Cellular agriculture – the next leap forward from vertical farming

Vertical farming refers to the process of growing plants in stacked layers in the controlled conditions of greenhouses. In a broader sense, vertical agriculture could describe any resource-efficient food production in a closed and controlled environment. Cellular agriculture, the use of cells to produce food instead of multicellular organisms such as cows, is a natural extension to vertical farming­ – and the next big leap forward.

Biotechnology and cellular agriculture will replace some animal and plant-based ingredients in existing foods as well as create entirely new food products and business opportunities. Vertical agriculture as a whole is about providing better sustainability and resilience – producing food without causing harm to the environment and regardless of the challenges caused by a changing climate.


Farming without fields

Cellular agriculture extends the vertical farming concept by using bioreactors to ‘farm’ cells. These cells can produce certain proteins – a modified yeast can brew the proteins that make up milk, for example – or they can be grown as a ready-to-consume mass. This helps tackle some of the biggest issues relating to food production, such as ethical concerns about using animals as a source of food and the need for antibiotics in large-scale milk and meat production. What’s more, as agricultural land use is the main cause of biodiversity loss, a switch to closed vertical systems means food can be produced without affecting irreplaceable natural habitats.

The future is already here

Vertical farming and cellular agriculture are not the stuff of science fiction – they are already happening. Quorn – a meat substitute made of Fusarium microfungus grown in a tank – has been on the market since the 1980s and is projected to become a billion-dollar-a-year business within the next decade. New biotech production models are already challenging the dominant factory-farming model. Replacing valuable animal or plant-based ingredients that vary in price and quality also provides opportunities for established producers to achieve better product consistency and price stability, as well as introduce new and improved products to the market.

At VTT, we are building a sustainable world not only by improving the existing systems, but also by creating transformative changes for the better. We are leveraging our cutting-edge expertise in bio manufacturing and food engineering and working with key players in the field to test proof of concept for everything from ingredient replacements to the creation of entirely new products, supporting every phase of a project.

The food economy is ripe for disruption. Cellular agriculture, along with other fast-developing domains, are going to be as massive a change for food systems as the internet was for other businesses. The time has come to seize the opportunities this change offers and transform the future of farming.

Learn more about our thoughts on cellular agriculture

View our on-demand (17.5.2018) webinar:  Food without Fields -Cellular agriculture for sustainable food production

Download our Food 4.0 vision report

reuter_lauri
Lauri Reuter
Senior Specialist, Disruptive Technologies at VTT
lauri.reuter(a)vtt.fi
@LauriReuter

Muovien kiertotalouden ABC: Kevättä rinnassa

Kevät on muutoksen aikaa. Luonto alkaa vähitellen vihertää ja linnut kilvoittelevat toistensa huomiosta kauniilla lauluillaan. Materiaalitutkija huomaa kuitenkin vain lumipenkkojen alta paljastuneet roskat, jotka kilpailevat sinivuokkojen kanssa ympäristön värittämisestä. Sekös saa tutkijankin tunteet valloilleen, kun näkee epäkohtia. Miten voisi edistää vastuullista muovinkäyttöä ihan jokaisen arjessa?

Tuffa Tider!

Muutoksen aika on myös muoviteollisuudessa. Tammikuussa 2018 lanseerattu Euroopan komission muovistrategiatyö on edennyt: alustavaa uutta tietoa on tullut lainsäädäntöehdotuksesta, joka kohdistuisi kymmeneen eniten roskaavaan tuotteeseen. Tuotteet kattavat 86 % rannoilta löytyneestä muoviroskasta. Näitä ns. lyhyen kierron tuotteita ovat esimerkiksi vanupuikot, aterimet, pillit, ilmapallot, kääremuovit sekä erilaiset korkit ja kannet. Listalla ovat myös juomapullot, mikä suomalaisen kuluttajan näkökulmasta kummastuttaa, sillä Suomessa juomapullojen kierto toimii esimerkillisesti. Muovikeskustelua käytäessä on kuitenkin syytä muistaa, että öljystä ja maakaasusta suurin osa kuluu liikenteeseen, sähkön tuotantoon ja lämmitykseen eikä suinkaan muovien valmistukseen: juomapullo luonnossa on vain näkyvämpi ja konkreettisempi.

Muutoksen edessä yhä useampien yritysten on tarpeen tarkastella uudelleen strategiaansa tulevaisuuden suhteen, sillä selviytyjiä ovat ne, jotka pystyvät ennakoimaan hyvissä ajoin muuttuvat ajat. Kiertotalouden kilpajuoksussa läntiset kollegamme ovat jo viime vuonna ilmoittaneet Ruotsin aikovan olla maailman paras kiertotalouden saralla.  Samaan aikaan me suomalaiset toteamme vaatimattomasti kiertotalouden tuovan meille erinäisiä menestyksen mahdollisuuksia. Tässä on iso ero.

Kolmen kimppa

Eurooppalaiset kuluttajat tuottavat vuosittain noin 27 miljoonaa tonnia muovijätettä, josta noin 1/3 kierrätetään. Maakohtaisia eroja toki on, mutta myös parantamisen varaa. Suurin osa muovijätteestä on pakkauksia, joiden kierrätystavoite on tällä hetkellä 22,5 %, mutta 12 vuoden päästä se on jo 55 %. Toimiakseen kierrätyksen arvoketju tarvitsee kolmea asiaa: virtoja, logistiikkaa ja laatua.

Riittävät muovivirrat takaavat, että kierrätyksestä voidaan synnyttää uutta Graphic1liiketoimintaa tai että muovisia sivuvirtoja pystytään hyödyntämään osana omaa tuotantoa. Virtojen riittävät määrät ovat kytköksissä tuotantoprosessin mutkattomaan toimimiseen. Prosessin hallittavuus kärsii, jos käytettävän uusiomateriaalin ominaisuudet eivät pysy samoina tai neitseellisen muovin kanssa sekoitettavan uusiomuovin määrä vaihtelee. Uusiomuovi ei ole täysin neitseellisen kaltaista, koska sen historia muuttaa sen ominaisuuksia.

