Tech Zone

På NTNU forsker vi på vakuumfrysetørking teknologi som gjør det enklere å bevare frukter uten å tilsette noe som helst.

Vi synes folk burde spise vakuumfrysetørret frukt istedenfor chips. Det har ikke noe fett, ingen tilsetningsstoffer, ingen konserveringsmidler, men er likevel sprøtt og har en gooood smak!

Med vakuumfrysetørking har vi mulighet til å holde selve smaken og strukturen lenger. Den tørkede frukten du kjøper i norske butikker, er ofte tilsatt mye sukker og andre stoffer for å konservere den. Med utstyret som finnes i laboratoriene på universitetet, og kunnskapen om faseovergangene til de forskjellige fruktene og bærene, eksperimenterer vi med forskjellige frysetørremetoder der vi slipper å tilsette noe.

Ikke mørk og rynkete

Smaken på vakuumfrysetørket frukter er veldig annerledes enn på de vanlige tørkede frukter som finnes nå. De tradisjonelt tørkede fruktene ser rynkete og mørke ut, og teksturen er bare seig. Frysetørkede fruktbiter er sprø og fargerike, i tillegg til at de er fulle av vitaminer. Milde temperaturer og vakuum i tørkeprosessen gjør det mulig å beholde alle vitaminer og mineraler. De er små vitaminbomber!

Tenk om barn og voksne kunne spise slik vakuumfrysetørret frukt på lørdagskvelden, istedenfor chips! Og hva om flere bedrifter hadde brukt tørket frukt istedenfor fersk frukt, så slipper man at fruktsaften drypper ned i tastaturet?

Mulighetene er mange, teknologien og kunnskapen finnes i laboratoriene våre.

Les mer om forskningsgruppa Industriell prosessteknikk ved NTNU her

Inna Petrova. Foto: NTNU/Maren Agdestein

Ignat Tolstorebrov. Foto: NTNU/Maren Agdestein

Dette blogginnlegget er skrevet av Inna Petrova og Ignat Tolstorebrov, begge postdoktorer ved NTNU – institutt for energi- og prosessteknikk.

Foto: Petrova og Tolstorebrov

Fra «hestedop» som skal gi den perfekte sommerkroppen, til doping i skisporet. Det står mye om doping i media, men hva er egentlig doping, og hvorfor virker det på kroppen som det gjør? Kjemikerne forteller.

Kjemikere ved NTNU studerer den kjemiske oppbygningen av legemidler for å forstå hvordan de virker på kroppen, og hvordan de kan bygges opp for å unngå bivirkninger. Derfor kan de også mye om dopingmidler, ettersom dopingmidler i mange tilfeller opprinnelig ble utviklet til medisinsk bruk. Her er masterstudent Mari Bergan Hansen og labansvarlig Fredrik Heen Blindheim på lab. Foto: Per Henning / NTNU.

1. Hva er doping

Doping er inntak av ulike kjemiske stoffer, på lik linje som vi tar medisiner, men dosene er som oftest mye høyere. Mange stoffer som ansees som doping i dag, ble i utgangspunktet fremstilt som medisiner mot diverse sykdommer.

Det eneste som skiller disse legemidlene fra dopingmidler er hvor vidt en bruker har behov for dem av medisinske årsaker, og i hvilke mengder legemidlene konsumeres. Er man ikke syk, har man derfor ikke behov for verken legemidler eller dopingmidler.

2. Disse hovedtypene av doping finnes, og slik påvirker de kroppen

Ulike grupper av dopingmidler fungerer på samme måte i kroppen. Dopingmidler deles derfor vanligvis inn i tre hovedgrupper:

1. Anabole androgene steroider (AAS), inkludert testosteronpreparater.
Disse dopingmidlenepåvirker dannelsen av proteiner i kroppen vår, slik at produksjonen av særlig muskelproteiner i kroppen øker. Dette kan blant annet føre til økt muskelvekst, økt utholdenhet og økt styrke dersom det kombineres med trening.

Mulige bivirkninger: Økning av store kviser og akner som kan føre til hudinfeksjoner, økt vann- og saltansamling i kroppen som kan gi forhøyet blodtrykk, skade i levercellene og økt risiko for hjerte- og karsykdommer.

2. Veksthormoner
Veksthormoner reagerer med overflate reseptorer på utsiden av cellen overflaten. Dette kan blant annet føre til at organer og vev i kroppen får øker i vekst, samt at ben og knokler også vokser.

Mulige bivirkninger: Hjerte- og karsykdommer, hjertets effektivitet til å pumpe blod til kroppen reduseres, vekst av indre organer, væskeansamling i vev, unormal vekst i hodet, kjeve, nese, hender og føtter, økt risiko for å utvikle diabetes type 2 samt kreft i mage- og tarmsystemet

3. Sentralstimulerende stoffer
Disse midlene virker på sentralnervesystemet vårt. Kjente slike stoffer er amfetamin og kokain. Inntak av sentralstimulerende midler kan gjøre deg våken, gladere, gir deg nedsatt appetitt og økt selvfølelse. Enkelte sentralstimulerende midler er godkjent til medisinsk bruk i Norge.

Mulige bivirkninger: Utmattelse, stort søvnbehov, depresjon, forvirring, paranoid psykose.
Koffein er et eksempel på et sentralstimulerende stoff som gir en mindre alvorlig respons i kroppen.

3. Derfor har doping skadelige effekter på kroppen

Dopingmidler har skadelig effekt på kroppen fordi inntak av disse kjemiske stoffene ikke bare vil ha én enkelt effekt i kroppen, men påvirke flere områder i kroppen.

Når et stoff som opprinnelig ble fremstilt som legemiddel inntas som doping, vil brukeren i de fleste tilfeller ta mange ganger den anbefalte medisinske dosen.

4. Lignende stoffer produseres naturlig i kroppen.

Dopingmidler hermer etter kjemiske stoffer som allerede finnes i kroppen. Ved inntak av dopingmidler forstyrres derimot den naturlige balansen vi skal ha av slike stoffer. Får vi i oss for mye av midlene kan det bli umulig å oppnå en naturlig balanse igjen.

5. Mengden dopingmiddel må man ta før man får effekt

Hvor mye man må ta før man får en effekt av dopingmidler er svært varierende. Det er vanlig at
brukere som tar doping som prestasjonsfremmende midler tar doser som er 10-100 ganger høyere
enn det som er anbefalt for medisinske formål.

Hvor mye man må ta for å få en effekt, er altså
avhengig av effekten man ønsker. Når man bruker et dopingmiddel over tid vil også effekten
reduseres, slik at man må ta høyere og høyere doser for å oppnå ønsket effekt.

6. Slik lages dopingmidler

Dopingmidler som selges på gata kan være laget på et seriøst laboratorium eller fabrikk, men det er det ingen garanti for. Det er også mulig å lage slike kjemiske molekyler i garasjen, i kjelleren eller på kjøkkenet, såkalte «undergrunnslaboratorier».
Den kjemiske prosessen i seg selv er ikke nødvendigvis veldig komplisert, men kjøperen har ikke noen garanti for hva slags stoff det faktisk er, eller hvor stor dosen er.

7. Derfor forsker vi på dopingmidler

Ved Institutt for kjemi ved NTNU studerer vi blant annet et stoff som opprinnelig ble utviklet som en astmamedisin. Legemiddelet er godkjent som astmamedisin i flere land, men i Norge står det på dopinglisten. Etterhvert er det blitt tatt i bruk som astmamedisin for hester. I tillegg til å lindre astmasymptomer kan inntak av middelet gi økt muskelmasse og forbrenning av fett. I Norge er dette legemiddelet ulovlig.

