Biomateriaalit tulevaisuuden kiertotaloudessa

BIOMATERIAALIT TULEVAISUUDEN KIERTOTALOUDESSA
Loppuraportti – kunnes seuraava kiertotalouden kierto alkaa
Petri Vasara/Juulia Kuhlman/Karina Puurunen
25.4. 2016

COPYRIGHT©PÖYRY
SISÄLLYSLUETTELO
MAALISKUU 2016
BIOMATERIAALITTULEVAISUUDEN KIERTOTALOUDESSA 2
· Johdanto: kiertojuoni biokiertotalouteen
· Informaatio osana biokiertotaloutta: suuri konvergenssi
· Biomateriaalit kiertotaloudessa
– Miten materiaalit kiertävät? Feenikslintu
– Mitkä materiaalit kiertävät?
– Biomateriaalien mahdollisuudet Suomelle
· Biokiertotalousmateriaalien ominaisuudet
– Mitä ominaisuuksia mitataan/on?
– Mitkä ovat tärkeimmät ominaisuudet ja miksi?
– Running Man nyt ja vuonna 2025
· Biokiertotalousmateriaalien toimijat
– Yritysesimerkkejä
· Johtopäätökset

COPYRIGHT©PÖYRY
JOHDANTO: KIERTOJUONI BIOKIERTOTALOUTEEN
Kiertotalous vaatii toimiakseen
kytkennän biotalouteen.
Biomateriaalien ja –komposiittien kautta
biokiertotalous myös avaa realistisen
kasvumahdollisuuden Suomelle
MAALISKUU 2016

COPYRIGHT©PÖYRY
HUONEENTAULU
- Suomen on saatava aikaan uudet kasvun
moottorit
- Kasvu löytyy usein sektorien leikkauspisteestä
- Uudet materiaalit ovat voimakkaassa nousussa
- Biomateriaaleissa on Suomella jo vankka pohja
- Suomi on ainoita jotka pystyvät yhdistämään
kiertotalouden, biomateriaalit ja esim.
metallurgia-osaamisen kasvun lähteeksi – ja
vielä kytkemään siihen informaation
MAALISKUU 2016

COPYRIGHT©PÖYRY
KASVUKONE BKT: BIOKIERTOTALOUS
Ei ikiliikkuja, vaan tehokas, uusiutuva kiertävä kasvu
MAALISKUU 2016
Materiaali-
teknologian
osaaminen
Biomassa
Informaatio ohjaa
pyörien liikettä
Kierto-
talouden
osaaminen
Bio-materiaalit

COPYRIGHT©PÖYRY
MAALISKUU 2016
BIOKIERTOJUONI
Biomateriaalit ja –komposiitit ja digitalisaatio
muodostavat kokonaisuuden joka on Suomelle
ainutlaatuinen vahvuus
1 2
3
4
1
2
3
4
Biomateriaalit
O = BIO-kierto
Informaatio ja digitalisaatio
Biokomposiitit

COPYRIGHT©PÖYRY
MAALISKUU 2016
BIOKIERTO – PERHOSEFEKTI JA PERHOSSYMBOLI
Biomateriaalit ja –komposiitit ja digitalisaatio
muodostavat kokonaisuuden joka on Suomelle
ainutlaatuinen vahvuus. Kuin kuuluisassa
perhosefektissä, pieni muutos uusissa
biomateriaaleissa aiheuttaa suuren muutoksen
kokonaisuudessa.
Kiertotalouden ehkä tunnetuin kaavio jakautuu
kahteen ”perhosen siipeen”: vasen, orgaaninen, ja
oikea, epäorgaaninen.
Puhtaat Biopohjaiset materiaalit muodostavat
vasemman siiven (1, vieressä). Biokomposiitit joissa
on epäorgaanisia osia (esim. metallia) muodostavat
oikean siiven (2). Informaatio jonka määrä kasvaa
digitaalisessa biotaloudessa kulkee kummankin
siiven välissä ytimenä (3). Kokonaisuus,
täydellisyyden symboli O (4) täydentää
biokiertotalouden BIO-perhosen
1 2
3
4
1
2
3
4
Biomateriaalit
O = BIO-kierto
Informaatio ja digitalisaatio
Biokomposiitit

COPYRIGHT©PÖYRY
INFORMAATIO OSANA BIOKIERTOTALOUTTA: SUURI
KONVERGENSSI
MAALISKUU 2016

COPYRIGHT©PÖYRY
MAALISKUU 2016
ENNEN MATERIAALIT JA INFORMAATIO OLIVAT ERI
MAAILMANSA JA KIERSIVÄT OMIA TEITÄÄN.
”Itä on itä ja länsi on länsi – ei kohtaa ne toisiaan”. Kipling: Balladi idästä ja
lännestä, suom. Yrjö Jylhä
Metsäteollisuus,
kemia vastaan
elektroniikka: ei
mitään yhteistä
savupiippudino-
saurusten ja pienten
älykkäiden
nisäkkäiden välillä?
9

