1 Biotalouden uudet tuotteet Metsähallituksen henkilöstöpäivä Rovaniemellä 15.09.2015 Professori Ali Harlin, D.Sc. Teknologian tutkimuskeskus VTT
2 Onko biomateriaaleilla toivoa?
3 Uusi talous Biotalous Jakamis talous Kiertotalous UUDET TUOTTEET JA PALVELUT
4 Uudet tuotealustat /a 10E11 10E10 10E9 10E8 10E7 Bioenergia Nykyiset tuotteet Lisäarvoiset tuotteet 50 150 500 1000 1500 2000 4000 /tn Analyysin perusteella - Nykyiset tuotteet mahdollistavat raaka-aineen saatavuuden - Biojalostamot syntyvät olemassa olevien tuotantojen yhteyteen - tyypillinen yksikkökoko - integroitu tuotanto - tasapainottaminen vaativaa - riippuvuus puunhinnasta - raaka-aineen saatavuus rajallinen - Energiatuotteet parantavat raaka-aineen käyttön tehokkuutta - Lisäarvoiset tuotteet välttämättömiä kannattavuudelle
5 Biotalous lisäarvon laajentaminen Arvo Volymi Biopolymeerit, komposiitit Pinnoittet liimat Hake, pelletit, kaasutus Lääkkeet Lääke ja kosmetiikka Kosmetiikka Biomateriaalit Biomaterialit Biokemikaalit Biopolttoaineet Biopolttonesteet liikenteeseen Bioenergia- Bioenergia, lämpö lämpö ja sähkö ja Sähkö teollisuudelle teollisuudelle ja kotitalouksille ja talouksille Puutuotteet, sellu, paperi and kartonki Sellu, paperi ja kartonki viestint ään, pakkaamiseen ja pehmopapereihin sekä puutuotteet mm. rakentamiseen Korjuu ja logistiikka Uuden osaamisen kerryttäminen Uudet Investoinnit materiaalit, uuteen tuotteet teknologiaan ja palvelut ja liiketoimintoihin Globaali verkostoituminen T&K ja innovaatiot Bioenergia tuotteet Nykyisten tuotteiden kilpailukyky 20.10.2010 Modified from the source: Metsäteollisuus ry 5
6 Ekotehokkaat Materiaalit Ajurit Vähentää Kierrättää Uudistua Tavoitteet Keveys Korkea suorituskyky Öljyn korvaaminen Niukkaresurssisuus Raaka-aine tehokkuus
7 Tulevaisuuden talot ovat puuta Japanissa 19 kerroksisia bagodeja jo 1400 luvulla Lontoon Stadthus on 9 kerroksinen Vancouver Tall Wood suunnitelma 30 kerrosta Tukholmassa suunniteltu 34 kerrosta https://urbantimes.co/2012/07/will-future-shards-be-built-of-wood/ http://blogs.discovermagazine.com/crux/2015/05/22/skyscrapers-wood/
8 Ristilaminoitu puu kantavissa seinissä, väli- ja alapohjissa sekä katossa puu raaka-aine sitoo ilmakehän hiilidioksidia rakennusta jäykentävä vaikutus pystypuurunkorakenteisiin verrattuna parempi palonkesto rakenteet osallistuvat rakennuksen sisäilman suhteellisen kosteuden ja lämmön tasaamiseen http://www.archiexpo.com/prod/binderholz/solid-structural-panels-cross-laminated-timber-frame-homes- 55252-146638.html
9 Future cellulose ecosystem in Finland NOW FUTURE Kraft mill 600 000 tn/a A. Kraft mill ecosystem 387 M /a C Value 420 M /a C 420 M /a 60 000 tn/a Value 558 ME B. Multipurpose mill 300 000 tn/a L C C H C C C C 180 M /a Carbon, Urethane Furans C Sugars Value 900 M /a E Oils AO
10 Äänekosken biotuotetehdas http://www.slideshare.net/kskauppakamari/mets-fibren-hmlmerikalliovonweymar 1,3 M ton sellua (6,5 Mm3 puuta): Räätälöityjä kuitutuotteita Sähköä 1400 GWh/a Lämpöä 7000 GWh/a Puuenergiaa 1200 GWh/a Mäntyöljyä ja tärpättiä Ligniiniä Lannoitteita ja biokaasua Glaubersuolaa (kierrätys) Sakkoja ja tuhkaa Mahdollistaa tehtaaseen integroitujen laitosten syntymisen
11 Ligniini tarjonta HTC hiili Carbon black Carbon fibre Ion exchange resins Active carbon Kuitu Flocculants Dispersion agents Flame retardants Anti-oxidants Adhesives Foams Thermo plastic lignin
