Puutuotteiden ja kuidun mahdollisuudet tuoreimman tutkimuksen valossa

Puutuotteiden ja kuidun mahdollisuudet tuoreimman tutkimuksen valossa Erkki Verkasalo Metsäntutkimuslaitos Joensuun toimintayksikkö UUSINTA UUTTA PUUSTA JA METSÄSTÄ Metlan Itä-Suomen kevätmetsäpäivä Tiistaina 28.4.2009 Metla-talo, Joensuu Erkki Verkasalo, 28.4.2009 1

Puutuotealalla merkittäviä kehitysaskeleita viimeisen 15 vuoden aikana tutkimus mukana Perinteisesti resurssilähtöinen ala on uusiutunut vähitellen kohti asiakaslähtöistä toimintatapaa Käyttöön ollaan ottamassa mahdollisuuksia, jotka perustuvat - entistä parempaan raaka-aineen tuntemukseen ja hallintaan - mittaus- ja prosessiteknologiaan - tuotesuunnitteluun ja asiakasratkaisuihin - verkottumiseen arvoketjuissa Kotimaisia puulajeja voidaan käyttää monipuolisesti soveltuviin tuotteisiin lisäarvoa tuottaen, erityisesti puurakentamisessa Sopivia raaka-ainelähteitä voidaan tunnistaa ja puuta lajitella ja arvottaa entistä paremmin Erkki Verkasalo, 28.4.2009 2

Tuotekehitystä voidaan tehdä entistä paremman raakaainetiedon perusteella, hallittuun otantaan ja koesuunnitteluun ja jatkossa materiaalipohjaiseen mallinnukseen perustuen Tuoteargumentoinnin pohja on kehittymässä suhteessa vaihtoehtoisiin materiaaleihin ja uusia markkinasegmenttejä on pystytty tunnistamaan (tuoteryhmiä, demografisia ryhmiä, markkina-alueita) Keskipitkällä ja pitkällä aikavälillä siintävät toimialalle suuret mahdollisuudet, jotka perustuvat - puuraaka-aineen uusiutuvuuteen ja myönteiseen imagoon - puun hyvään saatavuuteen, laatuun ja käytön optimointiin - puutuotteiden ympäristösuorituskykyyn, funktionaalisiin etuihin ja kohenevaan hintakilpailukykyyn Bioenergian ja ilmastonmuutoksen torjunnan kautta on näköpiirissä uusia liiketoimintamahdollisuuksia puutuotealalle Erkki Verkasalo, 28.4.2009 3

Kuluttajatutkimusten mukaan puuta pidetään inhimillisenä ja ekologisena materiaalina, jota halutaan käyttää - mikäli tuotteet ovat pitkäikäisiä, turvallisia, terveellisiä ja helppohoitoisia, visuaalisesti vetoavia ja antavat erilaisia toiminnallisia etuja arkipäivän elämään Puulle on kehittynyt etulyöntiasema rakentamisen ja asumisen tuotemarkkinoilla uusiutuvana raakaainelähteenä ja hiilen sidonnassa Tämä voidaan hyödyntää jos a) rakennusten, tuotteiden ja materiaalien ympäristösuorituskyvyn standardit muotoutuvat käynnissä olevissa neuvotteluprosesseissa eri materiaaleja objektiivisin perustein vertaileviksi b) tuotteiden hintakilpailukyky kehittyy myönteisesti c) tuotteet vastaavat asiakastarpeita d) suomalaisen teollisuuden hintakilpailukyky pitää pintansa suhteessa kilpailijamaiden teollisuuteen Erkki Verkasalo, 28.4.2009 4

Erkki Verkasalo, 28.4.2009 5

Uudet ja parannetut puutuotteet Erilaisia ideoita tuotekehittäjillä on riittänyt paljon enemmän kuin tuotteistajat ovat pystyneet viemään markkinoille ideasta tuotteeksi kestää usein 10-20 vuotta! Täysin uusia puutuotteita on syntynyt harvakseltaan markkinoille saakka, monet niistä muun puunjalostuksen jätteiden pohjalta Suomessa on kehitetty muutamia aidosti uusia tai uuteen teknologiaan perustuvia puutuotteita 1990-luvulta lähtien: kuusivaneri, kertopuu, lämpöpuu, oksakoivusahatavara (huonekalut), puristuskuivattu puu, puujauho-tarrapaperijäte terassilauta (ProfiDeck) Enemmänkin on ollut perinteisten tuotteiden parantamista ja niiden sovittamista uusiin käyttökohteisiin: esim. ikkuna- ja ovikomponentit (mänty), sisäpaneelijärjestelmät (haapa, mänty, lukkoponttiparketit, muut tee-se-itse tuotteet Puun kemiallisia modifiointitapoja ja puun ja muiden materiaalien komposiitteja on syntynyt maailmalla enemmänkin: esim. kuori/sahanpuru/lastut + muovit => levy- ja palkkituotteita asetyloitu puu, maleinoitu puu => materiaaleja hyvillä kestävyys- ja lujuusominaisuuksilla Erkki Verkasalo, 28.4.2009 6

