Finnfoam, Brightplus, Nordic Soya ja VTT kehittivät yhdessä teknologian, jolla voidaan valmistaa soijamelassista monikäyttöistä biomuovia. Kehitystyössä hyödynnettiin VTT:n osaamista synteettisessä biologiassa, mikrobien muokkauksessa ja bioprosessien optimoinnissa. Nyt Uuteenkaupunkiin suunnitellaan pilottitehdasta tuottamaan ensimmäisenä maailmassa biomuovia.
Biomuovin valmistamiseen ei enää tarvita ravinnoksi kelpaavia raaka-aineita. Finnfoamin, Brightplussan ja VTT:n yhteishankkeessa muovimateriaaleja valmistetaan ensimmäisenä maailmassa soijarehun sivutuotteena syntyvästä soijamelassista.
Melassi tulee Nordic Soyalta, jolla on Uudessakaupungissa EU:n alueen suurin ja modernein monivaiheinen soijajalostamo. Siksi biomuovitehtaan pilotti rakennetaan Uuteenkaupunkiin, sillä muovin raaka-aine tulee soijatehtaalta putkea pitkin.
Eläinrehun valmistuksessa soijarouheesta erotetaan uuttamalla siirappimainen melassi, joka on haitallista eläinten ruoansulatukselle. Tällä hetkellä se poltetaan energiaksi.
– Tässä haetaan korkeampaa jalostusarvoa tähderaaka-aineelle niin, että se on myös kestävän kehityksen mukaista. Tehtävämme VTT:llä on auttaa synnyttämään kestävää kasvua, hyvinvointia ja työpaikkoja yhteiskuntaan, VTT:n strategiajohtaja Tiina Nakari-Setälä kertoo.
Öljypohjaisen muovin korvaaja
Uudella raaka-aineella voidaan korvata öljypohjaisia muoveja. Finnfoamin toimitusjohtaja Henri Nieminen pitää tärkeänä, että uuden teknologian ansiosta se voi tapahtua viemättä peltoalaa ruoantuotannolta.
– Kestävän kehityksen kannalta ei ole järkevää hakata metsiä, jotta olisi riittävästi peltoa biomateriaaleihin, vaan nykyisestä peltoalasta on otettava kaikki hyöty irti, hän sanoo.
Niemisen mukaan parasta maankäyttöä on nimenomaan soijan viljely, sillä se tuottaa eniten proteiinia pinta-alaa kohti. Soijaperäisestä biomuovista valmistetuilla tuotteilla voidaan sitoa hiilidioksidia pois ilmakehästä pitkäaikaisesti; esimerkiksi rakennusten lämpöeristeisiin ja pakkausmateriaaleihin, joita Finnfoam valmistaa.
Maailmassa viljellään tällä hetkellä yli 300 miljoonaa tonnia soijapapua vuodessa. Soijasadon ruoaksi kelpaamattomista ainesosista voitaisiin Niemisen mukaan valmistaa pitkälti yli 20 miljoonaa tonnia biomuovia. Määrän voi suhteuttaa esimerkiksi polystyreeniin, jota myös Finnfoam käyttää eristeissään. Polystyreenin maailmanlaajuinen käyttö on noin 11 miljoonaa tonnia vuodessa.
Neljän vuoden kehitystyö
Sekä Finnfoam että Nordic Soya ovat Niemisen suvun omistamia yrityksiä. Finnfoam on johtavia muovipohjaisten lämmöneristeiden valmistajia Itämeren ympärillä. Yritys tekee myös pakkaustuotteita. Niemisen mukaan soijatehtaan hankkiminen samaan omistukseen sai pohtimaan soijaproteiinin sivutuotteena syntyvän hukkamateriaalin hyödyntämistä.
– Sivuvirrat voivat olla jollekin raaka-ainetta. Kun määrät ovat suuria, kannattaa niiden hyödyntämistä tutkia.
Viitisen vuotta sitten Nieminen otti yhteyttä VTT:lle, jolla on maailmanluokan osaamista teollisessa biotekniikassa ja bioteknisissä tuotantoprosesseissa. Varsinainen projekti alkoi vuonna 2017, kun Business Finland oli myöntänyt kehityshankkeelle rahoitusta.
– VTT:llä on ollut hankkeessa teknologiakehittäjän rooli, Nakari-Setälä sanoo.
Hän vertaa biopohjaisen muovimateriaalin tekemistä esimerkiksi oluen valmistukseen, jossa laitetaan isoon tankkiin ravinteita, jonka sokerit hiiva käyttää etanoliksi.
– Hyvin yksinkertaistaen tässä on kyse vastaavan tyyppisestä fermentoinnista. Laitetaan isoon tankkiin soijamelassia, jonka sisältämistä sokereista hiiva osaa tuottaa maitohappoa. Polymaitohappo eli PLA tulee biomuovitehtaalta papuina tai rakeina, jotka voidaan kuljettaa jatkojalostukseen.
Nakari-Setälän mukaan VTT on kehittänyt maitohapon tuottamiseen tarvittavan hiivakannan ja tuotantoprosessin.