Som mange andre legemidler har dette legemiddelet bivirkninger. Blant annet ekstreme skjelvinger, økt blodtrykk og uregelmessig hjerterytme. Legemiddelet brukes likevel av enkelte som ønsker en snarvei til sterkere og slankere kropp.

Det største markedet for dette legemiddelet er imidlertid for kjøttproduksjon. Flere idrettsutøvere som har fått påvist stoffet i blodet har faktisk hevdet at de må ha fått stoffet i seg ved å ha spist «infisert» biff. Noen har blitt trodd på dette og fått lav straff, men likevel blitt utestengt fra sin idrett en viss tid. Vi ser på den molekylære oppbygningen av virkestoffet i dette legemiddelet for å studere egenskaper ved molekylene som gir disse bivirkningene, og hvordan man kan fremstille ulike astmamedisiner som ikke gir slike bivirkninger.

Dette blogginnlegget er skrevet av:

Mari Bergan Hansen, som tar en mastergrad i kjemi ved NTNU
Fredrik Heen Blindheim, som nylig har fullført en mastergrad i kjemi ved NTNU. Jobber nå som labansvarlig.
Elisabeth Jacobsen, førsteamanuensis ved Institutt for kjemi ved NTNU

Norge kan fortsette å håve inn milliarder på gass, og redde klimaet samtidig. Vi er ganske nært et scenario der norsk gass leverer miljøvennlig karbonfri kraft og varmeenergi i Europa.

Men først må vi fjerne noen fordommer og feiloppfatninger. Og faktisk snakke om de to sakene som norske mediebrukere nesten aldri klikker på – naturgass og EU. (Mitt første møte med naturgass ute i felten var på Oseberg plattformen i 1988 da jeg arbeidet med varmestråling fra fakler. Senere ble det forskning på å redusere miljøutslipp fra gass. For meg er derfor naturgass kjempespennende og jeg kunne snakket i evigheter om sånt). Og så må vi klare å lese en argumentasjonsrekke som ikke egner seg i en overskrift. Derav den kommende analogien til melk.

Les hele blogginnlegget til Johan Hustad på forskning.no

Vi lever i en digital verden, en verden uten grenser. Sammenlignet med den fysiske verden, hvor folk oppfører seg i henhold til lover og sedvaner i landet de bor i, har internettverdenen ingen restriksjoner. Fra tusenvis av kilometer unna kan kriminelle angripe dine bankkontoer, dine enheter – ja, til og med din identitet.

For å beskytte enkeltpersoner og organisasjoner mot online trusler, benytter vi ulike kryptografiske teknikker som kryptering, autentisering og digitale signaturer. Alle disse teknikkene er avhengige av et sikkerhetsoppsett før de kan taes i bruk. Sikkerhetsoppsettet generer en digital «nøkkel» som så kan brukes til å beskytte dine data. Imidlertid er dette litt som i spillet Jenga hvor kloss etter kloss fjernes fra et større tårn: hvis sikkerhetsoppsettet ikke er perfekt, kan den genererte nøkkelen bli svak, og alt faller om.

Dessverre har noen selskaper begynt å sende data før sikkerhetsoppsettet har fullført. Istedenfor blir dataene beskyttet av en svak “forhåndsnøkkel”. Denne praksisen ble startet av Google, og Facebook har begynt å gjøre det samme. Det gjør den gjennomsnittlige bruker sårbar for angrep på nettet.

Så hvorfor er noen bedrifter villige til å gjøre brukere mer sårbare på nettet?
Effektivitet. Nøkkelgenereringen som skjer i løpet av sikkerhetsoppsettet tar tid og kan føre til små forsinkelser. Dette kan for eksempel medføre at det tar lengre tid for en nettside å laste. Ingen liker slike forsinkelser, spesielt ikke nettsider som Google eller Facebook som har tusenvis av besøkende per sekund, så de har begynt å ofre sikkerhet for tid.

Svakheten ved forhåndsnøkkelen kommer av at den er statisk (kan ikke endres). Se for deg et Netflix-passord som ikke kan endres og som du deler med masse venner, mange kolleger, og alle klassekameratene dine.
Ende verre om du poster du dette Netflix-passordet på en offentlig Facebook-side. Dette er jo uklokt. Mange mennesker vil trolig begynne å bruke Netflix-kontoen din som du betaler for. Siden passordet ditt ikke kan endres, er det ingen løsning på problemet. Forhåndsnøkkelene som Google og Facebook benytter er svake på en tilsvarende måte: de fortsetter å bli brukt igjen og igjen, og er basert på informasjon delt mellom mange brukere.

Hos NTNU har vi samarbeidet med en liten gruppe av internasjonale forskere og skapt en løsning på dette problemet som mange kryptografer ikke trodde var mulig. Vi har re-designet sikkerhetsoppsettet matematisk, men også selve den digitale nøkkelen, slik at den kun er «halvt-statisk» og automatisk oppdateres ved bruk. På denne måten er vi i stand til å bygge sikre «Jenga» sikkerhetstårn som ikke faller om, og som også møter de effektivitetskrav som industrien stiller til forsinkelser i det moderne internettet.

Dette blogginnlegget er skrevet av Britta Hale, PhD ved Institutt for informasjonssikkerhet og kommunikasjonsteknologi. Britta var deltaker i Forsker Grand Prix 2017 med dette temaet.

Maskin A 1967 50 år etter at de gikk ut fra NTH. Foto: Terese Løvås.

«Året er 1962, Oljeeventyret er rett rundt hjørnet, og en gjeng ambisiøse gutter har tatt et viktig veivalg i livet. De har valgt Maskin A på NTH i Trondheim, med oppstart høsten 1963, og vet lite om at de neste årtiene vil være med på å prege en teknologisk utvikling på alle fronter, som skal gjøre Norge til et av verdens rikeste land».

Forsiden av Magasinet Tekna nr. 5 2011, gjengitt fra hjemmesiden til NTH Maskin A 1967.

Slik begynner den omfattende artikkelen i Teknas juleutgave i 2011, om den samme flokken som vi ser på bildet foran det ikoniske lokomotivet Bjørkelangen på Gløshaugen. Ingeniørene i avgangskullet for det som i 1967 het NTH Maskin A, samlet seg denne helga i Trondheim for å feire 50 års-jubileum i anledning UKA.

For uinnvidde er «smøregutter» en betegnelse på medlemmene i linjeforeningen Smørekoppen, og i ettertid har siv.ing-studiet skiftet navn til Produktutvikling og produksjon.

Vi takker for et hyggelig besøk!

Instituttleder Terese Løvås viser frem testriggen for den seksylindrede Mercedes-motoren, som var en av riggene under omvisningen som Maskin A 1967 fikk ved institutt for energi- og prosessteknikk i helga. Foto: Roar Stokholm.

Se også hjemmesiden til NTH Maskin A 1963-1967.

Den 25.-27. september dro NTNUs masterstudenter innenfor vannkraft på ekskursjon sørover for å besøke tre ulike vannkraftverk og et turbinverksted.

Studenter fra fire forskjellige fagfelt var invitert på den tre dager lange turen: elkraft, bygg, ingeniørgeologi og prosessteknikk. Ekskursjonen ble finansiert av Norsk Vannkraftsenter (NVKS). Formålet med ekskursjonen er å gi studentene praktisk innsikt i fagfeltet, både for å inspirere til arbeidet med hovedoppgaven, og for å øke den tekniske forståelsen.

Rosten Kraftverk snart i drift

Tidlig mandag morgen møtte 29 trøtte og spente studenter opp foran Hovedbygget på Gløshaugen, hvor bussen ventet. Første stopp på turen var Rosten kraftverk i Sel kommune, et helt nytt kraftverk under utbygging ledet av Eidsiva på vegne av Oppland Energi AS og AS Eidefoss. Utbyggingen ble startet i høst 2014 og anslås å settes i drift våren 2018.

