Tukkiraaka-aineen hyödyntämisen monet mahdollisuudet ja tuotepaletin kehittäminen Lapin 58. metsätalouspäivät Lappia-talo, Rovaniemi 28.-29.1.2016 anna 45/2014 Erkki Verkasalo 1 Teppo Tutkija 31.1.2016
Puutuoteteollisuus 1981-2014 Lähde: Tilastokeskus / Pekka Salonen, 20.3.3015
Puutuoteollisuuden toimintaympäristö Lähde: Puutuoteteollisuuden tutkimusagenda 2025, Puutuoteteollisuus ry 9.12.20115
Puutuoteollisuuden toimintaympäristö Biotalous on talouden seuraava aalto miten puutuoteala voi toimia sen periaatteilla ja miten se voi hyötyä siitä (Kuva: TEM / Suomen biotalousstrategia)
Miksi, miten ja mihin tähdäten puutuotealaa kannattaa kehittää? - Biotalousstrategian soveltaminen ja toteutus: puualan aseman ja puurakentamisen nostaminen elinkeino- ja kehittämispolitiikassa ja liike-elämässä (EU ja Suomi) MMM, TEM, YM; EU:n komissio, parlamentti; pohjoismainen näkökulma on tärkeä! - Vientivetoinen ja kauppatasetta ylläpitävä elinkeinoelämän ala: puutuotealan liikevaihto +7 mrd. euroa / v. + puurakentaminen ja naapuritoimialat tähän päälle - Haja-asutusalueilla vaikuttava elinkeinoelämän ala: tukista edelleen 70 % metsätuloista, puutuoteteollisuus maakunnissa, puurakentaminen ja naapuritoimialat sekä kaupungeissa että taajamissa - Kokonaisvaltainen kestävyys, uusiutuva raaka-aine ja resurssiviisas kiertotalous: vähähiilisyys, ainevirtojen hallinta, terveys ja turvallisuus - Toimialan ja yritysten kilpailukyky, kannattavuus ja vakaa kehitys: uusien asiakas-tuote- ja palvelumahdollisuuksien hyödyntäminen, raaka-ainehuollosta ja teknologian tasosta huolehtiminen - Arvoketjupohjaisuus, elinkeino- ja asiakasläheisyys, osaamisen monipuolisuus: poikkitieteisyys ja taitoisuus, verkottuminen osaamispohjaisesti (tki:ssä vanhaa ja uutta 5 Teppo Tutkija yhteistyötä) Luonnonvarakeskus 31.1.2016
Olennaisia vaikuttimia menestymiselle - Puutuotealan ja puurakentamisen noteeraaminen julkisessa päätöksenteossa, rahoitusratkaisuissa ja investorien piirissä (normitus, julkiset investoinnit, suhtautuminen haja-asutusalueisiin, logistiikasta huolehtiminen) - Biotalousnäkemyksen ja ekologisuusperiaatteiden omaksuminen toimialalla, tuote- ja teknologiakehittämisessä ja asiakastyössä - Tuotteiden hintakilpailukyky + toiminnalliset edut + palvelukonseptit - Sivutuoteratkaisut, lisätulot ja uusi liiketoiminta - Valuuttakurssit + rahan hinta ja pääomitus - Kiinan kehitys tuotteiden kysyjänä, valmistajana ja kilpailijana + uudet markkina-alueet - Öljyn hintakehitys vaikuttaa myös kilpailevien materiaalien asemaan (muovit, komposiitit, ) - Toimialan ja yritysten omistajuus ja sen jatkuvuus - Päätökset perus- ja jatkojalostuksen roolista Suomessa - Puutuoteteollisuus tunnustetaan laajasti merkittäväksi hyvinvoinnin tuojaksi muutenkin kuin kuidun hankinnan tukijana 6 Teppo Tutkija 31.1.2016
MILLAISISTA METSISTÄ PUUTUOTETEOLLISUUDEN RAAKA-AINE TULEVAISUUDESSA Olli Salminen, Erkki Verkasalo Skenaariolaskelma Suurin kestävä hakkuukertymä (Luke / MELA-ryhmä 19.06.2012 www.metla.fi/metinfo/mela) Laskettu metsäkeskuksittain 4 % tuottovaatimuksella Laskelmilla saadaan Etelä- ja Pohjois-Suomea koskevia tuloksia puulajeittain kokonaisuutena, hakkuutavoittain ja puuston läpimittaluokittain Ainespuun, tukkipuun ja pikkutukkipuun kokoisen puun hakkuukertymät keskimäärin tukkipuuta / hakattava tukkirunko ja tukkiosuus luontaisesti syntyneiden ja viljeltyjen puustojen tukkiosuus hakkuutavoittain (alustavia tuloksia) Lähde: PUU-ohjelman loppuseminaari 18.3.2014, Metla