Toimiva logistiikka on avain siihen, että muovijakeita saadaan kerättyä kustannustehokkaasti. Logistiikan alan yhteistyö, kehittyneemmät lajitteluastiat ja kuluttajien näkökulman huomiointi ovat keskeisiä kehityskohteita. Kuluttajan tärkein tehtävä on saattaa muovi takaisin kiertoon, mutta siitä ei pidä tehdä heille mahdotonta tehtävää.

Hyvä laatu voi tarkoittaa montakin eri asiaa. Muovivirtojen tulee olla fysikaalisilta ominaisuuksiltaan sellaisia, että niitä voidaan vielä kierrättää mekaanisesti. Virtojen tulee olla koostumukseltaan yhtenäisiä, jolloin eri muovilajeja ei olisi sekaisin. Kolmanneksi, tuotettavan uusiomateriaalin tulee olla ominaisuuksiltaan ja puhtaudeltaan sellaista, että yritykset, julkiset toimijat ja viime kädessä kuluttajat hyväksyvät ne käyttämiinsä tuotteisiin.

Kolmen kimppaa – virtoja, logistiikkaa ja laatua – ohjaavat siis ensisijaisesti kuluttajat, mutta myös lainsäädäntö ja raha. Kuluttajalla on mahdollisuus vaikuttaa myös kahteen viimeisimpään käyttämällä ääntään ja tarvittaessa sulkemalla lompakkonsa, kun epäkohtia tulee esille tai jos vain huonoja vaihtoehtoja on tarjolla.

Ota riski – rakastu muovien maailmaan!

Minulta kysytään usein, mistä kuluttaja voi tietää, mikä on oikea tapa toimia tai mistä saa oikeaa tietoa kierrätyksestä? Ohjenuoraksi olen antanut seurata erilaisia medioita ja julkaisuja, joiden välittämä informaatio tulee ensin kyseenalaistaa, jonka jälkeen voi lopulta muodostaa oman käsityksensä. Muovien maailmaan tutustuminen voi olla antoisaa, kun siihen syventyy. Ennen harppausta kierrätyksen kiehtovaan maailmaan on syytä muistaa, että yhtä ainoaa oikeaa ratkaisua ei ole, sillä kiertotalous on monen vaikuttavan tekijän yhdistelmä.Graphic2_v2

EU:n jätehierarkia on hyvä startti tiedonhakuun. Jokaisen kuluttajan on mahdollista oppia vastuulliseksi muovikäyttäjäksi siitä muodostetun 4R-muistisäännön avulla: Reduce – Reuse -Recycle – Recover. Kuluttaja voi käytännössä soveltaa tätä muistisääntöä vaikka seuraavasti:

  • Mieti omaa kulutustasi ja sen suuntaamista
  • Lajittele ja kierrätä jätteesi
  • Vaadi kierrätetystä muovista tehtyjä, laadullisesti parempia tuotteita
  • Toimita jätteet energiahyötykäyttöön, mikäli kierrätystä ei ole mahdollista toteuttaa
  • Hanki lisää tietoa muoveista ja kierrätyksestä
  • Pyri näkemään asiat isommassa mittakaavassa ja koko arvoketjun osalta

Kysynnän ja tarjonnan laki pätee myös kierrätysmuovituotteilla: kun julkisten tahojen ja kuluttajien puolelta vaaditaan kestävän kehityksen periaatteiden mukaisesti tuotettuja, laadukkaita tuotteita, niitä myös tulee.

Rakkautta ilmassa

Ympäristöliikkeen syntyhetkeksi on katsottu Äänetön kevät -teoksen (engl. Silent Spring) julkaisu vuonna 1962, jolloin hyönteismyrkkyjen negatiiviset vaikutukset luontoon ja ihmisten terveyteen alkoivat valjeta suurelle yleisölle. Maailmanlaajuisesti ihmisiä kosketti myös muutaman vuoden takainen Ellen MacArthur -säätiön arvio, että vuonna 2050 merissä on enemmän muovia kuin kaloja. Ympäristön tilaan otti kantaa myös Esko Valtaoja helmikuussa 2018 ennustaessaan luonnonvarojen loppuvan tällä tahdilla 10 – 15 vuoden päästä. Uusi varoituksen kello on nyt helähtänyt. Kevät voi siis olla hyvin erilainen lähitulevaisuudessa, mikä huolestuttaa tutkijaa.

Ellen MacArthur -säätiön mustan vision toteutumiseen on siis aikaa reilut 30 vuotta. Ehkä keskustelemme silloin jo aikuistuneen nuorimmaiseni kanssa, mitä tapahtui vuonna 2018? Ehkä menneisyydessä tehdyt panostukset kiertotalouteen kantoivat hedelmää ja voimme nauttia muovin tuomista eduista edelleen. Tai sitten eivät, jolloin uhkakuvat pilaantuneesta ympäristöstä ovat käyneet toteen. Kun nuorimmaiseni silloin kysyy, mitä sinä teit asian hyväksi vuonna 2018, niin voin sanoa: äiti yritti. Niin suuri on rakkaus.

satu_pasanen
Satu Pasanen
Senior Scientist
satu.pasanen(a)vtt.fi

 

Muovien kiertotalouden ABC on viisiosainen blogisarja, jossa sukelletaan muovien maailmaan. Sarjassa käsitellään biomuoveja, muovien kierrätystä ja liiketoimintaa, sekä kiertotalouden tulevaisuuden visioita. Myyttien murtamista unohtamatta! 