COPYRIGHT©PÖYRY
MAALISKUU 2016
SUURI YHTEENVIRTAUS KIERTOTALOUDESSA: BITTIEN JA
ATOMIEN KONVERGENSSI
”Mut ei ole itää, länttäkään, rajaviivoja, heimoja ei”. Kipling: Balladi idästä ja
lännestä, suom. Yrjö Jylhä
Ensimmäistä kertaa
materiaalit (massavirrat,
atomit) ja immateriaalit
(informaatio, bitit)
virtaavat yhteen.
Biokiertotalous on kenttä
jossa ensimmäiset
todelliset sovellukset
voidaan tehdä.
10

COPYRIGHT©PÖYRY
”GEKKOKAARI”: INFORMAATIO ON OSA KIERTOTALOUTTA, JA
SILLÄKIN ON ELINKAARENSA
MAALISKUU 2016
Informaation ja datan konvergenssi
Uusiutuva raaka-aine:
luovuus, ideat
Informaation
lähteet
Informaation
analyysi
Arkisto
Poltto / tuhoaminen
Infor-
maation
käyttö Gekko on materiaalitutkijoiden
suosikkieläimiä – sen kyvyt,
erityisesti kävely katossa ja
taustalla oleva nanoteknologia
ovat synnyttäneet lukuisia
biomimeettisiä
materiaaliratkaisuja.
Uudelleenkäyttö/kierrätys/
jalostus

COPYRIGHT©PÖYRY
BIOKIERTOTALOUDEN DNA
MAALISKUU 2016
Informaatiota joka kulkee kiertotaloudessa voidaan kuvata DNA-analogialla. Eri
tarkoitukseen löytyy eri DNA kuvaamaan spesifistä kiertoa.
Uusi
alue
Design-
elementit
Massa-
tuotanto
Palvelu
Kuluttaja-
näkökulma
Energia /
Ympäristö-
kytkentä
Halki
klusterien
Koe
tapaus
Tiede
painotus
Keskisuu
ri yritys
Yliop. tai
tutk.laitos
Vakiintunut
y-työ
Monta
rintamaa
Suur-
yritys
PK-
yritys

COPYRIGHT©PÖYRY
BIOMATERIAALIT KIERTOTALOUDESSA:
FEENIKSLINTU JA MITEN MATERIAALIT KIERTÄVÄT
MAALISKUU 2016

COPYRIGHT©PÖYRY
MAALISKUU 2016
FEENIKSIN NOUSU TUHKASTA
Kiertotalouden myötä talous nousee tuhkasta – ja kaikista muistakin materiaaleista.
Regeneration
Farming Collection
Biogas
Anaerobic digestion
Extraction of
biochemical feedstock
Biochemical
feedstock
Cascades
Part
manufacturer
Product
manufacturer
Service
provider
Minimise systematic
leakage and negative
externalities
Collection
Share
Maintain/prolong
Reuse/redistribute
Refurbish/remanufacture
Recycle
BIOLOGICAL CYCLES TECHNICAL CYCLES
Collection
Preserve and enhance natural
by controlling finite stocks and
balancing renewable resource
flows
Optimise resource yields by
circulating products, components
and materials in use at the highest
utility at all times in both technical
and biological cycles
Foster system effectiveness by
revealing and designing out
negative externalities
1
2
3
Renewable Finite materials
Regenerate Substitute material Virtualise Restore
Stock managementRenewable flow management
Bio- ja biokomposiitti-
materiaalit:
Feeniksin aivot

COPYRIGHT©PÖYRY
BIOMATERIAALIT KIERTOTALOUDESSA:
MITKÄ MATERIAALIT KIERTÄVÄT
MAALISKUU 2016

COPYRIGHT©PÖYRY
MAALISKUU 2016
RAJALLISET LUONNONVARAT
Emme osaa elää rajallisten luonnonvarojen kanssa, mutta emme pysty elämään
niitä ilmankaan
· Luonnonvarat ovat rajalliset, elämme sitten bio-,
cleantech- tai kiertotaloudessa.
· Luonnonvarojen saatavuus ja hinnoittelu eivät
välttämättä kohtaa:
– Esim. vesimaksut eivät juuri koskaan korreloi alueen makean
veden saatavuuden kanssa missään päin maailmaa1.
– Kuluttajien käyttäytymisen ohjailu hinnoittelulla, varsinkin
ympäristönsuojelun näkökulmasta, ei ole ainakaan vielä
toteutunut laajassa mittakaavassa.
· Useat kiertotalouden tarjoamat ratkaisut liittyvät
läheisesti
– Dematerialisoitumiseen (esim. kevyemmät rakenteet)
– Immaterialisoitumiseen (esim. digitaaliset tuotteet)
– Rematerialisoitumiseen (esim. energia ja materiaalit)
– Materiaalien konvergenssiin (esim. kuitumuovikomposiitit)
– Biopohjaisiin keksintöihin, jotka mielletään uusiksi vaikka
kehitettiin jo vuosituhansia sitten luonnon toimintamalleja
imitoiden (biomimetics/biomimicry, biomimetiikka2)
1Lähde: International Water Management Institute, Global Water Intelligence
2 esim Biomimicry : Innovation Inspired by Nature by Janine M. Benyus, Sept. 1, 1997)

