ARVI MATERIAALIEN ARVOVIRRAT TUTKIMUKSEN RAKENNE, LUONNOS

Transkriptio

1 ARVI MATERIAALIEN ARVOVIRRAT TUTKIMUKSEN RAKENNE, LUONNOS

2 Tutkimuskokonaisuuden tavoitteet Uutta materiaalitehokkuuden liiketoimintaa sekä nykyisille että kasvumarkkinoille osaamisintensiivisistä ratkaisuista Kilpailuetua yrityksille siitä, että materiaali- ja ympäristötehokkuus on huipussaan

3 ARVIN TAVOITEKETJU Osaamisintensiiviset palvelut - Konsultointi - Analyysit ja mittaukset - Simulointi Uudistettu tuotetarjonta osana asiakkaan prosesseja Systeeminen kysyntä kohtaa systeemisen tarjonnan Uutta globaalia kilpailuetua ja asiakashyötyä tuottavaa liiketoimintaa osaamisintensiivisistä ratkaisuista materiaalitehokkuuden ja kierrätyksen laite- ja järjestelmätoimitusten sekä palveluiden kautta

4 PERUSTELU Luonnonvarojen hupeneminen ja siihen liittyvät yhteiskunnan vaatimukset ja liiketoimintojen tarpeet edellyttävät siirtymistä radikaalisti tehokkaampaan materiaalien kierrätykseen. Kierrätysasteen radikaali nosto vaatii entistä huonolaatuisempien ja vaativampien materiaalien käsittelyä. Kestävän kehityksen mukaiset ratkaisut edellyttävät systeemisiä ratkaisuja osaoptimoinnin välttämiseksi. Tämä edellyttää, että asiakkaat saadaan ymmärtämään systeemisten ratkaisujen tarve. On siis olemassa tarve uudenlaisen, systeemisen kysynnän synnyttämiselle. Kysynnän luominen edellyttää tutkimusyhteistyö aikaansaamista kohdemarkkinoiden toimijoiden kanssa. Tämä koskee erityisesti kehittyviä markkinoita. Kun halutaan luoda uutta liiketoimintaa laajemmin yksittäisestä laitteesta osa- tai kokonaiskonsepteihin, on hallittava suurempia kokonaisuuksia vaikutuksineen ja liiketoimintamahdollisuuksineen. Tämän tutkimuksen tulosten avulla on mahdollista löytää uusia laajempia liiketoimintamahdollisuuksia ja kehitettyjen mallien avulla arvioida niiden toimivuutta kyseisellä markkina-alueella. Laajemman hallinnan kautta voidaan myös luoda yhteistyöverkkoja, joilla markkinatarpeet voidaan tyydyttää yksittäisistä laitteista prosesseihin ja laajempiin palvelukonsepteihin.

5 ARVIN OSAAMISPOHJA Mittaus- ja automaatioosaaminen, ICT Kestävyyden arvioinnin metodiikka LCA Skenaariot ARVI - Yhteiskunnan jätehuollon käytännöt ja systeeminen osaaminen - Jätehuollon infrastruktuuriosaaminen - Arvoketjumallinnus Polttoprosessien hallinta ja kemia Vesien käsittely Mineraalit ja metallit, metallien talteenotto Liiketoimintaosaaminen Liiketoimintamallit Juridiikka Prosessiosaaminen Mallinnusosaaminen Prosessimallit ja simulointi Reaktiokemialliset mallit Systeemidynaaminen mallinnus

6 ARVIN RAKENNE YMMÄRRYS WP4 Systeeminen resurssitehokkuus, konseptien mallinnus ja optimointi INFORMAATIO JA RATKAISUT WP3 Tehokkaat käsittelyprosessit ja järjestelmät DATA WP2 Materiaalivirtojen parempi tuntemus, analysointi ja ennakointi WP1 Toimintaympäristön tuntemus ja ennusteet tulevaisuuden kehitykselle

7 WP1 Toimintaympäristön tuntemus ja tulevaisuuden kehitysennusteet NeReMa-hankkeen nykytilakartoituksen pohjalta: Tunnistetaan ja tutkitaan toimintaympäristön muutoksen ajureita ja lainsäädännön sekä kansainvälisten sopimusten vaikutusta käytännön toimintaan. Luodaan ennusteita toimintaympäristön kehittymiselle vuoteen 2030.

