Innovaatioita metsästä - pihkasalvasta nanoselluun

Transkriptio

1 Innovaatioitametsästä - pihkasalvastananoselluun RaimoHulmi Pohjois-Karjalanammattikorkeakoulu Hajautetutbiojalostamothanke

2 SISÄLLYSLUETTELO 1.Yleistä 2.Sahateollisuus 2.1Puurakentaminen 2.2Materiaalitekniikka 2.3Puusepänteollisuus 3.Kuiduttavateollisuus 3.1Nanoselluloosa 3.2Komposiitit 4.Biotekniikka 4.1Polttoaineet 4.2Lääkeaineet 4.3Ruoka-aineet 4.5Muukäyttö 5.Turve 6.Metsätalous LIITTEET

3 1.YLEISTÄ Perinteisestipuutaonhyödynnettysahatavaraksijakuiduttaenpaperiksijakartongiksi. Kuiduttaminentapahtuujokokemiallisestitaimekaanisesti.Varsinkinmekaaninen menetelmäonerittäinenergiaavaativamenetelmä. Kansallinenmetsäohjelma2015painottaametsienmonipuolistakäyttöäkansalaisten hyödyksikestävyydenperiaatettanoudattaen.ohjelmassakorostetaantutkimus-ja kehitystyönmerkitystäuusientuotteidenkehittämisessä.vuonna2007perustettiinkyseisten tehtävienkoordinointiineriorganisaatioidenyhteenliittymänämetsäklusterioy ( keskittymä(shok)keskeisenäasiananouseeesiinmyösilmastonmuutoksenhillitseminen. Suomessaonmahdollistalisätämerkittävästimetsienhyödyntämistä.Eräänäongelmana perinteisessämetsävarojenkäytössäonollutviimeaikoinaselluteollisuudensiirtyminen AasiaanjaEtelä-Amerikkaannopeakasvuistensuurteneucalyptus-plantaasienyhteyteen. Suomestaonsuljettualanteollisuuslaitoksia.Merkittäväälisäystäontapahtunut000- luvullametsähakkeenkäytössäenergiantuotannossa.puutahaketettiinlämpö-ja voimalaitoksillevuonna2011noinmilj.m3.lähesvastaavamääräpuutapoltetaan kotitalouksissaklapeina. Puutajalostavateollisuuselääkinmuutostenaikaa.Puunjalostamisessatutkitaan intensiivisestimikrotasonpuutuotteita,kutennanoselluloosantuottamisprosessia.jasen ominaisuuksia.bioteknologiaavaauusiamerkittäviämahdollisuuksiapuustavalmistettaville tuotteille.puustavoidaanjalostaabiopolttoaineita,lääkeaineita,kosmetiikkatuotteita, terveyttäedistäviäaineita.moniaaineitaonjotuotannossamerkittävissämäärin;esimerkiksi xylitoljabenecol.yleensäonniinettätuotteentuotantomääränollessasuurihintaonhalpaja päinvastoin(kuva1.). Unohtaaeisovi,ettämyösmetsätaloudenpuolellavoidaantehdätaloudellisestimerkittävä tuotekehittelyä.metsänjalostuksellavoidaansaadaaikaantaimimateriaalia,jokaon nopeakasvuisempaa,tautejakestävämpää,tiettyihinteknisiintarkoituksiinsopivaaja nopeastituotettavissa. Moniatässäraportissakuvatuistatuotteistavalmistetaanjoteollisessamittakaavassa.Jotkut tuotteetovatteollisentuotannonalkuvaiheessajajotkutvielätutkimus-jakehittelyvaiheessa. Yhteistätuotteillaonkuitenkinse,ettäsuurinosaniistäonvalmistettuuusituvistaraakaaineistajaniidenvalmistaminenjakäyttövähentääfossiilisenenergiankäyttöä.Lisäksi pääosintuotteidenkehittelyjavalmistustapahtuusuomessataipohjoismaissa.