COPYRIGHT©PÖYRY
MAALISKUU 2016
MITKÄ MATERIAALIT KIERTÄVÄT?
Suomessa erityisesti kuitupohjaisten biomateriaalien kierrätysaste on korkea
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
Kierrätysaste (Suomi, 2013) · Materiaalina kierrätetään tyypillisesti
biojätettä, muovia, paperia, kartonkia,
metallia ja lasia.
· Kierrätys säästää energiaa neitseellisen
raaka-aineen käyttöön verrattuna, esim.
teräksen ja tinapellin valmistuksessa n.
75 % ja alumiinipakkauksissa 95 %.
· Usein materiaalin ominaisuudet
heikkenevät ajan ja kierrätyskertojen
myötä: Esim. paperikuitu voidaan
kierrättää 3-5 kertaa. Kierrätettäväksi
kelpaamaton jae poltetaan energiaksi.
Lähde: Jätelaitosyhdistys

COPYRIGHT©PÖYRY 18
IHMISEN ELINYMPÄRISTÖN RAKENNUSPALIKAT
Teollisuus- ja
rakennusmineraalit
Biomassa
Fossiiliset
polttoaineet
Energian-
kulutus
Energian-
kulutus
Kiertoenergian-
tuotanto
Energian-
tuotanto
MAALISKUU 2016
BIOMATERIAALITTULEVAISUUDEN KIERTOTALOUDESSA
Malmit
Metsäteollisuus
Muovit
18
Koko vastaa kyseisen globaalin
materiaalivirran suuruutta
7800 Mt/a
34 000 Mt/a
22 000 Mt/a
14 000 Mt/a

COPYRIGHT©PÖYRY
BIOMATERIAALIEN MAHDOLLISUUDET SUOMELLE
MAALISKUU 2016

COPYRIGHT©PÖYRY
MAALISKUU 2016
BIOMATERIAALIEN PYÖRÄ
Suomen runsaat biomassavarannot ja korkea biomateriaaliosaaminen palvelevat
kiertotalouden uudistuvia arvo- ja jalostusketjuja
· Uusiutuvien biomassapohjaisten
materiaalien raaka-aineena voi
olla esim. ligniini, selluloosa tai
polysakkaridit.
· Biomateriaaleja käytetään niin
pakkauksiin, huonekaluihin,
tekstiileihin, elektroniikkaan,
rakentamiseen kuin
biolääketieteeseenkin.
· Biopohjaiset tuotteet voivat olla
kierrätettäviä ja/tai biohajoavia,
mutta tuoteominaisuuksien
standardointia vasta kehitetään.
Pinnoitteet
Biopohjaiset muovit
Muut
Biopohjaiset materiaalit
Uusiutuvat
raaka-aineet
Valinnanvapauden paradoksin
mukaan ihmiset tulevat
tyytymättömämmiksi, kun tarjolla on
liian monta vaihtoehtoa.
Barry Schwartz,
The Paradox of Choice
– Why More Is Less (2004)
Huokoiset materiaalit
Nanomateriaalit
Kalvot
Vaahtorakenteet
Komposiitit

COPYRIGHT©PÖYRY
Biomuovit
ESIMERKKI: TULEVAISUUDEN LIGNIINIPOHJAISIA TUOTTEITA
MAALISKUU 2016
Suomessa tehdään merkittävää tutkimus- ja kehitystyötä ligniinin jalostamiseksi
erilaisten uusien biotuotteiden raaka-aineeksi.
Ligniini
Polttoaineet
Muut
Hienokemikaalit
Peruskemikaalit
Vety
FT-nesteet
Muut biopolttoaineet
Fenolit
Fenolin korvike fenolihartseissa sekä
muut hartsi- ja liimatuotteet
Polymeerilisäaine tai -täyteaine uusilla
ominaisuuksilla
Kestomuovikomponentit
Hiilikuidut
Vaahdot, geelit ja kalvot
Lupaavia ligniinipohjaisia tuotteita, joita tutkitaan paljon ja joilla nähdään olevan markkinapotentiaalia
Mahdollisia pitkäntähtäimen ligniinipohjaisia tuotteita
Erikoiskemikaalit (esim. aldehydit)

COPYRIGHT©PÖYRY
Taustalla on monta tekijää
· Aivan viime vuosina uudet materiaalit ovat
lähteneet huomattavaan kasvuun, jota tukevat
erittäin laaja tutkimus- ja kehityspanos
· Uusien materiaalien jalostusarvo on usein
huomattavan korkea ja loppukohteet hyvin
moninaiset avaruusteknologiasta
kuluttajaelektroniikkaan ja rakentamiseen
· Samaan aikaan biomateriaalit ja biomassa
ovat nosteessa sekä ominaisuuksien että mm.
ilmastonmuutoksen ja kierrätettävyyden takia
· Kiertotalous on samalla resurssiälyn ja –
tehokkuuden ytimessä.
· Kasvupotentiaali biomateriaaleissa on
erittäin suuri, samoin kiertotaloudessa.
Miten Suomi voi kärkimaana yhdistää nämä
kasvumahdollisuudet?
Kasvu yhtymäkohdassa
Materiaalien markkinat
0.0
50.0
100.0
150.0
200.0
Biomateriaalit
Teknologia-
osaaminen
kaikissa
materiaaleissa
Kiertotalous
SUOMI VOI ELÄÄ KIERTÄVISTÄ BIOMATERIAALEISTA
Kasvu löytyy usein yhtymäkohdista. Suomi hallitsee biomateriaalit, kierrot ja myös
muut ydinmateriaalit. Nyt niiden yhdistelmästä pitää luoda kasvumoottori
KASVU
Suomella on
• biomassa
• biomateriaalit
• ymmärrys kierto-
taloudesta
• huippuosaamista
muissakin
materiaaleissa
Mrd EUR 1000 Mrd EUR
22
MAALISKUU 2016

