Tohtoritutkimus avaa uusia näkökulmia kierrätykseen

Emilia Kauppi palasi teollisuusuralta Aalto-yliopistoon tekemään väitöskirjaa. Hän on mukana Bioinnovaatiokeskuksen Sereplas-projektissa, jossa etsitään uusia, entistä tehokkaampia tapoja kierrättää nestepakkauskartonkia. Kumppaniyritykset Valmet ja Stora Enso osallistuvat hankkeeseen tiiviisti.

Kaupille ehdotettiin väitöskirjan tekoa jo silloin, kun hän valmistui diplomi-insinööriksi vuonna 2012. Hän opiskeli alun perin paperi- ja painatustekniikkaa, mutta innostui myös sivuaineestaan epäorgaanisesta kemiasta ja diplomityö käsitteli ALD-ohutkalvoja.

”Halusin kuitenkin tietää, millaista yritysmaailmassa on. Päädyin työskentelemään useammissa yrityksissä puolijohdeteollisuudessa kuten Muratalla ja lasereita valmistavalla Nlightilla. Näin työssäni paljon tohtoreita ja oivalsin että heillä on sellaista syväosaamista, jota minäkin haluan.”

Kauppi laittoi keväällä 2023 väitöskirja-ajatuksistaan viestiä tutulle professorille. Kuinka ollakaan, tämä tiesi että kollegalla on käynnistymässä projekti, johon Kaupin monialainen osaamisyhdistelmä juuri sopisi. Kauppi oli menestynyt myös aiemmissa opinnoissaan hyvin.

”Olen oppinut enemmän pienemmissä yrityksissä, joissa voi kokeilla vapaammin. Esimerkiksi Nlightilla ei voinut vain lukea opaskirjasta standardeja, vaan sai kehittää ja tutkia.”

Nyt Kauppi tutkii Aalto-yliopiston Bioinnovaatiokeskuksen Sereplas-projektissa uusia tehokkaampia tapoja kierrättää nestepakkauskartonkia, joka sisältää sekä puukuitua että muovia. Nestepakkauksien kuitu ja muovi erotellaan nykyisinkin, mutta muovi poltetaan energiaksi ja siihen jää kiinni paljon arvokasta kuitumateriaalia. Nestepakkausten kuidun pitää olla puhdasta ja laadukasta. 

Tärkeä aihe tuo merkityksen väitöstyölle

Kyseessä on tosi tärkeä ja ajankohtainen aihe, Kauppi sanoo. ”On kiva tehdä merkityksellistä työtä tärkeän asian eteen. Motivoivaa on myös, että saa työskennellä alan ammattilaisten kanssa ja oppia heiltä. Tutkimme, miten kuitu on muovissa kiinni ja miten ne saadaan irti toisistaan mahdollisimman vähän energiaa käyttäen. Haaste ja dilemma on, että emme halua rikkoa muovia.”

Projektia vetää ja Kaupin väitöstyötä ohjaa professori Jouni Paltakari. Rahoittajina ja yhteistyökumppaneina toimivat yrityksistä Valmet ja Stora Enso, sekä Aalto-yliopiston Bioinnovaatiokeskus.

Paltakari on koko 20-vuotisen professoriuransa ajan keskittynyt pakkauskartonkeihin ja niiden päällystämiseen. Vielä uran alkuvaiheessa metsäteollisuuden tärkein tuote oli painopaperi, mutta nyt tilanne on kääntynyt.

”Sereplasissa ollaan asian ytimessä. Pakkaamisen rooli on korostunut verkkokaupan kasvaessa ja elintarviketeollisuudessa. Pakkausten hiilijalanjäljestä pitää olla hyvin perillä, EU-direktiivit ohjaavat päästövähennyksiä ja kierrätystä. Nämä säädökset ovat tiukentumassa ja yritykset haluavat valmistautua muutoksiin ajoissa. Myös opiskelijat ovat hyvin valveutuneita ja huolissaankin näistä kysymyksistä”, kuvaa Paltakari.

Valmet tukee vihreää siirtymää

Valmetin näkökulmasta Sereplas on osa laajaa Beyond Circularity -ohjelmaa, jossa se toimii veturiyrityksenä yli 130 yhteistyökumppanille. Yliopistojen ja tutkimuslaitosten lisäksi kumppaneina on asiakkaita kuten Stora Enso sekä alihankkijoita. 

