Uusi teollinen biotekniikka ja biotalous. Prof. Merja Penttilä VTT

Transkriptio

1 Uusi teollinen biotekniikka ja biotalous Prof. Merja Penttilä VTT

2 ÖLJYJALOSTAMO Yhteiskuntamme on öljystä riippuvainen Öljyn riittämättömyys ja hinta CO 2 Ilmaston muutos

3 BIOJALOSTAMO Iso haaste - mutta mahdollista Biotalous Vihreä kasvu Biobased society

4 BIOJALOSTAMO Vihreä kemia Prosessitekniikka Insinööritieteet Biotalous Vihreä kasvu Biobased society Biotekniikka EU: A key enabling technology for our future

5 BIOJALOSTAMO Solutehtaat: Mikrobit tuotto-organismeina Biotalous Vihreä kasvu Biobased society

6 Solukemia tuottaa peruskemikaaleja Bio-based production of C2 C6 platform chemicals Biotechnology and Bioengineering, 109: 10, (

7 CO 2 Biotalous Ruoka Biomassaan perustuva teollisuus Poltto Kaasutus Pyrolyysi Kuidutus Fraktiointi Rakennusmateriaalit Lämpö/Sähkö Paperi, pakkaus Liikenteen polttoaineet Kuidut Nanoselluloosa Kemikaalit Biojalostamo: Nykyiset aktiviteetit

8 CO 2 Biotalous Ruoka Elintarvikejäte Biomassaan perustuva teollisuus Poltto Kaasutus Pyrolyysi Kuidutus Fraktiointi Hydrolyysi Jätebiomassa, hiilihydraatit Rakennusmateriaalit Lämpö/Sähkö Paperi, pakkaus Liikenteen polttoaineet Kuidut Nanoselluloosa Kemikaalit Biojalostamo: Nykyiset aktiviteetit SOKERI Solutehtaat Suljettu tuotanto bioreaktorissa Kemikaalit Aromaatit Polttoaineet Materiaalit Nanotekniset tuotteet etc

9 CO 2 Biotalous Ruoka Elintarvikejäte Teollisuuden savukaasut Biomassaan perustuva teollisuus Kaasutus Poltto Kaasutus Pyrolyysi Kuidutus Fraktiointi Hydrolyysi Jätebiomassa, hiilihydraatit CO 2 Biokaasu metaani Metanoli Rakennusmateriaalit Lämpö/Sähkö Paperi, pakkaus Liikenteen polttoaineet Kuidut Nanoselluloosa Kemikaalit Liuskekaasu Biojalostamo: Nykyiset aktiviteetit Ilmakehän SOKERI CO 2 Solutehtaat Suljettu tuotanto bioreaktorissa Kemikaalit Aromaatit Polttoaineet Materiaalit Nanotekniset tuotteet etc Biotuotanto tulevaisuudessa: Primääriraakaaineiden suora konversio halutuksi tuotteeksi

10 CO 2 Biotalous Ruoka Elintarvikejäte Teollisuuden savukaasut Biomassaan perustuva teollisuus Kaasutus Poltto Kaasutus Pyrolyysi Kuidutus Fraktiointi Hydrolyysi Jätebiomassa, hiilihydraatit CO 2 Biokaasu metaani Metanoli Rakennusmateriaalit Lämpö/Sähkö Paperi, pakkaus Liikenteen polttoaineet Kuidut Nanoselluloosa Kemikaalit Liuskekaasu Biojalostamo: Nykyiset aktiviteetit Ilmakehän SOKERI CO 2 Fotosynteesi Muut valoreaktiot Solutehtaat Suljettu tuotanto bioreaktorissa Kemikaalit Aromaatit Polttoaineet Materiaalit Nanotekniset tuotteet etc Biotuotanto tulevaisuudessa: Primääriraakaaineiden suora konversio halutuksi tuotteeksi