COPYRIGHT©PÖYRY
BIOKIERTOTALOUSMATERIAALIEN OMINAISUUDET
MAALISKUU 2016

COPYRIGHT©PÖYRY
MITEN BIOKIERTOTALOUS VOI MENESTYÄ?
Materiaalien ominaisuudet avainasemassa kilpailukierrossa: biomateriaalien
kehityskierto
Katsotaanko koko
elinkaaren
kustannuksia ja
epäsuoria
kustannuksia?
Pystyykö
biomateriaali
kilpailemaan
nykyominaisuuksien
kanssa?
Kohti
biomateriaalin
seuraavaa
versiota?
Pystyykö
biomateriaali
tuomaan uusia
ominaisuuksia?
Onko materiaalilla
etuja nykyisiin
ominaisuuksiin
verrattaessa?
Onko
materiaalilla
uusia
ominaisuuksia?
Onko materiaali
kokonais-
kustannuk-
siltaan kilpailu-
kykyinen?
Mihin suuntaan
materiaalia
kehitetään?
MAALISKUU 2016

COPYRIGHT©PÖYRY
MITEN BIOKIERTOTALOUS VOI MENESTYÄ? ESIMERKKI: PLA-
MUOVIN KEHITYSKIERTO
Materiaalien ominaisuudet avainasemassa kilpailukierrossa: biomateriaalien
kehityskierto
1) PLA kehitettiin jo 1890. Se
kuitenkin hävisi kustannuksissa
öljypohjaisille muoveille ja nousu
kesti. Natureworks, Cargillin
(Yhdysvallat) ja PTT Global
Chemicalin (Thaimaa)
yhteisyritys, on maailman
johtava valmistaja. Maissi on
yleisin raaka-aine.
4) Natureworks kehittää uusia
PLAn laatuja vastatakseen
markkinoiden vaatimuksiin.
Euroopassa sillä on nouseva
ongelma: prosessissa on
geenimuunneltuja organismeja
(ei itse muovissa). Cargillin
halvemman prosessin
haastavat esim. Corbion Purac
2) PLA on biohajoava (etu!) ja
lämpömuokattava (etu!).
MAALISKUU 2016
3) Kehityssuunnat kuten 3D-
tulostus ja biohajoavien
pakkausmateriaalien
lisätarve kiertotaloudessa
esittävät uusia haasteita
PLAlle, jotta se voisi vielä
kasvaa fossiilisen muovin
substituuttina.
Onko materiaalilla
etuja nykyisiin
ominaisuuksiin
verrattaessa?
Onko
materiaalilla
uusia
ominaisuuksia?
Onko materiaali
kokonais-
kustannuk-
siltaan kilpailu-
kykyinen?
Mihin suuntaan
materiaalia
kehitetään?

COPYRIGHT©PÖYRY
MAALISKUU 2016
MITÄ OMINAISUUKSIA MITATAAN?
Materiaalien koostumusta, mikrorakennetta, prosessointia, ominaisuuksia ja
suorituskykyä voidaan tutkia mm. mikroskopian ja aineenkoestuksen avulla.
· Materiaalien soveltuvuutta eri käyttötarkoituksiin
tarkastellaan aineen ominaisuuksien kautta:
– Fysikaalinen rakennetta tutkitaan röntgendiffraktiolla
(kiteisyys ja amorfisuus), elektronimikroskopioilla (kidevirheet,
kiteisyys, raerajat ja erkaumat) ja atomivoimamikroskoopeilla
(pinnan rakenne).
– Kemiallista koostumusta selvitetään erilaisilla optisilla ja
spektroskooppisilla menetelmillä (kuten atomiabsorptio-,
röntgenfluoresenssi ja massaspektrometria).
– Sähköisistä ominaisuuksista mainittakoon johtavuus
(resistiivisyys), dielektrisyysvakio, energiavyöt, tai
suprajohtavuus.
– Optisista ominaisuuksista tarkastellaan esim. transmissiota,
absorptiota, heijastavuutta ja kahtaistaittavuutta.
– Termiset ominaisuuksista tutkitaan lämmönjohtavuutta,
ominaislämpökapasiteettia, faasimuutoslämpötiloja.
– Magneettisista ominaisuuksista mainittakoon para-, ferro- ja
diamagneettisuus.
– Mekaanisia ominaisuuksia selvitetään mm. erilaisilla veto-,
puristus- ja taivutuskokeilla, jotka antavat tietoa esim.
lujuudesta, kovuudesta, sitkeydestä ja iskunkestävyydestä.

