Sivuvirtojen hyödyntäminen - näkymiä tutkimusmaailmasta PUUMI koulutusseminaari Antti Haapala Yliopistotutkija, Puumateriaalitiede Itä-Suomen yliopisto
Sivuvirtoja metsäteollisuudesta Kuiduttavan teollisuuden sivuvirtoja Kuori ja kuorihiekka Sahanpuru Puutähde Ligniini Oksarejekti Tuhkat Lietteet Meesakalkki ja soodasakka Sahateollisuuden sivuvirrat Kuori Hake Sahanpuru (hakkuutähde molemmissa)
Sivuvirtojen hyödyntämisen nykytila Kuori Poltto, energia Katemateriaali Tuhkat Metsälannoitteet Maanrakennusaineet Maavallit Muiden lannoitteiden- ja betonin lisäaineet Liete Lannoitteet, maantäyttö Pelkistimet, energia Sahanpuru ja hake Etanoli Selluprosessi, levytuotteet Pelletit, energia Meesakalkki, soodasakka Lannoitteet
Julkaisuja / vuosi Kansainvälisten tiedejulkaisujen painopisteitä Sivuvirtojen hyödyntämisen näkökulma Sahanpuru Lastut ja hake Puutähde Kuori Bioliete Tuhkat 14 12 10 8 6 4 2 0 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 Lähde: Scopus *
Sivuvirtojen tutkimusta Itä-Suomessa CIRCWASTE (SYKE) - Rakennus- ja purkujätteiden lajittelua sekä kierrättämistä ForBio (UEF, Luke, SYKE, ITL, EFI) - Kestävä, ilmastoneutraali ja resurssitehokas metsäbiotalous. FineChem (UEF) Puhtaita erikoiskemikaaleja puuteollisuuden sivuvirroista. KILIKE (UEF, LUT, Savonia) - Uusia liiketaloudellisesti kannattavia sovelluksia kierrätysmateriaalien käytölle. NORPYRO (UEF, Luke) - Termisten puunesteiden raaka-aineet, ominaisuudet ja teollinen käyttö. Teolliset symbioosit (PIKES) - Alueen yritysten tarpeet raaka-aineiden ja energiankäytön tehostamiseksi sekä materiaalien sivuvirtojen kartoitus uuden liiketoiminnan ja bioenergiantuotannon edistämiseksi. SafeWood (UEF, Luke, OY) Puun kuoresta erotettavat yhdisteet puunsuojauksessa. SusBioref (UEF, OY) Biojalostuksen sivuvirtojen hyödyntäminen.
Sivuvirtojen tutkimusta muualla Suomessa Bioraff Botnia (JY, Chydenius, Centria-AMK) - Biojalostusratkaisuja metsäteollisuuden sivutuotteista uusien tuotteiden, kemikaalien ja materiaalisen luomiseksi. CatLignin (VTT) Ligniinistä fenolia ja formaldehydiä sisältävien hartsiliimojen korvaaja. FORLEAP (Luke, TUT) - Metsäbiomassan sivuvirroista uusia tuotteita analyysi- ja testausmenetelmätyökaluja kehittämällä. GREASE (VTT, HY) - Puuperäisiä rasvahappoja sivuvirroista. InnoTrea (Luke) - Bioaktiivisten yhdisteiden erottamista ja tuotteistamista metsätähteestä ja sivuvirroista. Metsäteollisuuden ravinteet (Apila Group) - Ravinnerikkaiden metsäteollisuuden jätteiden käyttö lannoitevalmisteina. NSPPulp (LUKE, Aalto, LUT) Kalkki- ja kuitupitoisten maanparannusaineiden ympäristö- ja lannoitusvaikutukset. SusBinders (Luke, VTT, XAMK) Liimoja puun kuoren fenoleista. Zero Solid Waste (UPM) Kaatopaikkajätteen 100% kierrätys UPM:n tehtailla 2030 mennessä.