4 Kuva1.Tuotteenmäärä/hinta 2.SAHATEOLLISUUS 2.1.Puurakentaminen CLT-levy(crosslaminatedtimber) Keski-EuroopassaCLT-levytovatkasvattaneetsuosiotaanrakentamisessa.StoraEnsoontuo sahaltaanitävallastalevyjäjarakentamismenetelmääsuomeen.levyjenmaksimipaksuuson 400mm,pituus16jaleveys2,95m. Levyjenetunarakentamisessamainitaanmm: helppotyöstettävyys erinomainenilmatiiveys ekologisuus

5 ikkuna-jaoviaukotjamuuttyöstötvalmiina monikäyttöinen:ulko-jasisäpinnat,välipohjat,katot hyvämittapysyvyys nopeapysyttää CLT-levyjävoidaankäyttäämyöskerrostalorakentamisessa.Suomessakäynnistyymuutamia merkittäviäpuurakentamishankkeita,joidenavullapyritäänkehittämäänmodernia suomalaistapuurakentamista.storaensotuleekäyttämäänclt-tekniikkaahelsingin JätkäsaareenrakennettavissataloissaWoodCitykaupunkikorttteli-hanke). 2.2.Materiaalitekniikka Modifioitumassiivipuu PuunpintaatiivistetäänmekaanisestipuristaenkäyttäenapunalämpöäjakosteuttaPuun kovuuskasvaaylisataprosenttia.näinkäsiteltymntyvastaakovuudeltaantiettyjätrooppisia puulajeja.käsittelytuopintaanpihkaajauuteaineita.pintaonvettäjalikaahylkivä. Menetelmäeiteollisessakäytössä.LauriRautkarinväitöstutkimus Massivipuunmodifiointi eritekniikoilla löytyyosoitteestahttp://otalib.aalto.fi/en/collection/epublications/dissertations 2.3Puusepänteollisuus Soitinrakentamisessasuomalaisillapuulajeillaolisimahdollisuuskorvataharvinaisiaja suojeltujatrooppisiapuulajeja.cites-sopimuksellasuojeltujalajejaovatesimerkiksi brasilialainenruusupuujaetelä-amerikkalaisetmahonkilajit,joitakäytetäänkitaroiden valmistuksessa.soitinrakentajienmukaansuomalaisistapuulajeistasopivia soitinrakentamiseenovatkuusi,lehmus,vaahtera,koivua,tervaleppäjahaapa.esimerkiksi hidaskasvuinenkuusionsointiominaisuuksiltaanerinomaistamateriaalia.kiellettyjä puulajejasisältävienvanhojensoittimienhinnatovatnousseetviimeaikoinahuimasti. 3.KUIDUTTAVATEOLLISUUS 3.1.Nanoselluloosa Nanoselluloosasyntyypilkkoensellukuituapienemmiksikuiduksijauhamallaja paineistamalla.nanofibrillitovatvainnointuhannesosasellukuidunmitoista. Nanosellumassaongeelimäistä(vettä98%).Eräsnanosellunvalmistuksenongelmaolisuuri energiantarve.nytkehittelynkauttaonsaatuenergiatarvettapudotettua98%. Nanosellutuotteidenominaisuuksiaovatmm.keveys,lujuus,läpinäkyvyysjasähkönjohtavuus Nanosellutuotteistahyötyvätmonetteollisuudenalat:auto-jalentokoneteollisuus, lääketeollisuus,elintarveteollisuus,kosmetiikka-ala,metsäteollisuus. Nanosellunsovelluskohteitajatuotteitaovatesimerkiksi:

6 erikoispaperitjapaperipinnoitteet energia-jaälypakkaukset suodatinjamembraanisovellukset biokomposiitit(luu) maalienlisäaineet läpinäkyvätkalvot sähköäjohtavatkelmut autojenjalentokoneidenosat Suomessananoselluaonvalmistettukoivusta,muttahavupuutjaeucalyptussoveltuvatmyös raaka-aineiksi. Maailmallapanostetaanisossamittakaavassananoselluteknologiaanjauusientuotteiden kehittämiseen.aaltoyliopistonyhteydessätoimivannanoselluloosakeskuksenlisäksi mainittakoonkanadassatoimivafpinnovation(( Innventia( ( nanosellulaitoksen,jonkatuotantotavoiteontonninanoselluapäivässä. 3.2.Komposiitit Sekoittamallamuovipolymeereihinpuukuituavalmistetaan luonnonkuitukomposiittimateriaaleja.komposiitinetujaovatmuunmuassa;lujuus,jäykkyys, kosteudenkestävyys,kierrätettävyys,kelpoisuuselintarvikemateriaalina. Jotkutvalmistajatkäyttävätsellunsijastasahanpurua.Tuotekehittelymahdollisuuksialöytyy esimerkiksirakennusteollisuudessasisustus-,lattia-jaikkunakarmimateriaaleissa), soitinteollisuudessajaautoteollisuudessa.tällähetkelläkomposiitteihinkäytettypuuraakaaineenmääräonpieni,muttatulevaisuudessatilannevoiollatoisenlainen. Tuotteita: Terassilaudat,julkisivu-jakattomateriaalitValmistaja:UPM) Kupilka-kuksatPlasthilOy) Woodcastkipsausmateriaali: -valmistettuhakkeestajabiohajoavastamuovista hyvinmuotoutuvamateriaali,luja myrkytön röntgenläpinäkyvä