Suomessa puun jatkojalostusta on laajennettu olennaisesti 1990- luvulta rakennus-, rakennuspuusepän- ja sisustustuotteissa varsinkin pk-yrityksissä, myös eräillä suurilla sahoilla aivan viime vuosina Jatkojalostusta on tehty ja tehdään jatkossa neljällä tavalla a) keski- tai huonolaatuista raaka-ainetta sovitetaan höyläyksellä, sormijatkamisella ja liimaamiselle asiakastuotteisiin (jolloin parannettu tuote- ja arvosaantoa) kysymys on silti pohjimmiltaan massatuotteista b) hyvälaatuisen raaka-aineen käyttöä optimoidaan kalliisiin asiakastuotteisiin ja samalla tuotettu suuri arvonlisä tuotannolle näillä tuotteilla on kapeat markkinaraot mutta vakaat tai jopa kasvavat markkinat c) monenlaista raaka-ainetta käytetään puuelementti- ja hirsitalotehtailla, ja niiden kanssa verkottuneessa rakennuspuusepän ja sisustustuotteiden valmistuksessa d) puun modifionti, mm. lämpökäsittely, puristuskuivaus, kyllästys erilaisilla kemikaaleilla (myös mäntyöljyllä) - voidaan parantaa olennaisesti puun eräitä luontaisia ominaisuuksia sekä pidentää tuotteiden käyttöikää ja parantaa käyttöominaisuuksia vaativissa kohteissa Erkki Verkasalo, 28.4.2009 7

Jatkojalostuksessa ja kehittyvissä tuotejärjestelmissä (puu-puu, puu-muut materiaalit) on edelleen runsaasti mahdollisuuksia, joilla on hyvä potentiaali tyydyttää kuluttajien ja teollisten asiakkaiden uusia tuotevaatimuksia (lueteltu edellä) - männyllä ja koivulla a) kauneusarvojen korostaminen (tasainen visuaalinen kokonaisuus ilman liian häiritseviä piirteitä), b) lujuuden, stabiliteetin ja kestävyyden korostaminen (rakennuskäyttö) - pääpuulajiemme pienpuun hyödyntäminen rakenne- eli insinööripuutuotteissa (lamelleista, lastuista tai leikkeistä liimaamalla valmistettavia puulevyjä, palkkeja, pilareita, väliseiniä, aluskatteita, lattiapohjia) ja pihaja ympäristörakentamisen ja hirsitalojen järjestelmissä - kaikilla puulajeilla modifiointi ja komposiittivalmistus - erikoispuulajien hyödyntäminen puusepäntuotteisiin, joilla on erikoismarkkinoita (lehtikuusi, haapa, lepät, koivun ja männyn erikoismuodot) - puutuotteiden teollinen jatkaminen, liimaus, pinnoitus ja suojaus Erkki Verkasalo, 28.4.2009 8

Kasvavia käyttökohteita - korjausrakentaminen komponentteja ja järjestelmiä, liimatut ja tehdasmaalatut tai pintakäsitellyt/-kyllästetyt tuotteet - piha- ja ympäristörakentaminen perustuotteita, jalosteita, järjestelmiä - puuelementti- ja hirsitalojen vienti (Venäjään ja Itä-Eurooppaan) kohdemaiden asiakasvaatimuksiin ja maksukykyyn sovittaen - puupakkaukset eloperäisten aineiden ja elintarvikkeiden kuljetukseen ja varastointiin puun hajuttomuuden, mauttomuuden ja tulevaisuudessa orgaanisten aineiden laadun säilyttävien ominaisuuksien kautta - moderni puurakentaminen: matalaenergiatalot, pitkäikäiset talot, kasvukeskusten matala-tiivis pientalo- ja pienkerrostalokohteet aluerakentamiseen ja asumiseen optimoituja ja räätälöityjä ratkaisuja - tasokas, visuaalisuutta edellyttävä sisustaminen ja ajoneuvojen verhoilu - komponentteja ja järjestelmiä, laatupuutuotteita, erikoispuutuotteita Erkki Verkasalo, 28.4.2009 9

Uutta ja erikoista - puutuotteiden ominaisuuksien parantaminen biokemiallisin tai biologisin keinoin; esim. hometta hylkivää puuta kosteudelle alttiina oleviin kohteisiin, antiseptista puuta sisäverhous-, kaluste- tai elintarvikepakkauskäyttöön, itsepuhdistuvat tai likaantumattomat pinnat - biomassapohjaiset energiatuotteet puutuotetehtailta pelletit arkipäivää, mitä muuta? - erikoiskemikaalien valmistukseen käytettävät raaka-aineet puutuotetehtailta tiedossa jo mm. kuusen sisäoksat hakkeen seulontajätteestä, koivutisle grillihiilien valmistuksesta - puukuitujen ja muoviraaka-aineiden komposiittimateriaalit tuotteistettu esim. erittäin kosteuden kestävät ikkunat esim. laivoihin, täysin mitta- ja muotopysyvä sähköisten kielisoitinten runko, komposiittikuksa HUOM! JATKOSSA PUUTUOTEALALLA TEHDÄÄN BUSINESSTA LIITTÄMÄLLÄ TUOTTEISIIN ERILAISIA PALVELUITA LIIKETOIMINNASSA PYRITÄÄN PIKEMMINKIN LÄHEMMÄS ASIAKKAITA KUIN LAAJENTAMAAN RADIKAALISTI TUOTEPALETTIA! Erkki Verkasalo, 28.4.2009 10

PUUN KÄYTÖN MAHDOLLISUUDET JA PUUTUOTTEIDEN MENEKKI Metsäntutkimuslaitoksen tutkimusohjelma 2002-08 Johtaja: Erkki Verkasalo, Metla, Joensuun toimintayksikkö Varajohtaja: Raija-Riitta Enroth, Vantaan toimintayksikkö Toiminta-ajatus: Tutkimusohjelma tuottaa tietoa puuraaka-aineen vaihtoehtoisista teknis-taloudellisista ja markkinalähtöisistä käyttömahdollisuuksista puunkäytön ja kaupan toimintaedellytysten kehittämiseksi. Erkki Verkasalo, 28.4.2009 11