11 Entsyymit hajottavat selluloosaa Sokeri Leivinhiiva - solutehdas Maitohappo Biomuovi PLA

12 Hämähäkin silkki voi olla vahvempaa kuin teräs - ja kevyttä

13 Bakteerit voidaan muokata tekemään samanlaista silkkiä kasvijätteestä

14 Hiivat ja levät voivat tuottaa biodieseliä Sokeri Mikrobiöljy CO 2

15 Biologinen vallankumous on meneillään Nanotekniikka Insinööritieteet Fysiikka Tietojenkäsittelytieteet Matematiikka Kemia Maataloustiede Synteettinen biologia Geenitekniikka Teollinen biotekniikka Suunnittelu ja rakentaminen -Uudet tuotteet, tehokkaat solutehtaat Geenien siirto toiseen isäntään -Insuliinia hiivalla, bioetanolia lignoselluloosasta Luonnon organismien hyödyntäminen -Olut, viini, leivonta, antibiootit Perustutkimus ja sovelluksiin tähtäävien läpimurtoteknologioiden kehitys kulkevat käsi kädessä

16 Synteettinen biologia From reading to writing Biologisten toimintojen rakentaminen halutulla tavalla Matemaattinen mallitus Suunnittelu - Design BioBricks Hallittu ohjattavuus Standardisointi Geenit, proteiinit, biokemialliset reaktioreitit, soluorganellit, tuotanto-organismit Tehokkaat solutehtaat, jotka ovat kilpailukykyisiä petrokemian kanssa Uudet tuotteet Uusiutuvien luonnonvarojen taloudellisen käytön raaka-aineena What I can not build, I can not understand (Richard Feynman)

17 Uusia biotekniikkaan ja synteettiseen biologiaan perustuvia yrityksiä syntyy, etenkin USAssa Ginkgo Bioworks: Automatisoitu tuotantomikrobien rakentaminen. Tietokonepohjainen suunnittelu & robottiavusteinen rakentaminen. Amyris: Biopolttoaineita jätesokereista. Synteettinen biologia mahdollistanut hapen käytön vähentämisen tuotannossa alle normaalin solun teoreettisen tarpeen -> kustannussäästö. Lockheed Martin: An aerospace, defense, security and advanced technology company. Investoi synteettiseen biologiaan. Markkinat: 2010 ~ 1 billion dollars -> 2016 ~ 10 billion dollars Synteettisen biologian vaikutuksen talouteen ennustetaan olevan vähintään yhtä suuri kuin synteettisellä kemialla oli sata vuotta sitten.

18 Biotekniikka Disruptive & enabling technology, moving fast forward Periaatteessa tuotemahdollisuudet ovat rajattomat, öljypohjaisten kemikaalien korvaamisesta uusiin biologian mahdollistamiin tuotteisiin. Yhdistettynä nanotekniikoihin, eletroniikkaan, uusiin mittausmenetelmiin etc mahdollistetaan aivan uudentyyppisiä sovelluksia. Myös pienimuotoinen tuotanto on mahdollista, mikä edesauttaa uutta yrittäjyyttä. Biotekniikka on tulevaisuuden tekniikka, joka innostaa myös nuoria yrittäjiä.

19 Suomi biotalouden edelläkävijäksi Ilman biotekniikkaa biotalous ja uusiutuvien luonnonvarojen käyttö kestävien tuotantoprosessien kehityksessä jää vajavaiseksi Suomessa on vahva biotekniikan perusta, jolta ponnistaa pohjalla Sitran näkemyksellinen rahoitus -80 luvulla Synteettisen biologian menetelmien ja periaatteiden hallinta vaatii hyppäyksellistä tutkimus- ja koulutuspanostusta, jotta Suomi pysyy mukana teknologian kehityksessä CO 2 Suljettu tuotanto bioreaktorissa Solutehtaat Taloudellinen, energia- ja hiilitehokas tuotanto Kemikaalit Aromaatit Polttoaineet Materiaalit Nanotekniset tuotteet Etc, etc, etc

20 Biology is inspiring Nature has the solutions Kiitos!