Puutuoteteollisuuden kehittäminen

Transkriptio

1 Puutuoteteollisuuden kehittäminen VTT Antti Kivimaa, Senior Advisor Media-aamiainen

2 2 Metsäteollisuus Euroopassa Puutuoteteollisuuden liikevaihto Euroopassa (EU27) vuonna 2008 oli noin 270 mrd. euroa, työntekijöitä 2,8 milj. ja yrityksiä (Eurostat) sahateollisuus 38 mrd. euroa (14 %), henkilöä (12 %) ja kpl (11 %). rakennusosat 20 % (54 mrd.), puupohjaiset levyt 9 % (24 mrd.), muut 9 % huonekaluteollisuus puolet (48 %) liikevaihdosta ja yritystä (levytuotteet) Sellu-, paperi- ja kartonkiteollisuuden liikevaihto on noin 79 mrd. euroa, työpaikkoja ja yrityksiä noin 800, tehtaita 1100 (CEPI). Kertaluokkaa puutuoteteollisuutta pienempi; suora vertailu on toimialasisältöjen vuoksi hankalaa. Suomessa suuryhtiöt keskittyvät paperin tuottamiseen. Metsäteollisuustuotannon arvo oli 2010H1 Mry:n mukaan 9,5 mrd. euroa, josta 3 mrd. euroa puutuoteteollisuudesta ja 6,5 mrd. euroa massa- ja paperiteollisuudesta. vuositasolla paperiteollisuus mrd. ja puutuotteet 6 7 mrd. sellu-, paperi- ja kartonkitehtaita on 50, teollisia sahoja 170 ja levytehtaita 15 klusteri työllistää suoraan n suomalaista Maailman sahatavaran tuotanto on noin 400 milj.m3, Eurooppa omavarainen, kulutus noin 100 milj.m3. Kiina on voimakkaassa kasvussa ja kun Intian kasvu alkaa, tulee kysyntä nousemaan maailmalla voimakkaasti. Mountain pine beetle on tuhonnut läntisessä Kanadassa jopa 700 milj.m3 mäntypuuta (MMM).

3 3 Metsäteollisuuden puun käytön muutokset Suomessa Suomen metsät kasvavat vuosittain noin 100 milj. m 3, josta voi kestävästi hakata noin 70 milj. m 3. Käyttö on nykyisin 55 milj. m 3 (80 %) kestävä hakkuu noin 80 milj. m 3 (Kärkkäinen/Metla). Suojelu- ja rantametsät on jo huomioitu. Nykyisen teollisuuden puun käytön kapasiteetti on yhä n. 65 milj. m 3. Vaikka kapasiteettia on suljettu, on pullonkauloja avattu jäljellä olevissa tehtaissa (TEM). Polttoon menevän puun määrän nousu 6 milj. m 3 =>13,5 milj. m 3 v (TEM); tästä valtaosa kannoista ja nuorista puista (huono raaka-aine jalostukseen) Perinteisen kuituteollisuuden käytön pysyvästi laskiessa on puutuoteteollisuudella mahdollisuus kasvaa. Hidaskasvuisen puun etuna on sen lujuus ja stabiilius ja kohtuuhinta. NSBK-sellun paras raaka-aine on ison tukin pinta (= sahahake) Perussahatavarana on puun arvo on noin 3 4-kertainen verrattuna käyttöön selluhakkeena tai polttoaineena, jolloin sen osuus on maksimoitava. Vuodesta 1955 on havutukin määrä kaksinkertaistunut ja osuus noussut 37 %:sta 47 %:nttiin hakkuista ja tukin osuus kantorahoista on nykyisin yli 70 % (Metla)

