Kestävä kehitys on yhä tärkeämpää, ja siksi öljypohjaisille materiaaleille etsitään jatkuvasti biopohjaisia vaihtoehtoja. Samanaikaisesti tarve uusille ekologisille tuotteille kasvaa.

Mikkelin ammattikorkeakoulun Savonlinnassa sijaitseva Kuitulaboratorio tutkii parhaillaan puusta saatavan mikrokiteisen selluloosan (MCC) käyttökohteita ja aineen valmistusta. Kuitulaboratorioon on kuluneen talven aikana saatu bioreaktori, jolla MCC:tä voidaan tuottaa lähes tuotantomittakaavassa.

Tämä tarkoittaa, että ainetta saadaan riittävän suuria koe-eriä, jotta voidaan tehdä erilaisia tutkimusta esimerkiksi aiheen soveltuvuudesta elintarvike- ja rehusovelluksiin.

Mikrokiteisen selluloosan käyttökohteet

Mikrokiteinen selluloosa on valkoinen, biohajoava jauhe. Sitä on jo pitkään käytetty lääketeollisuudessa tablettien valmistuksessa. Lääkeaineet sekoittuvat mikrokiteiseen selluloosaan hyvin ja jauhemassan puristuvuusominaisuudet paranevat.

Ainetta käytetään yleisesti myös elintarvikkeiden lisäaineena, jossa sillä on koodina E460. Aineen avulla säädetään esimerkiksi ruuan sakeutta, paakkuuntumista ja suutuntumaa. Lisäksi sillä voidaan korvata rasvojen käyttöä.

Kuitulaboratoriossa on bioreaktori, jolla mikrokiteistä selluloosaa voidaan valmistaa tuotantomittakaavassa. Kuva: Manu Eloaho / Darcmedia.

Kuitulaboratorio kehittää valmistusta ja uusia sovelluskohteita

Olemassa olevat MCC:n tuotantotekniikat nostavat tuotteen hinnan korkealle ja mahdollistavat vain pienten tuotantolaitosten tekemisen. Uusi tutkittava tuotantomenetelmä mahdollistaa edullisen MCC:n massatuotannon.

Tutkimuksessa tehdään läheistä yhteistyötä Aalto Yliopiston kanssa ja heidän kehittämän AaltoCell™ menetelmän soveltamisessa. Menetelmässä kevyesti hapotettu selluloosa ohjataan jatkuvatoimiseen reaktoriin, jossa noin 6 bar:n paineessa ja 160 oC:een lämpötilassa, selluloosan kuidut hajoavat pieniksi noin 0,02mm kokoisiksi osiksi. Tämän jälkeen tuote pestään ja kuivataan tarvittaessa. Menetelmän avulla tuotteesta saadaan puhdasta ja luonnollista jauhetta kohtuullisilla kustannuksilla.

Tällä uudella menetelmällä valmistetulla MCC:llä ja sen tuomilla teknistaloudellisilla eduilla tähdätään erityisesti suurivolyymisiin tuoteapplikaatioihin, kuten eläinruoka- ja komposiittituotteisiin.

Terveysvaikutuksia kannattaa tutkia

Uudella reaktorilla voidaan kokeilla myös uusia valmistusmenetelmiä ja raaka-aineita MCC:n tuottamiseksi. Yhtenä tutkimuksen haaroista on ligniinipitoinen MCC, joka on aivan uusi tuote maailmanlaajuisesti. Ligniini on luonnollinen kuitujen sideaine, jota puussa on 20–30 prosenttia.

Ligniinin käytöllä on voitu esimerkiksi vähentää antibioottien käyttöä siipikarjan kasvatuksessa ja esimerkiksi tutkimuksessa (Baurhoo B., Phillip L., Ruiz-Feria C. A. 2007) on havaittu kolibakteeri määrien pienentyneen pehkuissa, kun rehuun on lisätty ligniiniä.

Kuitulaboratorio on hakenut rehusovelluksiin TEKES rahoitusta yhdessä Aalto Yliopiston ja Luonnonvarakeskuksen kanssa. Hankkeessa tutkittaisiin ligniinipitoisen MCC:n ja puun uuteaineen käyttämistä rehusovelluksissa.

Puuta voidaankin kutsua materiaalien tavarataloksi, josta voimme löytää yhä uusia mahdollisuuksia.

Lähteet

Baurhoo B., Phillip L ., Ruiz-Feria C.A., Effects of Purified Lignin and Mannan Oligosaccharides on Intestinal Integrity and Microbial Populations in the Ceca and Litter of Broiler Chickens . 2007 Poultry Sci. 86: 1070

Savonlinnalainen Wetend Technologies Oy tunnetaan innovaatioistaan, jotka tuovat tehokkuutta ja kestävää kehitystä teollisuuden ratkaisuihin. Innovaatiot säästävät vettä, energiaa ja raaka-aineita.

