Valikko

Ali_Harlin3.jpg> Meidän on panostettava korkean jalostusarvon tuotteisiin, huolehdittava valmistusketjun läpinäkyvyydestä ja hoidettava metsiämme hyvin, VTT:n tutkimusprofessori Ali Harlin sanoo.

Kangasta, biofilmiä ja autojen komponentteja

Mihin suomalainen puu taipuu? Ainakin paperiksi, rakentamiseenja energiaksi. Mutta ettäkö muuhunkin? – Kyllä, vakuuttaa VTT:n tutkimusprofessori Ali Harlin.

Suomalaisesta puusta valmistettu selluloosa ja nanoselluloosa raivaavat tietään uusille markkinoille. VTT:n tutkimusprofessori Ali Harlinin mukaan puusta, tarkemmin sanottuna puukuiduista eli selluloosasta, valmistetaan tulevaisuudessa esimerkiksi kankaita, elintarvikepakkauksia, komposiitteja ja jopa auton osia.

Puukuitujen käyttömahdollisuuksia tutkitaan paraikaa vilkkaasti lähinnä kahdesta syystä.

– Selluprosessissa syntyvä kuitu on perinteisesti jalostettu paperiksi, jonka käyttö Euroopassa, USA:ssa ja Kanadassa on pitkään vähentynyt. Samaan aikaan metsiemme raaka-ainevarat ovat lisääntyneet, Harlin kertoo.

Menestyäkseen puukuidun on vallattava itselleen jalansija markkinoilla, joilla trendejä ovat muun muassa resurssiniukkuus ja tiedostava kuluttaminen. Tällaiseen ympäristöön puukuitu sopii Harlinin mukaan mainiosti.

– Sertifoidusta metsästä tuotettu kuitu on ympäristön, ilmaston ja maankäytön kannalta järkevä ratkaisu.

Vihreä vaihtoehto puuvillalle

Tekstiiliteollisuudessa puukuidun kanssa markkinatilasta kilpailevat erilaiset öljypohjaiset keinokuidut ja puuvilla.

– Puuvillan kasvatus kuluttaa äärettömän paljon vettä, ja sen viljelyyn käytettävä pinta-ala on pois ruuantuotannosta. Kasvualat eivät ole kymmeneen vuoteen lisääntyneet, joten isot brändit alkavat olla huolissaan raaka-aineen riittävyydestä, Harlin sanoo.

Keinokuitutekstiileistä irtoavat kuidut ovat puolestaan suurin meriä kuormittava mikromuovin lähde.

– Jos tähän ongelmaan halutaan puuttua, käytössä on oltava puukuidun kaltainen biohajoava raaka-aine, Harlin sanoo.

Erityisen kiinnostuneena hän seuraa, miten puukuituja jatkossa käytetään hyväksi hygieniatuotteiden, kuten esimerkiksi kertakäyttöisten vaippojen, siteiden, puhdistusliinojen ja haavasiteiden valmistuksessa. Näihin tuotteisiin revinnäissellu eli fluff-massa sopii korkean imukykynsä vuoksi hyvin.

– Kun yleinen elintaso nousee, myös hygieniatuotteiden käyttö kasvaa. Nykyisistä tuotteista monet ovat synteettisiä eivätkä kelpaa kierrätykseen, Harlin huomauttaa.

Muokattavaa kartonkia leikkelepakkaukseen

Yksittäinen havupuun kuitu on noin kolme milliä pitkä. Se on siis kolme kertaa pidempi kuin lehtipuun kuitu ja sen vuoksi luja ja kestävä. Molemmat ominaisuudet ovat toivottuja pakkausmateriaa leissa. Erilaisia tuotteita pakataan maailmalla enenevässä määrin, eikä Harlinin mukaan ole liioiteltua sanoa, että havupuusellu on viime vuosina kokenut uuden tulemisen.

Satavuotias aaltopahvi on yksi tärkeimmistä pakkausmateriaaleista. Sen markkinat kasvavat yhä, mutta teknologisesti sillä ei ole saavutettavaa. Suuria keksintöjä on sen sijaan lupa odottaa nestepakkauskartonkien tai muokattavien kartonkien puolelta.