COPYRIGHT©PÖYRY
Ominaisuus Miksi? Miten?
Magneettisuus
Materiaali voi muuttaa muotoa tai se on
helppo lajitella muun joukosta.
Säädettävä magneettikenttä taivuttaa
materiaalia eri muotoihin
Läpinäkyvyys
Materiaalia voidaan käyttää läpinäkyviin
päällysteisiin tai filmeihin. Materiaalia voidaan
käyttää estämään valon pääsy sisäkerroksiin.
Läpinäkyvän materiaalin atomirakenne
päästää suurimman osan fotoneista
(sähkömagneettista energiaa sisältäviä
hiukkasia) läpi
Lämmönjohtavuus
Materiaalia voidaan käyttää eristeenä.
Materiaalia voidaan käyttää
lämmönjohtimena.
Kiteen värähtelyenergian eteneminen tiiviissä
aineessa johtaa lämpöä
Lujuus
Materiaali kykenee vastustamaan ulkoisten ja
sisäisten kuormien vaikutusta
Materiaalin ominaisuus joka perustuu
luonnosta löydettävien materiaalien
ominaisuuksiin tai synteettisten materiaalien
rakenteeseen
Kovuus
Materiaali pystyy vastustamaan
muodonmuutosta (mm. naarmuuntumista,
kulumista ja leikkaantumista)
Materiaalin mikrorakenteen ominaispiirteet ja
epäpuhtauksien määrä sanelevat rakenteen
kyvyn vastustaa ulkoisia voimia
Sitkeys
Materiaali kykenee absorboimaan
mekaanista voimaa tai sokkia murtumatta tai
puhkeamatta
Materiaalin mikrorakenne vaikuttaa sen
kykyyn vastustaa ulkoisia voimia ja
muovautua niiden vaikutuksesta rikkomatta
rakennetta
Biohajoavuus
Materiaali hajoaa luonnossa vaarattomiksi
ainesosiksi
Bakteerien entsyymitoiminnan tai
hydrolyyttisen hajoamisen seurauksena
OMINAISUUKSIEN PELIKENTTÄ
MAALISKUU 2016
Miksi ja miten?

COPYRIGHT©PÖYRY
MAALISKUU 2016
ONNENPYÖRÄ: ERI OMINAISUUKSIEN YHDISTÄMINEN
Kun onnistutaan yhdistämään ominaisuuksia, mahdollisuudet moninkertaistuvat
+
Sitkeys

COPYRIGHT©PÖYRY
MAALISKUU 2016
Kiertotalouden pyrkimys
Tuotteiden elinkaaren
pidentäminen
Biokiertotalousmateriaalien
suunnittelu
Biokiertotalousmateriaalien
ominaisuudet
· maksimoida
materiaalien ja niihin
sitoutuneen arvon
kiertoa taloudessa
mahdollisimman
pitkään
· minimoida tuotannossa
ja kulutuksessa
syntyvän hukan ja
jätteen
· korjaamalla
· päivittämällä
· uudelleenvalmistamalla
· jälleenmyymällä
· tuote palveluna -
liiketoimintamallilla
(esim.
liisaussopimukset)
· luomalla lisäarvoa esim.
palveluilla ja digitaalisiin
ratkaisuihin
perustuvalla
älykkyydellä
· mahdollisimman
kestäviksi ja
pitkäikäisiksi
· modulaarisiksi,
muunneltaviksi ja
mukautuviksi, jotta niitä
voidaan kehittää ja
parantaa tekemättä
koko tuotetta uudelleen
· kestämään
uudelleenkäyttöä ja -
valmistamista tai
kierrättämistä
uusiomateriaaliksi
säilyttäen niihin
sitoutuneen arvon
mahdollisimman hyvin
· älykkyyden lisääminen
tuotteisiin
· Hyvät mekaaniset
ominaisuudet
· Tarkoituksenmukainen
fysikaalinen rakenne
· Hyvät mekaaniset
ominaisuudet
· Tarkoituksenmukainen
kemiallinen koostumus
· Sähköiset ominaisuudet
· Optiset ominaisuudet
BIOKIERTOTALOUSMATERIAALIEN TÄRKEITÄ OMINAISUUKSIA
Tavoitteena on tuotteiden materiaalitehokkuus, kestävyys ja korjattavuus.

COPYRIGHT©PÖYRY
MAALISKUU 2016
KIERTOTALOUDEN TIUKAT MUTTA OSIN RISTIRIITAISET
VAATIMUKSET
Ihanteelliset materiaalit olisivat joskus yht’aikaa vastakkaisissa tiloissa... Mutta
realismi vaatii toista
Tuotteen pitkäikäisyys
Uuden tuotteen paremmat ominaisuudet
(esim. vähäpäästöisemmät autot,
energiatehokkaammat kylmälaitteet)
Materiaalien kestävyys Keveys ja materiaalitehokkuus
Älykkyyden lisääminen tuotteisiin
Esim. harvinaisten maametallien käytön
lisääntyminen, materiaalien kierrätyksen
vaikeutuminen
Materiaalien kierron maksimointi
Materiaalien heikkeneminen
ikääntymisilmiön kautta
Materiaalien korkeat kierrätysasteet
Lisääntynyt vedenkulutusta ja
vesiekosysteemeihin kohdistuvat riskit