Mistä löytyvät tulevaisuuden kasvualueet Suomelle? VTT:n majakat näyttävät monta mahdollisuutta

Maailmalla seurataan ja tutkitaan paljon megatrendejä ja ilmiöitä sekä koetetaan arvioida tulevaisuuden kehityssuuntia. Rohkeimmat kertovat luovansa tulevaisuutta. Näin myös me VTT:llä teemme. Tässä blogissa strategiapäällikkö Sanna Tuominen kertoo, miten VTT on hakenut – ja löytänyt – tulevaisuuden kasvumahdollisuuksia Suomelle. Niistä hyötyy koko maailma.

VTT lähti liikkeelle megatrendeistä ja yhteiskunnan isoista haasteista. Näitä muutosvoimia on lukuisia, ja ne ovat eri lailla skaalautuvia. Esimerkiksi Yhdistyneet kansakunnat on listannut parisen kymmentä ihmiskunnan isoa haastetta ja sopinut monikansallisen konsortion kanssa 17 kestävän kehityksen tavoitetta. Suomella on paljon tarjottavaa tällaisiin tavoitteisiin, ja tietyt aihealueet tarjoavat suomalaiselle osaamiselle todellisia mahdollisuuksia elinkeinoelämän piristämiseen ja viennin kasvattamiseen. Mutta miten löytää ja valita kaikkein potentiaalisimmat kasvualueet?

Majakat valaisevat tietä kohti tulevaisuuden kasvua

Strategiatyössä tarkastelimme, miten yhteiskunnan haasteet muutetaan Suomen kasvun mahdollisuuksiksi. Mietimme yhdessä sidosryhmien kanssa, mitkä ovat Suomen vahvuuksia. Seuraavaksi pohdimme, miten kasvua voi kiihdyttää teknologisilla innovaatioilla.

Kuten visioommekin on kirjattu, me VTT:llä uskomme, että kirkkaampi tulevaisuus luodaan tieteeseen perustuvien innovaatioiden avulla. Strategiatyössä tunnistetuista mahdollisuuksista piirrettiin laajoja karttoja, jotka ryhmiteltiin uudelleen yhteiskunnan haastealueiden alle. Näin syntyi viisi fokusaluetta, joita kutsumme majakoiksi:

  • Tulevaisuuden ilmasto – puhdasta energiaa
  • Resurssien riittävyys – resurssiviisaus takaa menestyksen
  • Hyvä elämä – elämänlaatua ja hyvinvointia
  • Kokonaisturvallisuus – varmuutta muuttuvassa maailmassa
  • Teollisuuden uudistuminen – mahdollisuuksia innovaatioiden avulla
majakat_VTT

Kuva: VTT:n valitsemat majakat ja mahdollisuudet Suomelle.

Tule mukaan muuttamaan maailmaa

Yhteiskunnan suuria haasteita ei mikään toimija ratkaise yksin. VTT on majakkatyöllään valinnut fokusalueita, joilla se haluaa yhteistyössä elinkeinoelämän muiden toimijoiden kanssa ratkaista valittuja globaaleja haasteita. Näillä alueilla Suomella on kansallisia vahvuuksia. Ekosysteemit ja uudenlaiset yhteistyömallit mahdollistavat haastelähtöisen työmme kohti kestäviä ratkaisuja.

Majakoiden haasteita ja niistä löytyviä kasvun mahdollisuuksia kuvaamme VTT Lighthouses – growth opportunities for industry and society -julkaisussa. Se on vapaasti kaikkien luettavissa. Tutustu ajatuksiimme ja tule mukaan tekemään muutosta paremman tulevaisuuden luomiseksi.

Lisäksi meiltä on tulossa Suomen kasvun mahdollisuuksista podcast-sarja, joka avaa tarkemmin lähestymistapaamme ja mahdollisuuksien aihealueita. Seuraa VTT:n sosiaalisen median tilejä, niin kuulet tästä tarkemmin!

tuomistosanna
Sanna Tuominen

Strategiapäällikkö, VTT
sanna.tuominen(a)vtt.fi
Twitter: @SannaPTuominen

P.S. VTT järjestää viisi kutsuvierastilaisuutta (Beyond the Obvious – Growth Labs) majakkateemoista. Ensimmäinen tilaisuus 4.6.2018 käsittelee Tulevaisuuden Ilmasto -majakan haasteita ja mahdollisuuksia. Key note -puhujana on liikenne- ja viestintäministeri Anne Berner.

Muovien kiertotalouden ABC: Tarua ja totuuksia biomuoveista

Petra Peruskuluttaja, Euroopan kansalainen, avaa arjessaan noin seitsemän pakkausta joka päivä. Hän tuottaa vuodessa 157 kg pakkausjätettä, josta melkein 20 % on muovia. Pakkaukset ovatkin muovin suurin käyttökohde Euroopassa. Samaan aikaan muovia valmistetaan ja käytetään yhä enemmän.

Euroopan Komissiossa ja kansallisella tasolla mietitään ratkaisuja kiihtyvään muoviongelmaan ja ilmastonmuutoksen torjumiseen. EU onkin muovistrategiassaan linjannut, että kertakäyttöisestä muovista luovutaan ja siirrytään kierrätettäviin, uudelleenkäytettäviin tai kompostoituviin muovipakkauksiin viimeistään vuonna 2030.

Jos uudet EU-strategiat eivät olisikaan vielä kantautuneet Petra Peruskuluttajan korviin, lukee hän kuitenkin aamiaisella uutisia siitä, kuinka meret hukkuvat muoviin ja kuinka mikromuovit valloittavat vesistöt ja ruokalautaset.

Muovien mediamyllerryksessä Petraa on hämmennetty myös biomuovien osalta. Onko biomuovikin paha? Mikä on totta ja mikä ei? Voinko edelleen kerätä biojätteeni kompostoituvaan biojätepussiin?

