Sus investigaciones tratan sobre los alimentos parcialmente sintéticos para el ganado, las bacterias fijadoras de nitrógeno en los nódulos de la raíz y también sobre métodos mejorados de preservación de la mantequilla.
En 1945 Virtanen recibió el premio Nobel de química, por su investigación en química aplicada agrícola y en nutrición, especialmente por su método de la preservación del forraje (forraje de AIV). El método (que había publicado en 1943) mejoró el almacenaje del forraje verde, que es importante durante los inviernos largos. El proceso incluye la adición del ácido clorhídrico o sulfúrico diluido al grano para almacenarlo nuevamente. El incremento de ácidez detiene la fermentación y no tiene ningún efecto nocivo en el valor nutritivo del forraje o en los animales que lo ingieren.
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