COPYRIGHT©PÖYRY
Ceramics
Metals and
alloys
Foam
Wood
Polymers
Composites
Leather
Silk
Cotton
Bamboo
0.01 0.1 1 10 100 1000
1000
100
10
1
Specificstrength(MPa/(Mgm-3))
Specific stiffness(GPa/(Mg m-3))
Kevlar
Carbon
fibre
MAALISKUU 2016
2016 2025
RUNNING MAN - KEHITYSPOLKU
KIERTOTALOUSMATERIAALEILLE
Ensimmäiset ihmisen käyttämät materiaalit olivat komposiitteja: puuta, nahkaa ja
erilaisia kasvikuituja.
Graph : Bioinspired structural materials : Ulrike G. K. Wegst1*, Hao Bai2, Eduardo Saiz3,
Antoni P. Tomsia2 and Robert O. Ritchie2,4* Nature Materials
Ceramics
Metals and
alloys
Foam
Leather
Silk
0.01 0.1 1 10 100 1000
1000
100
10
1
Specificstrength(MPa/(Mgm-3))
Specific stiffness(GPa/(Mg m-3))
Kevlar
Carbon
fibre
Wood
Polymers
Composites
Cotton
Bamboo

COPYRIGHT©PÖYRY
BIOKIERTOTALOUSMATERIAALIEN TOIMIJAT
MAALISKUU 2016

COPYRIGHT©PÖYRY
MAALISKUU 2016
YRITYKSET JA MATERIAALIKLUSTERIT
YRITYKSET
· Metsä
· Stora Enso
· UPM
· Ahlstrom
· Plasthill
· Sellusta
· Aqvacomp
· Outotec
· NMC Cellfoam
MATERIAALIKLUSTERIT
· 3D-tulostus
· Mikrobitehtaat
· Biokuidut
· Ligniini
Ehdotus

COPYRIGHT©PÖYRY
ENEMMÄN KUIN VISIO: JO ARKIPÄIVÄÄ MUTTA PANOSTUSTA
TARVITAAN
34
Suomella on suuri osa jo olemassa yrityksiä myöten, mutta tarvitaan panostusta
sekä kokonaisuuden muodostamista
Kasvukävyssä” olemme luetelleet
tärkeät materiaalit ja esimerkkejä
niiden parissa jo työskentelevistä
suomalaisyrityksistä,
tutkimuslaitoksista ja yliopistoista.
Tulossa on
tarkka kuvaus materiaaleista, niiden
ominaisuuksista ja mahdollisuuksista
Komposiitit, yhdistelmämateriaalit,
tarjoavat mahdollisuuden esim.
yhdistää Outotecin
metallurgiaosaamisen ja biopohjaiset
materiaalit – tai keraamiset materiaalit
ja biomateriaalit. Biometallit ja
biokeraamiset komposiitit ovat vain
esimerkkejä siitä mitä Suomessa
voidaan tehdä jo olemassa olevien
toimijoiden taholta.
Nahka
Puuvilla
Silkki
Metallit
Vaahto
Valmet, VTT,
LUT
University of Oulu, VTT
Kemira, JVS
polymers
Korvaavat
kuidut: Aalto,
TKK, Stora
Enso, UPM,
Metsä
Soleplex Oy
Teräskonttori Oy
VTT, NMC
Cellfoam Oy
Outotec
Polymeerit
Keramiikka
Nanosellu
Erikoiskuidut
Hiili-kuitu / Kevlar
Puu ja sellu
Stora Enso,
UPM, Metsä,
Aqvacomp
Stora Enso,
UPM, Aalto, VTT
Biopohjaisia
Ei-biopohjaisia
Biopohjaisia ja ei-biopohjaisia
MAALISKUU 2016

COPYRIGHT©PÖYRY
MAALISKUU 2016
METSÄ GROUP
Äänekosken biojalostamoon liittyviä hankkeita
· Biokomposiittivalmistaja Aqvacomp Oy on tehnyt sopimuksen
Metsä Fibren (Äänekosken tehdas) kanssa helmikuussa 2016.
– Sellukuidusta ja muovista valmistettua biokomposiittia voidaan
käyttää korvaamaan muovia esim. elektroniikka- ja
autoteollisuudessa.
– Ensimmäisessä vaiheessa Aqvacomp rakentaa Metsä Groupin
Rauman sellutehtaalle tuotantolaitoksen, jonka on tarkoitus
aloittaa toimintansa vuoden 2017 alussa.
– Tuotantoa laajennetaan mahdollisesti rakentamalla vielä
suurempi laitos Äänekoskelle biojalostamon käynnistyttyä.
· Metsä Group on jatkanut kehitystyötä tekstiilikuitujen
valmistuksessa ioninen neste -menetelmällä (ionic liquid, IL)
japanilaisen Itochu Corporationin kanssa: ensimmäiset
kankaat on jo valmistettu laboratoriossa, ja seuraavaksi
valmistellaan koetehdasmittakaavan tuotantoa.
· Lisäksi tutkimus ligniinin jalostamiseksi uusiksi tuotteiksi
jatkuu. Ligniinituotteiden valmistus koetehdasmittakaavassa
on tarkoitus aloittaa vuoden 2016 aikana.
Yritys Monikansallinen yritys
Omistus/
rahoitus
Metsäliitto Osuuskunta, johon kuuluu
n. 116 000 metsänomistajaa
Toimipaikka Espoo
Liiketoiminta Tuotanto, teknologian kehitys
Teknologian
valmiusaste
Tutkimustyö ligniinin jalostuksessa.
Tekstiilikuitujen kehittäminen
yhteistyössä Itochu Corp. kanssa.
Yhteistyötahot Aqvacomp, Itochu Corporation, Aalto
yliopisto
Internet www.metsagroup.com
Mahdollisuudet ja haasteet
• Kehitystyötä sekä ligniinin että tekstiilikuitujen
alueella
• Biojalostamo avaa uusia mahdollisuuksia
liiketoiminnan luomiseksi uudenlaisten
biopohjaisten materiaalien valmistuksessa
yhteistyössä laajan toimijaverkoston kanssa.

