Sellusta saatavat biomateriaalit ovat yksi Stora Enson kasvualoista, joihin tänä päivänä panostetaan. Biomateriaaleilla voidaan korvata uusiutumattomia materiaaleja monissa käyttökohteissa, ja uusia kehitetään jatkuvasti.
Puusta yli puolet on muuta kuin esimerkiksi kartonkien ja papereiden valmistukseen tarvittavaa selluloosaa. Puun hemiselluloosasta ja ligniinistä sekä selluprosessin yhteydessä erotettavista sivutuotteista voidaan valmistaa monia sellaisia tuotteita, jotka on perinteisesti tuotettu fossiilisista raaka-aineista.
Selluloosaan liittyvä innovointi ei ole Stora Ensolla uutta. Jo 1910-luvun alussa Kotkan tehtaiden sivutuoteosaston johtaja insinööri Alfons Hellström innostui sulfiittisellun valmistuksen sivutuotteiden kehittämisestä. Hellströmiä pidetään muun muassa mäntyöljyn keksijänä.
Mäntyöljystä tuotetaan esimerkiksi kesämökkien vakiovarusteisiin kuuluvaa mäntysuopaa, jonka suosio oli huipussaan ennen talvisotaa. Tuolloin sitä markkinoitiin mitä moninaisimpiin käyttötarkoituksiin: matonpesusta villan huovuttamiseen ja jopa saranoiden ja suksien voiteluun.
Yhä edelleen mäntyöljy erotellaan tarkasti talteen yhtiön mäntyä käyttävissä sellutehtaissa. Sitä myydään edelleen myös mäntysuovan valmistukseen, mutta pääasiassa sitä jalostetaan biodieseliksi. Raakamäntyöljyä jalostetaan edelleen rasvahapoiksi, hartsiksi ja steroleiksi, joita käytetään monissa teollisissa ja kuluttajatuotteissa.
Puusta on 1/3 sellua eli kuitua, 1/3 hemisellua ja 1/3 ligniiniä. Näiden biomateriaalien jalostusmahdollisuudet ovat huikeat.
Esimerkkejä tämän päivän biomateriaali-innovaatioista ovat mikrokuituselluloosa ja biopohjaiset vaahtomateriaalit erilaisiin pakkausratkaisuihin, ligniinipohjaiset liimat ja hartsit sekä uusiutuvat hiilikuidut, joista voi tehdä jopa auton kantavia rakenteita. Puukuituja hyödyntäen voidaan korvata jopa muovia vaikkapa juomapulloissa.
Puupohjainen kovahiili voi mullistaa akkumarkkinat
Yksi mielenkiintoisimmista uusista biomateriaaleista on selluntuotannon sivutuotteesta ligniinistä valmistettavat akkumateriaalit. Stora Enso valmistaa ligniinistä tuotenimellä Lignode®-kovahiiltä, jolla voidaan korvata akkujen anodimateriaalina yleisesti käytettävää fossiilista grafiittia. Anodimateriaali on akkujen sähköä johtavaa välittäjäainetta.
Vuosien kehitystyön jälkeen kovahiiltä on tuotettu nyt reilun vuoden päivät Sunilan tehtailla sijaitsevassa koelaitoksessa. Uutuuttaan kiiltelevässä, olemassa olevalle sellutehtaalle sovitetussa laitoksessa kiinnitetään erityistä huomiota turvallisuuteen, sillä ligniinin käsittelylämpötilat kohoavat yli tuhanteen asteeseen.
Koelaitoksella erikoiskuivatusta ligniinistä erotetaan lämpökäsittelyllä happi sekä vety, minkä jälkeen jäljelle jää erittäin puhdasta kovahiiltä. Kovahiilestä tehdään tämän jälkeen erikoisohuita kalvoja, joista voidaan valmistaa akkumateriaaleja.
– Koelaitoksella keräämme jatkuvasti oppia siitä, miten kovahiiltä voitaisiin edelleen kehittää. Lähetämme potentiaalisille asiakkaille ja muille sidosryhmille näytteitä, joista saamme palautetta. Tuotteen lisäksi myös sen tuotantoprosessia kehitetään koko ajan, Lignoden talousjohtaja Pasi Kyckling kertoo.