VERTAILU: TOTEUTUNEET HAKKUUT 2007-2011 VS. SUURIN KESTÄVÄ HAKKUUKERTYMÄ 2009-2038 Lähde: VMI-tulosten julkistus 19.6.2012, Metla / MELA-ryhmä 8 8
Tukkipuun hakkuukertymä 2009-2038, Pohjois-Suomi Tukkikertymä, m³/a 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 Uudistushakkuu Kasvatushakkuu Mänty Kuusi Rauduskoivu Hieskoivu 0,500 Tukkirungon tukkiosan keskikoko, m³/runko 0,400 0,300 0,200 0,100 0,000 Uudistushakkuu Kasvatushakkuu Mänty Kuusi Rauduskoivu Hieskoivu 9
Tukkipuun hakkuukertymä 2009-2038, Etelä-Suomi 14,0 12,0 10,0 8,0 6,0 4,0 2,0 0,0 Tukkikertymä, m³/a Uudistushakkuu Kasvatushakkuu Mänty Kuusi Rauduskoivu Hieskoivu 0,500 Tukkirungon tukkiosan keskikoko, m³/runko 0,400 0,300 0,200 0,100 0,000 Uudistushakkuu Kasvatushakkuu Mänty Kuusi Rauduskoivu Hieskoivu 10
Tukkiosuus 2009-2038 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00 Pohjois-Suomi Uudistushakkuu Kasvatushakkuu Mänty Kuusi Rauduskoivu Hieskoivu 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00 Etelä-Suomi Uudistushakkuu Kasvatushakkuu Mänty Kuusi Rauduskoivu Hieskoivu
VMI-10 TUKKIPUUN LAATUTUTKIMUS Erkki Verkasalo, Harri Kilpeläinen, Antti Ihalainen MÄNTY Syntytapa Lpmluokka E-Suomi P-Suomi Luontainen <10 1162 1218 10-14 1457 1438 14-18 1929 1704 18-22 2187 1462 22-26 2030 972 26-30 1698 505 >30 2591 469 Kaikki 13054 7768 Istutettu <10 325 195 10-14 753 297 14-18 1068 321 18-22 812 249 22-26 383 100 26-30 94 28 >30 33 4 Kaikki 3468 1194 Kylvetty <10 230 147 10-14 311 127 14-18 325 147 18-22 234 114 22-26 83 52 26-30 19 12 >30 10 2 Kaikki 1212 601 KUUSI Syntytapa Lpmluokka E-Suomi P-Suomi Luontainen <10 1859 611 10-14 1440 520 14-18 1615 515 18-22 1723 437 22-26 1610 313 26-30 1477 214 >30 2447 198 Kaikki 12171 2808 Viljely <10 227 29 10-14 263 9 14-18 320 4 18-22 340 7 22-26 251 2 26-30 120 2 >30 97 1 Kaikki 1618 54 Lähde: PUU-ohjelman loppuseminaari 18.3.2014
Mäntytukkipuiden tekninen vikaisuus (VMI-koepuut) Pohjois-Suomi Etelä-Suomi
Kuusitukkipuiden tekninen vikaisuus (VMI-koepuut) Pohjois-Suomi Etelä-Suomi
Mäntytukkipuiden puutavaralajijakaumat syntytavan mukaan d 1,3 -luokittain Pohjois-Suomi Luontainen Istutettu Kylvetty
Mäntytukkipuiden tukkiprosentti ja tukki- ja pikkutukkiprosentti syntytavan mukaan d 1,3 -luokittain Pohjois-Suomi
RAAKA-AINEEN OMINAISUUKSIEN JA KILPAILUKYVYN ALUEELLISET EROT Alueelliset ja toimittajakohtaiset laatuerot ja soveltuvuus erilaisiin tuotteisiin kiinnostavat jatkuvasti puutuoteteollisuutta jatkojalostajia ja asiakkaita. Laatu- ja arvoeroilla on vaikutusta puutuotteiden viennin ja tuonnin edellytyksiin asemoiduttaessa kilpailuympäristöön ja suuntauduttaessa tuote- ja asiakasryhmiin. Alkuperäalueilla on merkitystä myös siitä syystä, että ostajat haluavat varmistua raaka-aineen kestävän kehityksen mukaisesta taustasta ja suhteuttaa raaka-aine- ja tuoteominaisuuksia omien jalostusprosessiensa, tuotevalikoimansa ja asiakkaidensa vaatimuksiin. Metlassa tehtiin laajat yhteistutkimukset suomalaisen ja ruotsalaisen männyn erityisominaisuuksista puutuoteteollisuuden raaka-aineena vuosina 2002 2008 ja Suomen ja Luoteis-Venäjän mänty- ja kuusiraaka-aineen ja sahatavaran ominaisuuksista vuosina 2005 2009 (PKM-tutkimusohjelman loppujulkaisu, Verkasalo ym. 2012). PUU-ohjelmassa (2009-2013) jatkettiin suomalais-ruotsalaisen tutkimuksen tulosten analysointia, julkaisemista ja tiedonsiirtotoimintaa ja suomalais-venäläisen tutkimuksen pohjalta tehtiin jatkotutkimuksia.
