VTT:n Bioruukissa kehitetään uutta ja järkevää

Uutinen 28.8.2019 klo 15.31
IMG_8999_edited-1
VTT:n kehittämää sellupohjaista pakkausmateriaalia. © Ville Jäppinen

Ilmastonmuutos ja luonnonvarojen ylikuluttaminen vaativat kehittämään korvaajia fossiilipohjaisista materiaaleista valmistetuille tuotteille. On löydettävä uusia keinoja tuottaa ympäristöystävällisiä materiaaleja ja muutettava luonnonvarojen käyttö maapallon kantokyvyn mukaiseksi.

”Ei riitä, että sidotaan hiiltä istuttamalla puita. Tarvitaan myös lisäarvoa tuottavia tuotteita, jotka kuluttavat mahdollisimman vähän”, VTT:n tutkimusprofessori Ali Harlin sanoo.

VTT:n tulevaisuuden materiaalinäyttelyssä tutkijat esittelivät ympäristön kannalta järkevämpiä ratkaisuja fossiilipohjaisten materiaalien tilalle. Espoon bioruukissa 10.7.2019 esillä olleet sellu- ja biopohjaiset tuotekehitykset pyrkivät vastaamaan ilmastonmuutoksen asettamiin haasteisiin.

Tekstiilivallankumousta kierrätyksellä, sellulla ja mikrobeilla

VTT:n uudella tekniikalla puuvillapohjainen tekstiilijäte voidaan mekaanisesti kierrättää uudeksi kankaaksi. Kuitujen mekaanisella uudelleenkäsittelyllä syntyvä kierrätyskangas kuluttaa vähemmän luonnonvaroja kuin neitseellisestä puuvillasta valmistettu kangas. 1kg VTT:n tekniikalla kierrätettyä tekstiiliä säästää 8kg hiilidioksidia ja 20 kuutiometriä makeaa vettä.

Kierrätystekstiilin lisäksi tutkimuskeskus on ryhtynyt hyödyntämään sellu- ja biopohjaisia raaka-aineita uusien tekstiilien kehittämiseksi. Esimerkiksi muovia sisältävien tekstiilien ominaisuudet jäljitellään sellupohjaisen tekstiilin avulla, jotta voidaan välttyä luontoon päätyviltä mikromuoveilta. Sellua voi hyödyntää myös jalkineiden teossa korvaamalla fossiilipohjaiset kengänpohjat biohajoavalla sellulla.

Sellun lisäksi tutkijat ovat ryhtyneet toteuttamaan muitakin biohajoavia materiaalikokeiluja. Laboratorio-olosuhteissa kasvatetuista mikrobeista syntyvä materiaali voi tulevaisuudessa toimia nahan korvaajana. Sienirihmastosta syntynyt nahkamainen materiaali on vielä alkutaipaleellaan, mutta sen ominaisuudet ja tuntuma vaikuttavat lupaavilta. Eri mikrobit kasvavat valmiiksi laboratoriossa noin kahdessa tai neljässä viikossa, osa jopa kahdeksassa päivässä. Uutta materiaalia syntyy paljon tehokkaammalla tahdilla ja ympäristöystävällisemmin kuin teollisessa eläinkasvatuksessa tuotettua nahkaa.

IMG_9005_edited-1
Sienirihmastosta syntynyt materiaali muistuttaa nahkaa.

Sellu pakkausmateriaalina

VTT kehittää 100 % biopohjaisia, kierrätettäviä pakkausmateriaaleja korvaamaan EPS -pehmustetta, muovikalvoja ja muita uusiutumattomia materiaaleja. Nämä innovaatiot tulevat pitämään kuluttajatuotteet turvassa niin kuljetuksen kuin säilytyksen ajan ja pienentämään ympäristövaikutuksia tulevaisuudessa.