Kuluttajana ja ympäristötietoisena ihmisenä Petra kaipaa vastauksia. Olemmekin listanneet alle yleisimpiä väittämiä, joihin asiantuntijoina vastaamme faktapohjaisesti, hedelmällisemmän keskustelun ja ekologisemman arjen avuksi.

Väite: Biomuovi on yhtä kuin biohajoava muovi

Ei ihan näin yksinkertaista. Biomuoveilla tarkoitetaan muoveja, jotka voivat olla biopohjaisia, biohajoavia tai molempia. Kaikki biomuovit eivät biohajoa eivätkä kaikki biohajoavat muovit ole biopohjaisia. Biomuovit ovat joka tapauksessa tärkeä osa biotalouden ja vähähiilisen yhteiskunnan tavoitteita. EU:n muovistrategia on tunnistanut sekä biopohjaiset että biohajoavat muovit osaksi tulevaisuuden muovikiertotalouden ratkaisuja.

Väite: Biomuovit ovat viherpesua

Ei sentään.  Kasvihuonepäästöihin on kiinnitetty huomiota monissa sovelluksissa, miksei siis myös muovien valmistuksessa. Nykyisiä valtamuoveja voidaan valmistaa fossiilisten raaka-aineiden sijaan uusiutuvista, hiilidioksidia sitovista lähteistä (ns. ”drop-in” biomuovit). Vaikka öljyvarannot riittäisivät vielä sadoiksi vuosiksi, on fossiilisista raaka-aineista luopuminen jo nyt tärkeä päämäärä. Sen lisäksi että biopohjaiset materiaalit vähentävät riippuvuutta öljystä, myös valmistuksen hiilidioksidipäästöt ilmakehään ovat pienemmät. Kierrättämällä biopohjaista muovia saavutetaan entistä alhaisempi hiilijalanjälki.

Kun kierrätys ei ole enää mahdollista, sekä öljypohjaisten että biopohjaisten ”drop-in”-muovien hävittäminen on tehtävä polttamalla. Poltossa vapautuu hiilidioksidipäästöjä ilmakehään. Toisin kuin biopohjaisen muovin, öljypohjaisen muovin päästöt koostuvat korvaamattomasta fossiilisesta hiilestä, joka on kaivettu maan uumenista. Tilalle valmistetaan uutta muovia – joko fossiilipohjaisesti tai hiilidioksidia sitovista uusiutuvista raaka-aineista.

Väite: Biopohjaiset muovit vievät tilaa ruoantuotannolta

Laitetaanpa väite oikeaan perspektiiviin: Biopohjaisia muoveja kyllä valmistetaan muun muassa maissista ja sokeriruo’osta. Tällä hetkellä kuitenkin ainoastaan 0,02 % maailman viljelypinta-alasta käytetään biopohjaisten muovien valmistamiseen eikä uhkaa ruoantuotannon kanssa kilpailemiselle ole näkyvissä. Jatkossa voidaan tukeutua

biomuovit

Biopohjaisia barrier-kalvoja. Kuva: VTT

enemmän myös biomassatähteisiin tai metsäraaka-aineeseen sen vapautuessa lisääntyvästi käyttöön teollisen rakennemuutoksen myötä. Todellisempi uhka on se, että 67 % viljelymaasta käytetään laiduntamiseen, kasvattamalla siis ruokaa ruoalle.

Väite: Biohajoavistakin muoveista tulee mikromuovia

Ei, aidosti biohajoavasta muovista ei synny mikromuovia. Se hajoaa lämmön ja mikrobien avulla hiilidioksidiksi (tai hapettomissa olosuhteissa metaaniksi), vedeksi ja biomassaksi. Eri biomuovien hajoamisnopeudet vaihtelevat ja monien biohajoavien muovien hajoaminen kokonaan vedeksi ja hiilidioksidiksi vaatii teolliset kompostointiolosuhteet. Vaikka osa muoveista hajoaisi luonnossakin, roskaaminen ei silti ole vaihtoehto. Suunniteltaessa biohajoavaa tuotetta on huolehdittava, että sen kaikki osat ovat biohajoavia. Toisin kuin aidosti biohajoavat muovit, okso-hajoavat muovit pilkkoutuvat lisäaineiden avulla pieniksi partikkeleiksi ja osaltaan lisäävät mikromuovien syntymistä. Okso-hajoavia muoveja ollaan kieltämässä EU-tasolla.

Väite: Biohajoavat muovit pitäisi kieltää kuluttajakäytössä

Ei missään tapauksessa, sillä biohajoavuus vastaa tarpeeseen. Muovin kierrätyksen suurimpia haasteita ovat muovien likaantuminen, moninaisuus ja monikerroksiset rakenteet. Biohajoavat materiaalit on erityisesti tähdätty muovijätteen vähentämiseen. Ne ovat suositeltava vaihtoehto mm. vaikeasti kierrätettäviin monikerroskalvoihin, kuten ruuasta kontaminoituneihin elintarvikepakkauksiin. Biohajoavat muovit ovat hyödyllisiä myös ”co-benefit”–tuotteissa kuten biojätepusseissa, jotka yhtä aikaa tehostavat kotitalouksien biojätteen keräystä ja vähentävät keräysastioiden likaantumista. Kompostoituvat biojätepussit soveltuvat suurimpaan osaan jätehuoltoyritysten biojätekeräyksistä ja osa myös kotikompostoriin. Paikkakuntakohtaiset ohjeet kannattaa kuitenkin tarkistaa.

Vaikka biohajoavat muovit ovat suunniteltu kompostoituviksi, osa niistä soveltuu myös muovin mekaaniseen kierrättämiseen. Tämä tukee osaltaan kiertotalouden tavoitteita.