Vaikuttavuustavoitteet 1 Vaikuttavuustavoitteet 1 Tukea Kansallisen metsäohjelman (KMO), Puu-Eurooppa kampanjan (Puu rakentamisessa) sekä teollisuuden tavoiteohjelmien toteutusta Tukea Valtioneuvoston osaamiskeskusohjelman (1999-2006) ja maakunnallisten kehittämisohjelmien toteutusta puuja metsäalaan liittyvissä kysymyksissä sekä toteuttaa tutkimustiedon välitystä ja teknologian siirtoa tutkimusalalla Sovittaa yhteen metsätalouden ja teollisuuden puunkäyttöön liittyviä erilaisia tarpeita tutkimuksen keinoin Myötävaikuttaa tutkimuksilla kotimaassa toimivien puun käyttäjien liikevaihdon kasvuun ja puunkäytön kannattavuuden paranemiseen Edistää puun laatukasvatusta Erkki Verkasalo, 28.4.2009 12

Vaikuttavuustavoitteet 2 Vaikuttavuustavoitteet 2 KOROSTETAAN 1) PUUVAROJEN HYÖDYNTÄMISEN, PUUHUOL- LON JA PUUTUOTEMARKKINOIDEN VUOROVAIKUTUSTA, 2) PUUTUOTETEOLLISUUDEN JATKOJALOSTAVAN PK-SEKTORIN TIETOTARPEITA, 3) TUTKIJARYHMÄN VERKOTTUMISTA ERI SIDOSRYHMIEN KANSSA JA 4) TIEDONSIIRTOTOIMINTAA KOHDERYHMÄT: 1) puunkäyttäjät ja metsänomistajat (molemmat etujärjestöineen), 2) julkiset hallinto-, kehittämis- ja rahoitusorganisaatiot, 3) puutuotteiden markkinoinnista ja menekin edistämisestä vastaavat organisaatiot Ohjelmalla halutaan turvata kotimaisen puun menekkiä ja monipuolistaa puunkäyttöä sekä arvioida metsäteollisuustuotteiden tulevaa kysyntää ja otollisia tuoteryhmiä muuttuvassa toiminta- ja kilpailuympäristössä asiakas- ja markkinalähtöisesti. Erkki Verkasalo, 28.4.2009 13

Kehitystavoitteet Kohentaa puutieteen, puumarkkinatieteen ja metsäteknologian tutkimuksen profiilia ja tunnettuutta ja täsmentää asemointia Erikoistua tutkimusalalla omille vahvuusalueille, joita vahvistetaan projektikohtaisesti liittämällä mukaan tarkoituksenmukaisessa laajuudessa ensisijaisesti muiden t&k-toimijoiden osaamista ja/tai laajentamalla kohtuullisessa laajuudessa omaa osaamista Syventää omaa materiaalitieteen, logistiikan, puumarkkinoiden ja markkinoinnin tutkimuksen ja puun ominaisuuksien mittausmenetelmien osaamista Verkottua tutkimus- ja kehittämisorganisaatioiden kanssa Verkottua entistä paremmin metsäteollisuusyritysten sekä metsä- ja puuteollisuuskoneiden valmistajien ja metsätalouden toimijoiden kanssa Metlan tietoa ja osaamista puutieteen ja -teknologian, metsäteknologian, puun ja puutuotteiden markkinoiden ja markkinoinnin sekä metsänkasvatuksen ja metsäpatologian tutkimusaloilla yhdistyy. Erkki Verkasalo, 28.4.2009 14

Hankekanta Koordinointihanke: johtaminen, strateginen ja taktinen suunnittelu, sisäinen ja ulkoinen tiedotus, sidosryhmäyhteistyö, ekstensio, ohjausryhmä 7 tutkimushanketta, joista 6 hanketta toteutettiin 25 ulkopuolisesti rahoitetun hankkeen kautta: a) kansainvälisiä 6, valtakunnallisia 16, maakunnallisia 3; b) tutkimus 15, tiedonsiirto 3, valmistelu 2 Asiantuntijapalveluita varten erikseen ART-hanke Puutuotealan osaamiskeskukseen osallistuminen teemahankkeella Puun käytön laaja-alaistaminen (1999-2006) Hankeyhteistyö (kotimainen): 5 yliopistoa ja tutk.laitosta, 22 metsäsektorin yritystä, 2 metsäteoll. toimialajärjestöä, 3 metsänomistajien toimialajärjestöä, Metsähallitus, yhteismetsät ja mhyt Rahoitusyhteistyö: TE-keskukset (4 kpl), MMM, SA, Tekes, säätiöt, ammatilliset seurat; Metsäteollisuus ry, yritykset (suuret metsäyhtiöt 3, keskisuuret metsäyhtiöt 15, konevalmistajat 4) Erkki Verkasalo, 28.4.2009 15

Vastuut PKM-ohjelmaa on johdettu Joensuun toimintayksiköstä Joensuun toimintayksikössä on toteutettu noin kaksi kolmasosaa hanketoiminnasta Vantaan toimintayksikössä on toteutettu noin 20 % ja muissa yksiköissä noin 15 % hanketoiminnasta Erkki Verkasalo, 28.4.2009 16

Tulosten asiakasvaikuttavuus Tulosten asiakasvaikuttavuus Puuraaka-aineen ominaisuuksien hyödyntäminen ja puutuoteinnovaatioiden tukeminen 1) Harvennushakkuiden männystä ja koivusta sahauksessa ja jatkojalostuksessa, rakennepuutuotteissa ja yhdistetyssä saha- ja energiapuukäytössä sekä pikkutukin hankinnasta 2) Koivun ja haavan ominaisuuksista ja niiden hyödyntämisestä erilaisissa luontaiseen ja modifioituun puuhun perustuvissa tuotteissa 3) Pohjoismaisen männyn kilpailukykyisistä ominaisuuksista eri alueilla ja visuaalisuuden, lujuuden, mitta- ja muotopysyvyyden ja kestävyyden hyödyntämisestä tuotekehityksessä ja promotoinnissa 4) Pohjois-Suomen männyn ja kuusen erityisistä ominaisuuksista, otollisista käyttökohteista ja saatavuudesta Erkki Verkasalo, 28.4.2009 17

