Metsänomistajat ja teollisuus voivat saada enemmän arvoa puumassan sisältämistä arvokkaista piilevistä ainesosista

Metsävaltaisessa Suomessa on runsaasti ligniiniä, puukuituja yhdistävää ainetta, joka koostuu arvokkaista aromaattisista molekyyleistä. Näitä molekyylejä hyödynnetään liian vähän kaupallisesti.

Jos olemassa olevia ja uusia potentiaalisia menetelmiä voitaisiin käyttää ligniinimolekyylien jalostamiseen, jotta niistä saataisiin helpommin käyttökelpoisia, hyödyt palvelisivat sekä maailmanlaajuista vihreää siirtymää että vahvistaisivat Suomen ja Pohjoismaiden taloutta biomassan tuottajien, metsänomistajien ja biomassaa jalostavan teollisuuden näkökulmasta. Åbo Akademin tutkijat työskentelevät juuri tämän aiheen parissa.  

Noin neljäsosa puusta koostuu ligniinistä, eli aineesta, jota esiintyy monissa eri variaatioissa riippuen esimerkiksi puulajista tai siitä, miten se on erotettu biomassan selluloosasta ja hemiselluloosasta. Liigassa on arvokkaita luonnollisia aromaattisia molekyylejä. 

Monet teollisuudenalat käyttävät aromaattisia yhdisteitä, mutta ne ovat enimmäkseen fossiilista alkuperää, kun taas suurin osa ligniinistä poltetaan energiaksi. Fiksumpiakin käyttötarkoituksia voisi olla. Åbo Akademissa toteutettavassa uudessa tutkimushankkeessa tarkoituksena onkin jakaa eri biojalostamoista peräisin oleva ligniini eri fraktioihin ja analysoida se perusteellisesti, jotta saadaan tarkka kuvaus jakeiden ominaisuuksista. Tämän jälkeen valitut jakeet depolymeroidaan osittain katalyyttisesti pienemmiksi rakenteiksi, joilla on paremmat ominaisuudet valittuja käyttötarkoituksia varten. Kartoituksen jälkeen voidaan erilaisten standardoitujen kokeiden avulla arvioida, mitkä jakeet soveltuvat eri käyttötarkoituksiin, kuten polymeerien ja liimojen valmistukseen. Tarvittaessa jakeita voidaan myös muokata edelleen ominaisuuksien parantamiseksi. 

”Keskitymme selvittämään, mistä ligniineistä voimme saada arvokkaita jakeita, joita puolestaan voidaan käyttää korkealaatuisten tuotteiden alustamolekyyleinä. Näemme myös, miten jäljelle jääviä jakeita voidaan parhaiten käyttää muihin tarkoituksiin. Näin kehittämämme teknologiat voivat auttaa lisäämään sekä puumateriaalien jalostusastetta että taloudellista tuotantoa. Lisäksi voimme korvata teollisuuden fossiiliset raaka-aineet uusiutuvaa alkuperää olevilla ", sanoo Henrik Grénman, Åbo Akademin teknisen kemian ja reaktiotekniikan laboratorion kemiallisten prosessien intensifioinnin professori, joka johtaa hanketta.  

Hankkeen teollisuuskumppanit ovat tuoneet esille ligniinin aromaattisia molekyylejä koskevia tutkimustarpeita. Ne liittyvät erityisesti Valmetin Beyond Circularity -ekosysteemiin ja Mirkan Shape-ekosysteemiin.  Koko tutkimussuunnitelma on laadittu yhdessä hankkeen yhteistyökumppaneiden kanssa. 

”Saamiemme tulosten perusteella voimme valita kiinnostavimmat tuotteet eri lähteistä saataville ligniinleille ja keskittyä tutkimuksessamme kehittämään tapoja jalostaa niitä. Ligniinin ainesosien parempi hyödyntäminen voi antaa markkinoilla kilpailuedun, lisätä kannattavuutta ja lisätä kotimaisen raaka-aineen käyttöä”.  

Tailored polyphenols and polyols from fractionation and depolymerization of biorefinery lignins -hanke on käynnissä 1.1.2024–31.12.2026. Sen noin 1,34 miljoonan euron budjettia rahoittavat Business Finland ja yritykset. Hankkeeseen kuuluvat Åbo Akademin lisäksi BOKU-yliopisto Itävallassa, Tukholman yliopisto ja VITO – Flemish Institute for Technological Research NV Belgiassa. Osallistuvat yrityskumppanit ovat Mirka, Valmet, CH-Bioforce, UPM Kymmene, MetGen ja Boreal Bioproducts. Åbo Akademin yliopistosta konsortioon kuuluvat Åbo Akademin molekyylitieteen ja -tekniikan laboratorio (professori Patrik Eklund) ja luonnonmateriaalitekniikan laboratorio (professori Chunlin Xu).