Tre Francisturbinaggregat med ulik installert effekt er installert for å ta høyde for den store variasjonen i vannføring i løpet av året. Etter å ha fått en presentasjon av prosjektet og en omvisning på kraftstasjonen, fikk vi være med opp og se på dammen under utbygging og høre om diverse byggtekniske utfordringer.

Hele reisefølget med omvisere ved dammen til Rosten kraftverk. Foto: NINA og HydroCen/Juliet Landrø

Vamma, Norges største elvekraftverk

Neste dag stod Vamma for tur, sør for Askim. Vamma smykker seg med tittelen Norges største elvekraftverk, og er en del av Glommavassdraget. De første aggregatene ble satt i drift for over 100 år siden, og kraftverket har senere blitt utvidet flere ganger. Den siste utvidelsen foregår nå, med utbyggingen av et nytt, stort kraftverk med felles dam med det eksisterende kraftverket – Vamma 12. Her skal det settes inn et helt nytt Kaplanaggregat, som blir et av Norges største med slukeevne på 500 m³/s. B

Arbeid med generatorgruven. Foto: Tara Berg

yggingen startet høsten 2015, og prosjektet er planlagt ferdigstilt våren 2019. Byggearbeidet var godt i gang, og vi fikk gå ned i tilløpstunnelen og observert de enorme dimensjonene, og kikket ned i generatorgruven som var under arbeid.

Maskinhallen på Vamma. Foto: Tara Berg

Slik monterer man turbiner

Etter en bedre middag og overnatting i Oslo på tirsdag, dro vi onsdag morgen videre til Sørumsand, hvor vi først fikk besøke Rainpower. Her fikk vi høre om arbeidet og utfordringene til et av verdens mest anerkjente vannkraftverksteder etterfulgt av omvisning på deres turbinverksted. På verkstedet får de inn grovemner som så finmaskineres og monteres sammen til løpehjul. Mye av arbeidet er også knyttet til reparasjon og forbedring av gamle løpehjul. Vi fikk sett arbeid på turbiner i alle størrelser fra plattformer og vannkraftverk.

Her utføres det service på en Pelton-turbin i Ranpowers verksted på Sørumsand. Foto: Tara Berg.

Glass og stål på Rånåsfoss

En kort kjøretur unna turbinverkstedet lå neste og siste besøk på agendaen; Rånåsfoss kraftverk, eid av Akershus Energi. Rånåsfoss er et elvekraftverk som også er en del av Glommavassdraget, og er nok et eksempel på et anlegg som har gjennomgått et spennende opprustningsarbeid. Kraftverket består av to stasjoner på hver sin side av dammen; Rånåsfoss II ligger på vestsiden av dammen og stod ferdig i 1983 med ett stort Kaplanaggregat, mens Rånåsfoss III ble satt i drift i 2016 og består av seks aggregater med propellerturbiner. I tillegg til den nye kraftstasjonen med maskinsal i glass og stål, fikk vi også sett den gamle delen av kraftverket og tittet inn i både turbiner og generatorer før vi satte kursen tilbake mot Trondheim.

Den nye maskinsalen på Rånåsfoss. Ganske annerledes enn den gamle (bildet under). Foto: Tara Berg

Mye har endret seg. Dette er den gamle maskinsalen på Rånåsfoss. Foto: Tara Berg

Til sist vil vi gjerne takke Norsk Vannkraftsenter, Eidsiva, Akershus Energi, Hafslund og Rainpower for at dette ble en så vellykket og lærerik ekskursjon!

Dette blogginnlegget er skrevet av Tara Berg, vitenskapelig assistent ved NTNU – institutt for energi- og prosessteknikk.

Sykdommen osteokondrose forårsaker sprekker og løse biter i ledd, som igjen kan gi alvorlige lidelser. I mitt doktorgradsarbeid har jeg brukt en ny teknikk for å forstå hva som skjer i leddene når denne sykdommen oppstår.

Foto: Rikke Stoud Platou.

Osteokondrose er en av de viktigste årsakene til leddproblemer hos griser, men rammer også mennesker og andre dyr. Det er anslått at nesten alle griser får osteokondrose, med eller uten symptomer, og at mange griser må slaktes for tidlig på grunn av dette.

Det har ikke vært kjent hvorfor blodtilførselen stopper opp og osteokondrose oppstår, og å finne årsakene til sykdommen er viktig for å kunne forhindre og behandle den, både hos mennesker og dyr.

Avgjørende med blodtilførsel

De fleste vev i kroppen er avhengig av blodtilførsel. Hvis blodtilførselen blir brutt, til for eksempel en del av hjertet eller hjernen, kan det oppstå hjerteinfarkt eller hjerneslag.

Vekstbrusk er et vev som også kan miste en del av blodtilførselen, og det kan føre til sykdommen osteokondrose. I mitt doktorgradsarbeid har jeg sett på hvorfor blodtilførselen noen ganger svikter i vekstbrusken, og hva som kan skje som følge av det.

Fra vekstbrusk til knokkelvev – kanskje

Vekstbrusk befinner seg på enden av voksende knokler hos barn og unge dyr og blir gradvis erstattet av knokkelvev etter hvert som man vokser. Tap av blodtilførsel til et område i vekstbrusken fører imidlertid til at området ikke erstattes av knokkelvev. Videre kan dette føre til sprekkdannelser og løse biter inni leddet.

Denne lokale forstyrrelsen i knokkeldannelse vises på røntgenbilder, og er kjennetegnet på osteokondrose.

Ny teknikk

I dette prosjektet har jeg brukt en ny teknikk som kalles ikke-lineær optisk mikroskopi til å studere vekstbrusken i kneet til 70-180-dager gamle griser.

Denne teknikken er basert på en intens, pulserende laser som fokuseres på et område i prøver bestående av 100 µm-tykke snitt. Det intense lyset kan vekselvirke med et protein som kalles kollagen, og det gjør at nye lysbølger sendes ut med bølgelengde lik halvparten (445 nm) av bølgelengden til laseren (890 nm).

Dette kalles andre-harmonisk generasjon, og gir informasjon om organiseringen av kollagenet. Jeg brukte også laserlyset til å få informasjon om cellene ved hjelp av to-foton-eksitasjon av fluorescerende molekyler.

Mikroskopbildet viser vekstbrusk og knokkelvev med osteokondrose.*

Med dette avanserte mikroskopet har jeg vist at det er variasjoner i vevet rundt blodkarene. Dette kan være viktig for å forstå hvorfor noen blodkar svikter når de blir innlemmet i knokkelen.

Sprekker og løse biter skapes av sviktende blodtilførsel
Én følge av at blodtilførselen svikter, er at cellene i brusken dør. I noen områder med død brusk ble det påvist mindre kollagen og små sprekker i vevet. Dette kan være starten på større sprekker og brudd.

Denne forskningen har dermed bidratt til å øke forståelsen av hvordan osteokondrose oppstår og hvorfor sykdommen forårsaker sprekker og løse biter i leddet.

Dette blogginnlegget er skrevet av Andreas Finnøy. Han tok doktorgrad i biofysikk ved Institutt for fysikk på NTNU, høsten 2017.
Alternativ kontaktinformasjon.

* Mikroskopbildet i blogginnlegget er hentet fra artikkelen Finnøy, Andreas; Olstad, Kristin; Lilledahl, Magnus Borstad. (2017) Non-linear optical microscopy of cartilage canals in the distal femur of young pigs may reveal the cause of articular osteochondrosis. BMC Vet Res. 13:270

Den splitter nye kjøleriggen skal gjøre butikkjøling mer miljøvennlig.