Elintarvikkeiden pakkausmateriaaleiksi soveltuvat sellupohjaiset materiaalit voidaan myös pinnoittaa sellupohjaisella kalvolla elintarvikkeiden pilaantumisen estämiseksi. Kalvo vastaa ominaisuuksiltaan muovisia kalvopakkauksia ja soveltuu hyvin elintarvikepakkaukseksi. Nestettä ja rasvaa hylkivällä sellupohjaisella kalvopinnoitteella voidaan vähentää muovisten pinnoitusmateriaalien käyttöä esimerkiksi kertakäyttöastioissa.

Myös rikkoutuvien tuotteiden kuljetuksessa pehmustemateriaalina käytetty EPS -pehmuste, voidaan korvata sellupohjaisella vaahdolla tai kerrostetulla pakkausmateriaalilla. Esimerkiksi viinipullojen kuljetuksessa käytettävät muoviset kuljetussuojat voidaan korvat helposti kierrätettävällä sellupohjaisella pehmikemateriaalilla.

Uusilla tuotteilla ja teknologioilla kestävämpää elintarviketeollisuutta

Tulevaisuuden materiaalien lisäksi VTT:n tutkijat ovat kehittäneet uusia ratkaisuja korvaamaan eläinperäistä elintarviketuotantoa. Maapallon kantokyvyn kannalta on VTT:n mukaan tärkeää, että hyödynnämme entistä enemmän kestäviä ravinnon lähteitä. Muuttamalla elintarvikealan prosesseja ja kehittämällä uusia tuotteita voidaan varmistaa lautaselle päätyvän entistä enemmän kestävästi tuotettua ravinteikasta ruokaa.

vtt puolukka, vtt puolukka
Bioreaktorissa voidaan viljellaä esim. puolukkaa.

Soluviljelyllä voi kasvattaa hedelmien, marjojen ja kasvien solumassaa bioreaktorissa. Bioreaktorissa tapahtuvaa viljelyä voi toteuttaa niin kotioloissa kuin teollisena tuotantonakin. Syntyneessä solumassassa on paljon samoja bioaktiivisia molekyylejä ja ravinteita kuin alkuperäisissä raaka-aineissa. Kasvatetun solumassan ominaisuuksiin voi myös itse vaikuttaa mukauttamalla kasvatusprosessia.

VTT:n tuotekehityksessä Itämeren pienkaloista syntyy maistuvaa nyhtösilakkaa, joka kelpaa arkiruoaksi jokaisen lautaselle. Mustasoturikärpäsen toukista puolestaan saadaan kalan rehuksi sopivaa proteiinipitoista jauhetta. Jauhe on varteenotettava vaihtoehto kalan rehuksi viljellylle soijalle, jonka kasvatus vaatii peltomaata, vettä ja ravinteita.

Lyhytikäiset tuotteet biohajoaviksi sellutulostuksella

3D-tulostaminen voi parhaimmillaan eliminoida kokonaan valmistuksessa syntyvän hukkamateriaalin. 3D-tulostetut tuotteet ovat usein lyhytikäisiä tai kertakäyttöisiä. VTT:n kehittämä sellupohjainen 3D-tulostusmateriaali tarjoaa uusiutuvan biopohjaisen vaihtoehdon öljypohjaisille muoveille.

VTT on kehittänyt 3D tulostusta kahdella erityyppisellä sellupohjaisella materiaalilla:

Biopohjainen hydrogeeli soveltuu mm. nopeaan prototypointiin ja sisustusmateriaaliksi. Hydrogeeli voidaan käsitellä magneettiseksi ja sähköä johtavaksi. Siitä voidaan myös valmistaa arkisia tavaroita, kuten korvakoruja.

 
 

Biokomposiitti soveltuu monenlaisten tuotteiden valmistukseen. Siitä voidaan tulostaa käyttöesineitä ja -osia. VTT on tulostanut biokomposiitista esimerkiksi korvanappipidikkeet, joista 30 % on selluloosakuitua.

IMG_8963_edited-2
3D -tulostetut sellupohjaiset korvanappipidikkeet.

Teksti perustuu osin VTT:n Tulevaisuuden materiaalit –näyttelyn esitemateriaaleihin.