VTT, ANDRITZ, Metsä Fibre ja Dow yhdistivät voimansa kehittääkseen ligniinistä – selluntuotannon sivuvirrasta – uusiutuvan korvaajan fossiilisille dispergointiaineille. Projektin lopputuloksena käynnistyivät koelaitoksen rakennustyöt.
Lyhyesti
Mahdollisuus: Ligniini on selluntuotannon tärkein sivuvirta, jota voidaan käyttää uusiutuvana vaihtoehtona fossiilisille raaka-aineille.
Ratkaisu: Hapetetun ligniinin tuotantoon liittyvän VTT:n innovaation pohjalta ANDRITZ, Metsä Fibre ja Dow kehittivät yhteistyössä VTT:n kanssa LigniOx-teknologian kestävien ligniinidispersanttien valmistamiseksi.
Lopputulos: Metsä Group rakentaa Äänekosken biotuotetehtaan yhteyteen koelaitoksen ligniinin jalostusta varten.
VTT koordinoi vuosina 2017–2022 EU:n rahoittamaa EU-LigniOx-hanketta, joka kokosi kumppaneina yhteen muun muassa ANDRITZin, Metsä Fibren ja Dow'n. Hankkeen tavoitteena oli osoittaa hapetetun ligniinin käyttökelpoisuus fossiilisten notkistimien korvaajana betonin valmistuksessa. Tutkimus perustui VTT:n johtavan tutkijan Anna Kalliolan väitöskirjaan, jossa hän tutki molekyylisen hapen käyttöä teknisten ligniinien valorisoimiseksi materiaalisovelluksiin.
ANDRITZ Pulp & Paper tarjoaa kestävää teknologiaa, automaatiota ja palveluratkaisuja erilaisten sellumassojen ja paperin tuotantoon. Teknologiat ja palvelut keskittyvät tuotannon tehokkuuden lisäämiseen, alhaisempiin kokonaiskäyttökustannuksiin sekä innovatiivisiin hiilidioksidipäästöjen vähentämisstrategioihin ja laitosten itsenäiseen toimintaan. Metsä Fibre, osana Metsä Groupia, on johtava korkealaatuisten pohjoisten puupohjaisten biotuotteiden, kuten sellun, sahatavaran, biokemikaalien ja bioenergian tuottaja. Johtava materiaalitutkimusyritys Dow palvelee asiakkaita muun muassa infrastruktuurin, pakkausten, liikkuvuuden ja kuluttajasovellusten markkinoilla.
Sitoutumista koko arvoketjussa
Tänä vuonna ilmakehän hiilipitoisuus on korkeampi kuin koskaan aiemmin, mikä aiheuttaa samanaikaisesti maapallon lämpötilan nousua. Uudet vaihtoehdot, joilla on pienempi ilmastoa lämmittävä vaikutus, auttavat hidastamaan ilmastonmuutoksen haitallisia seurauksia.
Ligniini on selluntuotannon sivuvirta, joka erotetaan puukuidusta mustalipeään ja poltetaan nykyisin pääasiassa bioenergiaksi. Ligniini on kuitenkin potentiaalinen, monipuolinen raaka-aine kemikaalien valmistukseen ja materiaalisovelluksiin, ja teollisuus etsii keinoja hyödyntää ligniiniä aiempaa tehokkaammin korkean lisäarvon tuotteissa.
Menestyksekkään, yhteisrahoitteisen EU-LigniOx-hankkeen jälkeen VTT, Metsä Fibre ja ANDRITZ ovat tehneet tiivistä yhteistyötä prosessin parissa viimeiset kaksi vuotta, kertoo VTT:n Kalliola:
"Olemme tutkineet ja kehittäneet LigniOx-prosessia edelleen – siinä ligniini hapetetaan ja jatkokäsitellään kalvotekniikalla. Kokeet on tehty Bioruukki-pilotointikeskuksessamme Espoossa ja erotustekniikan yksikössä Jyväskylässä. Myös VTT:n ligniinianalytiikka on ollut ratkaisevassa roolissa kehitystyössä", Kalliola kertoo ja lisää, että teknologian etuna on sen helppo integroitavuus sellutehtaan prosessiin.
ANDRITZ Pulp & Paperin liiketoiminnan kehitysjohtaja Elina Lohiniva pitää LigniOx-tapausta hyvänä esimerkkinä onnistuneesta EU-hankkeesta, joka etenee nyt pilottivaiheesta koelaitosvaiheeseen.