Riggen SuperSmart-Rack er et resultat av godt samarbeid mellom NTNU, SINTEF og våre industripartnere Danfoss og Advansor. Den er nå offisielt åpnet, i Varmetekniske laboratorier på Gløshaugen.

Forskningsrådet støtter oss med riggen slik at 2/3 av den norske dagligvarebransjen, som er partnere, direkte kan dra nytte av resultatene. Både REMA1000 og Norgesgruppen har sterke miljøprofiler. KPN-SuperSmart-Rack vil bidra til at de kan ta i bruk teknologien når de skal spesifisere kjøleanlegg i fremtiden.

Offisiell snorklipping 17.11.2017. Fra venstre: Terese Løvås, instituttleder NTNU – institutt for energi- og prosessteknikk, Kim Christensen, managing director i Advansor, Armin Hafner, professor ved NTNU – institutt for energi- og prosessteknikk. Foto: NTNU/Maren Agdestein

SuperSmart er NTNU og SINTEF sin paraply av prosjekter innenfor integrerte butikkjøling med CO2 som arbeidsmedium:

Vi startet med REMA1000 Kroppanmarka i 2012, som er Norges første pilotbutikk som viser at 30% energisparing er mulig, selv uten dagens ejektorteknologi.
Sammen med våre venner fra SUT i Polen og Danfoss har vi et samarbeidsprosjekt der vi har to pilotbutikker, en i Spiazzo (Italia) og REMA1000 Prinsensgate her i Trondheim. Her snakker vi om de to første integrerte CO2-kjøleanleggene (frys, kjøl og AC) med ejektorteknologi (!).
SINTEF koordinerer et EU-Prosjekt som heter SuperSmart, der bl.a. kunnskap spres aktivt om hvordan integrerte CO2-anlegg kan brukes i butikker i hele Europa.
NTNU koordinerer enda et EU-prosjekt, MultiPACK, der vi sammen med SINTEF og Danfoss skal vise at integrerte CO2-anleggene kan utkonkurrere HFK-anlegg i Sør-Europa.

Laboratorier er viktig! Forsking i butikker som er i drift er risikosport. Her i laboratoriet kan vi undervise, forske og virkelig gjøre en innsats for våre industripartner.

Skal brukes aktivt i undervisning

Vi gleder oss også til at vi kan bruke denne riggen aktivt i vår undervisning av masterstudenter. Alle våre 4.- og 5.-årsstudenter som velger kuldeteknikk vil bruke SuperSmart-riggen til å gjennomføre laboratorieøvinger.

SuperSmart-riggen skal brukes til kurs i regi av våre industripartner og vi vil tilby Trondheim Fagskole og elever fra videregående skoler som underviser i kuldeteknikk at de kan komme til oss for en dagskurs.

Blogginnlegget er skrevet av Armin Hafner, professor ved NTNU – institutt for energi- og prosessteknikk.

Kan aluminium erstatte stål i høyspentmaster? Aluminium er lett, og har ubegrenset formbarhet. Statnett og mange flere er nysgjerrige. Sammen har de utviklet testmasten Alma. Den inneholder åtte profiler som aldri har vært laget før. NTNU hjalp til å finne de beste.

Alma ble høytidelig døpt hos Kapp Aluminium ved Mjøsas bredd 24. oktober. FOU-direktør Sonja Berlijn i Statnett var gudmor. Champagneflaska knuste på første forsøk.

Mange helikopterturer spart

De neste fem årene skal Statnett montere rundt 2 500 master. Halvparten er utskifting av gamle master, resten er nyanlegg.

Mange av mastene står så ulendt til at de må fraktes med helikopter. I snitt trengs tolv turer for å få på plass en stålmast. Alma veier fem og et halvt tonn, halvparten av en stålmast. Mange kroner er spart hvis antallet helikopterturer kan halveres.

Riktig nok er aluminium dyrere, men Statnett er opptatt av fortrinnene:

– Hvis regnestykkene viser at prisen blir lik, vil vi ta i bruk aluminium. Redusert vekt betyr mindre behov for montering på stedet. Det gjør jobben lettere og sikrere for montørene, sier Håkon Borgen. Han er konserndirektør for teknologi og utvikling i Statnett. På sikt er målet å fjerne behovet for montering over bakkenivå. Dette er bakgrunnen for IPN-prosjektet AluMast, der Alma er første, håndgripelige resultat.

Alma på bakken, 5,5 tonn i alt. Foto: Lena Knutli.

Når knekker den?

Forsker Marius Andersen er NTNUs mann i prosjektet. Etter å ha forsvart doktorgraden sin i SFI SIMLab, ble han engasjert av AluMast for å forske på oppførselen til og modelleringen av aluminiumssøyler. Han har arbeidet spesielt med den mekaniske responsen til aksialbelastede tynnveggete aluminiumsrør. Målet: Å unngå knekking og kollaps. I arbeidet sitt har Andersen benyttet seg av de numeriske simuleringsmetodene og de eksperimentelle teknikkene som er tilgjengelige hos SIMLab.

NTNU-forsker Marius Andersen studerte tynnveggete aluminiumsrør som del av AluMast-prosjektet. Foto: Lena Knutli.

Arbeidet hans var en av faktorene som hjalp til å velge de femten profilene som skulle gi Alma optimale egenskaper. Av og til fører vellykket forskning til at løsningen man har forsket på blir forkastet. I Marius Andersens tilfelle viste hans nitide gransking av rør at de ikke var det optimale valget for store deler av konstruksjonen. Én viktig grunn var behovet for å skru sammen deler med bolter og muttere. Dermed ble halvmåneformede profiler foretrukket.

Perfekt pasta

Alle profilene er produsert hos Hydal på Raufoss, Norges største pastafabrikk. Og da snakker vi om aluminiumspasta. Faguttrykket for det som skjer når aluminiumsbarrer blir varmet opp til optimal temperatur og presset gjennom en form, er ekstrudering. Profilene blir laget av samme legering, 6082, som mastene som ble produsert for 45 år siden. Da satte Hydro opp en serie master ved produksjonsanlegget sitt i Årdal, men det stoppet der.

Åtte av Almas profiler har aldri vært laget før. Det sier en god del om hvor mye forskning og utvikling som er satt inn i prosjektet. Det illustrerer også pasta-egenskapene til aluminium: Bare fantasien setter grenser. I denne sammenhengen er målet at masten skal stå imot enhver tenkelig kombinasjon av strekk, sammenpressing, vridning, vibrasjon og temperatur uten at det går ut over Almas slanke fasong.

Halvmåneprofilen viste seg nyttig. Den tillater bolter i sammenføyningene. Foto: Lena Knutli.

Enkelte steder ble rørprofilene som Marius Andersen studerte, foretrukket. De ble utstyrt med sveisede finner for å tillate boltede koblinger. Foto: Lena Knutli.

Dør ung

Alma dør ung. Trøsten er at hun får oppleve en masse underveis. Profilene har allerede vært vindtestet. Etter dåpen gikk hun gjennom vibrasjonstester hos Kapp Aluminium. Deretter ble hun demontert og sendt til Sevilla i Spania for videre testing. I den aller siste blir hun presset til hun ikke klarer mer.

Målet er å finne ut hvor mye Alma tåler. Hun må være i stand til å takle alle forhold hun kan tenkes å bli utsatt for i det virkelige livet. Samtidig må hun ikke være for sterk. Hvis hun er det, kan hun lages enda lettere.

IPN

AluMast-prosjektet som har produsert Alma, er et IPN-prosjekt, Innovasjonsprosjekt i næringslivet. IPN-prosjektene administreres av Forskningsrådet. Målet er å hjelpe industrien gjennom å bidra til forskning.