Väite: Biomuovit ovat heikkolaatuisia

Tämä on virheellinen yleistys. Muovit ovat moninainen joukko materiaaleja, joiden ominaisuuksia voi räätälöidä lukemattomiin sovelluksiin: tämä koskee myös biopohjaisia ja biohajoavia muoveja, joita molempia on lukemattomia eri luokkia ja laatuja.

Biomuovien materiaalikehitys keskittyy tällä hetkellä uusiin, ei-ruokapohjaisiin raaka-aineisiin, biopohjaisiin barrier-kalvoihin ja niiden hyödyntämiseen monomateriaalisovelluksissa sekä kotikompostointiin soveltuviin materiaaliratkaisuihin. Keskeistä on entistäkin parempi suorituskyky.

Eräs lupaavimmista kehitteillä olevista materiaaleista on polyglykolihappo (PGA), joka on biopohjainen, biohajoava, yhteensopiva muiden biohajoavien muovien kanssa ja barrier-ominaisuuksiltaan parempi kuin nykyiset tuotteet. Biopohjaisten ”drop-in”-muovien joukkoon on tulossa myös entistä suorituskykyisempiä muoveja. Yksi näistä on polyeteenifuronaatti (PEF), joka korvaisi etenkin pullomuovina käytettyä polyeteenitereftalaattia (PET). Sen hiilidioksidin pidätyskyky on jopa kuusinkertainen ja jäykkyytensä takia siitä voitaisiin valmistaa merkittävästi keveämpi kierrätettävä juomapullo.

Tästedes Petra osaa suhtautua biomuoveja koskeviin uutisiin kriittisesti: kaikki kirjoitettu ei ole totta. Biomuovit ovat osa kiertotalouden tavoitteita ja vastuullisempaa muovin käyttöä. Tulevaisuudessa pakkauksien monikerrosrakenteet ovat toivottavasti korvattu biopohjaisilla monomateriaaliratkaisuilla tai kompostoituvilla yhdistelmämateriaaleilla säilyttäen pakkauksen tärkeimmän funktion: sisältönsä suojaamisen.

Heidi Peltola profiili
Heidi Peltola

Senior Scientist
heidi.peltola(a)vtt.fi

 

 

aliharlin
Ali Harlin
Research Professor
ali.harlin(a)vtt.fi
@ali_harlin1

 

 

Muovien kiertotalouden ABC on viisiosainen blogisarja, jossa sukelletaan muovien maailmaan. Sarjassa käsitellään biomuoveja, muovien kierrätystä ja liiketoimintaa, sekä kiertotalouden tulevaisuuden visioita. Myyttien murtamista unohtamatta! 

Eettinen tekoäly kilpailuetuna

Tekoäly muuttaa vallankumouksellisesti liiketoimintamahdollisuuksia, ja sen ennakoidaan muuttavan maailmaa jopa enemmän kuin höyrykone aikoinaan. Yhteiskunnallisesti vastuullinen ja eettinen tekoäly ja sen sovellusten kehittäminen voi myös olla merkittävä mahdollisuus ja tuoda kilpailuetua.

Tekoälysovelluksia kehitetään kaikille elämän alueille ja siihen liittyvien liiketoimintavoittojen arvioidaan kasvavan kymmeniin miljardeihin lähitulevaisuudessa.  Samanaikaisesti on käynnistynyt myös kriittinen keskustelu tekoälyteknologian soveltamisesta. Toistaiseksi tekoälyn soveltamisen kaikkia vaikutuksia ole huomioitu ennen käyttöönottoa. Niinpä muutamien varoittavien esimerkkien myötä on herännyt tarve tarkastella tekoälyn kehittämistä ja soveltamista kokonaisvaltaisemmin.

Tekoäly poikkeaa merkittävästi monista aiemmista teknologioista monimutkaisuutensa vuoksi. MIT:n tutkijat Erik Brynjolfsson ja Andrew Mcafee ovat tiivistäneet tekoälyyn liittyvien riskien teknologiset syyt seuraavasti: Yhtäältä tekoäly on yhtä ”älykäs” kuin sen ohjelmointi ja data, jota se käyttää. Virheet ohjelmoinnissa ja dataan liittyvät tulkinnalliset haasteet saattavat tuottaa merkittäviä ongelmia ja virheitä. Toiseksi, jos järjestelmän monimutkaisuudesta johtuen emme enää ymmärrä, miten ohjelma päätyi tiettyyn päätökseen tai toimintaan, virheellisen toiminnan korjaaminen tulee hyvin vaikeaksi jopa mahdottomaksi. Näistä sekä teknologian valtavasta sovelluspotentiaalista voi seurata erilaisia eettisiä ja yhteiskunnallisia haasteita.

Onko tekoälyllä oikeus tehdä eettisiä ja moraalisia ratkaisuja? 

Paljon julkisuudessa esillä olleet viimeaikaiset esimerkit ovat koskeneet robottiautoja ja näiden kuolemaan johtaneita onnettomuuksia. BMW:n tekoälyjohtaja Reinhard Stolle onkin todennut (HS 15.9.2017), että alan standardit, käytännöt ja lainsäädäntö tulisi selkeyttää, jotta vältyttäisiin niin valmistajien kuin kuluttajien kannalta epäselviltä vastuukysymyksiltä. Mikä on esimerkiksi kuluttajan, valmistajan ja alihankkijoiden keskinäinen vastuu, jos sovellettu älyteknologia aiheuttaa onnettomuuden? Onko tekoälyllä oikeus tehdä ratkaisuja, joihin liittyy eettisiä ja moraalisia kysymyksiä?