Esimerkkejä sahatavaran jalosteista Courtesy Lameco LHT Oy, Varpaisjärvi, Finland Cou rtesy AG Kro nen holz Oy, Marttila, Finl and Courtesy Incap Furnit ure Oy, Kärsämä ki, Finland Courtesy Lappipaneeli Oy, Kuusamo, Finland Courtesy Oy GREEN-LIFE Finland Ltd. Erkki Verkasalo, 28.4.2009 18

Esimerkkejä modifioiduista puutuotteista ja niiden käytöstä rakentamisessa (Lämpöpuuyhdistys ry.) Courtesy Ekopine Oy, Oulu, Finland Courtesy Henrik Heräjärvi, Metla Erkki Verkasalo, 28.4.2009 19

Esimerkkejä puulevyjen jalosteista Tapio Wall, Metla Erkki Verkasalo, 28.4.2009 20

Tulosten asiakasvaikuttavuus Tulosten asiakasvaikuttavuus Puumarkkinoiden edistäminen Leimikon arvonmuodostus -teeman tutkimuksissa luotiin tietoa ja lisättiin markkinaosapuolten ymmärrystä erilaisten puutavaralajien yhdistelmien ja vaihtelevien mitta- ja laatuvaatimusten vaikutuksista yhtäältä myyntiarvoon ja toisaalta jalostusarvoon, jotta saatiin pohjaa raakapuun hinnoittelumenetelmien ja leimikoiden ennakkoarvioinnin kehittämiselle. Puun asiakaslähtöiselle laatukasvatukselle luotiin toimintamalleja ja priorisoitiin työketjuja puutuoteyritysten ja puuntuottajien kanssa toteutetussa yhteishankkeessa Keski-Suomessa. Erkki Verkasalo, 28.4.2009 21

Tulosten asiakasvaikuttavuus Tulosten asiakasvaikuttavuus Puunhankinnan menetelmien kehittäminen Puukaupan toimivuutta varmistettiin myös puutavaran mittausmenetelmien kehittämistyöllä muun muassa energia- ja ainespuun ja varsinkin pienten puuerien massaan perustuvista mittausmenetelmistä, jotka perustuvat uusiin teknisiin ja organisatorisiin ratkaisuihin. Menetelmät yhtenäistävät ja rationalisoida mittausta ja ne on otettu välittömästi käyttöön käytännön puunhankinnassa. Kuoren säilyttäminen puutavarassa sen hankinnassa ilmeni merkittäväksi tekijäksi bioenergian saatavuuden ja puun laadun säilyttämisen kannalta ja sen hallinta mahdolliseksi hakkuukonekorjuussa. Konevalmistajat ottivat tulokset käyttöön omassa tuotekehityksessä. Erkki Verkasalo, 28.4.2009 22

Tulosten asiakasvaikuttavuus Tulosten asiakasvaikuttavuus Puutuotteiden markkina- ja kilpailukykytutkimuksissa arvioitiin uusia markkinoita Venäjällä ja Kiinassa ja arvotettiin valintakriteerejä kotimaan kuluttajamarkkinoilla sekä Saksan ja Iso-Britannian teollisilla markkinoilla. Tutkimukset osoittivat tuotteiden aineettomien hyötyjen ja funktionaalisuuden muodostuneen entistä tärkeämmiksi kuluttajille, kun taas teolliset asiakkaat arvostavat edelleen teknistä toimivuutta ja hyvää hinta-laatusuhdetta. Puurakentamisen markkinat ovat nousussa sekä kotimaassa että Venäjällä, jossa voitiin osoittaa uusia markkinamahdollisuuksia pitkälle jalostetuille puutuotteille ja puu- ja hirsitaloille. Erkki Verkasalo, 28.4.2009 23

Tulosten asiakasvaikuttavuus Tulosten asiakasvaikuttavuus Puutuotteet ja hintakilpailukyky? Useimpien puun kanssa kilpailevien materiaalien, kuten muovikomposiittien, alumiinin, rakennusteräksen ja betonin hinnat ovat nousseet 2000-luvulla selvästi nopeammin 240 220 200 180 160 140 120 100 80 60 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 Index 1986 = 100 Steel Concrete Gravel Bricks Timber Sahatavaran ja kilpailevien rakennusmateriaalien hintakehitys Jouko Silén, Stora Enso Timber, 3.5.2007 Lähde: Statistic Austria Erkki Verkasalo, 28.4.2009 24

Tulosten asiakasvaikuttavuus Tulosten asiakasvaikuttavuus Puun kilpailukyvyn nousun odotetaan jatkuvan globaalin taloudellisen taantuman päätyttyä - puun kanssa kilpailevien materiaalien saatavuus on öljy- ja mineraalipohjaisuuden vuoksi jatkossa rajallinen - niiden kysyntä on jatkuvassa kasvussa kehittyvillä talousalueilla Olennaisinta onkin jatkossa, miten suomalaisen tuotannon hinta- ja kustannuskilpailukykyä voidaan kohentaa ja samalla parantaa vanhoja ja kehittää uusia innovatiivisia tuotteita ja palveluita monia keinoja mutta ei yhtä viisasten kiveä Puun hyvä saatavuus uusiutuvana materiaalina on jatkossa selvä vahvuustekijä!! Erkki Verkasalo, 28.4.2009 25