SUOMALAINEN JA LUOTEIS-VENÄLÄINEN SAHATAVARA: LAATULUOKAT JA LAJITTELU Yhteensä 1162 kuusitukkia ja 1107 mäntytukkia, vähintään 44 tukkia per alue ja tukin läpimittaluokka (5 kpl). Puuaineen laadussa on eroja paitsi Venäjän ja Suomen myös eri alueiden välillä (kasvukauden pituus, kasvupaikkojen laatu ja varsinkin metsänkasvatuksen perinteet ja metsänhoidon taso). Tietoja ja ennusteita raaka-aineen odotettavissa olevasta laadusta voidaan hyödyntää myös sahojen ja havuvaneritehtaiden tukkien hankinnan suuntaamisessa alueittain ja jatkojalostajien sahatavaran ostojen suunnittelussa eri toimittajilta, kun painotetaan joko visuaalista laatua tai rakenteellista lujuutta ja jäykkyyttä. Kannattavia lopputuoteryhmiä ja tuotevalikoimia voidaan ennakoida käytettäessä erilaisia yhdistelmiä eri alueilta peräisin olevista ja eri kokoluokkia edustavista tukkisumista. Puuraaka-aineen laatupotentiaali on myös yksi perustekijä harkittaessa teollisia investointeja.
NT-LAATULUOKAT JA VISUAALINEN LAJITTELU Tukkilajilla (tyvitukki vs. muu tukki, laatuluokka), sahatavaran oksikkuusmuuttujilla ja eräillä lisätunnuksilla voitiin ennustaa oikein visuaalinen NT-laatuluokka 40 50 prosentissa saheista, kuten myös visuaalisesti arvioitu T-lujuusluokka 44 59 prosentissa saheista. Alkuperäalueen vaikutus pieneni malleihin perustuvassa tarkastelussa jakaumien tasovertailuun nähden, mutta oli silti merkitsevä varsinkin männyllä.
C-LUJUUSLUOKAT JA LUJUUSLAJITTELU (EN 338) C-lujuusluokittelua simuloiden voitiin ennustaa oikea luokka 53 54 prosentille saheista ilman kimmokertoimen määritystä ja 75 prosentille saheista kimmokertoimen määrityksen kanssa, kun käytettävissä olivat sekä tukki- että sahatavaraominaisuuksien mittaukset. C40 C50 saheista voitiin malleilla tunnistaa oikein 45 65 % ilman kimmokerrointa ja 85 % kimmokertoimen kanssa. Tarkimmin voitiin tunnistaa C18- ja C30-luokkien saheet. Alkuperäalueen vaikutus lujuusluokkajakaumaan oli malleihin perustuvassa tarkastelussa merkitsevä vain männyllä.