Eettisiä ja juridisia kysymyksiä liittyy myös siihen massiiviseen datamäärään, jota älykkäät järjestelmät tulevaisuudessa keräävät ja välittävät toisilleen. Visioiden mukaan esimerkiksi autot välittävät dataa toisilleen liikkeistään ja liikennevirroista internetin välityksellä, mitä voidaan hyödyntää koko järjestelmän ohjaamisessa. Data avaa aivan uudenlaisen ikkunan ihmisten yksityisyyteen. Miten tämän datan keräämiseen ja välittämiseen tulisi suhtautua? Missä tapauksissa sen käyttö olisi sallittua?

Turvallisuuteen liittyvien sovellusten alueella muun muassa kasvojentunnistusohjelmat ovat juridisia ja eettisiä kysymyksiä aiheuttavia esimerkkejä. Kasvojentunnistusohjelmia voidaan hyödyntää lukemattomin tavoin, kuten rikollisten tunnistamisessa ja kiinniotossa. Mutta entäpä jos otamme askeleen eteenpäin ja ryhdymme yhdistelemään erilaisia datoja ja seuraamaan ihmisiä vaikkapa ennaltaehkäisevän terveydenhuollon ja kustannusten kohdentamisen nimissä? Suomessakin ikäihmisten määrän kasvaessa, kotihoidon paineet lisääntyvät ja uusien seurantateknologioiden käyttöönottoa pohditaan. Kuinka paljon ihmistä on lupa tarkkailla kotioloissa? Tai työpaikalla? Tai julkisissa tiloissa? Mitä johtopäätöksiä aineistosta voi tehdä? Vaikka ajatus saattaa tuntua kaukaa haetulta, Kiinassa on jo esitelty suunnitelma kansalaisten pisteytysjärjestelmästä (YLE, 28.3.2018).

Listaa erilaisista sovellusalueista ja niiden mahdollisista haasteista voisi jatkaa pitkään. Vaikka on tärkeää tarkastella yksittäisten sovellusten ja sovellusalueiden vaikutuksia, viime kädessä kysymys on kuitenkin sama: Minkälaisen yhteiskunnan haluamme ja mihin suuntaan sitä kehitämme?

Vastuullisuus ja eettisyys innovatiivisuuden peruselementeiksi

Yhteiskunnallisesti vastuullinen ja eettinen tekoälyn ja sen sovellusten kehittäminen voi myös olla merkittävä mahdollisuus ja tuoda kilpailuetua. Vastuullinen kehittäminen vahvistaa yrityksen brändiä ja suhdetta käyttäjiin sekä lisää luottamusta tuotteisiin ja niiden hyväksyttävyyttä. Kokonaisuudessaan vastuullinen kehittäminen vähentää liiketoiminnan riskejä ja epätoivottuja seurauksia. Eräänä esimerkkinä epäeettisen toiminnan seurauksista voi nostaa esiin Volkswagenin päästöhuijauksen, jonka seurauksena oli 16 miljardin euron sakkomaksu yritykselle sekä pörssikurssin romahdus.

Eettisyyden rakentumista kilpailueduksi voi edesauttaa vastuullisen tutkimus- ja innovaatiotoiminnan avulla (Responsible Research and Innovation, RRI). Systemaattista lähestymistapaa tutkimus- ja innovaatiotoiminnan vastuullisuuteen (RRI) on viime vuosina kehitetty erityisesti EU:n komission toimesta ja se on pyritty integroimaan horisontaalisesti myös käynnissä olevaan H2020 puiteohjelmaan. Taustalla ovat tieteen ja teknologian tuottamien yhteiskunnallisten riskien kasvu sekä tutkimustulosten yhteiskunnallisesta vaikuttavuudesta ja eettisyydestä käydyt keskustelut. Tavoitteena on yhteiskunnallisesti vaikuttavampi ja hyväksyttävämpi innovaatiotoiminta laajasti eri intressiryhmiä ja kansalaisia sitouttavan dialogin ja ennakoinnin avulla konkreettisissa tutkimus- ja kehittämishankkeissa.

VTT:n tutkijat ovat olleet mukana useissa eurooppalaisissa hankkeissa kehittämässä vastuullisen tutkimustoiminnan ja eettisyyden arvioinnin lähestymistapoja ja agendaa. Muutamia esimerkkejä näistä ovat jo päättyneet Responsible Industry, SATORI, sekä käynnissä oleva NewHoRRIzon -hankkeet.

Esimerkiksi ikääntyvän väestön teknologiaratkaisujen innovaatiotoimintaan keskittynyt Responsible-Industry -hanke toi konkreettisesti esille, kuinka yritys voi vastuullisen innovaatiotoiminnan periaatteita noudattaen saavuttaa merkittävää kilpailuetua ja samalla myötävaikuttaa yhteiskunnan kehitykseen. Sosiaali- ja terveysala on vahvasti säänneltyä, minkä lisäksi toiminnassa on eettisiä kysymyksiä, joihin yritysten tulee pystyä kehittämillään ratkaisuilla vastaamaan. Siksi ikäteknologian vastuullisen kehitystoiminnan kulmakiviä ovat innovaatiotoiminnan sovittaminen käyttäjien tarpeisiin, sidosryhmien sitouttaminen, toiminnan tasa-arvo ja läpinäkyvyys, sekä teknologian vaikutusten ennakointi. Näitä periaatteita noudattamalla yritys voi tuottaa mielekkäitä, toimivia ja eettisesti ja sosiaalisesti hyväksyttyjä ratkaisuja todelliseen tarpeeseen – esimerkiksi tukemaan ikääntyvän väestön laadukasta kotona asumista – ja menestyä markkinoilla.