"Mielestäni tästä hankkeesta tekee suurenmoisen se, miten siihen sisältyi koko arvoketju – konseptista lopputuotteeseen – ja kuinka kaikki osapuolet olivat innostuneita teknologiasta ja tunnistivat sen liiketoimintapotentiaalin alusta lähtien", Lohiniva sanoo.
Kestävä ratkaisu betonin tuotantoon
Metsä Group teki keväällä 2024 investointipäätöksen jalostettua ligniiniä valmistavan koelaitoksen rakentamiseksi Äänekosken biotuotetehtaan yhteyteen. ANDRITZ toimii koelaitoksen teknologiatoimittajana. Laitoksen odotetaan käynnistyvän vuoden 2025 lopulla, ja sen päivittäinen tuotantokapasiteetti on kaksi tonnia uutta ligniinituotetta.
"EU-LigniOx-hanke on erinomainen esimerkki siitä, miten T&K-hankkeet voivat tuoda yhteen arvoketjun yrityksiä ja käynnistää uutta yhteistyötä – tässä tapauksessa täysin uuden teknologian ja tuotteiden edistämiseksi. VTT:llä on asiantuntemusta ja tutkimuslaitteistoja, jotka tukevat meitä ligniiniin liittyvässä toiminnassamme", sanoo Metsä Fibren tutkimuksesta vastaava johtaja Anna Suurnäkki.
Metsä Group ja ANDRITZ keskittyvät kehittämään uuden ligniinituotteen tuotantoprosessia ja sen integrointia biotuotetehtaaseen sekä muokkaamaan tuotteen ominaisuuksia eri loppukäyttöihin soveltuviksi. Dow kehittää ligniinituotteen pohjalta korkealuokkaisia notkistimia betoni- ja kipsisovelluksiin.
"VTT oli erinomainen tutkimuskumppani, joka esitti käytännönläheisiä ja innovatiivisia ratkaisuja läpimurtoteknologian viemiseksi kohti kaupallistamista. Olemme erittäin tyytyväisiä hankkeen edistymiseen ja yhteistyösuhteeseen", kommentoi onnistunutta yhteistyötä Anna Davis, Dow Construction Chemicalsin R&D/TS&D-yksikön tutkimus- ja kehitysjohtaja.
Ligniinillä maailmanlaajuista kaupallista potentiaalia
VTT:n tarjontaan LigniOx-hankkeessa on kuulunut muun muassa:
- LigniOx-prosessin ja hapetetun ligniiniin taustalla oleva tutkimus ja innovaatiot
- Testaus ja pilotointi VTT:n tiloissa
- Ligniinin analytiikkaan ja kalvosuodatukseen liittyvä syväosaaminen
- Tuki mittakaavan kasvattamiseen pilottitasolta koelaitokseen.
VTT:llä on patentteja, jotka liittyvät hapetetun ligniinin käyttöön, ja VTT on patentoinut LigniOx-prosessin integroinnin sulfaattisellutehtaaseen yhdessä ANDRITZin ja Metsä Fibren kanssa.
ANDRITZ on tyytyväinen voidessaan lisätä LigniOxin osaksi liiketoimintaansa ja näkee suuria mahdollisuuksia prosessin tarjoamisessa maailmanlaajuisesti biojalostamoille. Yhtiö työskentelee yhdessä VTT:n kanssa tarjotakseen tukea prosessin teollistamiseksi.
"Yhdistämällä kokemuksemme, teknologiamme ja huippuosaamisemme pystymme kehittämään uusia tuotteita asiakkaillemme ja markkinoille. Uskomme, että olemme vasta alussa ligniinin koko potentiaalin hyödyntämisessä. Kiertotalous on pääsemässä vauhtiin ja ympäristöystävällisille tuotteille on yhä enemmän kysyntää", sanoo VTT:n asiakkuuspäällikkö Sanna Haajanen.
"Uuden teknologian kehittäminen vaatii avointa yhteistyötä, teknistä osaamista ja vahvaa johtajuutta. Olemme erittäin tyytyväisiä yhteistyöhön ANDRITZin, Metsä Fibren ja Dow'n kanssa", päättää VTT:n biomateriaalien prosessoinnista ja tuotteista vastaava johtaja Atte Virtanen.
VTT oli erinomainen tutkimuskumppani, joka esitti käytännönläheisiä ja innovatiivisia ratkaisuja läpimurtoteknologian viemiseksi kohti kaupallistamista.
