Tang og tare ligger an til å kunne bli en ny, stor og bærekraftig industri i Norge. Forskning har utviklet metoder som gjør det mulig å dyrke tang og tare på tau i sjøen, særlig de to artene sukkertare (Saccharina latissima) og butare (Alaria esculenta). I 2020 ble det dyrket 200 tonn tare i Norge, mens det er estimert at i 2030 har vi teknologi som gjør det mulig å dyrke 4 millioner tonn tare. Det er veldig mye, og det er viktig at markedet er forberedt på å ta imot en så stor biomasse. Det hjelper ikke at taredyrkere produserer masse tare hvis de ikke har noen å selge den til. Vi er nødt til å skape et tang- og taremarked hvis vi skal kunne oppskalere taredyrkingsindustrien.

På Sintef Industri arbeider vi med å undersøke ulike kjemiske forbindelser i taren, og deres mulige anvendelsesområder. Taren inneholder flere interessante bioploymerer, som alginat, fucoidan, laminarin og cellulose. Det er mulig at disse kjemiske forbindelsene har bioaktive egenskaper, som for eksempel å virke antiviralt, betennelsesdempende og antibakterielt, egenskaper som kan være interessante å utnytte i både mat, fôr og medisin.

Populasjonar av ville dyr svingar i storleik frå år til år. Økologar la tidleg merke til at populasjonar ofte svingar i takt med einannan, sjølv når det er stor avstand mellom dei. Dette kan forklarast ved at miljøet som påverkar desse artane også svingar i takt over store område. Men viss det er så enkelt, burde vel alle artar svinga i takt? Alle artar som lever i det same området opplever jo i stor grad det same miljøet. Likevel viser det seg å vera store forskjellar mellom artar i kor synkroniserte populasjonssvingingane deira er over ulike avstandar. Dette kan påverka utdøyingssannsynet til artane.

På Gjærevollsenteret for framtidsanalyse av naturmangfald brukar me ein kombinasjon av modellering og dataanalyse for å forstå prosessane som driv endringar i naturmangfald. For å gjera dette må me blant anna forstå dei romlege prosessane som driv populasjonssvingingar, sånn som kvifor nokre artar svingar i takt over store område medan andre ikkje gjer det.

Genomet er oppskriften til alt liv, består av DNA og befinner seg i cellekjernen. I løpet av livssyklusen til en celle skal genomet utføre en rekke forskjellige oppgaver. Når cellene deler seg skal det genomiske DNAet dupliseres, pakkes nøye sammen og fordeles likt til hver dattercelle. Mellom celledelinger skal de riktige strekkene av DNA oversettes til RNA og proteiner som hører til celletypen. Feil i disse prosessene kan føre til sykdommer som kreft og infertilitet, men det er fortsatt mye vi ikke forstår om hvordan dette skjer.

Forskere har beskrevet utformingen av celler og cellekjerner i lysmikroskop i over 200 år, men det genomiske DNAet er pakket så tett sammen at det først er helt nylig at vi har utviklet gode nok mikroskopimetoder at vi endelig kan nærme oss et svar på det grunnleggende biologiske spørsmålet: Hvordan organiserer cellene genomet sitt?

Evolusjonen har gjort at de fleste dyr er godt tilpasset det miljøet de lever i. De er til og med tilpasset alle forandringene i miljøet som skjer mellom de ulike årstidene. Med klimaendringene vil også årstidene endre seg både med tanke på når viktige endringer i naturen skjer og hvordan forholdene er innenfor en årstid. For eksempel smelter snøen mange steder tidligere enn før, men det kan også komme mer eller mindre snø enn det pleide å gjøre. Slike effekter av klimaendringene kan ha store konsekvenser for dyrene som opplever dem, men for å forstå hvordan dette vil påvirke de ulike artene må vi få oversikt over både positive og negative konsekvenser. Vi må også forstå hvordan dyrene reagerer og om de klarer å endre seg i takt med klimaendringene. 

Forskere bruker en kombinasjon av observasjoner, eksperimenter og modeller for å kartlegge hvordan artene påvirkes av klimaendringer i årstidene, hvordan og hvor godt de tilpasser seg, og hvorfor det er så store forskjeller mellom ulike arter. Ikke minst forsker vi også på hvordan vi skal klare å forutsi hva som vil skje når klimaet endrer seg enda mer i fremtiden.

