Puu ei vain korvaa fossiilisia – uusiutuvasta raaka-aineesta kehitetään supermateriaaleja
Maailman ympäristöpäivän teema on tänä vuonna muovisaasteen päihittäminen. Tiede tarjoaa ratkaisuksi uusia materiaaleja uusiutuvista raaka-aineista.
”Emme pyri ainoastaan korvaamaan fossiilisia raaka-aineita, vaan luomaan uusia, korkean lisäarvon materiaaleja”, toteaa tutkimusprofessori Tekla Tammelin-Peltonen.
”Näemme kasvit tulevaisuuden materiaalipankkina. Soluseinien rakenteet ja toiminnot tarjoavat ehtymättömän inspiraation lähteen materiaalitieteelle ja -teknologialle.”
Tammelin-Peltonen työskentelee tutkimusprofessorina VTT:llä ja FinnCERESin johdossa. FinnCERES on VTT:n ja Aalto yliopiston monitieteinen osaamiskeskittymä, jonka tavoitteena on hyödyntää lignoselluloosan – eli puun ja kasvien rakennusaineen – luonnollisia ominaisuuksia kestävien materiaalien kehittämiseen.
FinnCERESin nimessä yhdistyvät viittaukset selluloosatutkimukseen (Cellulose Research) ja roomalaiseen sadon jumalattareen Ceresiin.
Uusia ratkaisuja kehitetään metsäteollisuuden sivuvirroista
Metsäteollisuutta kritisoidaan usein siitä, että se tuottaa liian vähän korkean jalostusasteen tuotteita. Tammelin-Peltosen mukaan lisäarvoa luodaan parhaiten perinteistä jalostusketjua kehittämällä.
”Ottamalla 25 prosenttia sellun viennistä ja jalostamalla se korkeamman lisäarvon tuotteiksi pelkästään Suomessa voitaisiin luoda 3 miljardin euron arvonlisä”, Tammelin-Peltonen sanoo.
Toiseksi esimerkiksi hän nostaa ligniinin, jota syntyy sellunvalmistuksen sivutuotteena, ja joka on perinteisesti hyödynnetty energiaksi. Ligniinistä 15–40 prosenttia voitaisiin kuitenkin hyödyntää materiaalituotannossa ilman, että se vähentäisi merkittävästi sellutehtaan energiatasapainoa.
”On selvää, että uudet innovaatiot voisivat tuottaa lisäarvoa – nimenomaan perinteisiä paperi- ja kartonkikuituja jatkojalostamalla sekä sellutehtaiden sivuvirtana saatavaa ligniiniä hyödyntämällä.”
Kun ligniinipohjaisia materiaaleja hyödynnetään pitkäikäisiin tuotteisiin, ne varastoivat hiiltä pitkään. Forest.fi on kertonut Innovaatiot-sivullaan esimerkiksi ligniiniin pohjautuvasta puunsuoja-aineesta, jota on ollut kehittämässä FinnCERESIN johtaja ja Aalto-yliopiston professori Monika Österberg.
Ligniinin hyödyntämistä lisäämällä voidaan myös korvata fossiilisia raaka-aineita ja vähentää veden ja kemikaalien tarvetta valmistusprosessissa.
Taustalla ovat maailmanlaajuiset haasteet – fossiilisten varantojen hupeneminen, luonnonvarojen riittämättömyys ja ilmastonmuutos sekä muovisaate, jonka päihittämiseen 5. kesäkuuta vietettävä maailman ympäristöpäivä tänä vuonna kannustaa.
Metsäbiotalouden tiedepaneelin raportin mukaan monia uusia ratkaisuja voitaisiin kehittää metsäteollisuuden olemassa olevia materiaaleja jatkojalostamalla sekä sivuvirtoja hyödyntämällä ilman metsähakkuiden lisäämistä.
”Näemme metsät arvokkaana luonnonvarana, jota tulisi hyödyntää kokonaisvaltaisesti, tasapainottaen niiden käyttö ja suojelu. Tavoittelemme kestävää talouskasvua tinkimättä ilmastonmuutoksen torjunnan ja luonnon monimuotoisuuden säilyttämiseen liittyvistä tavoitteista”, sanoo Tammelin-Peltonen, joka toimii myös Metsäbiotalouden tiedepaneelin varapuheenjohtaja.
Biotalousinnovaatioiden lista kasvaa
Tammelin-Peltonen kertoi FinnCERESin kehitystyöstä biotalousseminaarissa, joka oli yksi Itävallan, Suomen ja Ruotsin 30-vuotisen EU-jäsenyyden tilaisuuksista Brysselissä.
Moni FinnCERESissä kehitetty materiaali on parhaillaan esillä Uusi puu -näyttelyssä Euroopan komissiossa. Useat innovatiivisen biotalouden tuotteista ovat matkalla kaupallistamiseen tai jo myynnissä.
Tammelin-Peltonen nostaa näyttelystä esiin tyylikkäästi taitellulla kartongilla suojatun pullon. Origamitaiteltu pinta on esimerkki siitä, mitä syntyy, kun tuttua materiaalia katsotaan uusin silmin. Fold-hankkeessa kehitetty teknologia muuttaa kartongin origamitaittelulla taipuisaksi ja suojaavaksi, ja sillä voidaan korvata muovia ja styroksia pakkausmateriaalina.
Tärkeitä tulevaisuuden materiaaleja ovat Tammelin-Peltosen mukaan erilaiset ligniinipohjaiset pinnoitteet ja liimat. Myös niillä korvataan fossiilisia raaka-aineita. Esimerkiksi huonekaluissa myrkyttömät puupohjaiset pinnoitteet lisäävät tuotteen turvallisuutta.
Kuvattavaksi Tammelin-Peltonen asettuu Uusi puu -näyttelyssä olevien tekstiilien väliin. Puupohjaisissa tekstiilikuiduissa on kyse sekä kemikaalien että veden ja viljelypinta-alan vähentämisestä. Myös tekstiilien värjäytyvyyttä voidaan parantaa puupohjaisilla kuiduilla, mikä vähentää värjäyksen ympäristökuormaa.
”Mieluiten nostaisin esiin ainakin tusinan verran uusiutuviin raaka-aineisiin pohjautuvia biotalousinnovaatioita, kuten erilaiset kevyet, muovia korvaavat pakkausratkaisut. Lista jatkuu tulevaisuudessa”, Tammelin-Peltonen lupaa.