Uusia materiaaleja sivuvirroista

Elintarviketeollisuuden sivuvirrat tarjoavat mielenkiintoisia mahdollisuuksia uusien, ympäristöystävällisten materiaalien kehittämiselle. Puhtaat, usein jopa elintarvikekelpoiset, päätuotteen valmistukseen kelpaamattomat raaka-aineet päätyvät monesti jätteeksi kompostiin tai jopa osana sekajätettä kaatopaikoille.

Sivuvirtojen soveltaminen tehostaa materiaalien kiertoa ja kestävää taloutta

Peltokasveihin perustuvan elintarviketeollisuuden hiilijalanjälkeä voidaan vähentää hyödyntämällä pellolta korjattavaa kasvimassaa nykyistä tarkemmin. Peltobiomassan eri jakeita voidaan hyödyntää monilla tavoin esimerkiksi rakennus- ja pakkausteollisuuden raaka-aineena.

Raaka-aineen keräämiselle ja prosessoinnille löytyy olemassa olevaa, helposti hyödynnettävää maatalouden infrastruktuuria. Pellolta korjattavaan biomassaan kasvun aikana sitoutunut hiilidioksidi voidaan varastoida pitkäikäisinä rakennustuotteina useiksi kymmeniksi vuosiksi.

Peltojen hiilinieluominaisuuksia voidaan myös kehittää viljelykierron avulla. Biomateriaalien raaka-aineeksi soveltuvan hampun viljely sitoo jopa 8–15 tonnia hiilidioksidia viljelyhehtaaria kohti. Vastaava luku puun osalta on 2–6 tonnia metsähehtaarille (Hemp “more effective than trees” at carbon storage says researcher (dezeen.com)). Elintarvikkeena hyödynnettävän öljyhampun viljely on lisääntynyt. Hamppuöljyä käytetään erityisesti kasvisruokien raaka-aineena.

Hajautettua tuotantoa yksinkertaisilla valmistustekniikoilla

Erilaisiin kasvimassoihin pohjautuvista sivuvirroista voidaan valmistaa kiinteää materiaalia esimerkiksi lämpöpuristustekniikalla. Strawbius Oy:n ja Mikkelin ammattikorkeakoulun YTI-tutkimuskeskuksen 2000-luvun vaihteessa kehittämä tekniikka perustuu lämmön ja puristuspaineen lisäksi tärkkelyksen hyödyntämiseen puristettavan massan sideaineena. Tärkkelyksen vaikutuksesta puristettava massa laajenee, minkä ansiosta menetelmällä voidaan valmistaa myös muodoltaan monimutkaisia kappaleita.

Lämpöpuristustekniikkaa on hyödynnetty erilaisten peltokasvien sivuvirtoihin (olki, öljypellava ja -hamppu) perustuvien tuotteiden valmistuksessa. Valmistusprosessiin sisältyy myös käytettävän massan jalostukseen liittyviä vaiheita, kuten silppuamista ja seulomista, joilla voidaan lisätä massan jalostusarvoa ja hyödynnettävyyttä erilaisten tuotteiden valmistuksessa.

Hajautettu, raaka-aineiden lähellä tapahtuva valmistus mahdollistaa lähi- ja luomuruoan markkinointia ja jakelua tukevien pakkaus- ja oheistuotteiden kehittämisen. Maatilaympäristöä ja -resursseja hyödyntävä tuotanto myös lisää maaseudun elinvoimaisuutta.

Kokeiluja olutmäskillä

Olutmäski on oluen valmistuksen sivuvirta, jota tällä hetkellä hyödynnetään pääasiassa eläinten rehuna tai se kompostoidaan. EU:ssa syntyy olutmäskiä noin 3,4 miljoonaa tonnia vuodessa. Yhden olutlitran valmistuksesta syntyy vajaat kaksi kiloa märkää mäskiä, jonka kuiva-ainepitoisuus on noin 20 %.

Mäskin jatkohyödyntämistä on tutkittu mm paperin ja kartongin valmistuksessa (Mäskistä saa vaikka mitä – Uusiouutiset) sekä elintarvikkeena (Future applications for brewers’ spent grain – New Food Magazine). Porton yliopistossa olutmäskin hyödyntämistä on tutkittu biohajoavien kertakäyttöalustojen raaka-aineena (Biosourced Disposable Trays Made of Brewer’s Spent Grain and Potato Starch (nih.gov)).

Oluen valmistus hajautetusti pienpanimoissa lisää tarvetta hyödyntää ja jalostaa mäskiä paikallisesti ilman että mäskiä joudutaan kuljettamaan pitkiä matkoja.

Kaakkois-Suomen ammattikorkeakoulun Biotalouden uudet tuulet – BUT -hankkeessa kokeiltiin ja tutkittiin olutmäskin soveltuvuutta lämpöpuristustekniikalla valmistettavan kappaleen raaka-aineena. Tavoitteena oli valmistaa olutmäskistä olemassa olevalla lämpöpuristustekniikalla kiinteää materiaalia, jota voitaisiin hyödyntää biohajoavien kertakäyttöisten pakkaustuotteiden valmistuksessa.

Kokeiluissa hyödynnettiin Saimaa Brewing Companyn tuotannosta ylijäävää ohra- ja vehnämallasmäskiä sekä YTI-tutkimuskeskuksessa valmistettua muottitekniikkaa. Kuivatusta olutmäskistä ja tärkkelyksestä koostuvaa massaa puristettiin lämmitettävien muottipuoliskojen välissä. Lopputuloksena syntyi 200 mm halkaisijaltaan ja 30 mm korkeita lautasmaisia kappaleita, joiden materiaalivahvuus on 3 mm.

Neljässä eri vaiheessa toteutetuissa puristuskokeissa haettiin olutmäskille ja tärkkelykselle soveltuvaa seossuhdetta sekä kyseisen kappaleen valmistukseen soveltuvia muottilämpötiloja sekä puristusprosessia.

Kokeilujen lopputuloksena syntyi reilu kymmenen kappaletta onnistuneita puristeita, joita arvioitiin silmämääräisesti. Kokeilun tulokset ovat lupaavia.

Yhdistämällä nyt saatuihin kokemuksiin muualla tehty tutkimustyö, voidaan kehittää kestävyydeltään ja toiminnoiltaan uskottavia pakkaustuotteita, jotka voidaan kierrättää kompostoimalla maanparannusaineeksi peltokasvien viljelyyn.