Elektromagnetiske felter omringer oss til enhver tid, her på bakken, rundt jordkloden vår, og ute i verdensrommet. Sola genererer det sterkeste magnetfeltet i vårt solsystem, og sender ut en konstant strøm av ladde partikler. Solas enorme magnetfelt styrer transporten av disse partiklene utover i vårt solsystem, og beskytter oss fra farlig galaktisk stråling.

Jorda genererer også sitt eget magnetfelt, og dette interagerer med solas felt og skaper komplekse prosesser hvor ladde solpartikler kan bli overført inn i vår magnetosfære. Vårt magnetfelt overtar da transporten, og leder partiklene ned i ionosfæren over polene. Om partiklene kommer så langt som ned i atmosfæren, kan de eksiterer atomer og lager nord- og sørlys.

Ved å observere og sammenligne nordlys på jorda og andre planeter kan vi lære mye om hvordan ladde partikler og elektromagnetiske felter i solsystemet oppfører seg og påvirker hverandre. Her i Norge har vi en utmerket posisjon for denne type forskning.

Et av de eldste spørsmålene vitenskap har prøvd å finne svaret på er om vi er alene i universet. Forskere har regnet ut at det finnes om lag 2 trillioner galakser i universet. Hver galakse har i gjennomsnitt 100 milliarder stjerner, og flesteparten av disse stjernene har planeter. Så om det finnes liv, hvor er de? Og hvorfor har vi ikke oppdaget dem? Dette kalles Fermi’s paradoks, og er et problem de fleste astronomer frustreres av. 

I dag ledes søket etter liv på andre planeter først og fremst av de store romselskapene i USA og Europa, NASA og ESA. Ved hjelp av teleskop, satellitter og rovere letes det både i vårt eget solsystem og utenfor. Ny teknologi har nettopp landet på Mars, og flere andre instrumenter er på vei til andre destinasjoner de kommende årene. Kanskje de vil gi oss svar. Men hvordan lete etter noe vi ikke vet hvordan ser ut?

En stor utfordring i behandling av kreft er å få levert nok cellegift til rett plass i store nok mengder – både for å få god effekt av behandlingen, og samtidig skåne det friske vevet for å få mindre bivirkninger for pasientene. En løsning er å kapsle cellegiften inn i bittesmå nanopartikler som sprøytes inn i blodet. Nanopartiklene fungerer som et målsøkende transportmiddel som frakter medisinen til de syke cellene. Dessverre ser vi ofte at nanopartiklene ikke når ut til kreftceller som ligger langt unna blodårene. Vi trenger derfor noe som gjør denne leveringen enda mer effektiv.

En mulighet er å bruke ultralyd i kombinasjon med mikrobobler. Mikroboblene sprøytes inn i blodet, og ultralydbølgene vil få boblene til å vibrere og etterhvert sprekke. Dette vil øke gjennomtrengeligheten av blodåren og vevet lokalt, og på den måten får vi økt opptak og bedre fordeling av nanomedisin i kreftsvulsten. Når vi behandler svulster i mus ser vi at denne behandlingen gir bedre effekt og økt overlevelse hos musene. Med bakgrunn i lovende prekliniske resultatene er det startet to kliniske studier på St Olavs Hospital hvor ultralydteknologien prøves ut i pasienter.

En annen spennende anvendelse av denne teknologien finner vi i hjernen. Hjernen er godt beskyttet fra alle stoffer i blodet ved hjelp av det som kalles blod-hjerne barrieren, og slipper kun inn akkurat de stoffene som hjernecellene våre trenger. På grunn av denne barrieren er det veldig vanskelig å levere medisin til hjernecellene, og for mange sykdommer finnes det derfor enda ingen behandling. Ved bruk av ultralyd og mikrobobler kan vi åpne opp denne barrieren og levere nanomedisin ut til hjernecellene. Det kan være nyttig for behandling av for eksempel kreft i hjernen, men også for behandling av andre sykdommer som Alzheimers eller Parkinson.
 

En vanlig behandling av kreft er kjemoterapi der cellegift injiseres i blodet til pasienten. Problemet med denne behandlingen er at en veldig liten andel av cellegiften kommer fram til kreftcellene og pasienten utsettes for mange bivirkninger Vi prøver å løse dette problemet ved hjelp av nanopartikler som cellegiften kapsles inn i, hvilke nye utfordringer som da oppstår og hvordan disse løses ved bruk av teknikker som bygger på fysikk. Dette involverer gassbobler og ultralyd for å få cellegiften inn i svulsten vi vil bekjempe.