· Stora Enson Primeforma-pakkausrasiat, jotka tulivat markkinoille
2010, on tehty sellukuidusta (vähintään 87%) ja polymeereistä
(max. 13%). Primeforma-tuotteita käytetään juusto- ja
lihapakkauksissa, joten ne on hyväksytty elintarvikekelpoisiksi.
· Primeforma on vaihtoehto muovisille pakkausrasioille, ja niiden
hiilijalanjälki on 65-90% pienempi kuin perinteisten
muovipakkausten. Primeforma on yhteensopiva nykyisten
lämpömuovautuvien pakkauslinjojen kanssa, ja sillä on hyvä
tulostettavuus ja hyvät sulkuominaisuudet.
· Primeforma on kehitetty läheisessä yhteistyössä HK Ruokatalon ja
Sealpacin kanssa. Sealpac valmistaa lämpömuovautuvien
pakkausten konelinjastoja.
· Lisäksi Stora Enso on avannut pääkonttorinsa yhteyteen
pakkausliiketoimintojen innovaatiokeskuksen, jossa se kehittää
yhdessä siruyhtiö NXP:n kanssa uusia pakkausratkaisuja.
· Imatran tehtaalla on meneillään mikroselluloosan
kaupallistamisvaihe. Mikrokuitusellua käytetään rasva- ja
happisulkuihin sekä biohajoavana, alumiinikalvon korvaavana
tuotteena nestepakkauksissa. Stota Enso tekee tällä alueella
yhteistyötä Elopakin kanssa.
· Sunilan tehtaalla käynnistellään kaupallista ligniinituotantoa.
Ligniinituotteilla voidaan korvata teollisuuden käyttämiä fenoleja ja
polyoleja.
Omistus/
rahoitus
Listautunut Helsingin ja Tukholman
pörssiin
Toimipaikka Helsinki
Liiketoiminta Stora Enso tuottaa pakkauksia,
biomateriaaleja, puuta ja paperia
kansainvälisille markkinoille. Sen
tavoitteena on korvata
uusiutumattomat materiaalit uusilla
tuotteilla ja palveluilla, jotka
perustuvat puuhun ja muihin
uusiutuviin materiaaleihin.
Teknologian
valmiusaste
Primeforma-leikkelepakkauksia
käytetään elintarviketeollisuudessa.
Yhteistyötahot Primeforma kehitettiin yhteistyössä
HK Ruokatalon ja Sealpacin kanssa.
Lisäksi mm. NXP ja Elopak. Stora
Enso osallistuu myös useisiin
tutkimushankkeisiin yliopistojen,
tutkimuslaitosten ja muiden yritysten
kanssa.
Internet www.storaenso.com
STORA ENSO
· Useita tuotekehityshankkeita esim. sellupohjaisista
materiaaleista, komposiiteista ja biomuoveista.
· Tavoite on korvata uusiutumattomat materiaalit
uusiutuvaan materiaaliin pohjautuvilla tuotteilla.
MAALISKUU 2016

· UPM:n ForMi-granulaatit on valmistettu polymeereistä ja jopa 50-
prosenttisesti selluloosakuidusta
· UPM lupaa joustavaa ja luotettavaa prosessoitavuutta
ruiskuvalusovelluksiin, joista saadaan puhtaita ja hajuttomia
komposiittituotteita
· Useita ForMi-laatuja on hyväksytty leluihin ja elintarvikekontaktiin
sopivaksi
· ForMia käytetään huonekalujen ja elektroniikkatuotteiden
valmistuksessa
– Genelec on valmistanut vuodesta 2013 kaksi huippuluokan M-
sarjan kaiutinmallia käyttäen ForMia kotelomateriaalina.
– KeepLoop on valmistanut mikroskooppilisälaitteen kännykälle, jonka
kuoressa muovi on korvattu ForMilla (vuodesta 2012).
– Onnioon on myynyt 2012 alkaen täysin kierrätettävää Formista
valmistettua tiskiharjaa (40-prosenttisesti sellupohjainen), ja se
suunnittelee tuovansa markkinoille erilaisia biokomposiitista
valmistettuja siivous- ja puutarhatuotteita.
– Puustelli on kehittänyt yhteistyössä UPM:n kanssa keittiökaappien
runkoja (myynnissä vuodesta 2013), jotka ovat kevyempiä ja
paremmin rasitusta ja kosteutta kestäviä kuin lastulevy ja lisäksi ne
ovat kierrätettäviä.
– Tregren on vuodesta 2013 valmistanut ForMista Genie-
sisäpuutarhoja, jotka perustuvat vesiviljelyyn.
· Lisäksi UPM Biochemicals keskittyy kemiallisiin rakenneaineisiin
(korvaajia öljypohjaisille), ligniinituotteisiin, biofibrilleihin ja
biolääketieteen tuotteisiin.
ForMi – Kuitu- ja polymeeripohjainen
komposiitti
UPM
Lähde: http://www.upm.com/formi/Pages/default.aspx
MAALISKUU 2016
Toimipaikka Helsinki, Finland
Liiketoiminta Maailman johtava sellun, paperin,
lastulevyn, sahatavaran, tarrojen ja
komposiittien, bioenergian,
biopolttoaineiden ja biokemikaalien
valmistaja.
Teknologinen
valmiusaste
Kehittää, valmistaa, markkinoi ja
myy ForMi-granulaatteja teollisuus-
ja kuluttaja-sovelluksiin. Tehdas
sijaitsee Lahdessa.
Yhteistyötahot Genelec, KeepLoop, Onnioon,
Puustelli, Tregren, useita
yhteistyötahoja Biofore Concept
Car –hankkeessa
Internet www.upm.com