AluMast omfatter hele kjeden i et typisk IPN-prosjekt, med forskninga til Marius Andersen og andre i den ene enden. SINTEF Raufoss Manufacturing har spilt en viktig rolle som pådriver, mens Hydro har skaffet aluminium og ekspertise. Statnett er kunden i den andre enden. Deres ønske har vært å framskaffe en aluminiumsmast som både er tilpasset de høyeste spenningsnivåene og nordisk klima og topografi.

Aktive deltakere i AluMast-prosjektet: F.v. Tore Tryland i SINTEF Raufoss Manufacturing og Trond Furu i Hydro. Foto: Lena Knutli.

Etter dåpen understreket alle partnerne hvor nyttig det har vært for prosjektet at alle partene i kjeden har samarbeidet. AluMast er finansiert gjennom egeninnsats hos partnerne og en bevilgning på ti millioner fra Forskningsrådet. I tillegg har Statnett og Innovasjon Norge bidratt med to millioner kroner hver.

Ingeborg Treu Røe, Elise Ramleth Østli og Daniel Tevik Rogstad, i tillegg til 3-4 andre doktorgradskandidater er del av «batteri-gjengen». De har et nært vennskap og felles interesse og samarbeid i sin ph.d.-forskning. Foto: Per Henning/NTNU

Å ta en PhD kan være både spennende, belønnende og ganske utfordrende. Spennende og belønnende på grunn av det interesse og nysgjerrighet som kandidaten sannsynligvis har for sitt valgte forskningsområde og muligheten til å oppdage noe nytt og unikt som verden kan dra nytte av. Utfordrende på grunn av alle eksperimenter som tilsynelatende ikke fører noen steder og for å finne tålmodigheten til å vente på noen signifikante resultater som kan dokumenteres.

NTNU søker nye doktorgradskandidater

Hvis du ikke er klar for arbeidslivet etter at du har fullført masterstudiet og ønsker å dykke inn i forskning i et område som interesserer deg, så kan en doktorgradsstilling være et godt valg.

NTNU søker nå etter nysgjerrige og entusiastiske forskere som ønsker å ta en doktorgrad innenfor naturvitenskap og teknologi. Utlysningene finner du på jobbnorge.no

Felles utlysning for instituttene ved Fakultet for naturvitenskap

Doktogradsstillinger ved NTNU

Her er historien og erfaringene fra to ferske doktorgradskandidater ved Institutt for materialteknologi:

Elise Ramleth Østli og Daniel Tevik Rogstad – doktorgradskandidater ved Institutt for materialteknologi. Foto: Per Henning/NTNU

Brennende interesse for forskning og å oppdage noe nytt

Daniel Tevik Rogstad og Elise Ramleth Østli startet sin doktorgradsforskning i høst. Daniel kommer direkte fra masterstudiet ved NTNU og Elise tok sin mastergrad for to år siden. Begge to er sivilingeniører fra det 5-årige masterprogrammet i kjemi og bioteknologi. Daniel hadde et mål om å drive med forskning fra en tidlig alder.

«Helt siden videregående skole har jeg ønsket å jobbe med fornybar energi – å bidra til noe nytt og å drive med forskning. Å følge opp min mastergrad med en doktorgrad var et naturlig valg for meg», sier han.

For Elise vokste ønsket om å fortsette med forskning frem når hun jobbet med sin masteroppgave

«Jeg ble inspirert til å ta en doktorgrad da jeg arbeidet med masteroppgaven min. Da fikk jeg muligheten til å være del av flere forskjellige forskningsmiljøer ved NTNU. Jeg lærte mye og ønsker med en doktorgrad å fordype meg innenfor et forskningsområde», sier hun

Tydelige forskjeller mellom en mastergrad og en doktorgrad

Både Daniel og Elise syns at det finnes noen tydelige forskjeller mellom å ta en mastergrad og å være doktorgradskandidat.

«Å ta en doktorgrad krever mer selvstendig arbeid, og retningslinjene er ikke så klare som når du skriver masteroppgaven din. Å ha en veileder eller assisterende veileder til stede er svært viktig i løpet av forskningen, spesielt i begynnelsen av en doktorgrad», sier Daniel.

Det er mye informasjon å gjennomgå, før man starter med en doktorgrad i tillegg til de obligatoriske doktorgradskursene og undervisningsforpliktelsene.

«Vi går gjennom mye forskningslitteratur på nettet for å finne ledetråder om hva som har blitt gjort før, mulige arbeidsmetoder som vi kan bruke og for å finne inspirasjon til forskningen vår», sier Elise

Elise holder opp en bit av litium, materialet som holder ladningen i litium-ion batterier. Foto: Per Henning/NTNU

Forbedrer litium-ion batterier

Daniel og Elise jobber med litium-ion batterier. De bidrar til forbedringen av den allerede eksisterende batteriteknologien. Daniel prøver å erstatte grafitt i anoddelen av batteriet med silisium. Silisium har høyere energitetthet og vil derfor generere kraftigere batterier som varer lenger. Den største utfordringen er at silisium har en tendens til å ekspandere og mister derved mange fordelaktige egenskaper.

Elise jobber med den andre siden av batteriet, katoden. Målet med hennes forskning er å finne et materiale til høyspenningskatoden som vil øke energitettheten til batteriet. Utfordringen her er at elektrolytten i katoden kanskje ikke er stabil nok når høyspenningen øker (en elektrolytt er et stoff som inneholder frie, bevegelige ioner og som derfor er elektrisk ledende. – Wikipedia).

Daniel og Elise jobber tett sammen, og i hovedsak er de på jakt etter en elektrolytt som fungerer både for Elises høyspenningskatode og Daniels silisiumanode.

Sluttresultatet; et litium-ion-batteri. En dag i nær fremtid håper Daniel og Elise å produsere et sterkere og mer holdbart batteri enn dette. Foto: Per Henning/NTNU

En viktig del av doktorgraden er å produsere publikasjoner. En doktorand er pålagt å være hovedforfatter av minst 3 publikasjoner som blir publisert i anerkjente tidsskrifter.

Daniel og Elise er begge enige om at å ta en doktorgrad er en nyttig og spennende erfaring med noen store utfordringer, men at det definitivt er verdt å ta sjansen til å bidra til en bedre, mer kunnskapsrik og grønnere verden.

Eksempler på doktorgrader innenfor naturvitenskap og teknologi

Kristine Kvangarsnes ved Institutt for biologiske fag Ålesund tar en doktorgrad om proteinoksidasjon hos feite fiskearter. Foto: Per Henning/NTNU

Anna Synnøve Røstad Nordgård ved Institutt for bioteknologi og matvitenskap tok en doktorgrad med fokus på miljøbioteknologi og biogass. Foto: Per Henning/NTNU

Cansu Birgen ved Institutt for kjemisk prosessteknologi. Målet med Cansus doktorgrad er å få bakterier til å produsere bærekraftig flydrivstoff. Foto: Per Henning/NTNU

Audun Formo Buene ved Institutt for kjemi tar en doktograd om organiske solceller. Foto: Per Henning/NTNU

Ingrid Henry ved Institutt for bioteknologi og matvitenskap tok en doktorgrad om karbonfangst og lagring (CCS) for å fjerne CO₂ fra planeten. Foto: Per Henning/NTNU

Vegard Flovik ved Institutt for fysikk tok en doktorgrad innen teoretisk fysikk. Foto: Per Henning/NTNU

Thomas Bakka ved Institutt for kjemi tok en doktorgrad om kampen mot multiresistente bakterier. Foto: Per Henning/NTNU

Espen Undheim ved Institutt for materialteknologi forsvarer snart sin doktorgrad om å forbedre kvaliteten på solceller. Foto: Per Henning/NTNU

Mercy Afadzi ved Institutt for fysikk tok en doktorgrad innenfor biofysikk og medisinsk teknologi. Foto: Per Henning/NTNU

Mari Løseth ved Institutt for biologi undersøkte miljøforurensning hos fugler i sin doktorgrad.