Wetend on ollut mukana Kuitulaboratorion toiminnassa jo silloin, kun itse laboratoriorakennusta, laitehankintoja ja laboratorion toimintaa on alettu suunnittelemaan.

Vuosien saatossa Kuitulaboratorio ja Wetend ovat toteuttaneet yhdessä useita tutkimushankkeita, joissa yrityksen toimialaan kuuluvaa perustietämystä on viety eteenpäin.

Uraa uurtavaa puhdasta teknologiaa

Yritys toimittaa etupäässä paperi- ja kartonkikoneille kemikaalien ja raaka-aineiden injektiosekoitustekniikkaa. Olennaista Wetendin ratkaisuissa on se, että sekoittamisessa injektionesteenä käytetään prosessin omaa massaa. Näin vältytään puhtaan veden käytöltä ja samalla sekoitus pystytään tekemään myös huomattavasti tehokkaammin verrattuna perinteisiin tekniikoihin.

Wetendin valmistamia laitteistoja on toiminnassa jo lähes 500 kappaletta, yhteensä 24 eri maassa. Näiden yhteenlaskettu vedenkulutuksen säästö on 60 miljoonaa kuutiota vuodessa, mikä on yhtä paljon, kuin mitä Helsingin, Vantaan ja Espoon asukkaiden vuosittainen veden kulutus on yhteensä.

Vedensäästön seurauksena lukuisia muita hyviä vaikutuksia

Vedensäästöllä on vaikutusta tehtaan energian kulutukseen, koska säästettyä vettä ei tarvitse lämmittää prosessin vaatimaan lämpötilaan (n. 60 celsiusastetta). Tämän ansiosta energian säästö on noin kolme miljoonaa MWh vuodessa ja hiilidioksidipäästöt vähenevät noin kaksi miljoonaa tonnia vuodessa. Lisäksi tehokkaampi sekoitustekniikka parantaa tuotteen laatua ja vähentää kemikaalien kulutusta 20–80 prosenttia.

Viimeaikoina tekniikan kehitystyö on painottunut useiden eri kemikaalien syöttämiseen lähekkäin tai yhtä aikaa hyvin myöhäisessä vaiheessa prosessia lähelle paperikoneen perälaatikkoa mikä antaa lisää mahdollisuuksia parantaa paperin- ja kartonginvalmistuksen raaka-ainetehokkuutta ja tuotteen laatua.

Merkittävä teknologiapalkinto kehitystyölle Ranskasta

Edellä kuvattu Wetendin Trumpjet Flash Reactor -teknologia sai innovaatiopalkinnon loppuvuodesta Ranskassa, paperi- ja kartonkiteollisuuden järjestämässä ATIP-konferenssissa. Wetend sai hopea-sijan, ja palkinto myönnettiin yhtiön kehittämälle kemikaalien reaktorisekoitusteknologialle ja sen aikaansaamille vaikutuksille.

– Wetend käyttää liikevaihdostaan vuosittain reilut 10 prosenttia omaan teknologian kehitystyöhön. Yhteistyö Kuitulaboratorion kanssa on antanut yrityksellemme hyvät lähtökohdat ja resursseja yhtiömme menestyksekkään tuotekehityksen toteutukselle, Wetend Technologiesin toimitusjohtaja Jouni Matula sanoo.

Kuvassa vasemmalta: projektipäällikkö Karri Tahkola Wetend, tutkimuspäällikkö Jari Käyhkö Kuitulaboratorio, toimitusjohtaja Jouni Matula Wetend, projektipäällikkö Emmi Kallio Reaktek-hanke, tuontantojohtaja Jussi Matula Wetend ja projektitutkija Tiina Saario Reaktek-hanke. Taustalla Kiinan valtion Wetendille myöntämä palkinto veden ja energian säästöjä tuovasta TrumpjetTM teknologista. Kuva Teija Pesonen.

Uusia tavoitteita yhteistyölle myös tulevaisuudessa

Kuitulaboratoriossa on parhaillaan meneillään laaja Tekesin Euroopan aluekehitysrahsto rahoittama hanke ”Reaktek” (www.mamk.fi/reaktek), jossa tavoitteena on tuottaa perustietoa ja osaamista tekniikan edelleen kehittämiseen ja käyttöönottoon.

Yhtenä olennaisena tehtävänä projektissa on tehdasmittakaavan prosessin fysikaalinen simulointi laboratoriomittakaavassa. Onnistuessaan tämä toisi merkittäviä mahdollisuuksia tekniikan kehittämiseen ja myös Kuitulaboratorion palvelutoimintaan.

Kuitulaboratoriolle yhteistyö Wetend Technologiesin kanssa on tuonut tuiki tärkeää tietoa ja kokemusta käytännön prosesseista, näiden ongelmista ja mahdollisuuksista.