– Muokattava kartonki merkitsee mahdollisuutta päästä kilpailemaan polyesterin kanssa. Käyttökohteita voisivat olla esimerkiksi kinkku- ja juustopakkaukset sekä valmisruokien pakkaukset. Menetelmän käyttöönotto vaatii kuitenkin vielä uutta teknologiaa.

Lisäksi puukuitu näyttäisi soveltuvan mainiosti myös kahta tai useampaa materiaalia yhdisteleviin komposiitteihin. Puukuitukomposiitit kiinnostavat muun muassa rakennus- ja ajoneuvoteollisuutta.

– Puukomposiitilla on paljon samoja ominaisuuksia kuin puurungolla. Se esimerkiksi reagoi kosteuden ja lämmön vaihteluun samalla tavoin, mikä tietysti on rakennuksen kannalta hyvä asia, Harlin sanoo.

Autoteollisuutta puukuitupohjaiset komposiitit kiinnostavat muun muassa niiden keveyden vuoksi. Paino aiheuttaa auton polttoaineen kulutuksesta neljänneksen, joten keveydellä valmistajat tavoittelevat pienemmän kulutuksen lisäksi myös pienempiä päästöjä.

Nanoselluloosan monet sovellukset

Nanoselluloosa koostuu mikroskooppisista, alle 100 nanometrin kokoluokkaa olevista selluloosaosista. Siitä voidaan valmistaa biohajoavaa flmiä, joka soveltuu sekä lääketieteellisiin sovellutuksiin että painettavan elektroniikan komponenttien pohjamateriaaliksi.

Nanoselluloosan avulla voidaan muuttaa monien aineiden reologisia ominaisuuksia eli tapaa, jolla aine muuttaa muotoaan, kun siihen kohdistuu voima. Sitä voidaan lisätä myös keittoihin, juomiin, kastikkeisiin, maaleihin, päällysteisiin, liimoihin, lakkoihin, kosmetiikka tuotteisiin tai vaikkapa betoniin.

– Uusia sovellusalueita tulee eteen jatkuvasti, Harlin summaa.

Eräs selluloosan ominaisuus, jota parhaillaan kiinnostuneesti tutkitaan, on termoplastisuus.

– Maailmassa on todella paljon muovin työstökoneita, jotka voisivat tulevaisuudessa käyttää selluloosaa, jos se olisi sulatettavissa, Harlin visioi.

Ehkä edessä on sekin päivä, jolloin puu voidaan kokonaisuudessaan liuottaa osiin ja rafnoida uudelleen komponenteiksi.

– Tosin tällöin ei enää puhuttaisi kuiduista vaan polymeerisistä materiaaleista.

Raaka-aineen tuottajaksi ei pidä jäädä

Harlinin mukaan Suomen on pidettävä huolta kolmesta seikasta, jotta se pystyisi käyttämään hyväkseen puukuitujen tarjoamat mahdollisuudet.

Ensinnäkin on satsattava korkean jalostusarvon tuotteisiin.

– Jos tyydymme siihen, että jäämme raaka-aineen tuottajaportaaseen, poljemme paikoillamme ja taannumme.

Toisekseen koko valmistusketjun metsästä tehtaalle on oltava selkeä ja läpinäkyvä.

– Vaikka tuote olisi kuinka hyvä mutta asiakas ei halua sitä käyttää, se voi jäädä kuriositeetiksi. Keski-Euroopan näkökulmasta metsämme eivät välttämättä näyttäydy ympäristöratkaisuna.

Ja kolmanneksi Suomen on edelleen hoidettava metsiään parhaalla mahdollisella tavalla.

– Vanha sananlasku sanoo, että metsä vastaa niin kuin sinne huudetaan. Jos emme pidä huolta metsistämme, ei meillä ole raaka-ainetta, jota jalostaa.

TEKSTI MARIA LATOKARTANO • KUVA VEIKKO SOMERPURO

Kuitulankaa voi vaikka syödä

Jyväskyläläinen Spinnova Oy jäljitteli hämähäkkiä ja kehitti ympäristöystävällisen tavan kehrätä sellusta lankaa.