Nikola Kanas ved Institutt for materialteknologi designer og behandler termoelektriske materialer i sin doktorgrad. Foto: Per Henning/NTNU

Les mer om Nikola Kanas erfaringer som doktorgradskandidat i Norge og ved NTNU (på engelsk)

Hvordan oppfører forskjellige kvartstyper seg når de varmes fra 20 til 1500 °C? Svaret kan hjelpe oss til å produsere materialer med mindre avfall.

Silisium har en rekke bruksområder i vår hverdag. Smarttelefonen du holder i hånda inneholder silisium, og det samme gjør alle andre elektroniske enheter med en transistor. – Det finnes i alt fra medisinsk utstyr til aluminiumslegeringer og solceller. Med andre ord: silisium er avgjørende for vårt teknologiske liv.

Mineralet kvarts er råmateriale til produksjon av silisium. Mineralet kan finnes på de aller fleste steder rundt omkring på Jorden, men i forskjellige former. Sandstrender inneholder blant annet en stor mengde kvarts, som er en type silisiumdioksid. Jeg forsker på hvordan vi kan utnytte kvarts til det maksimale i silisiumproduksjon.

En bit kvarts. Du har sikkert sett en lignende utallige ganger ute i naturen uten å tenke over det. Men den er altså råvaren til en rekke høyteknologiske utviklinger.

Silisiumproduksjon

Produksjon av silisium kan noe forenklet deles opp i følgende punkter:

Kvarts puttes opp i en stor ovn sammen med ulike karbonmaterialer, som for eksempel koks.
Energi tilføres prosessen for å øke temperaturen til rundt 2000 °C.
En rekke kjemiske reaksjoner skjer
Flytende silisium kan tappes fra ovnen.

En silisiumovn i industriell skala. Råmaterialene tilsettes på toppen, og vil synke nedover i ovnen. Diameteren på en slik ovn kan være rundt 10 meter. Illustrasjon av Thorsteinn Hannesson. (2016). The Si Process – Drawings.

Samme byggesteiner, forskjellig oppførsel

Selv om produksjon av silisium høres veldig enkelt ut, nesten som å bake en kake, er det veldig komplekst. En av tingene som kompliserer prosessen er at det du putter inn i ovnen vil påvirke hvor bra (hvor energieffektivt) ovnen klarer å produsere det du vil ha.

Siden kvarts finnes overalt i verden, har de forskjellig geologisk historie, urenheter og trykk- og strekkbelastninger gjennom millioner av år i jordskorpa. Dette vil påvirke hvordan kvarts oppfører seg i en silisiumovn ved 2000 °C.

I min forskning forsøker jeg å måle akkurat dette: Hvordan oppfører kvarts seg ved høye temperaturer, og hvorfor oppfører den seg akkurat slik?

Sett under ett ender kun 10 % av ressursene vi henter fra naturen opp i produktene vi lager. Resten mistes under produksjonen som avfall. Dette er ikke veldig bærekraftig, og vi burde begynne å bruke mer av det vi allerede henter ut. Et steg på veien er å øke kunnskapen om kvarts og hvordan denne påvirker silisiumproduksjon. Jeg undersøker blant annet hvordan sjokkoppvarming påvirker kvartsen. Det er dette som skjer når kvarts tilsettes en silisiumovn.

Sjokkoppvarming av kvarts

En av egenskapene jeg undersøker er hvordan forskjellige kvartstyper takler en temperaturøkning fra romtemperatur til 1500 °C. Når kvarts blir eksponert for slike temperaturer, vil den sprekke opp og produserer en større mengde små biter i ovnen. Dette kan føre til en mer tettpakket masse i ovnen, noe som påvirker oppførselen til ovnen og hvor godt den produserer.

To forskjellige kvartstyper etter sjokkoppvarming til 1500 °C. Typen til høyre har produsert en større mengde små partikler.

Totalt sett skal jeg undersøke tre forskjellige kvartstyper og fem forskjellige egenskaper. Deretter skal jeg prøve å se sammenhengen mellom egenskapene jeg måler med de fundamentale egenskapene hver kvartstype har. Forhåpentligvis vil jeg være i stand til å forutse hvordan en type kvarts oppfører seg i ovnen.

Hvis vi vet dette, kan man gjøre to ting:

Tilpasse de andre ovnsparameterne til kvartsen slik at produksjonen blir så effektiv som mulig.
Teste nye mulige kvartstyper før man etablere en ny kvartsgruve

På denne måten kan energi, utslipp til miljøet og inngrep i naturen reduseres!

Dette forskningsprosjektet er i samarbeid med Elkem AS, og er finansiert av Forskningsrådet.

Kvarts er en type silisiumdioksid som er satt sammen av ett silisiumatom og to oksygenatomer. I produksjonen av silisium er karbon og energi (varme) tilsatt, og vi ender opp med silisium og karbonmonoksidgass. Illustrasjon av Thorsteinn Hannesson. (2016). The Si Process – Drawings.

Dette blogginnlegget er skrevet av Karin Fjeldstad Jusnes. Hun er stipendiat ved Institutt for Materialteknologi, NTNU.

På NTNU forsker vi på vakuumfrysetørking teknologi som gjør det enklere å bevare frukter uten å tilsette noe som helst.

Vi synes folk burde spise vakuumfrysetørret frukt istedenfor chips. Det har ikke noe fett, ingen tilsetningsstoffer, ingen konserveringsmidler, men er likevel sprøtt og har en gooood smak!

Ikke mørk og rynkete

Mulighetene er mange, teknologien og kunnskapen finnes i laboratoriene våre.

Les mer om forskningsgruppa Industriell prosessteknikk ved NTNU her

Inna Petrova. Foto: NTNU/Maren Agdestein

Ignat Tolstorebrov. Foto: NTNU/Maren Agdestein

Dette blogginnlegget er skrevet av Inna Petrova og Ignat Tolstorebrov, begge postdoktorer ved NTNU – institutt for energi- og prosessteknikk.

Foto: Petrova og Tolstorebrov

Hvordan oppfører forskjellige kvartstyper seg når de varmes fra 20 til 1500 °C? Svaret kan hjelpe oss til å produsere materialer med mindre avfall.

En bit kvarts. Du har sikkert sett en lignende utallige ganger ute i naturen uten å tenke over det. Men den er altså råvaren til en rekke høyteknologiske utviklinger.

Silisiumproduksjon

Produksjon av silisium kan noe forenklet deles opp i følgende punkter:

Kvarts puttes opp i en stor ovn sammen med ulike karbonmaterialer, som for eksempel koks.
Energi tilføres prosessen for å øke temperaturen til rundt 2000 °C.
En rekke kjemiske reaksjoner skjer
Flytende silisium kan tappes fra ovnen.

Samme byggesteiner, forskjellig oppførsel

I min forskning forsøker jeg å måle akkurat dette: Hvordan oppfører kvarts seg ved høye temperaturer, og hvorfor oppfører den seg akkurat slik?

Sjokkoppvarming av kvarts

To forskjellige kvartstyper etter sjokkoppvarming til 1500 °C. Typen til høyre har produsert en større mengde små partikler.

Hvis vi vet dette, kan man gjøre to ting:

Tilpasse de andre ovnsparameterne til kvartsen slik at produksjonen blir så effektiv som mulig.
Teste nye mulige kvartstyper før man etablere en ny kvartsgruve

På denne måten kan energi, utslipp til miljøet og inngrep i naturen reduseres!

Dette forskningsprosjektet er i samarbeid med Elkem AS, og er finansiert av Forskningsrådet.