Tulosten asiakasvaikuttavuus Tulosten asiakasvaikuttavuus Puutuotteiden ja puurakentamisen ympäristösuorituskyky Valmisteluhankkeessa todettiin yhtäältä standardisoinnin ja rakennusmääräysten ja toisaalta asujien arvostusten olevan keskeisessä asemassa, kun yritykset harkitsevat esimerkiksi hiilensidonnan, energiatehokkuuden, rakennusten elinkaaren ja pitkäaikaiskestävyyden ja terveellisyyden ja turvallisuuden tuotteistamista. Ympäristösuorituskyvyn tuotteistaminen on vielä melko kaukana puutuoteyrityksissä, harvoja poikkeuksia lukuun ottamatta (hirsitalot ja -mökit, leikkikenttärakenteet, kyllästetyt puutuotteet). Kehityksen tässä vaiheessa korostuu asioiden todennettavan mittaamisen kehittäminen ja faktatiedon tuottaminen ja testaaminen. Erkki Verkasalo, 28.4.2009 26

Tulosten asiakasvaikuttavuus Tulosten asiakasvaikuttavuus Ohjelman erityistehtävänä oli tutkimustiedon välitys, yhteishankkeet ja neuvonta puualan pk-sektorille. Tätä varten toteutettiin mm. Puunkäytön laaja-alaistaminen hanke valtakunnallisessa Puutuotealan osaamiskeskuksessa (1999-2006) ja osallistuttiin toimialan kehittämisen alueellisiin taustaselvityksiin mm. Pirkanmaalla, Lapissa ja Pohjois- Karjalassa. Hankkeissa mukana olleet puutuoteyritykset ja puunhankkijat ovat soveltaneet tuloksia laajasti omassa tuote- ja teknologiakehitystyössä ja markkinointiviestinnässä. Valtakunnalliset ja alueelliset päättäjät ovat soveltaneet tuloksia omien elinkeinostrategioiden ja kehittämisohjelmien muotoilussa ja julkisrahoittajat omissa toimenpiteissään. Erkki Verkasalo, 28.4.2009 27

Tulosten asiakasvaikuttavuus Tulosten asiakasvaikuttavuus Ohjelman tutkijat osallistuivat aktiivisesti Valtioneuvoston osaamiskeskusohjelmakauden 2007-2013 kolmen metsäsektoriin liittyvän osaamisklusterin käynnistämiseen, Suomen metsäklusterin tutkimusstrategian (NRA), Metsäklusteri Oy:n tutkimusohjelmien, Puutuoteteollisuuden tutkimusstrategian 2008 ja eurooppalaisen WoodWisdom- Net ohjelman sisällön valmisteluun sekä Kansallisen metsäohjelman 2015 taustajulkaisun laadintaan. Näissä ohjelmissa yhdistyvät elinkeinoelämän, tutkijoiden ja julkisrahoittajien näkemykset metsäklusterin keskipitkän ja pitkän aikavälin kehittämisestä. Erkki Verkasalo, 28.4.2009 28

Puutuoteklusterin tutkimusstrategia 2008 Painoalat ja niiden alateemoja (Metlassa käynnissä olevat kursivoitu) Uudet tuotteet ja palvelut (Uudet jalosteet ja puukomponentit, Uudet modifiointi- ja pintamuokkausteknologiat, Komposiittituotteet ja rakenteet, Tulevaisuuden raaka-aineet ja puun materiaaliominaisuudet) Tulevaisuuden tuotantoteknologiat (Kokonaisvaltaisten kannolta asiakkaalle ulottuvien informaatiojärjestelmien kehittäminen, Muuttuvan raaka-ainepohjan hyödyntäminen valmistusprosesseissa) Puurakentaminen ja rakentamisen energiatehokkuus (Korjausrakentaminen ja siihen sopivat puutuotteet ja tuotejärjestelmät, Rakentamisen prosessit ja arvoketjun toiminta) Standardisointia tukeva tutkimus (Puumateriaalien optimaaliset käyttökohteet, Puun kestävyys ja käyttöikä, Kehittyvät ja tulevat standardit tuotekehityksen suuntaajina) Puun ympäristösuorituskyky (Puutuotteiden valintaan vaikuttavat päätöksentekomallit, Ilmastonmuutokseen vaikuttaminen, Energian ja uusiutumattomien raaka-aineiden riittävyyden vaikutus tuotteiden kilpailukykyyn) Bioenergian ja biopohjaisten kemikaalien mahdollisuudet (Puutuoteteollisuuden sivuvirtojen hyödyntäminen, Biojalostamon uudet tuotteet ja kemikaalit, Biomassan hankinta puutuoteteollisuuden toiminnan tukena, Bionergian tuotannon vaihtoehdot puutuoteklusterissa) Liiketoiminnan innovaatiot ja uudistuminen (Liiketoimintakonseptit ja puutuoteteollisuuden arvoverkkojen toiminta, Tuoteosatoimittajien toimintaedellytysten kehittäminen, Puurakentamisen arvoketjut, Markkinointistrategiat ja asiakasrakenteet) Erkki Verkasalo, 28.4.2009 29

Uudistuvat puutuotearvoketjut ja puunhankintaratkaisut, PUU Tutkimus- ja kehittämisohjelma 2009 2013 Johtaja: Henrik Heräjärvi, Metsäntutkimuslaitos, Joensuu PUU-tutkimusohjelman tavoite on parantaa puutuoteteollisuuden, puunhankkijoiden ja puuntuottajien toimintaedellytyksiä tuottamalla tietoa: nykyisten ja erityisesti keskipitkän aikavälin puuraaka-ainevarojen antamista laadullisista mahdollisuuksista, puumateriaaleista ja uusista puutuotteista ja niiden kilpailu- ja suorituskyvystä, puunhankinnan ja puukaupan asiakasarvoa ja kustannustehokkuutta lisäävistä teknologisista ja palvelu- ja liiketoimintaratkaisuista, puutuotealan uusista arvonlisäykseen perustuvista asiakas-, palvelu- ja tuoteratkaisuista ja yritysten verkottumisesta sekä osallistumalla tuotteiden, palvelujen, prosessien ja liiketoimintamallien kehittämiseen ja käytäntöön vientiin. Erkki Verkasalo, 28.4.2009 30