POHJOINEN MÄNTY KILPAILUKYKYTEKIJÄT JA NIIDEN HYÖDYNTÄMINEN http://www.metla.fi/metinfo/northernpine/i ndex.html
POHJOINEN MÄNTY KILPAILUKYKYTEKIJÄT JA NIIDEN HYÖDYNTÄMINEN
TUOTERYHMIEN PRIORISOINTI RAKENTAMINEN OSL-RAKENTEET KESTÄVÄ PUU PUUKERROSTALOT PIENTALOT CLT-RAKENTEET VAATIVAT KANTAVAT RAKENTEET JULKISIVUT RETRO
TUOTERYHMIEN PRIORISOINTI -- LAATUPUU HUIPPUTUOTTEITA MÄNNYSTÄ
TUOTERYHMIEN PRIORISOINTI - LAATUPUU
TUOTERYHMIEN PRIORISOINTI KÄYTTÖKOHTEET MONIPUOLISIA JO NYT
1. RESURSSITEHOKKUUS Suomen puutuoteteollisuuden resurssitehokkuuden parantaminen energian, raaka-aineiden, työn, tiedon ja pääoman käyttämisessä. Tutkimusaiheita: 1. Energiatehokkuus, materiaalitehokkuus ja tuotearvon maksimointi uusilla teknologioilla, kuten digitalisaatio, mittaus, laadutus, kuivaus ja logistiikka. 2. Kokonaisvaltaisten kannolta asiakkaalle ulottuvien informaatiojärjestelmien kehittäminen, informaatiovirtojen yhdistäminen tuotekohtaiseen tuotannonohjaukseen sekä itseoppivat ja -ohjautuvat järjestelmät, digitalisaatio, big data ja teollinen internet 3. Raaka-ainepohjan parempi hyödyntäminen tuotantoprosesseissa ja asiakasratkaisuissa (arvoketjutarkastelu) 4. Tulevaisuuden biopohjaiset raaka-aineet ja materiaaliyhdistelmät: puutuoteteollisuuden rooli raaka-aineen tuottajana tai jalostajana (sivutuotevirrat) ja uusien biotuotteiden hyödyntäjänä (biokemikaalit) 5. Teolliset symbioosit: Uusiutuvan kuituteollisuuden ympärille syntyvät uudet arvoketjut ja liiketoiminnat kehityspotentiaali (uudet tuotteet/palvelut ja konseptit)
2. YMPÄRISTÖ Puun ja puuraaka-ainepohjan vahvuuksien tunnistaminen kestävän kehityksen edistäjänä sekä nostaa puutuoteteollisuus kestävän kehityksen johtavaksi toimijaksi Suomessa. Puun käytön merkityksen osoittaminen ilmastomuutoksen torjujana ja ratkaisuna uusiutumattomien raaka-aineiden niukkuuteen. Tutkimusaiheita: 1. Energian ja uusiutumattomien raaka-aineiden riittävyyden vaikutus tuotteiden väliseen kilpailukykyyn. 2. Ekologisuuden ja kestävän kehityksen mahdollisuuksien hyödyntäminen niin, että puutuoteteollisuudesta tulee kestävän kehityksen johtava toimija 3. Puun rooli osana terveellistä ja viihtyisää asuin- ja työympäristöä, kuten sisäilman hallinta, akustiikka sekä fysiologiset ja psyykkiset vaikutukset 4. Puun käytön elinkaarivaikutusten ja kustannusten todentaminen 5. Puutuotteiden kierrätys
3. MATERIAALIKEHITYS Puumateriaalien tuoteominaisuuksien parantaminen nykyistä laajemmalle käyttösovellusalueelle kehittämällä säänkestoa, palonkestoa, biologista kestävyyttä ja käyttöikää. Tutkimusaiheita: 1. Pitkäaikaiskestävyyden parantaminen 2. Puun modifiointi- ja pintamuokkausteknologiat 3. Biopohjaiset kyllästys- ja pintakäsittelyaineet 4. Puutuotteiden ja järjestelmien elinkaari- ja huoltomalli 5. Biokomposiittituotteet ja rakenteet
4. LOPPUKÄYTTÖSOVELLUKSET Perusta puumateriaalin monipuolisemmalle käytölle, uusille tuotteille ja palveluille siten, että yrityskohtainen jatkokehitys on mahdollista ja tehokasta. Puutuotteiden kilpailukyvyn kehittäminen huomioimalla markkinoiden ja loppukäyttäjien vaatimukset sekä ennakoimalla toimintaympäristön muutoksia ja mahdollisuuksia. Puutuotteita syrjivien määräysten ja rajausten poistaminen sekä tietoa ja ohjeistusta tuotteiden oikeaan käyttöön. Tutkimusaiheita: 1. Puun taloudellinen ja ekologinen kilpailukyky loppukäyttökohteissa ja tulevaisuus 2. Puutuoteteollisuuden uudet palvelut, tuotteet ja tuoteosatoimitukset 3. Tuotteiden käyttö rakentamisen energiatehokkuuden parantamisessa 4. Puun käyttö huonekaluissa ja sisustuksessa 5. Uudis-, korjaus- ja täydennysrakentamisen kehittäminen - Palotekniikka, akustiikka ja rakennusfysiikka - Rakennushankkeiden suunnittelu, mallintaminen ja prosessit - Puujulkisivu, porras, parveke ja muut rakentamisen tuotekonseptit - Puun käyttö arktisessa rakentamisessa 6. Puun käyttö ympäristö- ja infrarakentamisessa 7. Digitalisaatio esim. sähköisen kaupankäynnin mahdollisuudet
MAT-ohjelma 2014 2015 http://www.metla.fi/ohjelma/mat/
Teema 1 - NOSTOJA Puutuoteala/biotalous ennakointitutkimukset; Woodtech - Cleantech yhteistyön lähtökohdat ja sovellukset; Puumateriaalien terveysvaikutukset kirjallisuuskatsaus; Metsäsektorin suhdannetiedotteet ja katsaukset; Puualan nostot biotalouden päättäjille ja rahoittajille, biotalouden indikaattorit puutuotealan kannalta (mm. EU H2020 Recreate, Päättäjien metsäakatemia).