Dette blogginnlegget er skrevet av Karin Fjeldstad Jusnes. Hun er stipendiat ved Institutt for Materialteknologi, NTNU.

Fredag 9.mars skal 312 skoleelever + 34 lærere fra 17 videregående skoler konkurrere om hvem som har designet den beste el-fergen, hvem som har laget den beste vindturbinen og hvem som vinner åpen klasse i marine konstruksjoner.

Ocean Space Race er en nasjonal konkurranse for elever ved videregående skoler med faget «Teknologi og forskningslære» på læreplanen. Konkurransen blir arrangert av Samarbeidsforum Marin, SINTEF Ocean og NTNU i felleskap. Elevene konkurrerer om å bygge beste båtmodell i skipsdesign, design av vindturbin og marine konstruksjon i åpen klasse. I år er det 10 års jubileum for Ocean Space Race.

Designer batteridrevne ferger

Foto: Vegard Sæther

I år er det hele 29 konkurransegrupper i ‘Den Unge Skipsdesigneren’. Oppgaven er endret til å omhandle batteridrevne ferger over Sognefjorden. Dette er gjort for å engasjere elever til å se miljøaspektene ved å erstatte eksisterende diesel-ferge med elektrisk ferge.

Gruppene som konkurrerer i klassen ‘Den Unge Skipskipsdesigneren’ skal testes for fart, manøvrering og stabilitet. I fartsprøve skal modellskipene kjøre bassenget på langs (ca. 70 m), én vei, hurtigst mulig. Manøvreringsprøven tester manøvreringsevnen til modellskiper, hvor den skal kjøre sikksakk mellom fem bøyer som ligger med to meters mellomrom. Båtene skal kjøre slalåm frem og rett rute tilbake. Stabilitet/krengeprøven tester modellskipets stabilitet ved påført krengemoment på 7,5 kg*cm (0,75 Nm).

Nysgjerrighet og kreativitet

I ‘Åpen klasse’ er det påmeldt fem konkurransegrupper. Dette er en konkurranse som skal pirre nysgjerrigheten og kreativiten til elevene med tanke på skipsdesign fra vikingtiden til i dag, marine ressurser og matproduksjon til sjøs, marin forsøpling og energi. Modellene som konstrueres i åpen klasse får mulighet til å gjennomføre farts-, manøvrerings- og stabilitetsprøvene etter eget ønske. I denne konkurranseklassen vil kreativitet og design påvirke sluttresultatet.

Foto Vegard Sæther

Populær vindturbinklasse

Vindturbinklassen omhandler vindenergi, hvor det er påmeldt hele 13 konkurransegrupper!

Deltakerne i denne klassen skal gjennom to tester:

Produsert effekt: Vindturbinen vil bli utsatt for vind i en hastighet på 6 m/s. Den produserte effekten vil bli målt.
Knekktest: Det bli påsatt en horisontal kraft som øker helt til konstruksjonen knekker. Høyeste poengsum blir gitt til gruppen som har flest kilogram knekklast per kilogram konstruksjon.

Foto: Pål Leraand

Ocean Space Race er i gang fra 8.-9.mars med omvisning, foredrag, innblikk i studentlivet og ikke minst gjennomføring av konkurranseklassen ved Havbassenget ved Marinteknisk Senter.

Denne teksten er skrevet av Dhanushi N. Attanapola,
student ved Institutt for marin teknikk

Foto: Shutterstock

Sirkulær økonomi er en tenkemåte der ideen er å maksimere verdiskapning ved å utnytte råmaterialer og ressurser i sirkulære systemer, også kjent som sirkulære modeller. Det kan handle om å utvide livet til et produkt, ved reparasjon og reproduksjon, eller tilby produktet som en tjeneste. En sirkulær økonomi betyr også å finne forretningsmuligheter for både eksisterende og nye bedrifter gjennom økt verdiskapning, f.eks. ved å ta tilbake produkter, tilby nye tjenester, gjenbruk av deler og komponenter, resirkulere materialer osv.

På denne måten kan en sirkulær økonomi bidra til økt effektivitet i verdikjeden og mer effektiv bruk av naturressurser og energi, noe som fører til økt konkurranseevne, vekst og flere jobber.

CIRCit fokuserer på utvikling av verktøy og fremgangsmåter basert på den nyeste vitenskapen og i nært samarbeid med bedrifter for å gjøre det mulig for den nordiske industrien å:

Forstå det samlede potensialet ved implementeringen av sirkulær økonomi
Lage nye forretningsmodeller – inkludert nye tilbud og verdiforslag
Utvikle sirkulære produkter, tjenester og løsninger – for økt verdiskaping
Støtte bruk og håndtering av sirkulære produkter, tjenester og løsninger gjennom smarte IT-løsninger
Lukke materialstrømmer ved gjenbruk, reproduksjon og resirkulering
Sikre at de sirkulære løsningene også er mer bærekraftige

Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet (NTNU) har en sentral rolle i det nylig igangsatte CIRCit-prosjektet, som skal lede og støtte den nordiske industrien i overgangen til bærekraftighet gjennom sirkulær økonomi. Målet er at den nordiske industrien skal etablere seg selv som en forløper på området og samtidig styrke sin posisjon i et svært konkurransepregete internasjonalt marked.

Verktøyene og fremgangsmåtene som blir utviklet i CIRCit-prosjektet vil bli gjort fritt tilgjengelig for den nordiske industrien. Hvis bedriften din vurderer sirkulær økonomi, eller har faktisk begynt å integrere sirkulær økonomi i virksomheten din, oppfordrer vi deg til å bli med oss som industripartner. Ser fram til å høre fra deg!

CIRCit – Circular Economy Integration in the Nordic Industry for Enhanced Sustainability and Competitiveness utføres mellom 2017-2020 og er en del av Nordic Green Growth Research and Innovation Programme finansiert av NordForsk, Nordic Energy Research og Nordic Innovation. Prosjektet ledes av Danmarks Tekniske Universitet (DTU) sammen med Swerea IVF, Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet (NTNU), Innovation Center Island og Federation of Technology Industries in Finland.

Les mer: http://circitnord.com/

Kontakt:

Foto: NTNU

Jingyue Li

Førsteamanuensis, Instiutt for datateknologi og informatikk

+ 47 918 97 446

jingyue.li@ntnu.no

Eivind Kristoffersen

PhD stipendiat, Institutt for datateknologi og informatikk

+ 47 994 48 023

eivind.kristoffersen@ntnu.no

Nok en gang ble Ocean Space Race et vel gjennomført arrangement fylt med fart, spenning, jubel og vafler!

Den 9.mars 2018 fylte 312 elever fra videregående skoler fra hele Norge, Marinteknisk Senter og Havbassenget for konkurranser i klassene: Den Unge Skipsdesigneren, Vindturbin og Den Åpne Klasse. Havbassenget ble rigget klart dagen før med tribuner, standplasser og arbeidsbord til elevene og andre tilskuere.

Ocean Space Race er så heldig å få flere frivillige studenter fra marin teknikk-studiet til å få arrangementet til å gå rundt. Dette gjelder alt fra å organisere farts-, manøvrerings- og stabilitetssjekk, til å rigge opp Havbassenget, være omvisere og steke vafler.

Elevene som deltar i klassen Den Unge Skipsdesigneren står ovenfor prøvelser i fart, manøvrering og stabilitet. Elevene fra Stord Videregående skole (Gruppe 5) hadde klassens raskeste skip og tok 2.plassen i konkurransen sammenlagt. Vestby Videregående skole B (Gruppe 13) hadde arrangementets mest stabile skip og tok 3.plassen sammenlagt. Det mest manøvreringsdyktige skipet var fra Spjelkavik Videregående skole A (Gruppe 10).