7 ekologinen;hävitysenergia-jabiojätteenä nopeakäyttää,siisti uuttateknologiaa,kliinisestitestattu kotimainen valmistajaonboneoy, 4.BIOTEKNOLOGIA 4.1.Polttoaineet Biohiili(torrefioituhiili) Määritelmä:miedostihiilletty,paahdettupuumassa Torrefacton- paahtaminen Valmistusprosessi: raaka-aineenkuivaus(<20%kosteus)torrefionti hapetontilamurskaus pelletointi TOP-pelletiteivätkostuhelpostijaovatkoostumukseltaanhomogeenisia.Lämpöarvoon15-20GJ/m3puupellettinoin10GJ/m3). Biohiilenetunaovatsäästötlogistiikkakustannuksissajasoveltuvuusoheispolttoaineeksi hiilipölykattiloille.top-pellettivoisiollayksimielenkiintoinenvaihtoehtoesimerkiksi HelsinginEnergiantulevissalämpölaitosratkaisuissa Mäntyöljy FortuminJoensuunvoimalaitoksenyhteyteenrakennetaanpyrolyysiprosessillamäntyöljyä tuottavalaitos.laitostuottaamäntyöljyänoin50000vuodessa.mäntyöljytullaan käyttämäänjoensuunjaespoonvaravoimalaitoksillakorvaamaanfossiilistapolttoöljyä. Raaka-aineenakäytetäänmetsähakettayli200000m3vuodessa.Hyötysuhdelaitoksellaon hyvä,koskajäännöshiilisiirtyysuoraanvoimalaitokseenpoltettavaksi.laitoskäynnistynee vuoden2014aikana.mäntyöljynphon2-3,jostajohtuenvaravoimaloihinonrakennettava haponkestävänvarastosäiliöt. Biodiesel UPM:nLappeenrannanlaitostenyhteyteenperustetaanbiodieseliämännystävalmistava laitos.laitostuottaabiodieseliänoin120000tonniavuodessa.mäntyöljysyntyy sivutuotteenasellunkeitossa.upmkäyttääbiodieselinvalmistuksessavetyteknologiaa. Biodieselinlisäksisyntyymyösbiobensiiniä.Biodieselonsuoraankäytettävissänykyisissä

