Tampereella kehitetään biopohjaisia materiaaleja
Auto, kännykkä, rakennuselementti, pakkaus: mikä ei kuulu joukkoon? Itse asiassa kaikki kuuluvat, kun mietitään vaihtoehtoisia – biopohjaisia –valmistusmateriaaleja pitkään suosituille öljypohjaisille muoveille.
Biopohjaiset materiaalit ovat nyt entistä suuremman kiinnostuksen kohteena: Esimerkiksi biopohjaisia muoveja on tutkittu jo useiden vuosien ajan, mutta kiristyvä ympäristölainsäädäntö on saanut tutkijat ja yritykset pohtimaan yhä laajempia sovelluskohteita materiaaleille, jotka tukevat kiertotaloutta.
Pirkanmaan liiton rahoittamassa BioÄly-hankkeessa on mukana viiden eri tekniikan alan (elektroniikan, materiaali- ja pakkaustekniikan, nano- ja biomateriaalien, prosessikemian ja automaation) ammattilaisia Tampereen yliopistolta.
–Mukana on myös yrityksiä laajasti eri teollisuudenaloilta. Esimerkiksi puupohjaisia materiaaleja voitaisiin hyödyntää yhä laajemmin niin pakkauksissa, rakentamisessa kuin maaleissakin projektipäällikkö Johanna Lahti Tampereen yliopistolta kertoo.
Tavoitteena on koota yhteen yhteistyöverkosto ja tietopankki ja tehdä yritysyhteistyötä erilaisten teknisten kokeilujen ja pilottien muodossa. Hankkeessa on luotu myös tiekartta aihepiirin visioiden, teknologioiden ja toimenpide-ehdotusten kirjaamiseksi.
Aulis Lundell Oy:n pilotti oli nähtävillä kesän 2021 asuntomessuilla. Pyörre-messutalon ovessa on lämmityselementti, joka on biopohjainen ja valmistettu nanokomposiittimateriaalista.
Myös Kiilto Oy:n pilotissa tutkittiin talojen rakenneteknisiä ratkaisuja.
–Tarkoituksena oli tutkia rakenteiden pitkäaikaiskestävyyttä ja niiden elämistä, eli muodonmuutoksia elinkaarensa aikana. Kiilto tähtää alansa ympäristöjohtajaksi. Tavoitteenamme on tuottaa pitkäikäisiä ja luotettavia rakenneratkaisuja asiakkaillemme, kertoo Marjaana Mussalo Kiillolta.
Iscent Oy valmistaa puolestaan hologrammeja, joita käytetään koristeina esimerkiksi pakkauksissa ja tuotesuojauksessa.
–BioÄly-hankkeessa pääsimme testaamaan prosessissamme useita erilaisia biopohjaisia muoveja ja päällystettyjä kartonkeja. Hankkeessa tehdyt tarkat, vaativat mikroskopia-analyysit prosessimme tuottamista nanokuvioista biopinnoille ovat meillä jatkuvassa käytössä, Iscentin toimitusjohtaja Jaakko Raukola kertoo.
Vaihtoehtoja kalvomaisille muovituotteille
VTT:n, Tampereen ammattikorkeakoulun ja Ekokumppaneiden yhteistyöhankkeessa PIHIssä kehitettiin puolestaan ekologisempia materiaaliratkaisuja kalvomaisille muovituotteille, joita käyttävät muun muassa elintarvike-, pakkaus- ja hygieniapaperiala.
–Tavoitteena oli löytää teknisesti toimivia biopohjaisia ja biohajoavia muovimateriaaleja vaihtoehdoiksi nykyisille öljypohjaisille muoveille, projektipäällikkö Jussi Lahtinen VTT:ltä kertoo.
Erityisestä huomiota kiinnitettiin materiaalien vähähiilisyyteen, jolla voi olla vaikutusta myös ilmastonmuutoksen vastaisessa taistelussa.
Lahtisen mukaan hankkeessa tutkitut biohajoavat muovit voivat mahdollisesti vähentää muovien kertymistä luontoon ja toisaalta myös tarjota vaihtoehdon pahasti käytössä likaantuvien materiaalien hyödyntämiselle: kompostoinnin polttamisen sijaan.
Hankkeessa investoitiin VTT:n laitteistoon, jolla valmistetaan kalvomaisia materiaaleja ja TAMKin kompostoinnin testausympäristöön. TAMKilla on lisäksi laitteisto, joilla voidaan analysoida tuotteiden ominaisuuksia.
VTT:n laitteistolla valmistettiin erilaisia biopohjaisia ja biohajoavia yksi- ja monikerroskalvoja sekä muun muassa ekstruusio- ja dispersiopinnoitteita paperille.
