Sivutuotteiden kategorisointi hyödyntämispotentiaalin perusteella

Transkriptio

1 Teolliset symbioosit Pohjois-Pohjanmaalla-hanke Sivutuotteiden kategorisointi hyödyntämispotentiaalin perusteella Juhoantti Köpman 2018

2 1. Työn tarkoitus Työn tavoitteena oli analysoida NOISS hankkeessa havaittuja sivuvirtoja ja synergia-aihioita sekä kirjallisuudessa esiintyviä sivuvirtojen hyödyntämistapauksia, ja luoda näiden perusteella sivutuotteiden kategorisointi hyödyntämiseen liittyvien erityisominaisuuksien perusteella. 2. Sivutuotteiden ominaisuuksia Havaitut sivutuotteet syntyvät hyvin erilaisissa teollisissa prosesseissa ja eri teollisuuden aloilla. Tästä syystä yhtenäisten arviointiperusteiden luominen oli erittäin haastavaa, ja vaati hyvin korkeatasoisen kategorisoinnin luomisen. Analyysin perusteella sivutuotteet jaettiin neljään ryhmään jotka ovat: tuotantojäämät, prosessien ylijäämäenergia, energiantuotannon jäämät sekä jäännösmateriaalit. Kaikilla kyseisillä ryhmillä havaittiin erityispiirteitä hyödyntämisen suhteen. Liiketoimintaekosysteemien näkökulmasta nämä tuovat erityisvaatimuksia liiketoimintaekosysteemeille joissa ne toimivat. Kategorioiden välillä oli myös yhtäläisyyksiä, esimerkiksi sivutuotteiden luotettava ja tasainen saatavuus havaittiin tärkeäksi aspektiksi. Epätasaisesti saatavilla olevien materiaalien hyödyntäminen vaatii itsessään ketteriä tuotantomenetelmiä ollakseen kannattavia. Tuotantojäämät syntyvät prosesseissa, joissa raaka-aineista jalostetaan lopputuotteita erottamalla niistä tiettyjä komponentteja. Esimerkiksi sahateollisuudessa syntyvä sahanpuru tai metsäteollisuudessa puun kemiallisen prosessoinnin seurauksena syntyvä liete ovat tuotantojäämiä. Tämän sivutuotetyypin hyödyntämiseen liittyviä avainkysymyksiä ovat esimerkiksi sivutuotteen kontaminaatioaste eli kuinka paljon sivutuotteessa on hyödyntämistä vaikeuttavia ainesosajäämiä sekä orgaanisen ja epäorgaanisen materiaalin suhde. Mitä tasalaatuisempaa sivutuote on näiltä osilta, sitä helpompi sitä on jatkojalostaa erilaisiksi

3 tuotteiksi. Tuotantojäämillä oli muihin tutkittuihin sivutuotteisiin nähden paras jatkojalostuspotentiaali. Prosessien ylijäämäenergia syntyy teollisissa prosesseissa, joissa käytetään suuria määriä energiaa raaka-aineen muokkaamiseen ilman että se sitoutuu varsinaiseen lopputuotteeseen. Esimerkkinä tämän tyyppisestä sivutuotteesta voidaan pitää esimerkiksi terästeollisuuden kuonien lämpösisältöä sekä datakeskusten hukkalämpöä. Pääpointteja tämän tyyppisten sivutuotteiden hyödyntämisessä ovat niiden paikallisen hyödyntämisen tärkeys sekä terveen teollisen synergian tärkeys hukkaenergian tuottajan ja käyttäjän välillä. Hukkaenergia poikkeaa muista sivutuotetyypeistä siinä, että se ei ole hinta-ambivalentti, eli sen vaihtoehtoiskustannukset ei voi vaihdella tahansa positiivisesta negatiiviseen tapauskohtaisesti, sillä sen hävittäminen hyödyntämättä on ilmaista. Tämä poikkeaa esimerkiksi tuotantojäämistä, joissa voi syntyä merkittäviä määriä materiaalia, joka on vaikea hävittää ja täten aiheuttaa kustannuksia yrityksille hävityskustannuksina. Energiantuotannon jäämät koostuvat Pohjois-Pohjanmaalla suurimmaksi osaksi voimalaitosten biopohjaisista tuhkista sekä jätteenpolton tuhkasta. Näiden sivutuotteiden pääominaisuuksia ovat itsekovettuminen, joka mahdollistaa sen rakeistamisen sekä mahdollisuus käyttää geopolymeereissä. Usein näissä sivutuotteissa on läsnä kontaminaatioita raskasmetalleista, joka voi rajoittaa niiden käyttöä tietyissä sovelluksissa. Näiden sivutuotteiden suuri tuotantovolyymi ja tuotannon vakaus tuovat sen sijaan mielenkiintoisia mahdollisuuksia niistä kumpuaville liiketoiminnoille. Prosessien ylijäämämateriaalit koostuvat osista, materiaaleista sekä rakenteista, joita käytetään prosesseissa mutta jotka eivät ole osa lopputuotetta. Näitä materiaaleja ovat esimerkiksi valimohiekka, rakennusjätteet sekä rakennustyömaiden väliaikaiset tukirakenteet. Nämä materiaalit ovat hyvin usein kontaminoituja prosesseista, joissa niitä on hyödynnetty, mutta riippuen kontaminaation laadusta ja tasosta niitä voidaan käyttää myös jatkojalostukseen. Usein näiden sivutuotteiden tuotanto on hajanaista, joka asettaa erityishaasteita niiden hyödyntämiselle. Hajanaisen tuotannon hyödyntäminen vaatii tervettä liiketoimintaekosysteemiä sivutuotteen tuottajan ja hyödyntäjän välille.