Kansainvälistä sivuvirtojen tutkimusta AFORE (VTT) Metsäbiomassan biojalostamokonseptit. EU FP7. AGRIFORVALOR (U.Ghent) Sivuvirtojen kaupallistaminen maa- ja metsätalouden tuotannossa. EU H2020. BioFoamBark (VTT) Vaahtomateriaaleja kuoritähteestä erotetusta tanniinista. WoodWisdom - EraNet-ohjelma. Forest Refine (SLU) Metsätähteestä liikennepolttoaineita. Botnia-Atlantica program. FORESTSPECS (HY, VTT) Kuoren ja turpeen bioaktiiviset aineet. EU FP7. ProBark (ÅA. VTT) Havupuiden kuoren biojalostamokonseptin kehittäminen. WoodWisdom - EraNet-ohjelma. ProLignin (VTT) - Vesiliukoiseksi muunnettua ligniiniä betonin notkistimeksi sekä maalien, painovärien, päällysteiden ja kipsituotteiden valmistukseen. WoodWisdom -EraNet-ohjelma. Reffibre (VTT) Lietteiden ja lentotuhkan käyttö muovikomposiiteissa. EU FP7. Valerie (EFI) Puutuhkan käyttö lannoitteena kivennäismaametsissä. EU FP7.
Hyödyntämisen haasteet Tavoitteena on löytää sivutuotteille uusia loppukäyttöjä ja luoda uutta lisäarvoa ohjaamalla sivutuotevirrat niihin ja hyödyntämällä kiertotalousmahdollisuus Ilmoitetut ja vireillä olevat investoinnit lisäävät sivutuotteiden määrää Sivutuotepuuta (hake & puru) nykyisellään n. 9 Mm 3 Kaikkiaan lisäys arviolta n. 4-8 Mm 3 sivutuotteita ja 0,6 Mton ligniiniä Uutta teollista käyttöä sivuvirroille löytyy helpoiten toisilta aloilta tai toimialarajat ylittävässä yhteistyössä Biopolttoaineet, biopelkistin, tekninen hiili, aktiivihiili, liimat, biokemikaalit, MFCselluloosa 8
Hyödyntämisen haasteet - tuotteistaminen Sivuvirtojen hyödyntäminen edellyttää usein sen jatkoprosessointia Sivuvirtojen varastointi ja tasalaatuisuus Uuden prosessin kehitys ja demonstrointi Investoinnit laitekantaan ja henkilökuntaan Markkinoiden tunteminen arvoverkot, asiakkaat ja kilpailu Tuotannon ja tuotteen lupaprosessit Investointien tarve ja suuruus usein merkittävä hidaste yksittäisen yrityksen tai yrittäjän näkökulmasta 9
Hyödyntämisen haasteet - lainsäädäntö Jäte vai tuote? Taustatiedot Tasalaatuisuus Sivuvirran analysointi YVA-prosessi ( Olli Dahl, Aalto yliopisto 10
Hyödyntämisen haasteet yliopistot ja tutkimuslaitokset Yliopistoilla ja tutkimuslaitoksilla on oma roolinsa TKI-toiminnassa teknologioiden, uusien ideoiden ja liiketoimintamallien testauksessa, analyysipalveluiden tuottamisessa ja perustutkimuksessa. Myös yhteiskunnan tukeman tutkimus- ja kehitysrahoituksen hakeminen yhteisiin hankkeisiin osataan. Usein keskitytään tieteeseen eikä yrittäjän kokemaan ongelmaan, vielä useammin ei tiedetä minkälaista apua tarvittaisiin Kysynnän (tarpeen) ja tarjonnan (mahdollisuudet) kohtaatio-ongelma 11
Tiede ja teknologia luovat mahdollisuuksia Kaasujen talteenotto ja konversio Esim. Rikkiyhdisteistä rikkihappoa, kuten Äänekoskella Kiinteän jätteen nesteytys ja hiiltäminen Pyrolyysi-teknologiat, hydroterminen nesteytys Nesteiden fraktiointi ja arvoaineiden talteenotto Ligniinin tai sokereiden erottaminen (saostus, adsorptio..) Teollinen kromatografia (HPCCC, SMB ) Päädytään herkästi tilanteeseen jossa pienikin biomassalle tehtävä jalostus johtaa yhteistyötarpeeseen mm. kemiantekniikan ja teollisuuden kanssa 12
Yhteenvetona Metsä- ja sahateollisuuden sivuvirroista ja niiden tuotteistamisesta on tehty jo paljon tutkimusta materiaalit ominaisuuksineen tunnetaan jo varsin hyvin. Kaupallistamisessa lainsäädännöllisiä ja liiketaloudellisia esteitä. Uusien tuotteiden ja prosessien kehitys hidasta, kallista ja liiketoiminnan kehitystä vaativaa. Tutkimuksella ja tuotekehitysyhteistyöllä saa apua yrityskohtaisiin ongelmiin mutta usein on hyödyllistä hakeutua yhteistyöhön laajemmissa konsortioissa ja löytää yhteisiä kehityskohteita. 13
Kiitos! uef.fi/wood-materials-science