Uutiset

Entä jos maailman karja popsisi suomalaista puuta?

Uusi valmistusmenetelmä avaa mikrokiteiselle selluloosalle aivan uudet markkinat. Se voi terästää rehua, keventää pullaa ja jopa ehkäistä tuotantoeläinten sairauksia.
Stack of wood. Photographer: Eeva Suorlahti.

Tavallaan kaikki alkoi vahingossa.

Kymmenen vuotta sitten professori Olli Dahlin tutkimusryhmällä oli idea: metsäteollisuuden murroksesta kärsivistä sellutehtaista voisi tehdä biopolttoainetehtaita. Materiaalina tehtaat käyttäisivät liukosellun sijaan suoraan paperisellua, ja valmistus tehtäisiin korkeassa lämpötilassa ja laimeahappohydrolyysillä eli hyvin pienellä rikkihappomäärällä.

”Saimme sokereita etanolia varten, kuten oli tarkoituskin, mutta myös massaa, joka ei lukuistenkaan hydrolyysivaiheiden suostunut liukenemaan”, Olli Dahl kertoo.

Itsepintainen massa osoittautui mikrokiteiseksi selluloosaksi eli MCC:ksi. Se on arvokasta tavaraa, jota aikaisemmin on valmistettu vain pienissä tuotantoyksiköissä liukosellusta. Koska tonni MCC:tä maksaa laadusta riippuen jopa 6 000 euroa, sitä on hyödynnetty lähinnä lääkkeiden täyteaineena. Dahl kumppaneineen selvitti pikavauhtia patenttitilanteen ja huomasi, ettei kukaan muu maailmassa valmistanut MCC:tä samalla menetelmällä ja sellutehtaan mittakaavassa.

”Tajusimme myös, että jo pelkästään Kemijärven tehtaan tuotannolla markkinat olisivat pian täynnä, jos emme kehittäisi myös uusia käyttökohteita.”

Kuin dopingia lehmille

Yksi MCC:n mahdollisista volyymikohteista on eläinrehuteollisuus. Laiduntaminen ja rehuviljely vievät jopa neljänneksen planeettamme maapinta-alasta – usein alueilla, joilla maata tarvittaisiin ihmisravinnoksi kelpaavien kasvien kasvattamiseen. Märehtijöille MCC on lähes sataprosenttisena selluloosana todellista voimaruokaa, jolla voitaisiin nostaa rehun energiapitoisuutta ja vähentää siten muun rehun tarvetta.

”Tämä on lehmille melkein kuin dopingia”, Dahl sanoo, nappaa pöydältä purkin ja kaataa kädelleen ruskeaa jauhoa.

”Tässä MCC:ssä on selluloosan lisäksi ligniiniä, siksi väri on ruskea. Se otetaan ulos tehtaan eri osasta, eikä sen valmistuksesta synny valkaisujätevesiä.”

Selluloosan hyödyntäminen energiaksi onnistuu vain märehtijöiden nelimahaisella ruoansulatuksella. Yksimahaisilla eläimillä, kuten siipikarjalla ja sioilla, MCC kulkee suoliston läpi, mutta niillekin siitä on hyötyä hyvinvointia parantavana kuitulisänä. Dahl paljastaa, että kokeissa MCC:tä syöneet kanat söivät vähemmän ja kasvoivat silti enemmän ja terveempinä.

”Oletamme, että mikrokiteinen selluloosa joko absorboi niiden suolistossa itseensä haitta-aineita tai sitten sen sisältämän ligniinin fenoliset yhdisteet tappavat bakteereita.”

Tällä hetkellä Kaakkois-Suomen ammattikorkeakoulu Mikkelissä ja Luonnonvarakeskus LUKE selvittävät MCC:n vaikutuksia märehtijöillä. Helsingin yliopiston kanssa on suunnitteilla samanlaisia kokeita sioilla ja uusintakokeita siipikarjalla. Jos kliiniset kokeet ja koekäyttö maatiloilla menevät nappiin, mahdollisuudet ovat mittavat.

”Meillä Suomessa rehun kuitupitoisuus on hyvä ja antibioottien käyttö maltillista. Maailmalla tilanne on toinen. Esimerkiksi Kaakkois-Aasiassa ruohoa ei ole käytännössä lainkaan, ja siksi MCC sopisi hyvin jatkoaineeksi rehuihin. Varsinkin Kiinaan, jossa tuotantoeläimet saavat antibiootteja eniten maailmassa, tästä odotetaan hittituotetta”, Dahl kertoo.

Biokaasua Keski-Eurooppaan

Dahl ei ole ajatuksineen yksin. Joulukuussa 2017 Aalto-yliopisto solmi yhteistyösopimuksen paperi- ja selluteollisuuden laitevalmistaja Andritz Oy:n kanssa. Tavoitteena on viedä AaltoCell™-teknologia globaaleille markkinoille. Tehokkuuden lisäksi teknologian valtti on sen ympäristöystävällisyys. AaltoCell™ käyttää vain sadasosan perinteisen mikrokiteisen selluloosan valmistuksessa tarvittavasta rikkihappomäärästä. Paperisellu raaka-aineena säästää puolestaan liukosellun valmistamiseen vaadittavan energian, ja itse prosessin vaatima lämpö saadaan selluun käytettävän puun kuoresta.