4 3. Viiden tapauksen tarkempi arviointi Tutkimuksessa tarkasteltiin viittä Pohjois-Pohjanmaan teollisista sivuvirroista kumpuavaa liiketoimintamallia tarkemmin. Tapaukset olivat: 1. Kuitulietepohjainen pölynestoaine 2. Sementtimäinen materiaali geopolymerisoidusta kivivillajätteestä 3. Maanrakennusmateriaali betonimurskasta 4. Maanrakennusmateriaali rakeistetusta tuhkasta 5. Datakeskusten hukkalämmön hyödyntäminen Tapauksia tarkasteltiin yrityksiltä ja tutkimuslaitoksilta saatujen tietojen perusteella niiden alustavan liiketoimintapotentiaalin määrittämiseksi. Saadut tulokset perustuivat alustaviin laskelmiin sekä arvioihin, ja niiden tulos osoittaa liiketoimintamahdollisuuksien pullonkauloja sekä muita ominaisuuksia joita tulisi ottaa huomioon näiden hyödyntämisessä. Laskelmat myös vahvistivat kategorisoinnin tekemiä oletuksia eri sivutuotetyypeistä: prosessien ylijäämämateriaalien (betonijäte sekä kivivillajäte) tuotteistamisen liiketoimintapotentiaaliin vaikutti hyvin vahvasti hyödyntämiseen liittyvän liiketoimintaekosysteemin toimivuus, sillä tarkastelemalla erikseen betonimurskan tuotteistamiseen liittyviä kustannuksia syntyvän materiaalin hinta on liian suuri ollakseen kilpailukykyinen neitseellisiin raaka-aineisiin verrattuna. Mikäli hävittämiskustannukset otetaan huomioon, tästä liiketoimintatapauksesta tulee kuitenkin kannattavaa, joten ekosysteemimäisessä liiketoiminnassa tämän tyyppisiä resursseja pystytään hyödyntämään kannattavasti. Tämä tosin vaatii sen, että tuottajilla ja hyödyntäjillä on taloudellinen- tai muu houkute materiaalin käyttöön.

5 Toinen mielenkiintoinen tapaus oli datakeskuksen hukkalämmön tarkastelu. Tutkimuksessa todettiin, että hukkalämmön käyttäminen lämpöenergiaksi on hyvin kannattavaa taloudellisesti, ja myytävän lämpöenergian hinta jää moninkertaisesti edullisemmaksi kuin esimerkiksi kaukolämmön megawattituntihinta. Hukkalämmön hyödyntäminen vaatii kuitenkin terveen synergian, luotettavan energian tuotannon ja ostajan luotettavan lämpöenergian tarpeen ollakseen vahva pohja teolliselle synergialle. Rakeistetun tuhkan maarakennuskäytön sekä kuitulietepohjaisen pölynestoaineen liiketoimintapotentiaali todettiin suureksi, sillä syntyvä materiaali on hyvin edullista ja markkinoiden koko Suomessa on riittävän suuri tehdäkseen liiketoiminnasta mielekästä. 4. Tutkimuksen implikaatiot Tutkimuksen tekemä kategorisointi antaa osviittaa materiaalien mahdollista jatkokäyttöä varten, ja osoittaa tietyn tyyppisten sivutuotteiden ominaisuuksia. Tätä voidaan hyödyntää uusien tunnistettujen sivuvirtojen analysoinnissa sekä etsittäessä jo tunnistetuille sivuvirroille hyödyntämiskohteita. Tutkittujen tapausten suhteen tutkimuksen perusteella voidaan suositella jatkotoimenpiteitä kyseisten liiketoimintatapausten eteenpäin viemiseksi. Hukkalämmön hyödyntäminen on erittäin mielenkiintoinen liiketoimintamahdollisuus niin tuottajan kuin energian ostajan näkökulmasta, mutta kysyntää hukkalämmölle ei pystytty määrittämään tämän tutkimuksen puitteissa. Jatkotoimenpiteenä tämän suhteen tulisi tutkia liiketoimintamahdollisuuksia, jotka voisivat käyttää tämän tyyppistä lämpöenergiaa hyödykseen, kuten biomassan kuivausta tai kasvihuoneviljelyä, ja pyrkiä fasilitoimaan synergian syntymistä osapuolten välille. Kivivillajätteen sekä betonijätteen suhteen vaadittaisiin selkeää insentiiviä betonijätteen tuottajien ja hyödyntäjien välille, että kyseiset sivuvirrat pystyttäisiin tehokkaasti hyödyntämään. Mahdollisten liiketoimintojen tarkastelut eivät itsessään oikeuta näiden

6 sivuvirtojen hyödyntämistä ellei kyseisen kentän toimijat toimi yhdessä, jolloin synergiaedut ylittävät hyödyntämiseen liittyvät kustannukset. Lisäksi olemassa olevia resursseja, kuten esimerkiksi tuotantolaitteistoa, tulisi tarkastella synergiapotentiaalia mietittäessä. Olemassa olevan laitteiston kapasiteetin hyödyntäminen olisi hyödyllistä molemmille osapuolille ja vähentää merkittävästi investointitarvetta.