4 4

5 5

6 6

7 7 Puumateriaalin parempi kokonaishyödyntäminen Suomen pinta-alasta on 2/3 metsää. Metsänkasvusta käytetään teollisesti 2/3. Puutuoteteollisuus maksaa yli 2/3 kantorahatulosta. Perussahatavaran kustannuksista 2/3 on raaka-ainetta. 2/3 energiapuusta tulee päätehakkuista. Metla ennustaa kuitupuun käytön vähenevän neljänneksellä, jolloin kuitupuun käyttö pienenisi 7 milj. m 3 ja hakkeen käyttö 3 milj. m 3. Vastapainoksi puutuotteiden raaka-ainetta pitää saada tehtyä entistä pienemmästä puusta. Paine huonolaatuisimman ja vaikeasti jalostettavan puun energiakäyttöön tai biomassojen uuttamiseen kasvaa. Prosessien sivutuotevirroissa on hyviä ja logistisesti hyödynnettäviä raaka-aineita kemian teollisuuteen ja jatkojalostukseen. Puutuoteteollisuuden pitää muuttaa toimintatapaansa siten, että tutkimuksen ja tuotekehityksen, uusien tuotteiden ja palvelujen on noustava merkittäväksi osaksi jokapäiväistä liiketoimintaa. Historiassa vain yksittäisiä merkittäviä panostuksia. Paremmat arviointimenetelmät ja loppukäytön mukainen kokorunkohinnoittelu ovat kaikille käyttäjille tasapuolisia. Muutos on mahdollinen, kun puutuoteteollisuus maksaa parhaan hinnan ja kuitupuun käyttö vähenee ja energiakäyttö kasvaa.

8 8 Miksi puun käyttö on ekologista? Metsät toimivat hiilinieluina Puutuotteet varastoivat hiiltä Puumateriaalin ekologisuus Puun käyttö vähentää CO 2 -intensiivisten materiaalien käyttöä Puun lisäkäyttö vähentää kasvihuoneilmiötä. Puurakentamisen osuuden lisääminen Euroopassa 10 %:lla kattaisi jopa 25 % Kioton päästötavoitteista (ECE, FAO 2003) Uusiutuvana luonnonvarana puu toimii pitkäaikaisena hiilivarastona. Vanhimmat käytössä olevat puusillat Lüzernissa Sveitsissä ovat 1300-luvulta. Puutuotteen keskimääräinen elinikä on arviolta 75 vuotta. Rakentaminen käyttää Euroopassa luonnonvaroista noin % ja tuottaa % jätteistä (EU Relief 2003, painon mukaan). On siirryttävä uusiutuviin raaka-aineisiin. Yksittäisenä lukuna hätkähdyttää sementinvalmistuksen aiheuttamat CO 2 - päästöt, jotka ovat koko maailman CO 2 -päästöistä 5 8 % (UM003:00/2010-raportti ja eri lähteitä esim. IEA (2007) Tracking Industrial Energy Efficiency and CO2 Emissions) Puuta on helppo työstää yksinkertaisin työkaluin ja syntyvä jäte on vaaratonta.

9 9 Puu verrattuna muihin rakennusmateriaaleihin Täyttä faktaa puun eduista (Puuinfo.fi):

10 10 Puun ekologisuus yllättää: esimerkkejä Kiloon kuivaa puuta sitoutuu 1,5 kiloa hiilidioksidia. Puinen omakotitalo sitoo hiiltä perheen 10-vuotisen autoilun päästöjen verran (Mry). Puun käytön lisääminen Euroopassa 4 %:lla vuodessa vähentäisi tonnia CO 2 -päästöjä > päästökauppa-arvo lähes 2 mrd. euroa (CeiBois) Jos Euroopan asuntorakentaminen perustuisi betonin sijasta puuhun, vähenisi luonnonvarojen kulutus 70 % ja rakennusmateriaalien valmistuksen sekä rakentamisen aikainen energiankulutus 40 % ja CO 2 -päästöt 60 % (Mry) Puolet Suomen bioenergiasta tuotetaan selluprosesseissa sekä neljäsosa saadaan kuoresta ja muusta teollisuuden jätepuusta (Metsäliitto). Puusta poltetaan 40 % energiaksi, ja 70 % uusiutuvasta energiasta on peräisin metsäteollisuudesta (UPM). Puuta poltettaessa syntyy hyvin vähän typpeä, rikkiä ja tuhkaa. Puun eristävyys on 15 kertaa parempi kuin betonin, 400 kertaa parempi kuin teräksen ja 1770 kertaa parempi kuin alumiinin (TRADA UK), ei kylmäsiltoja.