Dere får innblikk i hvordan fysikere arbeider med et viktig medisinsk problem, og hvordan forskning på forsøksmus etter hvert kan bli til livreddende behandling for mennesker med kreft. Eksperimentell behandling med de teknikkene som beskrives er nå startet ved St.Olavs hospital.
 

Rundt jorden går det tusenvis av satellitter i bane, for kommunikasjon, navigasjon, jordobservasjon og mye mer. Men i tillegg finnes det massevis av «romsøppel», alt fra gamle satellitter og rakettrinn, til millionervis av små fragmenter som har oppstått fra kollisjoner, eksplosjoner av drivstofftanker og batterier, og andre uhell. Det finnes også tusenvis av mikrometeoritter i solsystemet som kommer inn i jordens bane i enorme hastigheter. 

Kollisjoner i bane rundt jorden skjer i gjennomsnitt med en hastighet på ca. 25 000 km/t, omtrent 10 ganger raskere enn et pistolskudd! I de hastighetene kan selv små sandkorn gjøre stor skade. Alle romfartøy som frakter astronauter har derfor skjold for å beskytte mot kollisjoner, og mange satellitter beskytter de viktigste komponentene. Hos de store romfartsorganisasjonene som ESA og NASA jobber man hardt for å lage de beste, letteste og mest effektive skjoldene for å holde astronauter trygge, og bruker avanserte modeller for å forstå fysikken i hva som skjer under kollisjonene.

NB! Dette temaet er tilgjengelig fra ca. 1. oktober.

Bakken blir jo våt når det regner. Og etter regnet blir den tørr igjen. Men hvor blir det av vannet? En del fordamper, men mye går ned i jorden. Det skjer fordi jorden er porøs: Tyngdekraften trekker vannet ned. Men det er også en annen kraft som trekker vannet ned: kapillærkraften. Det er den samme kraften som får vann til å trekkes opp i avispapir som man stikker halvveis ned i et glass med vann. Men, hvordan fordeler vannet seg på vei nedover gitt disse kreftene? Det bestemmes av strukturen på jorden i samspill med kreftene.

Alt dette spiller sammen og gjør at man står overfor en stor utfordring: Kan man lage en teori basert på disse ingrediensene som resulterer i ligninger vi kan løse og som svarer på spørsmålet «hvordan fordeler vannet seg»? Svaret er «håpet det» for man har ikke fått det til ennå. Det er det jeg forsøker å gjøre som forsker.

Man kan så spørre seg, hvorfor bruke tid på dette? Er det så viktig at det er verdt så mye arbeid? Svaret er ja. Verdens grunnvannsreservoarer er ute av balanse som følge av klimaproblemene. Vannmangel begynner å bli et allment problem.

Skyer er enormt viktige for klima. De fungerer som store speil og reflekterer solstråler tilbake til verdensrommet før de rekker å varme opp jorda. Skyene har også en stor drivhuseffekt og hindrer jordstråling fra å forlate klimasystemet akkurat på samme måte som drivhusgassene vi mennesker slipper ut. Summen av disse to effektene gir skyenes innvirkning på strålingsbalansen. Nå er klimaet i endring og skyenes egenskaper og strålingseffekter endrer seg. 

Det finns et utall ulike skytyper på jorda – skyer av is, skyer av vann og skyer av begge deler. Noen skyer ligger høyt på himmelen og er tynne, mens andre ligger som tykke lag og strekker seg mange kilometer i høyden. Klimaendringene påvirker disse på ulikt vis og de nye skyene vil ha en annen effekt på klima. Det betyr at et varmere klima har skyer som avkjøler enten mer eller mindre enn i dag. Små variasjoner i mengden skyer, hvor de ligger eller hvor tykke de er, har store utslag på temperaturen på jorda. Vi forskere jobber med å forstå hvordan skyene vil se ut i fremtiden og om endringene vil forsterke global oppvarming eller bidra til å redusere den. 
 

Litium (Li) er et kritisk råmateriale, som vil si at Li har høy økonomisk verdi og er vanskelig å få tilgang til. I dag importerer Europa 78 % av alt Li vi bruker fra Chile, som er den dominerende nasjonen for Li-utvinning verden over. Etterspørselen etter Li blir stadig høyere, og innen 7 år, er det spådd at vi i Europa vil trenge 15 ganger mer Li enn i dag. Dette gjør oss sårbare for videre utvikling innen alt som har med Li å gjøre, for eksempel elektroniske biler, mobiltelefoner, og stålproduksjon. Hvordan kan Europa bli selvstendige?