–Hankkeen aikana saatiin varsin mielenkiintoisia tuloksia materiaalien suorituskyvyn parantamisesta esimerkiksi sekoittamalla erityyppisiä biopohjaisia muoveja keskenään, Lahtinen kertoo.
Tutkitut materiaalit eivät ole vielä laajamittaisessa kaupallisessa käytössä, koska hinnat ovat korkeita ja valmistusmäärät vielä pieniä. Materiaalit vaativat vielä jatkokehitystä, jotta päästään nykyisten öljypohjaisten muovien kanssa samalla suoritustasolle.
PIHI-hankkeessa oli mukana yhdeksän yrityskumppania, joiden joukossa oli esimerkiksi pakkausvalmistajia, materiaalivalmistajia ja konevalmistajia. Mukana oli myös Kiilto, joka valmistaa muun muassa pakkaamisessa käytettyjä kuumaliimoja.
–Kiilto ei PIHI-projektin puitteissa lanseerannut uutta tuotetta, mutta kokonaisuudessaan PIHI oli erittäin kiinnostava ja toi hyödyllistä lisätietoa ja kontakteja liittyen biomuoveihin ja ylipäätään kiertotalouteen, kertoo tuotekehityspäällikkö Maija Kulla-Pelonen Kiillolta.
PIHI:ssä kehitettyä testausympäristöä Kulla-Pelonen pitää hyvin monipuolisena.
Mukana ollut UPM Raflatac tekee asiakkailleen muun muassa etikettiratkaisuja uusioraaka-aine ja kierrätys edellä. Kehityspäällikkö Antti Leppänen muistutti PIHI-hankkeen päätöswebinaarissa, että pakkausta tulee ajatella kokonaisuutena: sekä pakkausmateriaalin laatu, hinta että koko kierrätysprosessi pitää huomioida.
Biohajoavat materiaalit ovat herkkiä kosteudelle
Mikä on muovia ja mikä ei? Muovin ja sen korvikkeiden määrittely on yllättävän monimutkainen asia. Jussi Lahtisen mukaan kuluttajille on vaikea selittää, mitä biomuovi tarkalleen on ja miten biohajoava, kompostoituva ja fossiilinen muovi eroavat toisistaan.
PIHI-hankkeessa kokeiltiin suurimmaksi osaksi aidosti biohajoavia materiaaleja, jotka pilkkoutuvat oikeissa olosuhteissa mikrobien avustuksella vedeksi, hiilidioksidiksi ja ravinteiksi.
Lahtisen mukaan erityisesti elintarvikkeiden pakkauskäytössä tärkeitä tekijöitä ovat sekä vesihöyryn läpäisevyys että hapen läpäisevyys. Ilman kosteus sekä happi tai muut kaasut halutaan pitää joko pakkauksen ulko- tai sisäpuolella, tuotteesta ja sovellutuksesta riippuen.
– Biohajoava materiaali reagoi tyypillisesti herkästi veden ja kosteuden kanssa. Kysymys kuuluu, voiko biohajoava olla läpäisemätön myös vesihöyrylle, Lahtinen huomauttaa.
Pakkauksia on pitkään suunniteltu paitsi arjen helpottamiseksi, erityisesti hinta, suorituskyky ja näyttävyys edellä, onhan pakkaus myös tärkeä markkinoinnin väline.
–Nyt pakkausta suunniteltaessa kuitenkin tärkeimmäksi asiaksi on nousemassa kiertotalouteen sopivuus, mutta toki tärkeänä pysyvät myös riittävät suojausominaisuudet ruokahävikin estämiseksi, Lahtinen sanoo.
BioÄly-hanke (Biopohjaiset älykkäät ratkaisut -yhteistyöalusta kiertotalouden alueellisena vahvistajana)
Toteutusaika: 1.4.2018–31.3.2022
Kokonaiskustannukset: 1 308 165 euroa
EAKR- ja valtion tuen osuus: 784 899 euroa
Rahoittajat: Pirkanmaan liitto, Tampereen yliopisto
PIHI-hanke (Pirkanmaan vähähiiliset kalvoratkaisut) investointiosuus
Toteutusaika: 1.3.2018–28.2.2021
Kokonaiskustannukset: 432 961 euroa
EAKR- ja valtion tuen osuus: 259 776 euroa
Rahoittajat: Pirkanmaan liitto, VTT, yritykset: ABM Composites, Amcor, Elecster, Extron Mecanor, Kiilto, Paperplast, Safeplast, UPM Raflatac ja Walki.
PIHI-hanke kehittämisosuus
Toteutusaika: 1.3.2018–28.2.2021
Kokonaiskustannukset: 257 000
EAKR- ja valtion tuen osuus: 128 500
Rahoittajat: Pirkanmaan liitto, VTT, yritykset: ABM Composites, Amcor, Elecster, Extron Mecanor, Kiilto, Paperplast, Safeplast, UPM Raflatac ja Walki.