”Beyond Circularity-ohjelman tavoitteena on tukea asiakastoimialojen vihreää siirtymää muuntamalla jätteitä ja päästöjä arvokkaiksi resursseiksi ja luoda kestävää kasvua. Mukana ovat kaikki Valmetin liiketoiminta-alueet. Sereplas liittyy erityisesti meidän paperiliiketoimintaamme, se on osa yhteistyötä jossa Aalto on mukana. Stora Ensolla on ohjelmassa oma ReMatCh-tutkimusprojektinsa”, kertoo ekosysteemijohtaja Virpi Puhakka.

Puhakka kuvaa kuinka tutkimus toimii monesti liimana, jolla löydetään rinnakkaishankkeita yhdistäviä tutkimusosa-alueita eri partnereiden välille. Yhteisten intressien hakeminen aloitetaan jo varhain.

”Kävimme Jouni Paltakarin ja Stora Enson kanssa keskusteluja siitä, mikä tutkimusnäkökulma on, mitkä ovat sekä yliopistoa että Stora Ensoa kiinnostavat kysymykset. Kun iso kuva oli täsmentynyt, Jouni pystyi verkostostaan etsimään sopivaa tekijää, jolla on osaamista ja kiinnostusta aiheeseen.”

Yritykset ovat aktiivisesti mukana myös tutkimuksen aikana, korostaa Puhakka.

”Tässä on mukana hyvin konkreettinen tulokulma: ei tehdä tieteellistä pöytälaatikkotutkimusta vaan hyödynnetään vahvasti Stora Enson materiaaleja, meidän pilottimahdollisuuksiamme ja yliopiston tutkimuslaboratorioita. Yritykset ovat tässä mukana hands on, yhteistyö Emilian ja Jounin sekä Stora Enson ja Valmetin tutkimustiimien kanssa on tiivistä.”

Väitöstyön tutkimuslaboratorio sijaitsee Aalto-yliopiston Bioinnovaatiokeskuksessa, joka keskittyy biotalouden uusiin mahdollisuuksiin, etenkin biopohjaisiin pakkauksiin ja tekstiileihin. Keskuksen käynnistämisen on mahdollistanut Jane & Aatos Erkon säätiön 10,5 miljoonan euron tuki. 

Poikkitieteellisyys korostuu

”Moniin Sereplasin osaprojekteihin kuuluu yhteistyötä konetekniikan kanssa. Näissä kaikissa hankkeissa korostuu poikkitieteellisyys: on teknologiaa, kemiaa ja materiaalitieteitä”, listaa Paltakari.

Kaupin nelivuotinen väitöstyö käynnistyi kesällä 2023 eli se on vielä melko varhaisessa vaiheessa. Kun tehdään laboratoriossa erotustutkimusta, käytössä on hyvin laajasti mahdollisuuksia kokeilla eri vaihtoehtoja. 

”Tämä on ollut hyvin vapaamuotoista, olen saanut tehdä niitä asioita, joita olen kokenut hyväksi. Kommunikaatio Valmetin ja Stora Enson kanssa on toiminut mainiosti. He ovat olleet kaikin puolin kiinnostuneita tuloksista ja kyselevät aina, miten testauksessa kävi”, Kauppi kertoo.

Seuraava isomman mittakaavan vaihe tutkimuksessa on pienpilotointi. Liikuttaessa kohti teollisia sovelluksia haasteet kasvavat. Professori Paltakarin mukaan puhdas akateeminen tutkimus ei riitä yksin ratkaisemaan ongelmia, mutta väitöskirjatyö avaa uusia näkökulmia.

”Tutkimus on kuin suppilo: raaka realiteetti on, että kun mietitään tehdasta, pitää ottaa huomioon skaalausmahdollisuudet ja halukkuus investoida uusiin laitetekniikoihin. Talous tulee hyvin vahvasti mukaan, pitää katsoa ratkaisuja myös elinkaarianalyysin näkökulmasta. Teollisen mittakaavan kustannukset ovat eri mittaluokkaa kuin tutkimusrahoitus.”

Kauppi ei ole vielä lyönyt lukkoon, tähtääkö väitöskirjan jälkeen tutkimusuralle vai takaisin yritysmaailmaan.

”Tutkimusmaailma on ehkä enemmän sydäntäni lähellä, mutta olisi hienoa, jos voisi jotenkin yhdistää tutkimuksen ja yritysuran. Toivon että keräämälläni ammattitaidolla voin antaa syväosaamista eteenpäin.”

Teksti: Heidi Hammarsten