Miten rakennamme eettisen ja vastuullisen tutkimus- ja innovaatiotoiminnan näkökulmat osaksi jokapäiväistä kehittämistyötä? Lähtökohtana voisi olla yritysvastuutoiminta (Corporate Social Responsibility, CSR), jota RRI laajentaa yhtäältä ennakoinnin suuntaan ja toisaalta tarkastelee eettisiä kysymyksiä jo innovaatiotoiminnan alkumetreiltä alkaen. Mielenkiintoinen kysymys on myös, voidaanko tekoäly valjastaa tukemaan vastuullista ja eettisesti kestävää toimintaa? Voisiko tekoäly auttaa meitä ymmärtämään laaja-alaisemmin teknologian ja siihen liittyvien päätöstemme monimutkaisia yhteiskunnallisia vaikutuksia?

Vastuullisen innovaatiotoiminnan ja eettisen ennakoinnin avulla voimme edistää tekoälyn käyttöönoton myönteisiä yhteiskunnallisia ja taloudellisia vaikutuksia. Voimme ennakoida ja ehkäistä mahdollisia negatiivisia vaikutuksia ja löytää uusia käyttötapoja ja näkökulmia yhteiskunnallisen hyvän toteutumiseen. Samalla huolehdimme yritystemme ja kansantaloutemme kilpailukyvystä eettisesti kestävän liiketoiminnan osaajana.

Lue lisää: https://www.vtt.fi/palvelut/liiketoiminnan-kehittäminen/etiikka-ja-vastuullisuus

NieminenMika Nieminen
Dosentti, johtava tutkija
mika.nieminen@vtt.fi

Twitter: @nieminenmp

 

jaana_leikas
Jaana Leikas
Dosentti, johtava tutkija
jaana.leikas@vtt.fi

 
koivisto_raijaRaija Koivisto
Dosentti, johtava tutkija
raija.koivisto@vtt.fi
Twitter: @RaijaKoivisto

Muovien kiertotalouden ABC: Muovi – kehittyvä materiaali

Mitä muovi on? Viimeaikaisen keskustelun perusteella voisi kuvitella, että muovin määritelmä on jo oppikirjoissakin: ongelma.

Vähemmän mustavalkoisesti muovin voisi määritellä myös seuraavasti: Muovi on lähes kaikkea. Myös ongelma, kuten mikä tahansa materiaali, jos se päätyy väärään paikkaan. Mutta ennen kaikkea oikeassa käytössä mitä monipuolisin ja vastoin yleistä käsitystä myös ympäristöystävällinen materiaali, kunhan sitä ei hukata roskana luontoon.

Tämä kirjoitus on johdanto Muovien kiertotalous -aiheiseen VTT:n blogisarjaan. Tervetuloa kurkistamaan muovien maailmaan materiaalitutkijan silmin!

Pieni annos polymeerikemiaa

Pohjustetaan muoviin tutustumista muutamalla molekyylitason termillä. Yksinkertaistettuna muovimateriaali koostuu kappaleesta polymeeriketjuja. Ketjut taas muodostuvat lähtöaineista, joita kutsutaan monomeereiksi. Prosessia, jossa monomeerit liittyvät toisiinsa muodostaen pitkiä polymeeriketjuja sanotaan polymeroinniksi, ja lopputulos on tietenkin polymeeri.

Polymeerista tulee muovia, kun siihen yhdistetään lisäaineita, joita voi olla isokin osuus materiaalista. Muovituotteiden ominaisuuksien kirjo syntyy siitä, että niin monomeereja, niiden yhdistelmiä, polymeroitumisolosuhteita, lisäaineita kuin muovin prosessointimenetelmiäkin on useita erilaisia.

Mustan ja vihreän kullan lopputuote

Tällä hetkellä suurin osa muovista valmistetaan fossiilisista raaka-aineista. Näitä raaka-aineita syntyy esimerkiksi öljynjalostuksen sivutuotteena: muovintuotannon kapasiteetti on siis hyvin riippuvainen öljyntuotannon määrästä. Fossiiliperäisestä muovista irtaantuminen on tärkeä pitkän tähtäimen tavoite, joka tukee ilmaston kannalta merkityksellisintä tavoitetta luopua fossiilisten raaka-aineiden käytöstä kokonaan.

Muovia voidaan valmistaa myös uusiutuvista raaka-aineista. Nämä biopohjaiset muovit voivat olla vastineita öljypohjaisille muoveille: niiden monomeerit ovat samanlaisia kuin öljyteollisuuden tuotteista jalostetut monomeerit, mutta monomeerien lähtöaineena on jokin uusiutuva raaka-aine. Tällaisten muovien ominaisuudet ovat samanlaisia kuin vastaavien öljypohjaisten muovien. Esimerkkinä on sokeriruokopohjainen polyeteeni (PE), joka on otettu käyttöön Legon kasveja esittävissä rakennuspalikoissa.

Toisaalta biopohjaisia muoveja voidaan valmistaa myös esim. tärkkelyksestä tai maitohaposta, jolloin lopputuote on myös biohajoava. Biomuoveja käsitellään laajemmin blogin toisessa osassa.

Rakeista raketiksi

Muovi jatkaa tietään valmistajalta prosessoijalle useimmiten granulaatteina eli pieninä muovirakeina. Prosessoija valmistaa granulaateista sulattamalla ja muovaamalla tuotteita, jotka voivat olla esimerkiksi isoja kappaleita kuten säiliöitä ja auton osia, kalvoja kuten pusseja ja peitteitä tai pitkiä kappaleita kuten putkia ja profiileita.

Käytön aikana muovin tekee ainutlaatuiseksi sen keveys yhdistettynä muihin muokattavissa oleviin ominaisuuksiin. Esimerkiksi tie- ja lentoliikenteessä ja jopa avaruusaluksissa keveiden ja lujien muovikomposiittien käyttö metallisten osien sijaan tarkoittaa, että polttoainetta säästyy. Myös pakkauksissa erityisesti lasin korvaaminen muovilla keventää kuormaa sekä vähentää pakkausmateriaalin tarvetta kokonaisuudessaan, kun lisäsuojaa särkymiseltä ei tarvita.