8 WP1 Toimintaympäristön tuntemus ja tulevaisuuden kehitysennusteet Task 1.1 Nykyinen toimintaympäristö globaali reaalikuva Task 1.2 Tyyppimarkkinoiden tunnistaminen ja karakterisointi Task 1.3 Toimintaympäristö

9 Task 1.1 Nykyinen toimintaympäristö globaali reaalikuva Subtask Toimintaa ohjaavat ajurit Vaatimukset Aikataulut Miten vaatimukset näkyvät liiketoimintojen kehittymisessä? Investointien kehitys Kohteet: EU, USA, BRIC, Kehitysmaat Tutkimuksessa huomioitava: Lainsäädännön tuntemus ja ennakointi Ohjauskeinot ja kehitystarpeet Ilmastopolitiikka Jätehierarkian vaatimukset Jätedirektiivin ohjausvaikutus Materiaalien siirrot Kilpailulainsäädäntö Tuotevaatimukset Terveys (esim. työsuojelusäädökset) Tukipolitiikka

10 Task 1.1 Nykyinen toimintaympäristö globaali reaalikuva Subtask Globaalit nykymarkkinat ja materiaalivirrat Jätehuollon yleiset toimintamallit ja globaalit jätehuoltomarkkinat Taloudellisen arvon määräytymismekanismit ja arvottamiskäytännöt Mitkä tekijät ohjaavat jäte- ja materiaalivirtoja globaalisti? Pääpaino: Strategiset materiaalit Harvinaiset maametallit Kompleksiset materiaalit Biomateriaalit Muovit Tutkimuksessa huomioitava: Materiaalivirtojen reitit ja määrät Materiaalien taloudellinen arvo Vertailumateriaalit (ml. neitseelliset materiaalit, öljyn hintakehityksen vaikutukset / energiaintensiivisyys)

11 Task 1.2 Tyyppimarkkinoiden tunnistaminen ja karakterisointi Metodologian kehitys Valittujen tyyppialueiden karakterisointi Kohdealueet (osa valitaan työn kuluessa): EU, BRIC maat Aasia ja Etelä-Amerikka Huomioitava tutkimuksessa: Tyyppialueiden tuntemus Primaarituotanto /raaka-ainekysyntä Sosioekonomia ja yhteiskunnallinen kehitysaste Kulutustottumusten vaikutus määriin ja laatuun Rakennusmääräysten vaikutus Lainsäädäntö ja asetetut tavoitteet Kilpailutilanne, tuottajat / toimijat Jätehuollon toimintamallit ja stakeholderit Jätteiden käsittelyn tila: teknologiat, määrä, laatu ja trendi Päätöksenteko ja asiantuntijat Kierrätystuotemarkkinat, käytettävyyskriteerit

12 Task 1.3 Toimintaympäristö Globaalit skenaariot Technology foresight Kohdealueiden skenaariot Toimintajärjestelmät tyyppialueilla Urbanisoituminen BRIC ja N-11 tyyppisten kasvumarkkinoiden yhteiskunnallisen kehityksen vaikutukset Tulevaisuuden markkinat Tarpeiden kehityksen arviointi Miten markkinat kehittyvät systeemeinä Materiaalivirtojen määrän ja laadun kehityksen ennakointi Ennustemallit määrien ja laadun kehitykselle Materiaalien hyödyntämispotentiaali 2025-

13 WP2 Materiaalivirtojen karakterisointi Materiaalivirtojen määrän ja laadun tunnistaminen ja uuden metodologian kehittäminen. Lähtökohtaisesti keskitytään seuraaviin materiaalivirtoihin: Muovit, strategiset materiaalit, muut metallit ja metallipinnoitteet, tuhkat, monimateriaalivirtojen sisältämät arvokkaat osat Laajempi, tarkasteltava materiaalivalikoima täsmentyy työn yhteydessä muissa WP:eissä saatavien tulosten perusteella.

