Teksti Anni Turpeinen, kuva Teemu Kuusimurto
Rodrigo Sernan johtama Smart Cycle on maailman ainoa tutkimusprojekti, jossa tekoälyä käytetään kiertotalousprosessien suunnitteluun. Tapausesimerkkinä Serna käyttää akkuja.
Vaikka akkuja tuodaan kierrätyspisteisiin, materiaalien kierrätys uusiksi tuotteiksi vaatii suuresti kehittämistä. Akut sisältävät useita metalleja, kuten kobolttia, nikkeliä, litiumia ja kuparia, joiden arvo kierrätysmateriaalina on korkea.
”Tällä hetkellä ei ole olemassa tehokasta prosessia, jolla kaikki arvokkaat raaka-aineet saataisiin talteen. Yhdenkin raaka-aineen kierrätysprosessi vaatii useita erilaisia vaiheita, joten kokonaisuus on hyvin monimutkainen”, Rodrigo Serna sanoo.
Ensin mittaus ja olennaiset arvot
Serna tutkimusryhmineen on pureutunut ongelmaan prosessiparametrien kautta. Ensin on tiedettävä, mitkä parametrit ovat prosessin kannalta oleellisia, mitattavia ja toisistaan riippumattomia. Vasta tämän jälkeen kierrätysprosessia voi optimoida kokonaisuutena.
”Akku koostuu useista eri materiaaleista. Mitä enemmän materiaaleja siitä halutaan kierrättää, sitä monimutkaisemmaksi kierrätysprosessi ja sen suunnitteleminen muuttuu.”
”Hypoteesimme on, että tekoäly voisi optimoida monimutkaisen kierrätysprosessin.”
Vertailuparametreiksi on tunnistettu esimerkiksi raaka-aineen taloudellinen arvo, prosessiin kuluva aika ja energiantarve, materiaalin käytettävyys ja prosessin ympäristövaikutukset.
”Tällä hetkellä mietimme, miten näitä parametrejä arvotetaan – mitkä ovat on kokonaisuuden kannalta oleellisimpia”, Serna sanoo.
Tekoälystä apua prosessin kehittämiseen
Kun parametrit ja niiden merkitys kokonaisuuden kannalta ovat selviä, tutkimuksessa käytetään apuna koneoppimista ja tekoälyä.
”Hypoteesimme on, että tekoäly voisi optimoida monimutkaisen kierrätysprosessin, kun kerromme sille oikeat parametrit ja niiden painotukset.”
Smart Cycle -tutkimusta on tehty kaksi vuotta Aalto-yliopistossa. Se on osa Suomen akatemian rahoittamaa Romulus-projektia. Tiimiin kuuluu yksi tohtorikoulutettava ja yksi jatkokoulutettava tutkija.
Nyt tutkimus yhdistyy Turun yliopiston kanssa: professori Milica Todorovicilla on koneoppimiseen erikoistunut ryhmä, josta projektiin tulee yksi tohtorikoulutettava tutkija.
”Tämä on tietääksemme maailman ainoa tutkimusprojekti, jossa tekoälyä käytetään kiertotalousprosessien suunnitteluun. Jos onnistumme, pääsemme esittelemään uuden tavan kierrätysprosessien suunnittelussa ja optimoinnissa”, Serna sanoo.
Tutustu aiheeseen ChemBio-messuilla 10.4.2024
- Rodrigo Serna esiintyy ChemBio-messuilla Kemian päivillä.
- Seminaarikokonaisuus on nimeltään Critical Materials in Circular Economy of Cities (Romulus).
- Sernan esitys: Engineering the circular economy of batteries with artificial intelligence 10.4. klo 13.30.