Uusiutuva ja kestävästi tuotettu kovahiili on herättänyt ansaittua innostusta akkuvalmistajien keskuudessa. Kiinnostus on suurta erityisesti Euroopassa, jossa akkumateriaalien tuotantoa omalla mantereella pidetään strategisesti erittäin tärkeänä. Tällä hetkellä 95 prosenttia akuissa käytettävästä fossiilisesta grafiitista tulee Kiinasta.
– Biopohjaisen materiaalin ja eurooppalaisen toimitusketjun lisäksi kovahiilen tekniset ominaisuudet ovat lupaavia. Tutkimukset ovat osoittaneet, että sitä käytettäessä akku latautuu ja purkautuu nopeammin, ja myös toimii varmemmin kylmissä olosuhteissa, Kyckling jatkaa.
Ihan pienestä bisneksestä ei ole kyse, sillä liikenteen ja monen muun alan sähköistymisen edetessä akkujen kysynnän arvioidaan moninkertaistuvan lähivuosina. Pelkän liikenteen akkumarkkinoiden arvioidaan kymmenkertaistuvan 5–6 vuodessa. Autoteollisuuden lisäksi akkuja tarvitaan myös monissa arkisissa kulutustavaroissa ja energian varastointijärjestelmissä.
Arvokkaasta puusta saadaan entistä enemmän irti
Vielä tällä hetkellä suuri osa selluntuotannon sivutuotteena syntyvästä ligniinistä poltetaan soodakattiloissa vihreäksi energiaksi, mutta tulevaisuudessa selluntuotannon sivuvirroista voidaan tehdä paljon muutakin.
– Uusien biomateriaalien hienous on siinä, että pystymme hyödyntämään puuta entistä tarkemmin. Samasta määrästä puuta voidaan saada entistä enemmän irti, myös hyvin korkean lisäarvon tuotteita.
Riittävä määrä kovahiiltä yhteen keskikokoisen sähköauton akkuun saadaan jo kolmen täysikasvuisen havupuun sisältämästä ligniinistä.
Tuoteinnovaatiot tarjoavat valoisaa näkymää myös puukauppaan.
– Uudet tuotteet tarkoittavat sitä, että metsänomistaja-asiakkaamme ovat meille entistä tärkeämpiä. Sellutehtailla tarvitaan tasaista virtaa tuoretta kuitupuuta pitkälle tulevaisuuteen, Kyckling näkee.
Sellutehtaiden puuntarve takaa kasvatusmetsien kuitupuun kysynnän, mikä tuo metsänomistajille tasaista tulovirtaa metsän eri kehitysvaiheissa. Ilman sellutehtaita ja niiden infrastruktuuria uudet biomateriaali-innovaatiot eivät yksinkertaisesti olisi mahdollisia.
Tasainen puuvirta mahdollistaa myös ammattimaisen puunhankinnan, joka työllistää merkittävän määrän metsäkoneiden ja puutavara-autojen kuljettajia. Stora Enson noin sata puunhankinnan alihankkijayritystä työllistävät Suomessa noin 2 500 kuljettajaa.
Tutkimusten mukaan paras ligniini esimerkiksi liimojen ja hartsien valmistukseen tulee nimenomaan pohjoisen pitkäkuituisesta havupuusta. Vastaavaa tutkimusta kovahiilen kohdalla ei ole vielä tehty.
Tutkimustyö ligniinin mahdollisista muista käyttökohteista jatkuu koko ajan.
– Biomateriaali-innovaatioilla etsimme lisää tukijalkoja perinteisen sellun tekemisen lisäksi. Sellun tekeminen on jo itsessään varsin kannattavaa, mutta tietysti tähtäämme vielä paljon korkeamman lisäarvon biomateriaaleihin, Kyckling mainitsee.
Koelaitoksen pyörittyä nyt runsaan vuoden Stora Enso työstää kannattavuusselvitystä kovahiiltä tuottavan kaupallisen laitoksen perustamisesta Sunilaan. Kannattavuusselvityksen valmistuttua kaupalliseen tuotantoon voitaisiin päästä muutamassa vuodessa. Kyseessä olisi Euroopan ensimmäinen ligniinistä kovahiiltä valmistava laitos.
Kycklingin mielestä sellutehtaita voitaisiin alkaa jo kutsua biojalostamoiksi.
– Biopohjaisten materiaalien mahdollisuudet nyt ja tulevaisuudessa ovat loputtomat.
Artikkeli on julkaistu Terve Metsä -lehdessä 3/2022
Teksti: Minna Kalajoki
Kuva: Elka
