Puusta pitkälle

Ali Harlin_edit

Muinaissuomalainen katsoi puuta ja etsi käteen sopivaa oksanhaaran muotoa, lankarullatehtailija oksatonta puuta, paperin tekijä pitkää kuitua ja kasvihuonekaasuja välttelevä insinööri biohiiltä. Tarpeiden muuttuessa voimme katsoa puuta jälleen uudella tavalla.

Tieteen avulla voimme ymmärtää puun rakenteen entistä syvällisemmin. Tekniikan tehtävänä on muuntaa tiede taloudelliseksi menestykseksi.

Hakkuuylijäämä euroiksi

Puun hakkuuylijäämää meillä on niin paljon, että jos ladomme sen kuusi metriä korkeana tukki- ja rankapinona Helsingin rautatieasemalta kiskoille toinen pää ohittaa Kemijärven aseman. Tuon pinon arvo polttopuuksi laskettuna vastaa viidenkympin seteleinä niputettuna kasaa, jolla voidaan tilkitä Eduskuntatalon pilareiden väli. Mutta jos teemme tuosta määrästä lisäarvoisia materiaaleja, voisimme peittää koko talon näkyvistä setelinipuilla.

Lisäksi puuvillaa korvaavia tekstiilejä valmistamalla vapauttaisimme peltoa 30 miljoonan ihmisen ruokkimiseen ja estäisimme parin maamme kokoisen aavikon syntymisen.

Selluloosan seinämät fibriileiksi tai kiteiksi

Selluloosan soluseinän rakenteen selviäminen on johtanut useisiin edistysaskeliin. Viimeisen vuosikymmenen nano-näkökulma avasi puusta fibriilien tason. Ne ovat elementtejä, jotka muodostavat kiertyen selluloosakuidun soluseinän.Rakenne tunnettiin jo aikaisemmin, mutta halu tuottaa nano-materiaaleja johti teknologian kehitykseen niin, että nyt voimme vapauttaa fibriilit mielekkäällä energiamäärällä.

Fibriilit mahdollistavat puusta aivan uudenlaisia tuotteita ja lisäaineita – esimerkiksi hienojakoista ja muovinkaltaista paperia, tai tekstiilikuitua vastaavaa maailman hienointa paperinarua. Pienetkin fibriili-määrät parantavat muovien sitkeyttä ja lujuutta. Ne estävät maalien ja mehujen laskeutumista sekä parantavat sementin koostumusta jne.

Syövyttämällä selluloosaa hallitusti saadaan talteen kuitujen seinämän nano-kokoiset kiteet. Ne osaavat järjestyä toisiinsa nähden ja rakentaa itsenäisesti uusia materiaaleja. Kiteet kääntävät valoa ja muodostavat värejä. Kiteinen materiaali voi parantaa vaikkapa seosten eristyskykyä ja lujuutta.

Puusta kierrätettävää tekstiiliä

Toinen esimerkki vihreän kemian kehityksestä liittyy selluloosan turvottamiseen ja liuottamiseen. Entsyymien kehittyminen on mahdollistanut erittäin tarkan tavan soluseinän rakenteen avaamiseen. Toisaalla ionisten ja eutektisten liuottimien kehitys mahdollistaa selluloosan erittäin tehokkaan ja ympäristöystävällisen muuttamisen juoksevaan muotoon. Tämä johtaa meidät harkitsemaan uudelleen tekstiilien valmistamista puusta. Uudet selluloosaliuottimet mahdollistavat esimerkiksi täysin kierrätettävät tekstiilit.

Soluseinämän hallittu turvottaminen mahdollistaa tehokkaan tavan viedä kemikaaleja rakenteen sisään ja muokata sitä. Esimerkiksi kytkemällä etikkahappo selluloosan runkoon saadaan lämmöllä sulavaa materiaalia eli selluloosapohjaista muovia. Toisilla kemikaaleilla voimme parantaa selluloosan vesiliukoisuutta tai halua sitoutua toisiin aineisiin, mikä mahdollistaa selluloosan käytön öljypohjaisten apuainepolymeerien tilalla.

Puretaan soluseinät sokereiksi

Kolmantena esimerkkinä soluseinä voidaan purkaa entsyymien avulla myös sokereihin, josta voi tuottaa alkoholia vaikkapa autojen polttoaineeksi puuttumatta ruokavarantoon. Puun sokerit mahdollistavat paljon korkeampiarvoistenkin molekyylien valmistuksen. Sellainen on esimerkiksi FDCA eli furaanidikarboksyylihappo, jolla voidaan korvata pakkausten ja tekstiilien polyesterin aromaattinen öljypohjainen pääkomponentti. Samalla saavutetaan muovi, jonka lujuus ja kyky pitää kaasut sisällään ovat nykyisiä parempia.

Metsäteollisuudesta kohti biotaloutta ja kiertotaloutta

Metsäteollisuutemme ei voi jatkaa pelkän volyymin varassa.  Uudet prosessit tarjoavat edullisia menetelmiä jalostaa puuta aivan uusiksi korkean lisäarvon omaaviksi tuotteiksi. Siinä sivussa tulemme muuttaneeksi myös talouden rakenteita. Mielemme on kääntymässä metsäteollisuudesta kohti biotaloutta. Tässä biotalous tarkoittaa bioraaka-aineesta saatavan hyödyn lisäämistä ja sen arvon maksimointia. Samalla myös kulutuskäyttäytymisemme voi muuttua enemmän kohti kiertotaloutta ja kulutuksen jalanjäljet pienentyä kestävämmälle tasolle.

Uuden talouden sijoitusmahdollisuudet ovat toki tuoneet useille suuriakin voittoja, mutta samaan aikaan meillä on vanhassa teollisuudessa kiinni pääomia, joiden tuotto vain heikkenee. Muutama yritys on selvästi jo heräämässä tähän ja ilmoittanut pitkästä aikaa investoinneista.

Lainatakseni Ensio Miettistä:

”Meillä on nyt tietoa ja pääomia enemmän kuin koskaan historiamme aikana, mutta me tarvitsemme vahvemman uskon tulevaisuuteen.”

Uuden teknologian hyödyntäminen on aina riski, mutta ilman riskiä ei ole myöskään voittoa. Nyt on taas aika siirtyä ajassa eteenpäin ja uudistua − kestävästi!

 

Ali Harlin

Tutkimusprofessori

VTT järjestää biotalous-aiheisen keskustelutilaisuuden Porissa 15.7. osana SuomiAreena-tapahtumaa. Miksi annamme maataloustuotteiden parhaat palat possuille? Kannattaako vihreä kulta polttaa poroksi? Miten biotalouden kassavirta käännetään Suomeen? Tule mukaan kuuntelemaan ja keskustelemaan!

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s