14 WP2 Materiaalivirtojen karakterisointi Task 2.1 Menetelmäkehitys Task 2.2 Valittujen kohdealueiden materiaalivirtojen karakterisointi

15 Task 2.1 Menetelmäkehitys Menetelmät data mining tilastointimenetelmät analytiikka (kemiallinen, fysikaalinen, koneellinen tunnistus) Edistykselliset analyysi- ja diagnostiikkajärjestelmät näytteenotto, lajittelu, luokittelu, tunnistus, monitorointi

16 Task 2.2 Valittujen kohdealueiden materiaalivirtojen karakterisointi Luotettavan tiedon koostaminen: koostumus, määrät, taseet Materiaalitietokanta

17 WP3 Tehokkaat käsittelyprosessit ja järjestelmät Tutkitaan eri yksikköprosessien sopivuutta valittujen materiaalien käsittelyyn Tunnistetaan mahdollisuudet modulaarisiin, muunneltaviin kokonaisratkaisuihin Tunnistetaan mahdollisuudet integroituihin käsittelyjärjestelmiin Tutkitaan käsittelyjärjestelmien jäännöstuotteiden laatua, käsittelyä ja hyödyntämismahdollisuuksia

18 WP3 Tehokkaat käsittelyprosessit ja järjestelmät Task 3.1 Next generation unit processes Task 3.2 Next generation concepts Task 3.3 Jäännösvirtojen käsittely ja hyödyntäminen

19 Task 3.1 Next generation unit processes Ehdotettuja yksikköprosesseja (valitaan ja fokusoidaan jatkossa): Esikäsittelymenetelmät (alkulajittelu) Purkumenetelmät Extraction Thermal separation Talteenotto liuoksista Mekaaniset erotusjärjestelmät Tunnistus / erotusjärjestelmät IR, UV, konenäkö/hahmontunnistus Murskauksen energiatehokkuuden radikaali parantaminen Ekstruuderointi

20 Task 3.2 Next generation concepts Subtask Modulaariset kokonaiskonseptit Subtask Integroidut kokonaiskonseptit Ehdotettuja järjestelmiä (valitaan ja fokusoidaan jatkossa): Köyhien ja kompleksisten materiaalivirtojen kierrätysteknologiat ja kierrätyksen hallinta Kuitukomposiittien valmistus (sisältää komposiitteihin sopivien materiaalireseptien tutkimisen ja tuotteiden kysynnän tutkimuksen) Yhdistettyjen virtojen käsittely High value ja low value -sovellutusten yhdistäminen Alkaliparistojen uusi kemiallinen kierrätysprosessi Kierrätettävän materiaalin laadun heikkenemisen asettamat prosessivaatimukset Toimintamalli hajautettujen ja keskitettyjen toimintamallien yhdistämiselle Joustavat pienen mittakaavanmodulaariset laitokset jätevirtojen esikäsittelyyn ja lajitteluun lähellä syntypistettä (ml. pienten tilojen konseptit esim. laivat) MBT Tulevaisuuden jätteenkäsittelykeskus/kaatopaikkakonsepti Yhteenkerättyjen materiaalien laitoslajittelu Biogeeniset sivuvirrat, integroitu materiaali- ja energiahyötykäyttö Tuhkat ja mineraaliset rakennusjätteet

21 Task 3.3 Jäännösvirtojen käsittely ja hyödyntäminen Jäännöstuotteiden määrittäminen: laatu, määrä, lähde Mahdolliset jatkokäsittelytarpeet Mahdolliset käyttökohteet Käsittelyprosessit

