Vaahdon avulla uusia sovelluksia ja säästöjä

Suomen ja suomalaisten identiteettiä vahvasti leimaava metsä ja sen siimeksen puut ovat olleet muovaamassa maan taloutta ja teollisuutta jo vuosisatoja. Teollisuus ja tutkijat eivät ole kuitenkaan jääneet paistattelemaan menneisyyden menestykseen, vaan he etsivät jatkuvasti uusia keinoja hyödyntää raaka-ainetta. Yksi näistä on vaahtorainaus, jonka osaamiskeskittymässä Jyväskylässä tutkitaan, miten vuosikymmeniä vanhaa jalostuskeinoa voidaan kehittää.

Vaahtorainauksessa paperi- ja kartonkiteollisuuden käyttämään perinteiseen yhtälöön, joka muodostuu vedestä ja kuiduista, lisätään ilmaa. Tuloksena on vaahtoa, jonka avulla tuotteen tiheys laskee. Näin raaka-ainetta säästyy, tuote on merkittävästi tasaisempaa ja sen avulla voidaan hyödyntää runsaasti eri materiaaleja, kertoo VTT:n asiakaspäällikkö Erkki Hellén.

”Vaahtorainauksen avulla valmistuksen resurssitehokkuus on parempi, mikä on erityisesti metsäteollisuudelle iso tekijä. Tekniikka on lähtöisin 1970-luvulta, jolloin sitä käytettiin erikoistuotteiden kuten kuitukankaiden valmistukseen, muttei paperi- tai kartonkituotteiden valmistamisessa. Vaahtorainaus hävisi julkisuudesta, joskin yrityksillä on paikoin sitä käytössä vähän salassa. Tavoitteenamme on tuoda vaahtorainausta laajemmin teollisuuden käyttöön”, Hellén kuvailee.

Hanke Vaahtorainaus – kohti teollisia sovelluksia on Hellénin mukaan osa jatkumoa, joka alkoi vuonna 2008. Vierellä kulkee myös muita hankkeita. Pääpaino Vaahtorainaus – kohti teollisia sovelluksia –hankkeessa on tuoda tekniikkaa esille eri teollisuuden toimijoille ja luoda nopeasti reagoiva ongelmanratkaisuympäristö, mikä nopeuttaa teknologian vientiä tehdasmittakaavassa.

Hanke koostuu kahdesta eri vaiheesta, joista ensimmäisessä tutkitaan vaahtorainausteknologian potentiaalisimpia sovelluskohteita ja tunnistetaan teollisen toiminnan kannalta merkittävimmät haastealueet yhdessä ohjelmassa mukana olevien yritysten kanssa. Tutkittavia osa-alueita ovat muun muassa vaadittavat prosessimuutokset, kemikaalien hallinta teollisessa mittakaavassa sekä prosessissa käytettävät raaka-aineet ja tuoteominaisuudet. Toisessa vaiheessa demonstroidaan kehitetyt prosessiratkaisut ja mallituotteiden valmistus VTT:llä pilotointimittakaavassa.

Vaahtorainauksen avulla bioraaka-aineiden hyödyntämistä voidaan lisätä ja kehittää suuresti teollisissa sovelluksissa. Kuva VTT.

Markkinat ovat Hellénin mukaan otolliset vaahtorainauksen mukaan tuomiselle paperi- ja kartonkiteollisuuteen, sillä esimerkiksi kartonkien ja pahvien sekä kuitukankaiden yhteenlaskettu markkina-arvot on yli 200 miljardin euron. Potentiaalia vaahtorainaustekniikassa on todella paljon, esimerkiksi tulevaisuudessa sen avulla voitaisiin tuottaa erilaisia eristeitä luonnonmateriaaleista. Julkisena ja konkreettisena esimerkkinä Hellén mainitsee VTT:n spin-off yrityksen, Paptic Oy:n, joka valmistaa uudenlaista, kierrätettävää materiaalia. Materiaali koostuu 80 prosenttisesti uusiutuvista raaka-aineista, joista pääosa on puukuituja. Materiaaleja voidaan hyödyntää muovin korvaajana niin kauppakasseina kuin muissakin pakkaussovelluksissa.

Hanke liittyy Hellénin mukaan kiinteästi valtakunnalliseen fokuksen siirtämiseen kohti uusiutuvia materiaaleja ja biotalouden painottamista eri teollisuuden sektoreilla. Tarkoituksena on pienentää teollisuuden hiilijalanjälkeä ja lisätä luonnonmateriaalien käyttöä.