11 11 Massiivipuun käyttö seinärakenteessa säästää energiaa Massiivipuinen seinärakenne puskuroi merkittävästi sekä lämpötilan että kosteuden muutoksia, vähentää ilmanvaihdon tarvetta, mahdollistaa talvella 1-2 astetta matalamman lämpötilan ja säästää siten energiaa (Aalto yliopisto)

12 12 Puun käytön lisääminen asuinrakentamisessa Sahatuista tuotteista yli 2/3 käytetään suoraan tai epäsuoraan (ovet, ikkunat ja kalusteet) rakentamiseen tai asumiseen. Suomi ei ole pientaloja lukuunottamatta puurakentamisen kärkimaa, mutta osaaminen ja menetelmät ovat siirrettävissä tänne Itävallasta ja Ruotsista. Suomi ei ole kymmeneen vuoteen edistynyt kerrostalojen ja vaativien julkisten rakennusten puurakentamisessa. Koetalojen ongelmat veivät halut projektien jatkamiseen ja betoniteollisuus on hoitanut oman tonttinsa hyvin. Ruotsin Växjössä on kunnan päätöksillä edistetty puukerrostalorakentamista. Kaavoituksella ja rakennuttajiin (ei rakentajiin) vaikuttamisella on mahdollista edetä nopeasti myös Suomessa. Rakentamiseen voidaan kehittää ratkaisuja, joissa hyödynnetään puun keveys, nopea asennus ja elementtien helppo kuljetus. Työ on siirrettävissä työmaalta tehtaaseen sekä uudis- että korjausrakentamisessa. Laatu ja tuottavuus nousevat. Puurunkoisten rakennusten osuus rakennuskannasta: Pohjois-Amerikka 90 %, Skotlanti 70 %, Pohjoismaat 45 %, Japani 45 % ja Eurooppa 8 10 % (CeiBois)

13 13 Puun käytön lisäämisen seurannaisvaikutuksia Rakennusten käytönaikainen energiankulutus vähenee uusien määräysten myötä. Tämä johtaa siihen, että rakennusten valmistusvaiheessa materiaalien erot korostuvat, koska eri materiaaleilla on erilaiset elinkaaret ja vaikutukset kokonaisenergian kulutukseen. Puurakenteilla on yleisesti helpompi vähentää rakennusten energiankulutusta, kunhan huolehditaan tiiviydestä. Puu sietää hyvin lämpötilan suuriakin muutoksia ja ilmansaasteita, mutta sen kosteus on pidettävä hallinnassa. Jokainen muita rakennusmateriaaleja (teräs, alumiini, betoni ja muovi) korvaava puukuutiometri vähentää CO 2 -päästöjä noin 1,1 tonnia ja kun puukuutiometri sitoo CO 2 :ta noin 0,9 tonnia on sen yhteisvaikutus 2,0 tonnia CO 2 :ta (ECE, FAO 2003). Puusta tehty runkorakenne kestää oikein suunniteltuna ja konstruoituna hyvin dynaamisia kuormituksia kuten maanjäristyksiä (Japani)