Teema 2 - NOSTOJA Puutuotteiden modifiointi (pitkäaikaiskestävyys, valmistusmenetelmät); Sahateollisuuden kustannuskilpailukyky; Uusien markkina-alueiden analyysit; Puukerrostalorakentamisen markkina-asemoituminen ja brändäys (ympäristökilpailukyky, mielipidekyselyt); Politiikkatoimenpiteisiin, virkamiesvalmisteluun ja elinkeinoelämän strategioihin vaikuttaminen. Puristus- + lämpökäsittely Mäntyöljykyllästys 1. Mäntyöljykyllästys korkea viskositeetti 2. Mäntyöljykyllästys alhainen viskositeetti 3. AB luokan painekyllästys kuparikylläste 4. Käsittelemätön puu Lähde: Veikko Möttönen, Luke 34
Teema 3 - NOSTOJA Puubiomassan ja sahojen ja vaneritehtaiden sivutuotteiden uuteainetutkimus, tietokannat ja tk-yhteistyö kemian teollisuuden kanssa; Sahatavaran ja raakaaineen ominaisuus- ja kilpailukykytutkimukset (kestävyys ja lujuus rakenteissa ja julkisivumateriaaleissa, sahaus-kuivaus-työstö lopputuotteiden kannalta). 35 Teppo Tutkija 31.1.2016
Teema 4 - NOSTOJA Metsäenergian mittausmenetelmät ja laadun hallinta; Piensahojen tukkiasetteiden optimointimenetelmät; Hakkuukonemittauksen parantaminen; Puuanatomian mittausmenetelmät; Puutavaran mittauksen julkisten palvelutehtävien tukeminen (mittausohjeistot, laitevalmistus). Tukkirunkojen tyviprofiilifunkttiot hakkuukonemittauksessa Solukuvien automaattinen analysointi 36 Teppo Tutkija Lähteet: Jukka Antikainen ja Jari Lindblad, Luke
Teema 5 - NOSTOJA Genomit ja koivun laatu; Viljelymateriaalin valinta ja menetelmät laadun perusteella (mänty, stilbeenit); Metsänjalostuksen liiketalous ja kannattavuus: arvonlisän jakautuminen toimijoille; Trees4Future eurooppalainen laboratoriomenetelmien käytön yhteistyö Lähde: Anni Harju ja Susanna Pulkka, Luke Lähde: Kaisa Nieminen, Luke Lähde: Anssi Ahtikoski, 31.1.2016 Luke
Muutamia nykyisiä ja tulevia T&Kaiheita Lukessa 1. Viljelypuun ominaisuudet, hyödyntäminen, pää ja sivutuoteratkaisut 2. Puumateriaalipohjaiset uudet ratkaisut talonrakentamisessa ja infrarakentamisessa 3. Lämpöominaisuudet puuraaka-aineessa ja -tuotteissa ja niiden modernit mittaus- ja modifiointimenetelmät 4. Puuteollisuuden sivuvirrat ja niiden hyödyntäminen sekä suljetut kierrot 5. Puun arvokomponenttien maksimaalinen hyödyntäminen paremman laatutiedon sekä digitalisaation avulla 6. Uudet liiketoimintamallit ja digitaalisen kaupankäynnin mahdollisuudet puutuotealalla ewood 38 Teppo Tutkija 31.1.2016
Versowood Oy, Hankasalmi Kyyjärven Saha Oy, Kyyjärvi Luke, Joensuu Iivari Mononen Oy, Joensuu Metla, Joensuu Lunawood Oy, Iisalmi Honkarakenne Oyj, Karstula Kiitos paljon! 1/31/2016 39