Käyttöiän päättyessä

Muovin kertakäyttöisyyden leima on korostunut viimeaikaisessa keskustelussa. Muovia käytetään kuitenkin myös pitkäikäisiin sovelluksiin, kuten putkistoihin ja rakennuselementteihin. On arvioitu, että kaikesta vuosien 1950 ja 2015 välillä valmistetusta muovista kolmasosa oli edelleen käytössä vuonna 2015.

Käyttöiän jälkeen muovituotteen elinkaarella on useita vaihtoehtoisia loppupisteitä. Kiertotalousmallin mukaisesti materiaalina kierrättäminen on tehokkainta resurssien hyödyntämistä. Muovien kierrätyksestä puhutaan enemmän blogisarjan kolmannessa osassa ja yleisemmin kiertotalouden kuluttajalähtöisistä liiketoimintamalleista sarjan neljännessä osassa.

Muovia voidaan kierrättää sekä mekaanisesti että kemiallisesti, riippuen lähtöaineen ominaisuuksista ja lopputuotteen vaatimuksista. Kemiallinen kierrätys on yksi osa uuden muovitalouden keinovalikoimaa. Sitä ja muita tulevaisuuden visioita käsitellään blogisarjan viidennessä eli viimeisessä osassa.

Muovi kehittyy, määritelmä hämärtyy

Mitä muovi lopulta on? Vastaaminen on vaikeaa, koska muovin lyhyt määritelmä, lisäaineistettu synteettinen polymeeri, antaa tilaa hyvin monenlaisille muovityypeille ja sovelluksille.

Materiaaliteknisesti olemmekin uuden ajan kynnyksellä. Materiaali-innovaatiot, kuten Paptic, yhdistävät muovien ja kuitutuotteiden ominaisuuksia ja laajentavat siten käsitystä kummastakin materiaalityypistä. Uusien materiaaliratkaisujen yhteydessä tarvitsemme jatkossa myös uusia, materiaalia paremmin kuvaavia termejä.

Toisaalta joidenkin tuotteiden sisältämää muovia on ehkä tarkoituksella pyritty häivyttämään taustalle, mikä on ymmärrettävää niin kauan kuin yleinen käsitys muovista pysyy suppeana ja siihen liitetään monia negatiivisia kaikuja. Esimerkiksi biopohjaisuus, biohajoavuus tai vaikkapa sähkönjohtavuus ovat ominaisuuksia, joita ei ensimmäisenä liitetä muoviin, mutta jotka kuitenkin ovat tänä päivänä mahdollisia määritteitä muovillekin. Tuotteen kuvailussa pitäisi päästä muovi/muoviton-linjalta pidemmälle, koska se, että tuotteessa on tai ei ole muovia ei lopulta kerro kuluttajalle juurikaan sen ominaisuuksista tai raaka-aineista.

Mitä minun yritykseni voi tehdä?

VTT haluaa edistää vastuullista muovinkäyttöä ja uutta muovitaloutta yhdessä yritysten, kuluttajien ja muiden sidosryhmien kanssa. Keinoja voivat olla esimerkiksi kiertotalouskonseptien kehittäminen ja kestävän kehityksen mukaiset, korkean suorituskyvyn materiaaliratkaisut. Uusien innovaatioiden synnyttämiseen voidaan hyödyntää esimerkiksi VTT:n kattavaa polymeerien ja komposiittien prosessointilaitteistoa Tampereella.

Loppuun vielä lyhyt yhteenveto muovien maailmasta tamperelaisen silmin. Ei tää oo niin vakavaa, otetaan iha rennosti, nääs.

Muovi: Näitä on niin monenlaisia ja moneen tarkotukseen. Ilman sitä Nysset olis tosi eri näkösiä. VTT:n tutkijat on aika näppäriä keksimään siitä vaikka mitä uutta.

 

Biomuovi: Tää termi onki monimutkanen. Kato nääs se voi tarkoittaa sekä biopohjaista että biohajoavaa muovia – tai molempia. Media tuppaa käyttään tätä miten sattuu, mutta ekoa se ny o kumminki!

 

Granulaatti: Parin millin muovipallero, joka laitetaan koneeseen ja josta tehdään sulattamalla vaikka ohutta muovikalvoa. Kokeneimmat VTTläiset tunnistaa muovityypin suoraan pallerosta, ei siihen mitään analyysilaitteita tarvita.

 

Uusiomuovi: tää on sitä kierrätysmuovia. Sun kierrätykseen tuomista muovipakkauksista tehdään uudelleen muovia, jota käytetään vaikka muovipusseissa. Jonka sitten ostat kaupasta ostoksillesi, kun sää taas unohdit sen kangaskassin kotio. Ens kerralla sitte muistat.

 

Kiertotalous: Mää tuotan tätä materiaalia ja sää ostat siitä tehdyn tuotteen. Sitten se palautuu takas mulle ja homma alkaa uudestaan. Ihan noin niinku esimerkiksi. Yks kuuluisa turkulaine tähtitieteilijä sanoi, että kiertotaloutta pitäis harjoittaa enemmän, koska neitseelliset raaka-aineet loppuu pian maailmasta. Ainoo kerta kun voi sanoa, että turkulaine oli oikeassa.

 

elina_ylirantala
Elina Yli-Rantala

Research Scientist, VTT
elina.yli-rantala(a)vtt.fi

 

satu_pasanen
Satu Pasanen
Research Scientist, VTT
satu.pasanen(a)vtt.fi

Muovien kiertotalouden ABC on viisiosainen blogisarja, jossa sukelletaan muovien maailmaan. Sarjassa käsitellään biomuoveja, muovien kierrätystä ja liiketoimintaa, sekä kiertotalouden tulevaisuuden visioita.