14 14 Uusia rakentamismääräyksiä ja portaaleja Suomeen Kerrostalojen puurakentamisen ja -ulkoverhousten esteenä ovat Suomessa olleet tiukat materiaaliperusteiset (ei toiminnalliset) EU-määräykset. Muutoksia runkoa ja julkisivuverhousta koskeviin paloteknisiin suunnitteluperusteisiin ehdotettu: enintään 4-kerroksiset rakennukset rakenteellisin suojauksin 5 8-kerroksiset lisäksi sprinklattava enintään 7-kerroksisiin asuintaloihin mahdollisuus puiseen lisäkerrokseen betonirunkoisten talojen julkisivujen remontointi puuverhouksella enintään 4 kerrosta (tai 5 8 kerrosta sprinklattava) Näillä vapautetaan markkinoita ja voidaan tavoitella Ruotsin tilannetta, jossa vuonna 2010 uusista kerrostalokohteista 17 % oli tehty puusta (tavoitetta Suomeen 2020 mennessä). Suomeen tarvitaan eri tekniikoilla toteutettuja demonstraatiokohteita. Puuinfon (puuinfo.fi) toiminta on suunnattu puurakentamisen edistämiseen. Tavoitteena osaamisportaali, jossa ratkaisut, toimittajat ja määräykset löytyvät yhdessä paikassa. Finnish Wood Research on käynnistänyt laajan teollisen puuelementtirakentamisen TEPUTUtutkimushankkeen, jossa luodaan puurakentamiselle yhtenäinen ja avoin järjestelmä, jollainen kilpailevilla materiaaleilla on ollut jo vuosikymmeniä. EU-laajuinen TES Energyfacade -ohjelmassa on kehitetty vanhojen betonitalojen lisäeristämistä ja parannettu ulkoasua puurunkoelementeillä.

15 15 Puutuoteteollisuus Suomessa nyt Puu on raaka-aineena epähomogeenista, eikä sitä puutuoteteollisuuden prosesseilla muuteta. Puuta pilkotaan, valikoidaan ja vikoja poistetaan (poikkeuksena lastu- ja kuitulevyt, MDF). Vaneri-, kertopuu- ja liimapuuprosesseissa viat hajautetaan. Konservatiivinen ja hajanainen puutuoteteollisuus on jakautunut kahteen ryhmään: sellu-paperivetoiset integraatit UPM, StoraEnso ja Metsäliitto/Finnforest yksityiset toimijat; valtaosin pieniä ja yrittäjävetoisia (poikkeus VAPO Timber) Teollisuus ei ole ollut tutkimusintensiivistä, poikkeuksena UPM-vaneri ja Finnforest Kerto sekä muutamat yksittäiset projektit Sahateollisuudessa on viimeiset vuotta kehitetty vahvasti tuottavuutta eli sahausnopeuksia ja automatisointia. Tässä ollaan tultu tien päähän. Kun puuraaka-aine muodostaa yli 2/3 sahan kustannuksista, on resurssit ja tutkimus kohdistettava puuraaka-aineen parempaan ja tarkempaan hyödyntämiseen. Raaka-ainetta tutkitaan jo nyt ennen sahausta röntgenien avulla ja lopputuotteita konenäköskannereilla, jolloin jokainen kappale voidaan lajitella yksilöllisesti, ja koko sahauksen arvoa voidaan nostaa jopa % (VTT:n SisuPUU-projekti)

16 16 Miksi puun käytön kokonaiskuva muuttuu? Puu on materiaalina kotimainen, ympäristöystävällinen ja hiiltä sitova (hiilijalanjälki ja LCA). TEM on liputtanut vahvasti puurakentamisen ja puutuoteteollisuuden kehittämisen puolesta, ja puurakentamisen esteitä ollaan lopulta purkamassa. Tekes on panostanut merkittävästi puutuoteohjelmiin ja tutkimuksiin. Teollisuus on perustanut Finnish Wood Research FWR:n, joka toteuttaa teknologiahankkeita. VTT on merkittävästi mukaan useissa FWR:n hankkeissa. Puuinfo tukee voimakkaasti puun käyttöä rakentamisessa. Ruotsissa ja Norjassa rakennetaan jo korkeita puukerrostaloja, suuriakin puurunkoisia tiesiltoja ja kevyen liikenteen siltoja. FlexWood EU-projekti, jossa VTT on ollut aloitteentekijänä, on avaus ajatteluun puun loppukäytöstä ja tiedon virtaamiseen takaisin sahalle ja sieltä hakkuukoneeseen. Jo metsässä puuta katkottaessa pitäisi tietää, millaiseen käyttöön siitä jalostettava puutuote on menossa. Nykytekniikalla se on jo mahdollista. Momentum: puutuoteteollisuuden vahvistamiselle sekä puusta rakentamiselle muutenkin kuin pientaloissa, uusille toimintatavoille ja tuotteille panostamalla T&K:hon