Jyväskyläläinen tutkimus- ja tuo tekehitysyritys Spinnova Oy on kehittänyt menetelmän, jolla kuitulankaa voidaan valmistaa suoraan sellusta ilman haitallisia kemikaaleja.

DSC4401.jpg
> Kuitulanka näyttää soveltuvan erityisen hyvin kodin tekstiileihin. Lisäksi on mahdollista, että sillä voidaan myös lujittaa biokomposiitteja.

– Prosessissa säiliössä olevaa sellumassaa johdetaan suuttimen läpi pienelle viiralle, jossa sitä kierretään ja kuivataan, yhtiön perustaja ja toimitusjohtaja Janne Poranen kertoo.

Menetelmä kuulostaa yksinkertaiselta, ja sitä se Porasen mukaan onkin. Yksinkertaisuudestaan huolimatta menetelmä on myös erittäin haastava. Spinnovassa on jouduttu pohtimaan muun muassa optimaalista kuitujen virtausta, suuttimen säätöä ja sitä, miten kuidut saadaan sitoutumaan toisiinsa.

Ongelmien ratkaisemiseen on kuitenkin ollut hyvät edellytykset. Sekä Poranen että Spinnova Oy:n toinen perustaja Juha Salmela työskentelivät pitkään VTT:llä paperinvalmistusteknologian parissa ennen kuin aloittivat oman yritystoiminnan vuonna 2015.

Oppia hämähäkiltä

– Salmela seurasi vuonna 2011 Oxfordin yliopistolla luentoa, jossa maailman johtavat hämähäkkiasiantuntijat kertoivat, miten hämähäkki valmistaa omaa flamenttiaan, Poranen kertoo.

Salmela jäi pohtimaan, voisiko hämähäkin tekniikkaa hyödyntää kuitulangan valmistuksessa.

– Jo ensimmäinen kokeilu oli kohtalaisen onnistunut, joten jätimme patenttihakemuksen. Loppu on historiaa.

Perinteisten tekstiileissä käytettävien puukuitujen, kuten viskoosin, valmistamiseen joudutaan käyttämään haitallisia kemikaaleja, ja puuvillan tuotantoa rasittaa valtava kastelun tarve. Tässä joukossa Spinnovan kuitulanka on ekotuote.

– Puuvillalangan valmistukseen verrattu na meidän prosessimme säästää 99 prosenttia vettä ja 80 prosenttia energiaa. Kaikki käyttämämme kemia on täysin turvallista. Lankaamme voi periaatteessa vaikka syödä, Poranen sanoo.

Tällä hetkellä kuitulankaa valmistetaan pienessä mittakaavassa ja langan käyttäytymistä loppusovelluksissa tutkitaan yhdessä asiakkaiden kanssa.

Kuitulanka on Porasen mukaan ainutlaatuinen tuote: luja, venyvä, hengittävä, palonkestävä ja kierrätettävä. Se näyttää soveltuvan erityisen hyvin kodin tekstiileihin, kuten verhoihin, pöytäliinoihin ja verhoilukankaisiin sekä teollisuuden käyttämiin teknisiin tekstiileihin. On mahdollista, että sillä voidaan myös lujittaa biokomposiitteja.

Spinnova Oy:n seuraavana tavoitteena on rakentaa pilottituotantolaitos ja nostaa kuitulangan vuosituotanto 100–1 000 tonniin. Tätä varten yritys hakee parhaillaan rahoitusta ja kumppaneita.

Jos kaikki etenee suunnitellusti, vuoden 2020 jälkeen edessä on investointi teollisen mittakaavan tuotantolaitokseen.


Spinnova Oy
• Perustettu tammikuussa 2015, VTT:n spin off -yritys
• Perustajat Janne Poranen ja Juha Salmela
• Toimipaikka Jyväskylässä
• Yrityksessä työskentelee yhdeksän henkilöä
• Voitti kansainvälisen biojalostamokilpailun 2015
• Valittiin Euroopan kahdeksanparhaan CleanTech-yrityksen joukkoon 2016
• Voitti Uusi puu -kilpailun 2017