22 WP4 Systeeminen resurssitehokkuus, konseptien mallinnus ja optimointi Kehitetään mallityökalut kokonaisvaltaisten systeemianalyysien aikaansaamiseksi Tunnistetaan arvoketjujen sisältämät mahdolliset liiketoimintakonseptit Mallien käyttö valittujen toimintavaihtoehtojen ja liiketoimintakonseptien liiketaloudellisen ja ympäristöllisen kestävyyden arvioimiseksi

23 WP4 Systeeminen resurssitehokkuus, konseptien mallinnus ja optimointi Task 4.1 Mallinnusmenetelmät systeemidynaamiseen mallinnukseen kompleksisessa kontekstissa Task 4.2 Valittujen kokonaiskonseptien mallinnus ja arviointi

24 Task 4.1 Mallinnusmenetelmät systeemidynaamiseen mallinnukseen kompleksisessa kontekstissa Mallinnustyökalujen kehittäminen Integroidut prosessimallit Teknistaloudelliset mallit Liiketoimintakonseptien asiantuntijasynteesit Vaikutusten arviointimallit LCA, LCC, sustainability

25 Task 4.2 Valittujen kokonaiskonseptien mallinnus ja arviointi Uudet liiketoimintakonseptit (toimijoitten verkostot, ansaintalogiikat) ja niiden liiketaloudellinen ja ympäristöllinen kestävyys Markkinapotentiaalin tunnistaminen Mahdollisten tuotteiden tunnistaminen: prosessit ja laitteet palvelut kierrätystuotteet materiaalit

26 Esitys valmistelun jatkotoimenpiteiksi Todetaan yritysten kiinnostus edetä yhteishankkeeseen, jonka jälkeen: Perustetaan strateginen, yritysedustajista koostuva, poikkitoimialainen valmistelun ohjausryhmä (ohry; max 8 hlöä) Ohry kokoontuu mahdollisen pian jälkeen Ohry suunnittelee yrityksille suunnattavan kyselyn todennäköisten osallistujien kartoittamiseksi ja ohjelman volyymin hahmottamiseksi Tuotos: alustavat sitoumuslaput ja jokaisen yrityksen kiinnostuksen kohteet ohjelman sisältöraamissa Ohry kutsuu kirjoitusryhmän ja nimittää sen vetäjän Ohry organisoi tapaamisen Tekesin kanssa Ohryn kokoonpano tarkistetaan Gate II käsittelyn jälkeen Toteutetaan yrityskysely kesäkuun loppuun mennessä CLEENin hallituksessa Gate II käsittely Pidetään vielä kesäkuun aikana ohryn ja kirjoittajaporukan yhteisvoimin työpajapäivä aiheella state-of-the-art analyysi ja suomalaisen osaamisen bench-marking. Päivän pohjalta kirjoittajaryhmä kirjoittaa ko. osuudet tutkimussuunnitelmaan Gate II:seen mennessä. Gate II:n jälkeen toteutetaan Open Call tutkimuslaitoksille. Tavoitteena saada hankesuunnitelma ja -hakemukset valmiiksi vuoden loppuun mennessä.

27 Valmistelun organisointi Ohjausryhmä OHRY Kirjoittajaryhmä, jolla vetäjä Yrityskysely DL OHRYn kokoonpanon tarkistus Ohjelmaversio Gate II:seen Open Call DL Yrityksistä muodostettavat WP-ryhmät arvioivat ja valitsevat tekijät Toteutussuunnitelman kirjoitus ja hakemusten valmistelu Ohjelmaversio Gate III:seen

28 Ehdotus ohryksi BMH, Hannu Lepomäki, Ville Hakanperä Ekokem, Matti Vattulainen, Toni Andersson Helen, Sari Väätäjä, NN Kiertokapula, Pekka Pouttu Kuusakoski, Antero Vattulainen, Hanna Pynnönen L&T, Mikko Talola, Janne Immonen Nokia, Pia Tanskanen, NN Outotec, tbc Conenor, Markku Vilkki