17 17 Uudet, merkittävät puun käyttömahdollisuudet Puusiltojen normitus: tavoitteena elementtijärjestelmä, standardisoidut tuotteet ja nopea projektien läpivienti sekä töiden siirtäminen työmaalta tehtaalle Puuraaka-aineen tunnistaminen alusta loppuun järjestelmä: tarve esim. design-huonekalujen valmistajalle ja asiakkaalle, joille taataan sertifioitu puu, tieto kasvupaikasta, prosessointitavasta ja valmistajasta. Puumateriaalin palosuojaus. Ratkaisu avaisi merkittävät markkinat puupohjaisille ulkoverhouksille: kevyet ja kivisiä tuotteita paremmat ratkaisut elementtitaloihin. Löytyykö ratkaisuja puiden omista uuteaineista tai nanopinnoitteista? Ikkunakarmien valmistus yhdistelmätuotteina: laminoidaan eriste massiivipuun kanssa tai tehdään ilmataskuja. Seinien paksuuksien kasvaessa entistä tärkeämpi ja mahdollisempi asia. Parantaisi puun kilpailukykyä muoviin ja alumiiniin verrattuna. Saksassa puuikkunat enää 15 % volyymeistä. Myrkyttömyys. Lahonsuojauksen haasteena nykyisten aineiden myrkyllisyys. Löytyykö ratkaisuja nanoteknologiasta tai puun omiin mekanismeihin perustuvista aineista? Suojaus puuta tuhoavilta eliöiltä. Suojaaminen esim. termiiteiltä avaisi markkinoita kehittyvissä maissa, joissa puu olisi muutoin erinomainen ratkaisu.

18 18 Blue skies - nämäkö vielä kehitettävä valmiiksi? Nykyisen sahatavaralajittelun tavoitteena on, että yksillä säännöillä lajitellaan kaikkiin käyttöihin sopivia puutavaralaatujaa. Tuloksena on puutavaralajittelu, joka ei sovi kenellekään ja joka vain vahvistaa tukkukaupan ja maahantuojien asemaa. Nykytekniikka mahdollistaa yksilöllisen lajittelun. Parempi käyttö sivutuotevirroille havupuusahoilla (logistiikka kunnossa) pintapuuhake edelleen havusellun raaka-aineeksi (lujin NSBK-sellu) kuori käytetään nyt sahatavaran kuivauksen energialähteenä, voidaanko siitä uuttaa arvokkaita ainesosia ennen polttoa sahanpuru on valmiiksi murustettu - voiko uuttaminen tuoda lisäarvoa? Löytyykö muista sivuvirroista kuin hakkeesta arvokkaita uuteaineita kemian teollisuudelle, jottei kaikki menisi vain energiaksi? Sahoista ja vaneritehtaista pitäisi muodostaa raaka-aineiden esikäsittelylaitoksia, (myös metsäjakeet) koska niillä on logistiikka, koneet ja tilaa ja ovat lähellä raaka-ainelähteitä koko maassa. Jos esim. kuusenoksat sisältävät sopivia uuteaineita lääketeollisuudelle, voidaan oksat leikata pois sahatusta aihiosta ja tehdä puusta sormijatkamalla oksatonta raaka-ainetta edelleen jalostukseen.

19 19 VTT luo teknologiasta liiketoimintaa