työsi vastavoimana – miten tyhjennät pääsi tutkimuksesta?
Vapaa-aikani kuluu pitkälti urheiluharrastusten, lukemisen ja erilaisten pelien parissa.
Timo Pekkasen väitöskirja Experimental and Computational Studies on the Reactions Between Resonance-Stabilised Hydrocarbon Radicals and Oxygen Molecules: A Synergestic Approach tarkistettiin 13.1.2023 Helsingin yliopistossa. Vastaväittäjänä toimi professori Franklin Goldsmith Brown-yliopistosta Yhdysvalloista ja kustoksena tohtori Arkke Eskola Helsingin yliopistosta.
Lue lisää:
Timo Pekkasen sivu ORCID-tietokannassa (Open Researcher and Contributor ID)