”Teollisuuden toimijoilla on positiivinen asenne vaahtorainaukseen. Puhutaan kuitenkin suurista investoineista laitteisiin ja osaamiseen, joten teknologian tulo markkinoille saattaa vaikuttaa hitaalta. Teknologialla on huima vaikuttavuus teollisuuden toimintaan ja olemme olleet luomassa konsortioita, joissa eri yritykset ja toimijat voivat kehittää teknologiaa yhdessä. Tällöin investoinnit ja riskit pienenevät huomattavasti”, Hellén selostaa.

VTT:n rooli on Hellénin mukaan tuottaa eri toimijoille uutta tietoa, jota ne voivat yhdessä alkaa tuotteistaa. Hankkeessa VTT on vetovastuussa ja toteuttajana, minkä lisäksi se saattaa eri toimijoita yhteen sekä kansallisella että kansainvälisellä tasolla.

”Olimme vuosina 2015 ja 2017 mukana maailman suurimmassa paperialan konferenssissa, Tappi Paper Conissa, jossa paikalla oli melkein kaksi tuhatta osallistujaa. Järjestimme tapahtumassa kaksi kertaa vaahtorainauksesta seminaarin, jossa oli myös yrityksiä mukana kertomassa tekniikasta. Konferenssissa vastaanotto oli hyvä ja eri toimijoiden kiinnostus suurta”, Hellén kertoo.

VTT on hankkinut vaahtorainauksen kehittämiseen ja potentiaalin esittelyyn pilotointi-luokan laitteistoja. Kuva VTT.

VTT järjestää myös yritysvierailuita kansainvälisille toimijoille Jyväskylään sekä luo verkostoja, joita kansalliset toimijat voivat hyödyntää. Näiden lisäksi toimintaan kuuluu muun muassa julkaisuja, webinaareja ja yhteistyötä korkeakoulujen ja muiden tutkimusinstituutioiden kanssa.

Jyväskylään on vuosien saatossa luotu kuitutuotteiden osaamiskeskus, jonka uniikki tutkimusympäristö sopii uudenlaisten menetelmien ja teknologian kehittelyyn. Alueella riittää Hellénin mukaan huomattavaa osaamista eri alueilta. Esimerkiksi Vaahtorainaus – kohti teollisia sovelluksia-hankkeen toiminnassa on mukana tutkijoita, teknistä ja laboratoriohenkilöstöä sekä data-analyytikkoja.

”On hienoa, että Jyväskylän alueelta löytyy kärsivällisyyttä ja että siellä uskotaan pitkäjänteiseen rahoittamiseen ja tutkimukseen. Pitkään tuetut projektit ja hankkeet tuottavat kriittistä osaamista, joka edesauttaa alueen kehittymistä ja houkuttelee myös kansainvälisiä toimijoita”, Hellén sanoo.

Vaahtorainauksessa muodostetaan – nimensä mukaisesti – vaahtoa, joka mahdollistaa muun muassa resurssitehokkuuden parantamisen teollisuudessa. Kuva VTT.

Vaahtorainausta ja sen tarjoamia uusia ratkaisuja on Hellénin mukaan tuotu myös PK-yritysten ulottuville. Kokoluokaltaan pienemmät toimijat voivat hyötyä uudesta tekniikasta huomattavasti. Ne voivat yhdessä VTT:n kanssa suorittaa pilottiajoja ja testata esimerkiksi tuotekonseptejaan ilman massiivisia rahoittajahakuja ja investointeja. Yhtenä seuraavana tutkimuskohteena Hellén mainitsee öljypohjaisen ja biohajoamattoman styroksin korvaamisen ympäristöystävällisemmällä ja resurssitehokkaammalla materiaalilla.

”Suuren kiinnostuksen takia VTT on investoimassa toiseen pilottikoneeseen, jonka avulla voidaan tuottaa vieläkin huokoisempaa materiaalia. Seuraavassa hankkeessa tämä avaa muun muassa mahdollisuudet tutkia entistä enemmän kuitukangassovelluksia. Hankkeiden välinen jatkumo on tärkeä, jotta jo olemassa olevaa tietoa voidaan soveltaa uusille alueille ja uusiin kysymyksiin”, Hellén painottaa.