8 kulkuneuvoissa.biodieseltuottaa80vähemmänco2:taverrattunafossiilisendieselin käyttöön.laitosaloittaatoimintansavuonna Lääkeaineet Kuusenpihka Pihkaaonkäytettymenneinäaikoinaparantamaanhaavoja,palovammojajaihottumia. Nykyisinapteekistaonsaatavanakuusenpihkastavalmistettualaajattutkimukset läpikäynyttäpihkasalvaasalvanontodettuauttavanjopapsoriasiksenhoidossa.kuusen pihkaonvahvastiantimikrobinen.aine.kuusenpihkaaeikuumenneta,jotenseeioletervaa. Kuusenpihkastaliukeneeveteenm.hartsihappojajalignaania.Hartsihapotovatkuusen pihkanantimikrobisiaainesosia.lignaanionpuolestaanmerkittäväantioksidanttijasilläon vaikutustasolujenuudistumiseenjaaineenvaihduntaan.kuusenpihkastatehtyäsalvaaja voidettavalmistavatainakinrepolaroy,luontaiskosmetiikanvalmistajadetriaoysekä luontaistuoteyritysruhajokioy. RovaniemeläinenTaigaPolymersOyonkehittänytteknologiajollaluonnonkuidutja synteettisetkuidutsaadaanantimikrobisiksilisäämälläkuitujenjoukkoonhavupuiden pihkaa. KuusenpihkaakerätäänSuomessanoin000kgvuodessa.Pihkaakerätäänvaluttamalla kuusistataiirrottamallapihkapaakkuja.kerääjällemaksetaannoin20kilostapihkaa. 4.3.Terveysvaikutteisettuotteet Suomessaonpitkäänteollisestihyödynnettyxylitoliaehkäisemäänhampaiden reikiintymistä.toinenmerkittäväterveysvaikutteinenaineonbenecol,jokakäytetään alentamaankasvirasvalevitteissäalentamaanverenkolesterolipitoisuutta. Kotimaisiametsämarjojenterveysvaikutuksiaontutkittutieteellisestijonkinverran. Erityisestimustikka,puolukka,karpalojavariksenmarjaovatosoittautuneet tutkimuksissaterveysvaikutuksiltaanerittäinarvokkaiksi.lisäksiniilläonmyöspaljon lääkinnällisiäominaisuuksia. Tärkeääolisitulevaisuudessakerätämarjojaenemmäntalteenjaennenkaikkeasaa kehitettyämarjoistaterveysvaikutteisiatuotteita.lisätietojalöytyysitran,foodfilesinja KuopionYliopistonraportista:Yhteenvetotieteellisestänäytöstäkoskienmustikan,karpalon japuolukanravitsemus-jaterveysvaikutuksia. Lignaani TurkulaisettutkijatBjarneHolmborgjaChristerEckermansaivatvuonna2008Marcus Wallenberg teknologiapalkinnoninnovaatiostaanhyödyntääkuusensisäoksienlignaania. Sisäoksienlignaanipitoisuusonhuomattavastisuurempikuinpitoisuusrunkopuussataiulkooksassa.Lignaaninhavaittiintutkimuksissaehkäisevänmuutamiensyöpiensyntymistä. HormosMedicalvalmistilignaanipitoisenravintolisätuotteen,jonkahyväksyiUSA:n markkinoilleelintarvike-jalääkevirastofda. 4.4.Ruoka-aineet

9 Vanilja Vaniljaavalmistetaankolmellaeritavalla.Ns.luonnonvanilja(naturalvanilinvalmistettaan trooppisestaorkidea-kasvin(vanillaplanifolia)siemenistä.suurinluonnonvaniljantuottaja maaonmadagaskar.valmistusmenetelmäonhidasjakallis.luonnonvaniljaonkintoiseksi kalleinmaustesahraminjälkeen.vaniljaavoidaanvalmistaamyösligniinistäligninvanilin). Tonnistapuutasaadaan3-4kgvaniljaa.Vaniljaavalmistetaansynteettisesti(synthetic vanilin). Vaniljanmaailmanhintaonrajussanousussavuonna2012johtuenhuonoistasatonäkymistä Madagaskarilla. LigininvaniljanainoavalmistajamaailmassaonNorjassatoimivaBorregaardyhtiö ( 4.5Muukäyttö Esimerkkinämuistapuustasaatavistakemikaaleistakehitetyistätuotteistamainittakoon koivutisle.maa-jaelintarviketaloudentutkimuskeskusonkehittänytyhdessäforssalaisen EnvorBiotechinkanssakoivutisleen,jotakäyttämällävoidaanyhdyskuntajätteetsaadaan hajuttomiksi.koivutislettäontutkittumyöstappajaetanoidenjamyyrientorjunta-aineena. 5.TURVE Eriste-,akustiikkalevytjaballistisettuotteetValmistajaKontoOy; Eristelevyjenominaisuudet: 85pintaturvetta,15polyesteriä eihomehdu hengittävyys helppokäsitellä kierrätettävyys eimateriaalihukka Ballistisettuotteet(turvatuotteetluoti-jasirpalesuojaus pintaturve,sidoskuidut,kevlar keveys 6.METSÄTALOUS 6.1.Taimituotantotekniikka

10 Taimituotannossamielenkiintoisenmahdollisuusonlähivuosinakasvattaataimia solukkoviljelyllä.menetelmätarjoaametsänjalostuksellesuunnattomiamahdollisuuksia tuottaanopeastitaimia,joillaontietynlaisetominaisuudet.lisäksisolukkoviljelynavulla voitaisiinhelpottaapulaakuusensiemenistä.metlassaonaloitettuhanke,jossakehitellään kasvullistataimituotantoa.ensimmäisetsolukkoviljelyllätuotetuttaimetovatkasvamassajo kasvihuoneessa.