12 Ekotehokkaat materialsovellukset huonekaluvalmistuksessa Kuinka yhdistää taloudellisuus ja ekologisuus? Vähennä - Uusiokäytä - Kierrätä Käytä pitkään Yhdistä käytettävyys ja toiminnallisuus ekologisuuteen Raaka-aine tehokkuus = valmistuksen talous paranee CASE: Puustelli Ecokitchen 2012 Ethical and sustainabale production, fact based and sertified (ISO 14025) kitchen, which life-cycle impact is markedly lighter that typical today Ekotehokkuus Biomuovi ja luonnonkuitu komposiitit Sovelletaan muovintyöstön tekniikoita -35% painoa ja -45% CO2 Helposti huollettavat ja kestävät pinnat Ohut ja käpinäkyvä AddSol sooli-geeli pinnoite Likaa hylkivä ja helppo puhdistaa Metalleille, puulle, muoville, komposiiteille ja tekstiileille
VTT project outcome report 14/09/2015 13 Tulevaisuuden auto: biomateriaalia ja sähköä Biofore-konseptiauto demonstroi biomateriaalien innovatiivista käyttöä autoteollisuudessa. Valtaosa perinteisesti muovista valmistetuista osista on korvattu: UPM Grada -matkustamon lattia, keskikonsoli, mittariston kaaret ja ovipaneelit UPM Formi -keulan maski, sivuhelmat, kojetaulu, ovipaneelit sekä sisustan paneelit http://www.upm.com/fi/media/uutiset/pages/upm-ja-metropolia-ylpe%c3%a4n%c3%a4- esittelev%c3%a4t-biofore-konseptiauto-demonstroi-biomateria-001-tue-04-mar-2014-09- 31.aspx
14 Pakkaukset: Esim. Muokattava raina Tray packaging demo, Drupa 2012 4 keksintöä: Vaahtorainaus Dispersiot Lämpömuokattavuus Läpinäkyvyys Seuraavaksi: Puupohjainen läpinäkyvä syvävedetty pakkaus
15 Nanoselluloosa filmit HDPE filmin kaltainen puupohjainen Ei sähköisty Biohajoava Painatettava Myös älykäs painaminen NASEVA 2011-2013
16 Long fibers from pulp or CNF* Aim: Super-strong long fibers and/or essentially simplified production process and/or totally new properties Spinning, extrusion or other techniques -Large surface area -Rheological properties Remarkable stiffness: 140 GPa Preserve cellulose I structure Pulp 35 Mpa NFC 650Mpa Clothing Superior performance than conventional fibers from regenerated cellulose Pure or high cellulose content Construction Medical *CNF = cellulose nanofibres
17 Uusia kuitumateriaaleja puusta FuBio Cellulose ohjelmassa Aalto yliopiston ja Helsingin yliopiston yhteistyönä kehitetystä uudenlaisesta IonCell F selluloosakuidusta neulottu mekko esiteltiin Marimekon muotinäytöksessä 13. maaliskuuta. TTY:n materiaaliopin laitoksella kehittettyjä Biocelsolkuituja ja Aalto yliopiston Ioncell-F kuituja esittelevä ständi palkittiin parhaana ständinä SHOK Summit 2014 tilaisuudessa Helsingissä 14.5.2014.
18 Uudet kiertotalouden ekosysteemit
19 Demo: Fibre spun from recycled paper Stretch ratio % Titre dtex Tenacity cn/dtex Elongation, % Modulus cn/dtex Ref Dumsjö 100 2.0 2.1 15.2 74.5 RCF Paper 120 1.9 2.1 16.2 72.5 RCF Board 120 2.2 2.0 15.4
20 Materiaalidemot vaahtorainauksella Hyödynnetään erityyppisiä kuituja Tehdään rakenteita, joita on perinteisillä non-woven tekniikoilla vaikea tai mahdotonta tehdä. Sidonnat: kemiallinen ja lämpösidonta Suomiselta saaduista erilaisista kuiduista näytearkit, joilla demotaan erilaisten kuitujen rainausmahdollisuudet vaahtoteknologialla. Vesineulattu 24 mm
21 Tekstiilisovellukset (Business approach) Fashion and Clothing For different purposes e.g. street wear, high fashion, work wear, sports wear, accessories etc. Interior and Living Home textiles Contract textiles = textiles for public premises e.g. offices, hotels, ships, aviation, hospitals, schools etc. Technical textiles Agrotech, Buildtech, Geotech, Indutech, Medtech, Mobiltech, Packtech, Protech (by Techtextil Fair)
22 3D tulostus Yksilöityjä tuotteita ja varaosia
23 Visiomme Kuitumateriaalit ovat uusiutuvia: Kierrätys mahdollistaa tehokkaita ratkaisuja Ympäristö riski pienenee Synergia muovien kanssa Biomuovien yhdistäminen luo synergiaa: Muovit ovat suorituskykyisiä Olemassa oleva tuotanto ja logistiikka Toimivat tuotteet Tulevaisuuden jätteen käsittely: kierrätys ja energia käyttö Hyödyntäjät: Tuotemerkit saavat asiakkailleen kestävän kehityksen tuotteita Kemian teollisuus ja materiaali toimittajat saavat uusia lisäarvoisia tuotteita