Som forsker hos SINTEF, er nettopp dette noe jeg ønsker å utfordre! Gjennom EU-prosjektet LiCORNE forsker jeg på hvordan vi kan produsere Li i Europa, av de ressursene vi har innen våre landegrenser, for bruk i Europa. Siden vi ikke har samme malm som de har i Chile, så trenger vi nye kilder til Li. En av løsningene er å resirkulere Li fra «urban gruvedrift», og en annen er å utvinne Li fra saltlaker vi har flere kilometer ned i bakken. Gjennom metallurgiske prosesser kan vi gjøre dette til Europas første Li-produksjonslinje, fra start til start

Rare Earth Elements (REE), kalt sjeldne jordartsmetaller på norsk, er et samlebegrep som dekker 17 elementer i periodesystemet (15 lantanoider + Y + Sc), og er definert som kritiske råmaterialer. REE er nødvendige i blant annet sterke magneter som muliggjør at elektronisk utstyr har de høyteknologiske funksjonene vi er bitt godt vant med, som mikrofoner og vibrasjonsmodus. REE-magneter er også veldig viktige for å lage effektive elektriske motorer, som f.eks. i elektriske biler, offshore vindmøller, generatorer og andre industrimotorer. Når disse elektroniske produktene og elektriske bilene skal resirkuleres, blir de sjeldne jordartsmetallene i sluttproduktene tapt til jernfraksjonene. Kunne disse magnetene også resirkuleres? Ikke per i dag, dessverre. Det er nettopp dette jeg forsker på i EU-prosjektet REEPRODUCE: å etablere en egen kjede i Europa for å ta vare på og gjenvinne magnetene fra disse sluttproduktene. 

Gjennom REEPRODUCE skal vi i SINTEF sammen med 14 andre partnere i Europa fremme og utvikle ny kunnskap som skal resultere i en selvstendig og grønnere resirkuleringsprosess av REE-magneter. Ved å optimalisere sortering og demontering av sluttproduktene, og ved hjelp av metallurgiske- og elektrolyseprosesser, skal vi gjenvinne de sjeldne jordartsmetallene som er i brukte magneter, og sammen forske oss frem til hvordan Europa kan sikre sin egen og din fremtid.
 

Solenergi er den fornybare energiressursen som vokser kraftigst i verden, og er også en av de teknologiene som er billigst å produsere. Det er forventet at mer enn 18 ganger mer energi fra sol vil bli produsert i 2050 enn i 2018. Produksjon av solcellepanel for denne økningen vil kreve enorme mengder materialer som glass, silisium, aluminium og sølv. Solceller har en typisk levetid på 25–30 år, og vil dermed produsere fornybar energi over en lang periode. Men hva vil skje med de brukte solcellene, og skrot fra produksjon? 

I EU-prosjektet PHOTORAMA jobber vi med et resirkuleringskonsept med smarte og effektive løsninger som vil gjenvinne minst 98 % av solcellematerialene, og som forsker i SINTEF jobber jeg med den delen av solcellen som er metallisk. Jeg undersøker hvordan vi kan gjenvinne sølv, et viktig og dyrt metall som brukes i solceller for å lede elektrisitet i panelet. Vi benytter ufarlige kjemikalier til å løse opp sølvet i solcellene, for deretter å bruke løsningen i en elektrolyseprosess for å produsere rent sølv. Sølvet, og de andre resirkulerte komponentene, kan deretter benyttes i nye solceller eller andre produkter, og sikre Europas tilgang til materialene som trengs for fremtidens utnyttelse av solenergi.

How can we use clays in the capture of CO₂, cleaning of rivers and in novel batteries?
We can find elegant solutions how to deal with these problems using nanomaterials, that can be even found in your garden.
 
If you think about clays, you probably have in mind pottery or phase masks. However, when we look at structure at the nanoscale, several types of clays can be used to ‘do magic’ and perform as fantastic sustainable and cheap nanomaterial that can be used in many ways, starting from the easy applications up to the smart electronic devices and offering solutions for environmental challenges.
 
I will talk about how we can sustainability capture and store CO₂, remove antibiotics from water and turn pollution of rivers by toxics dyes into the well performing batteries using clays and materials derived from these.

NB! This session is held in english.