Vinneren av klassen Den Unge Skipsdesigneren hadde et skip som presterte godt på fart, manøvrering og stabilitet. 1.plassen ble tildelt Spjelkavik Videregående skole B (Gruppe 11). På bildet nedenfor ser dere vinnerlaget med deres modellskip.

Vinnerne av Den unge skipsdesigneren – Spjelkavik videregående skole

Vindturbinklassenes modeller testes for produsert effekt og knekktest av turbinens fagverk. Elevene fra Levanger Videregående skole D (Gruppe 3V) vant denne klassen.

I Åpen Klasse får elevene lov til å være kreative og bygge en maritim konstruksjon eller farkost med inspirasjon fra vikingtid til dagens utfordringer i marine ressurser, matproduksjon, energi og forsøpling. Elvebakken Videregående skole D (gruppe 4Å) gikk av med seien med deres ubåt/ROV som er utstyrt med både kamera og gripearm. Hensikten med deres farkost var å hente plastemballasje fra havet, som anses som et av de store utfordringene i dag.

Under arrangementet fikk elevene også omvisning i de ulike laboratoriene ved marinteknisk senter og lytte til spennende foredrag fra professorer ved NTNU og Sett Sjøbein.

Linjeforeningen til Marin Teknikk, Mannhullet, presenterte også deres tilbud for deltakerne. Presentasjonen har med hensikt å vise frem det sosiale tilbudet linjeforeningen har å by på. I tillegg stod Rekrutteringsgruppen til Marin Teknikk på stand for å fortelle om studiet.

Aktiviteter, underholdning og konkurranser ble livestreamet, slik at hver og en kunne følge med på sosiale medier eller storskjermer ved marinteknisk senter.

Arrangørene og de frivillige studentene er fornøyd med konkurransedagen, og håper at elevene kommer tilbake neste års Ocean Space Race eller som fremtidige studenter ved NTNU.

Denne bloggposten er skrevet av studentene Dhanushi N. Attanapola og Kristine Senderud

Krystallene som dannes når man produserer silisium til bruk i solceller, er avgjørende for solcellenes kvalitet. Men hva skjer når krystallene dannes, og er det mulig å påvirke prosessen?

Silisium til bruk i solceller produseres i ovner som varmes opp til nærmere 1500 grader. I løpet av de timene det tar før man kan ta en kompakt form med avkjølt solcellesilisium ut av ovnen, har det skjedd mye som vil være avgjørende for solcellens kvalitet. I den kritiske fasen dannes krystaller i materialet som på ulike måter påvirker materialets egenskaper.

For å bedre kvaliteten på silisium til solceller, trenger man derfor mest mulig kunnskap om hva som skjer med materialet mens det avkjøles i ovnen. Hvis man vet hvordan krystaller dannes i materialet i denne perioden, kan man også finne ut hvordan man påvirker prosessen for å få en struktur på materialet som gir høyest mulig kvalitet.

Det har jeg forsket på i mitt doktorgradsarbeid.

Slik ser en bit solcellesilisium ut når den er tatt ut av en smelteovn som den vist i bakgrunnen, og delt i to.
Foto: Per Henning / NTNU.

To typer solcellesilisium
Silisium som brukes i solceller kan deles inn i to kategorier: monokrystallinsk og multikrystallinsk silisium. Forskjellen mellom de to er at monokrystallinsk består av en perfekt krystall, mens det multikrystallinske materialet er sammensatt av flere krystaller. Multikrystallinske silisiumsolceller har lavere effektivitet enn monokrystallinske, men de er mye billigere å lage.

Jeg har forsket på multikrystallinsk solcellesilisium.

Silisium i smelteovn
Når man lager silisium til bruk i multikrystallinske solceller, legges biter av silisium i en form, kalt en digel. På innsiden av digelen blir det påført silisiumnitrid-partikler (Si3N4) i pulverform. Målet er å hindre at silisiumen klebrer til digelen.

Disse bitene blir deretter smeltet i en ovn som kan nå temperaturer opp mot 1500-1600 grader.

Kritiske timer
I løpet av de timene det tar før man kan ta en kompakt form med solcellesilisium ut av ovnen, har det skjedd mye som vil være avgjørende for solcellens kvalitet.

Størkningsprosessen som skjer mens materialet går fra rødglødende smelte til en avkjølt, solid klump silisium, starter ved at temperaturen på varmeelementene i ovnen senkes. For multikrystallinsk silisium ønsker vi at størkningen går i en viss retning. Dette kan vi påvirke med hvordan vi senker temperaturen på varmeelementene.

Møtepunktene mellom krystaller påvirker kvaliteten
Størkningsprosessen består av to steg: I det første steget formes små krystaller, eller kim, i det flytende materialet. Vi kaller dette steget for kimdanning.

I det andre steget vokser disse små krystallene. De vil kunne vokse så lenge temperaturen fortsetter å synke. Etter hvert vil disse krystallene møte hverandre, og møtepunktene mellom disse krystallene er hva vi kaller korngrenser. Det er spesielt disse møtepunktene som påvirker materialets kvalitet som solcellesilisium.

Det finnes mange typer korngrenser, og de påvirker effektiviteten til en solcelle på forskjellig måte. Det finnes også flere forskjellige fremgangsmåter for å forbedre materialkvaliteten. En av disse er å prøve å lage en bit solcellesilisium med store krystaller eller korn, slik at det blir minst mulig korngrenser.

Mikroskopbilde som viser kornstrukturen i en bit solcellesilisium. Korngrensene er hvor de forskjellige fargene møtes. Korngrensene har mye å si for kvaliteten på materialet.

Hvor starter krystallene å vokse?
Tidligere forsking har antydet kimdanning i silisium starter på partikler som kommer i kontakt med det flytende silisiumet, men ingen har hittil visst hvilke partikler det er snakk om.

I forskningsprosjektet jeg har jobbet med, har vi funnet hovedsakelig to typer partikler i ferdig størknete ingoter. Begge har sin opprinnelse i pulveret som blir brukt til å dekke digelen for at ikke silisiumen skal sette seg fast til den.

Ved hjelp av termisk analyse og direkte observasjoner av størkningsprosessen, fant vi ut at kimdanningen hovedsakelig skjer på disse partiklene. Vi så også at de kan være kilder til en spesifikk type korngrenser. Disse korngrensene kan være gode eller dårlige, sett ut fra hvilken type ferdig produkt som ønskes.

Nytt belegg i digelen kan gi bedre kvalitet på materialet
Resultatene av forskningen antyder at det kan være mulig å endre antallet av slike korngrenser ved å for eksempel bytte materialet som brukes som belegg til et annet materiale. Da kan man tilpasse dette for å oppnå strukturen som gir høyest mulig kvalitet.

Her ser man en liten form med silisium etter størkning. Formen, også kalt digel, er laget av kvarts. Digler i liten skala ble brukt for direkte observasjon av størkningen. Disse diglene er ikke påført et silisiumnitrid-belegg ettersom veggene på diglene må være gjennomsiktelige for at vi skal kunne observere størkningen.

Formen med silisium settes inn i en ovn som varmes opp til 1500 grader. Her er ovnen sett fra toppen. Forsøkene som beskrives i dette blogginnlegget er småskalaforsøk gjort under mitt forskningsopphold ved Tohoku universitet i Sendai, Japan. Denne ovnen er mindre enn de som finnes ved Institutt for materialteknologi i Trondheim.

Dette blogginnlegget er skrevet av Espen Undheim. Han tok sin doktorgrad ved Institutt for materialteknologi ved NTNU i januar 2018, og har jobbet på prosjektet FME SOL.
Kontaktinfo: espenundheim@gmail.com, tlf: 988 00 918.