Sadasta kilosta peruspaperisellua syntyy noin yhdeksänkymmentä kiloa MCC:tä ja kymmenen kiloa puhtaita sokereita.

”Alun jälkeen tajusimme, että etanolin sijaan sokereista kannattaa tehdä biokaasua, jonka lämpöarvo on paljon parempi”, Dahl sanoo ja alkaa innoissaan visioida:

”Keski-Euroopassa on paljon sellutehtaita, jotka ovat isojen liikennevirtojen lähellä. Ne käyttävät raaka-aineena sekalaista lehtipuuta, jonka kuitu on paperiin aika huonolaatuista. Meidän menetelmällämme koko tehtaan voisi muuttaa biokaasutehtaaksi, joka palvelisi ohikulkevaa liikennettä. Näin myös huonolaatuinen paperisellu saataisiin pois markkinoilta. Ja prosessista saatavan mädätteen voisi sekoittaa kuoren tuhkan kanssa ja käyttää sitten uusien metsien istuttamiseen. Suomi on niin harvaan asuttu, että sama idea ei meillä toimisi, mutta tehtaan trukit ja muut laitteet voisivat toimia biokaasulla, ja puun kuljetukset tehtäisiin tietenkin biokaasurekoilla.”

Turvallista lähikuitua

Andritz Oy:n kanssa tehty sopimus kattaa kaupallistamisen lisäksi monivuotisen tutkimusyhteistyön, jonka tavoitteena on löytää mikrokiteiselle selluloosalle uusia käyttökohteita esimerkiksi tekstiiliteollisuudesta. Valkoiselle MCC:lle on kysyntää myös elintarvikkeiden ja luontaistuotteiden valmistuksessa.

”Kuin vehnäjauhoa, mutta nollaenergialla”, Dahl hymyilee ja kaivaa toisesta purkista valkeaa jauhetta. Pullataikinassa se keventäisi herkkua ja aamupuuroon lisäisi rutkasti kuitua.

”Nälkähän tulee tyhjästä mahasta. Kun tätä laittaa puuroon kunnon lusikallisen, se muodostaa mahaan verkoston ja tekee täyden olon – jo on kumma, jollei ala
laihtua.”

Turvallisuudesta huolehtiville Dahlilla on yksiselitteinen viesti: ei kannata huolehtia. Valmistusprosessin jokainen askel myös tunnetaan tarkasti, aina metsästä purkkiin asti.

”Moni meistä syö erilaisia luontaistuotteita, joiden kuidun alkuperästä ei ole mitään tietoa. Tämä taas on tutkitusti täysin puhdasta kaikista kemikaalijäämistä ja vielä kotimaista – todellista lähikuitua.”

Teksti: Minna Hölttä. Kuva: Eeva Suorlahti. 

Artikkeli on julkaistu Aalto University Magazinen numerossa 22 (issuu.com) huhtikuussa 2018.

Brown and white MCC. Photo: Mikko Raskinen.

Ruskeasta MCC:stä voi tulla iso hitti eläinrehuteollisuudessa. Valkoiselle MCC:lle etsitään uusia käyttökohteita esimerkiksi elintarvike- ja tekstiiliteollisuudesta. Kuva: Mikko Raskinen.

  • Julkaistu:
  • Päivitetty:
Jaa
URL kopioitu

Lisää tästä aiheesta

Polymer film that bends when light is shone on it
Tutkimus ja taide Julkaistu:

Tutkijat kouluttivat jälleen materiaalia kuin Pavlovin koiraa – nestekidemuovi oppi liikkumaan ja tarttumaan esineisiin

Ehdollistamisen jälkeen tutkijat pystyivät ohjaamaan materiaalia pelkän valon voimalla. Tulos on askel kohti uusia pehmeän robotiikan sovelluksia.
Bone china made of reindeer bone remain
Yhteistyö, Tutkimus ja taide Julkaistu:

Poronluuta hyödynnetään keramiikassa

Poronluun kierrättäminen tarjoaa uusia liiketoiminta- ja yhteistyömahdollisuuksia Lapin alueella.
What is contemporary design?
Tutkimus ja taide, Opinnot Julkaistu:

Nykymuotoilu pohjautuu kriittiseen ajatteluun

Muotoilu on menetelmä, jolla muovaamme maailmaa. Uusi nykymuotoilun maisteriohjelma yhdistää materiaalilähtöisen muotoilun kriittisen ja käsitteellisen ajattelun käytäntöihin.
Nanotube transistors on a chip being tested electically
Tutkimus ja taide Julkaistu:

Yksittäisistä hiilinanoputkista transistoreja tehokkaammin – uusi valmistusmenetelmä parantaa myös transistorin toimintanopeutta

Hiilinanoputkista valmistettuja transistoreita voidaan käyttää muun muassa puhelimien näytöissä joustavuuden ja iskunkestävyyden parantamiseksi.