Uudistuvat puutuotearvoketjut ja puunhankintaratkaisut, PUU Ohjelman rakenne Puuraaka-ainepotentiaalit ja puukaupan toiminta Erkki Verkasalo Kilpailukyky ja substituutio Tulevaisuuden raaka-aineet Ominaisuudet, laatu ja määrä Arvonmuodostus ja hinnoittelu Puutavaran mittaus ja laadutus Katkonnan ja raaka-aineen ohjaus Puukaupan suunnittelu ja palvelumallit Metlan muut tutkimusohjelmat: BIO, SUM, MIL, MSU, MKL Henrik Heräjärvi. Metla, Joensuun yksikkö. 10.2.2009. Puutuotteet ja asiakasratkaisut Henrik Heräjärvi Puurakentaminen Markkinat ja verkostot Tekninen suorituskyky Ympäristösuorituskyky Liiketoimintainnovaatiot Uudet tuotteet ja järjestelmäratkaisut Asiakasarvostukset ja maksuhalukkuus PUU-ohjelma Henrik Heräjärvi Koordinointi Verkostoituminen Tiedon jalkauttaminen Tutkimuksen resursointi T&K-yhteistyö: yritykset, yliopistot, tutkimuslaitokset, puunmyyjät Muut kansalliset ja kansainväliset ohjelmat: Tekes, Metsäklusteri Oy, EU Puunhankinta ja yritysten kilpailukyky Matti Siren Kannattavuus Informaatiovirrat Hankintahakkuut Teknologiaratkaisut Logistiikka ja arvonlisäys Palveluliiketoimintaratkaisut Lisätietoja: http://www.metla.fi/tutkimus Erkki Verkasalo, 28.4.2009 31

Puun kuituja ja kemiallisia ainesosia hyödyntävä teollisuus on uusien läpimurtojen kynnyksellä Tavoitteena uusia ja entistä paremmin tunnettuja raaka-aineita, tuotteita, prosessimalleja ja liiketoimintakonsepteja Tulokset ovat pohjana - paperi- ja kartonkituotteiden kysynnän muutoksiin sopeutumiselle - uusien tuotteiden ideoinnille ja kehitystyölle - uusien valmistusprosessien käyttöönotolle - arvoketjujen kustannustehokkuuden parantamiselle Suomalaisen tuotannon kilpailukyky riippuu mahdollisuuksista ja taidoista vastata eri asiakasryhmien tarpeisiin entistä paremmilla ja pidemmälle jalostetuilla, kotimaisesta puusta valmistetuilla tuotteilla ja oikeilla hinta-laatu suhteilla Erkki Verkasalo, 28.4.2009 32

Tuotanto keskittyy, osaksi eriytyy ja teollisuuden omistuspohja voi muuttua: yhtäältä hyvin suuria tuotantoyksiköitä, toisaalta pienehköjä erikoistuneita tehtaita Paperiala pienenee tuotantomäärän suhteen (kuinka paljon?), vanhoja alenevan kysynnän ja huonon kilpailukyvyn tuoteryhmiä poistuu mutta vahvat säilyvät ja kehittyvät, älytuotteet tuovat uutta kilpailukykyä Kartonkiala kasvaa ja kehittyy: globaali ja lokaali kauppa ja kuljetusten ja varastoinnin tarve kasvavat kaikilla aloilla erityisesti elintarvikkeet ja muut eloperäiset ainekset Sellutehtaat eivät kuole mutta harvenevat - samalla suurenevat - pohjoinen pitkäkuituinen havusellu uniikkia lujuutta vaativiin paperilajeihin ja koivumassat jäykkyyttä, vaaleutta, hajuttomuutta, mauttomuutta vaativiin kartonkeihin - kuidun uudet käyttötarkoitukset muihin kuin paperiin ja kartonkiin kasvavat (mm. tekstiilikuidut, rakennusmateriaalit) - sulfaattisellutehtaita korvataan todennäköisesti muulla tekniikalla, jolloin tekniset(kin) mahdollisuudet tuotepaletin monipuolistamiseen paranevat Erkki Verkasalo, 28.4.2009 33

Puumassa- ja paperi arvoketjut - Massa ja paperi, integroitu valmistus - Massa ja kartonki, integroitu valmistus - Massa, paperi ja kartonki, erilliset tehtaat - Tuotteet usein välijalosteita, joita asiakkaat jatkojalostavat (painotalot, pakkausteollisuus, hygieniatuotetalot) Tapio Wall, Metla Erkki Verkasalo, 28.4.2009 34

Biojalostamo-arvoketjut a) Sellutehtaan yhteydessä PUUNHANKINTAKETJUT YHTEISIÄ b) Erilliset laitokset MUUN PUURAAKA-AINEEN KANSSA! - suuri (esim. öljynjalostamotoiminnan sivubusiness) - pieni (hajautettu erikoistuotanto, sahan tai levytehtaan yhteydessä) Pohjana biomassa: a) pyöreä kuorellinen puu, b) pienkokopuu, c) latvusmassa, (d) kannot) mutta maailmalla ennen kaikkea muu eloperäinen materiaali (hyötykasvit, elintarvikejätteet, palmuöljy, ) Sellutehtailla päätuotteena olisi edelleen puukuitu, mutta lisäideana a) parantaa tehtaan energiataloutta: ligniinin tehokkaampi hyödyntäminen (lauhdesähkön konversio ei tehokasta) b) tuottaa pyrolyysimenetelmällä ensisijaisesti hemiselluloosista nestemäisiä polttoaineita (biodiesel, bioetanoli) ja samalla sähköä b) tuottaa uuteaineista erikoiskemikaaleja (hydrolyysi, fraktiointi) Erkki Verkasalo, 28.4.2009 35