– Hiivakannan muokkauksella on pystytty optimoimaan raaka-aineen käyttöä ja pienentämään sivutuotteiden määrää, hän kertoo.
Alusta asti hanketta koordinoimassa on ollut Brightplus, jonka rooli on ollut ratkaiseva maitohapon polymeroinnissa pitkiksi ketjuiksi eli biomuoviyhdisteiksi.
– Olemme pilotointialusta ja tuotekehittäjä, jolta kumppanimme saavat nopeasti materiaaleja, joita voivat kokeilla omiin tuotteisiinsa, yhtiön perustajaomistaja, teknologiajohtaja Jarkko Leivo sanoo.
Seuraavaksi pilottivaihe
Leivon mukaan prosessin tuottamia polymeereja on mahdollista muokata erilaisiin käyttökohteisiin. Hankkeen siirtyessä seuraavaksi pilottivaiheeseen mukaan etsitäänkin uusia yhteistyökumppaneita. Henri Nieminen vahvistaa, että pilottitehtaan käyttäjinä voisi olla muitakin kuin Finnfoam.
– Tarkoitus on löytää partnereita, jotka myös ovat kiinnostuneita biomateriaalien tekemisestä. Tavoitteena on hyvinkin monipuolinen pilotointilaitos erilaisille biomateriaaleille, myös bioöljyille.
Otaniemen laboratoriomittakaavasta soijamelassin fermentointi on kehitetty VTT:llä reilun kuutiometrin kokoluokkaan. Ennen varsinaisen tehdastuotannon aloittamista tarvitaan Niemisen mukaan pilottilaitos, joka on tarkoitus rakentaa vuonna 2021 tai 2022. Sen hintalapuksi hän arvioi runsaat viisi miljoonaa euroa.
– VTT:n suurin fermentori on puolitoista kuutiometriä. Pilottilaitos olisi noin kymmenkertainen. Pilotointi on prosessin optimoinnin kannalta tärkeä vaihe, Nieminen sanoo.
Täyden mittakaavan biomuovitehtaan käyttöönottoon hän toivoo päästävän vuoden 2023 aikana. Silloin puhutaan pilottiin verrattuna ainakin satakertaisesta tuotantomäärästä. Investoinnin hintalapuksi Nieminen arvioi noin 50 miljoonaa euroa.
Prosessiteollisuuden tuotantolaitokset ovat tyypillisesti pitkälle automatisoituja. Biomuovitehtaassakin suurimman työn tekevät mikrobit. Nieminen arvioi keskeytyksettä toimivan tehtaan tarvitsevan valmistuttuaan vain kymmenkunta työntekijää, eli pari työvuoroa kohden.
Rakennuksista hiilinieluja
Soijaa ei viljellä vielä Suomessa, mutta Nordic Soyan käyttämä soija tulee pääasiassa Euroopasta. Ukraina ja Venäjä ovat isoja soijantuottajia, myös Puola ja Romania.
Yhtiön tuotantokapasiteetti on yli 240 000 tonnia soijapapua vuodessa. Se menee Pohjois-Euroopan rehu- ja elintarviketeollisuudelle. Vastuullisesti tuotetun kalanrehun tarvitsijat ovat suuri asiakasryhmä.
– Kun teemme yhden tonnin soijaproteiinin konsentraattia, syntyy 420–430 kiloa soijamelassia, jonka kosteus on noin 35 prosenttia, Nordic Soyan toimitusjohtaja Veli-Matti Reunasalo kertoo.
Vuositasolla soijaproteiinin tähdeainetta eli soijamelassia kertyy Uudenkaupungin tehtaalta yli 20 000 tonnia, ja Reunasalon mukaan lopputuotteen myyntimääristä riippuen jopa 40 000 tonnia. Noin puolet siitä pystytään valmistamaan muoviksi.
Uusi materiaali on pois poltosta, joten hiilidioksidin määrä vähenee sitäkin kautta. Kun biomuovia käytetään vaikkapa rakennusmateriaaleissa, rakennuksista tulee hiilinieluja sen sijaan, että niillä olisi hiilijalanjälki. Finnfoam on muovin vaahdottamiseen erikoistunut yritys, joten sitä kiinnostaa biomuovin käyttö eristeratkaisuissa.
– Emme ole ensimmäisenä laittamassa teollisesti kompostoituvaa biomuovia routaeristeisiin, joiden pitää kestää ajan hammasta vaativissa olosuhteissa, vaan esimerkiksi rakennusten ulko-ovien ja rekka-autojen korien eristämiseen, Nieminen sanoo.
Yhtiö suunnittelee biomuovin käyttämistä myös kalalaatikoissa, jotka ovat nykyisin pääasiassa styroksia. PLA-muovilla voidaan pinnoittaa myös pakkauskartonkia. Alun perin biomuoveja on käytetty ihmiskehon varaosina ja implantteina, jotka ajan myötä liukenevat pois.
Teksti: Juha Peltonen
Kuvat: Nordic Soya ja Brightplus
