Biopohjainen ratkaisu voi korvata haitalliset palonsuoja-aineet

Aalto-yliopiston ja XAMK:n tutkijat ovat kehittäneet biopohjaisia palonsuoja-aineita, jotka voivat tarjota turvallisen vaihtoehdon nykyisin laajasti käytössä oleville haitallisille kemikaaleille. Materiaalit ovat jo lähellä kaupallistamista. Projektin tavoitteena on kehittää palonsuojakäsittely biopohjaisilla – myös puupohjaisilla – raaka-aineilla, jotka eivät sisällä haitallisia kemikaaleja. Hankkeen tavoite on luoda teollisuudelle kokonaan uusi palonsuoja-aineiden biopohjainen konsepti, ja siihen liittyvät raaka-aineet.

Testitulokset ylittivät odotukset

Kun julkinen rakennus rakennetaan, käytettävien materiaalien on täytettävä tietyt paloluokkavaatimukset. Koska puu itsessään ei täytä tiukimpia vaatimuksia, se on usein käsiteltävä palonsuoja-aineilla. Monet markkinoiden johtavista palonsuojakäsittelyaineista ovat kuitenkin haitallisia ympäristölle ja ihmisten terveydelle. EU on viime vuosina kiristänyt näiden regulaatiota. 

Monet markkinoilla olevat palonsuojatuotteet sisältävät ”Erityistä huolta aiheuttavia aineita” (Substances of Very High Concern, SVHC), joita myös tullaan kieltämään EU:ssa jo lähitulevaisuudessa. Teollisuus on siis väistämättä siirtymässä pois monista nykyisin käytössä olevista palonsuoja-aineista, joille projektissa kehitetään biopohjaisia ja haitattomia vaihtoehtoja. 

Intumescent-pinnat palonsuojauksessa

Hankkeessa kehitetään tulipalon kuumuudessa eristäväksi hiilikerrokseksi paisuvaa ja siten tulipalon etenemistä hidastavaa ns. intumescent -pinnoitetta, joka tässä valmistetaan haitallisten ja fossiilisten raaka-aineiden sijasta biomateriaaleista.

"Vuosi sitten teimme laboratoriotestejä ja totesimme, että aineemme hidastaa puun palamista huomattavasti tehokkaammin kuin kaupallinen palonsuojakäsittely. Olimme jo siinä vaiheessa innoissamme, ja jatkoimme kehitystyötä", kertoo työelämäprofessori Juha Lipponen Aalto-yliopistosta.

Kemian tekniikan opiskelija Niklas Roth on tehnyt kandidaatin tutkielmansa projektin työstä. Rothin rooli projektissa on ollut tutustua biopohjaisten palonestoaineiden ensimmäisiin SBI-tuloksiin ja analysoida jatkotutkimuksen tarvetta ja laatua.

”Alustavat tulokset ovat olleet äärimmäisen lupaavia. Lisää testauksia tarvitaan lopullisia luokituksia varten, mutta tulevaisuus näyttää tällä hetkellä hyvältä. Tuotteistamisessa on otettava muita tekijöitä, joita tässä ei ole vielä tarkasteltu, kuten esimerkiksi vedenkestävyys ja kulutuskestävyys”, Roth kertoo.

Paloluokkatesteistä saatu lupaavia tuloksia

Kehitystyö eteni vauhdilla, ja projektin loppuvaiheessa oli aika testata aineiden suorituskykyä täyden mittakaavan paloluokkatestissä. Indikatiivinen luokituspoltto suoritettiin Eurofins-luokittajan tiloissa Otaniemessä tammikuussa 2025, ja tulokset olivat erittäin lupaavia:

“Testasimme seitsemää erilaista biopohjaista pinnoitekombinaatiota, ja lähes kaikki niistä täyttivät kirkkaasti vaaditun B-paloluokan kriteerit, mikä oli meille täydellinen yllätys. Tavoitteena oli, että aineemme menevät edes lähelle vaadittuja rajoja, jotta tiedämme, mitä kehittää jatkossa,” Lipponen kertoo.

Eurofinsin edustaja Taru Huokuniemi kertoi palotestien yhteydessä, ettei ollut nähnyt näin alhaisia syttymisherkkyyslukuja (FIGRA) puutuotteiden palotestissä aiemmin, mukaan lukien markkinoita johtavat haitalliset kemikaalit. “Siinä mielessä, kun ensimmäisellä yrittämällä saimme tällaisia tuloksia, olimme täysin ällikällä lyötyjä,” Juha Lipponen kommentoi.

Eurofinsin testi on vasta suuntaa antava – virallinen paloluokitus tehdään samalla testillä, mutta sisältää enemmän rinnakkaispolttoja luotettavamman tuloksen varmistamiseksi. Vaikka virallista luokitusta ei ole vielä saatu, testin perusteella Aalto-yliopiston ja XAMK:n tutkijoiden kehittämät tehoaineet näyttävät toimivan jopa paremmin kuin markkinoilla käytössä olevat kaupalliset ja usein haitalliset ratkaisut.

Seuraavat askeleet: kohti kaupallistamista

Projekti on juuri siirtymässä kaupallistamisvaiheeseen. "Olemme parhaillaan hakemassa Business Finlandilta Research to Business -rahoitusta, jonka avulla tutkimus etenee kohti kaupallistamista. Tavoitteemme on tuoda nämä biopohjaiset palonsuoja-aineet kaupallisina tuotteina markkinoille esimerkiksi haitattomina palonsuojakomponentteina palonsuojatuotteisiin joko oman startupin tai kemian teollisuuden kumppanin kautta", Lipponen kertoo. ”Toivottavasti saamme rahoituksen – usko ainakin on kova”.

Seuraavaksi tutkijat aikovat optimoida palonsuoja-aineidensa reseptejä ja kehittää niistä entistä tehokkaampia, sekä maalituotteiden kaavoihin sopivia. Hankkeen keskeisimmät löydökset on patentoitu. Lipponen uskoo, että ratkaisujen kaupallistaminen on lähellä, ja että tämä innovaatio voi suurestikin muuttaa rakennusmateriaalien käsittelytapoja tulevaisuudessa.

”Kaikkein palkitsevinta tässä kehitystyössä on se, että näillä tutkijoiden ja opiskelijoiden kehittämillä ratkaisuilla autamme pelastamaan ihmishenkiä”, Lipponen sanoo.

Kyseessä on Aalto-yliopiston ja XAMK:n yhteistyössä toteuttama hanke, joka on saanut rahoitusta Etelä-Savon Maakuntaliitolta.

BIOSUOJA-hanke toteutettiin yhteistyössä Kaakkois-Suomen ammattikorkeakoulun (XAMK) sekä useiden yritysyhteistyökumppaneiden kanssa (Carbon Reuse Finland Oy, Andritz Oy, Aisti Corporation Oy, European Cellulose Insulation Association, Kumart Oy, Nordic Bioproducts Group Oy, Tikkurila Oyj/PPG Finland Oy, Savonlinnan kaupunki). Euroopan aluekehitysrahaston hanke on Euroopan unionin osarahoittama. 

Taustaluettavaa

• Biosuoja-hanke – Bio- ja selluloosapohjaiset palonsuoja-aineet puurakentamiseen
• Aalto.fi-artikkeli Biosuoja-hankkeen tuloksista
• Artikkeli Tekniikka&Taloudessa