Metsäkemikaali-arvoketjut Vesiuutto + lämpötilan säätely + ph-säätely => Hemiselluloosat Puuraaka-aine Runkopuu Alkalilious + uutto => Ligniini Metsätähteet BIOENERGIA Sellu (erilaista kuin nykyinen Paperi- ja kartonkisellu) => Biomuoveja => Komposiitteja => Tekstiilikuituja => Bioaktiivisia aineita Bjarne Holmbom, Åbo Akademi, 11.2.2009 Erkki Verkasalo, 28.4.2009 36

Metsästä hyvinvointia-arvoketjut PUUTUOTTEITA Puuraaka-aine Keitto / kuidutus (kuoreton puu) Sisäoksat Kuori Puukuituja (erilaisia) => Paperia & kartonkia Lignaaneja Flavonoideja Stilbeenejä Ksylitoli Sitosteroli/ sitostanoli (Benecol) => Elintarvikkeiden lisäaineita => Funktionaalisia elintarvikkeita BIOENERGIAA Stillbeenejä Tanniineja => Luonnonkomposiitteja => Teknisiä suoja-aineita Bjarne Holmbom, Åbo Akademi, 11.2.2009 Erkki Verkasalo, 28.4.2009 37

Puutieteen ja -teknologian tutkimuksen liityntäpinnat eri tieteenaloihin Kemia Kasvitiede Mikrobiologia Fysiikka Bioteknologia Insinöö ööritieteet Tuotantotalous Tilastotiede ja mallinnus (Pekka Saranpää ja Erkki Verkasalo, 1.4.2009) Perinnöllisyystiede Kauppatieteet ja markkinointi Erkki Verkasalo, 28.4.2009 38

Kuiduttavan teollisuuden ja tulevaisuuden biojalostamojen puuraaka-aineen käytön tukeminen Metlassa pääasiassa Vantaan toimintayksikössä toteutettavilla hankeryhmillä, joissa Metla on mukana erikoisosaamisellaan useissa kotimaisissa ja eurooppalaisissa yhteistutkimusohjelmissa. Hankeryhmässä Puumateriaalien laatuvaihtelut (vastuuhenkilö: Pekka Saranpää) korostetaan puunkäytön vaatimuksia tulevaisuudessa ja metsänkasvatuksen mahdollisuuksia vastata niihin. Teemat painottuvat puun anatomisen ja kemiallisen rakenteen, perusominaisuuksien vaihtelun ja niiden biologisen muodostumisen ja säätelyn tutkimukseen ja yhteistyöhön kemiallisen puunjalostuksen ja osin kemian teollisuuden kanssa. Erkki Verkasalo, 28.4.2009 39 (Pekka Saranpää, 1.4.2009)

Keskeinen elementti: puun ominaisuuksien vaihtelun ymmärtäminen ja hallinta: vaihtelevat raakaaineominaisuudet merkitsevät epävarmuutta, materiaalihukkaa ja kohoavia prosessointikustannuksia. Tärkeitä tehtäviä selvittää ja mallintaa * perintötekijöiden vaikutuksia puun ominaisuuksiin * kasvuympäristötekijöiden vaikutuksia puun ominaisuuksiin * puun ja kuitujen muokkausta metsänkäsittelyn avulla. (Pekka Saranpää, 1.4.2009) Erkki Verkasalo, 28.4.2009 40

PUUN OMINAISUUKSIEN VAIHTELU Vuosiluston sisäinen inen vaihtelu: kevät-kes kesäpuu Rungon sisäinen inen vaihtelu: nuorpuu, sydän-pintapuu Runkojen välinen v vaihtelu: perinnöllinen vaihtelu, kilpailu Kasvupaikkojen välinen v vaihtelu: ravinteisuus (Pekka Saranpää, 1.4.2009) Erkki Verkasalo, 28.4.2009 41

Mallit apuna Vaikuttaako kasvunopeus? Fibre length Fibre width Fibre wall thickness Tietokanta Tiedon keruu Optimointi (Pekka Saranpää, 1.4.2009) Erkki Verkasalo, 28.4.2009 42

Puumassa- ja paperiteollisuuden raaka-ainetutkimuksissa ovat tavoitteina pitkät, ohutseinäiset, mahdollisimman vähän nuorpuuta ja kesäpuuta sisältävät kuidut (havupuu) ja helposti poistettava ligniini. Näillä ominaisuuksilla myötävaikutetaan ennen kaikkea puumassan saantoon ja tuoteominaisuuksiin mutta myös valmistuskustannuksiin ja energiankulutukseen. Tuloksia on käytetty teollisuudessa - muun muassa - haapapaperin kehitystyössä - mekaanisen kuidutuksen sovittamisessa harvennusmännylle - tulevaisuuden biojalostamojen visioinnissa. Erkki Verkasalo, 28.4.2009 43

Designer trees Tiettyyn loppukäytt yttöön kasvatettava puu Puun ominaisuudet on optimoitu loppukäytt yttöä varten Nopeakasvuinen: biomassatuotannon optimointi, energiapuukäytt yttö Metla on käynnistänutnut näissä aihepiirissä tutkimusta SHOK-toimintaymp toimintaympäristössä osallistumalla Metsäklusteri Oy:n ja Cleen Oy:n tutkimusohjelmiin. Aiheina ovat esim. havupuun kasvatus täsmäominaisuuksia omaavien kuitujen tuottamiseksi nopealla kiertoajalla ja ligniinin poistaminen paineistetulla kuumavesiuutolla. (Pekka Saranpää, 1.4.2009) Erkki Verkasalo, 28.4.2009 44

Metsänjalostus ja puun laatu Puilla on helposti mitattavia ja periytyviä ominaisuuksia, jotka vaikuttavat käytettävyyteen: kasvunopeus tiheys runkomuoto oksaisuus Vain pieniä muutoksia voidaan tehdä vaikuttamatta puun elinvoimaisuuteen Niistä voi olla kuitenkin hyöty tyä raaka-aineen aineen kannalta (Pekka Saranpää, 1.4.2009) Erkki Verkasalo, 28.4.2009 45

Puun luontaisten kemiallisten yhdisteiden kyky parantaa tuotteiden ominaisuuksia - sovellukset ovat esim. rakentamisessa puu- ja komposiittituotteina kuten myös kuljetus- ja varastoinratkaisuissa Tässä aihepiirissä on nähtävissä sekä metsägeneettiseen muunteluun, valintaan ja manipulointiin että bioteknologiaan perustuvia ratkaisuja. Näitä tutkimuksia tehdään Punkaharjun ja osaksi Vantaan toimintayksikössä. Erkki Verkasalo, 28.4.2009 46

Ilmastonmuutos vaikuttaa raaka-ainekysymyksiin ja tuotemahdollisuuksiin vielä pidemmällä tulevaisuudessa, ennen kaikkea puulajien määrien, runsaussuhteiden että puun ominaisuuksien muuttumisen kautta. Tämän aihepiirin tutkimusta on käynnissä Suonenjoen toimintayksikössä tutkimusohjelmassa Metsäekosysteemien toiminta ja metsien käyttö muuttuvassa ilmastossa (MIL, 2007-2011). Erkki Verkasalo, 28.4.2009 47

Biojalostamojen prosessi- ja tuotekonseptien kehitystyö Metla on ollut ja tulee olemaan jatkossakin mukana kaikkien kolmen pääarvoketjun alueella: metsäkemikaalit, metsästä hyvinvointia, nestemäiset polttoaineet. Esimerkiksi: Kuusen pihkasta liukenee veteen mm. abietiinihappoa ja muita hartsihappoja, kanelihappoa sekä lignaaneja hartsihapot lignaanit (Pekka Saranpää, 1.4.2009) Erkki Verkasalo, 28.4.2009 48

Sovelluksia Abieteenihapon on todettu estävän n tehokkaasti mikrobien kasvua (sienet, bakteerit). Pihkasalvan on todettu parantavan niin vaikeita tulehtuneita painehaavoja, säärihaavoja kuin tavallisia tulehtuneita ja ärtyneitä haavoihin. Salvalla on todettu myös oireita helpottavaa vaikutusta palohaavoissa ja psoriasiksen oireissa. Lignaanit (kuusen HMR) ovat tehokkaita antioksidantteja ja niiden on todettu vähentv hentävän syöpäriski riskiä. (Pekka Saranpää, 1.4.2009) Erkki Verkasalo, 28.4.2009 49

Lopuksi Puuta käyttävän teollisuuden ja valtio- ja aluetason päättäjien on hyvä ymmärtää jatkossakin, mitä mahdollisuuksia metsätalouden lähtökohdat ja tuotemarkkinoiden mahdollisuudet ja vaatimukset samanaikaisesti ymmärtävä tutkimus- ja kehittämistyö voi antaa elinkeinoelämälle ja yhteiskunnalle. On myös mietittävä mitä reunaehtoja metsäresurssit tarjoavat ja mitä kilpailukykyä kotimainen puu voi antaa. Ratkaisuissa on ajateltava, miten uusi puunkäyttö lisää kansakunnan ja maakuntien hyvinvointia. Erkki Verkasalo, 28.4.2009 50

Varsinkin puutuoteala on korvaamaton hyvinvoinnin lähde monissa maakunnissa, mutta myös kuitupuun kokoisen ja sitä pienemmän puun menekki on välttämätöntä sekä käyttäjille sinänsä että puutuotekäyttöön parhaiten soveltuvan puun kasvatukselle. Metsäklusterin sisäinen yhteistyö ja verkottuminen korostuvat samoin kuin integroituminen naapuriklusterien kanssa tulevat entistäkin tärkeämmäksi. Tärkeitä ovat rajapintaratkaisut, joissa tiedon omistajuudet ja hallinta leikkaavat, vaihtuvat, yhdistyvät ja ketjuuntuvat. Tulevaisuuden puupohjaisia tuotteita ei välttämättä tee pelkästään nykyinen metsäteollisuus, varsinkaan kuitu- ja energiakäytön piirissä. Erkki Verkasalo, 28.4.2009 51

Puun laatu ja ominaisuuksien vaihtelu on sekä luova mahdollisuus että ratkaistava haaste uusien tuotteiden kehittämisessä kuten myös olemassa olevien tuotteiden parantamisessa. Metla on ottanut haastetta vastaan puunkäytön kehittämisessä ja metsäklusterin uusiutumisen edellytysten luomisessa - samanaikaisesti kun monet tutkimus- ja kehittämisorganisaatiot ovat kutistaneet toimintaansa. Erkki Verkasalo, 28.4.2009 52

Kiitokset mielenkiinnosta! Erkki Verkasalo 050 391 3020 erkki.verkasalo@metla.fi Erkki Verkasalo, 28.4.2009 53