· Lujitettuja RTC-kestomuovikomposiitteja käytetään
sisäpaneeleissa ja puolirakenteellisissa osissa kuljetus-,
merenkulku- ja rakennusaloilla. Käyttämällä RTC-paneeleja
voidaan korvata lasikuituja luonnonkuiduilla.
· Ahlstrom tutkii biokomposiitteja, joiden myönteiset
ympäristövaikutukset syntyvät biopohjaisten materiaalien
käytöstä ja keveydestä. Luonnonkuitulevyjen tärkeimpiä
käyttötarkoituksia ovat rakennuslevyt, huonekalut ja
sisustusratkaisut, urheilu- ja vapaa-ajan välineet sekä
kuljetusratkaisut.
· Alstromin tuote- ja teknologiakehitys panostaa myös
nanoselluloosaan ja sen käyttöön sulkupinnoitteissa,
suodatuksessa ja biokalvoissa korvaamaan öljypohjaiset
muovit biopohjaisilla raaka-aineilla. Nanoselluloosassa
yhdistyy parhaimmillaan koon (laaja pinta-ala) ja sellun
hyvät luontaiset ominaisuudet.
Omistus/
rahoitus
Ahlstromin osake on noteerattu
NASDAQ OMX Helsingissä
vuodesta 2006
Toimipaikka Helsinki
Liiketoiminta Tuotanto, teknologian kehitys
Teknologian
valmiusaste
Luonnonkuitupohjaisten
komposiittien kehittäminen.
Tutkimuskohteita ovat mm.
biokomposiitit ja nanoselluloosa.
Yhteistyötahot Yhteinen RTC-kehitystyö Finn-
Marinin kanssa
Internet www.ahlstrom.com
AHLSTROM
· Kehitystyötä sekä biokomposiittien että nanosellun
alueella
· Ympäristönäkökulmasta tavoitteena fossiilisten
raaka-aineiden korvaaminen ja kevyempien
tuoteratkaisuiden löytäminen
· Tähtäimenä erityisesti korkean jalostusasteen
tuotteet
MAALISKUU 2016

COPYRIGHT©PÖYRY
Yritys Start-up –yritys, perustettu 1996
Toimipaikka Kontiolahti
Liiketoiminta Kareline-luonnonkuitukomposiitti-
materiaalia ja tuotteita sisältäen
avaimet käteen -palvelua
suunnittelusta ruiskuvalettuihin
tuotteisiin
Teknologinen
valmiusaste
Kaupallista tuotantoa
Yhteistyötahot Jolla, Droplet Hitech Design (Lastu)
Internet www.plasthill.fi
MAALISKUU 2016
· Plasthillin Kareline-materiaalit, jotka ovat Puugian (Joensuun
puuteknologiakeskus) kehittämiä, ovat ruiskuvaluun ja
ekstruusioon soveltuvia luonnonkuitulujitettuja
kestomuovikomposiittimateriaaleja. Tämä biomateriaali koostuu
50% mäntykuidusta (ensiöhavupuukuidusta) ja 50%
kestomuovista.
· Kareline-materiaalit ovat kierrätettäviä. Lisäksi näitä 100%:sesti
luonnollisesti biohajoavia polymeerejä, jotka on tehty uusiutuvista
raaka-aineista, voidaan käyttää komposiitin matriisina.
· Kareline-materiaalit
– Kuitulujitettuja PP-pohjaisia komposiitteja käytetään esim. sisä- ja
ulkokalusteissa, sisustuskomponenteissa, teknisissä
komponenteissa, työkalujen kahvoissa, taloustarvikkeissa,
kansissa ja saunatuotteissa.
– Kuitulujitettu ABS soveltuu esim. laitekoteloihin, autonosiin,
työkalujen kahvoihin, urheiluvälineisiin ja huonekaluihin.
– Kuitulujitettuja PS-pohjaisia komposiitteja käytetään mm. kellojen
ja korujen pakkauslaatikoihin, kosmetiikkapakkauksiin ja koriste-
esineisiin.
– Kuitulujitettuja POM-pohjaisia komposiitteja käytetään teknisissä
sovelluksissa kuten koneiden ja laitteiden osissa, vaihteissa,
liukulaakereissa ja -kiskoissa sekä keloissa.
– Kuitulujitteisella PLA-pohjaisella materiaalilla parannetaan PLA:n
käyttö- ja ruiskuvaluominaisuuksia.
· Plasthill valmistaa Kareline-pohjaisia tuotteita kuten Kupilka-
retkeilyastioita, Kaarna-tarjottimia ja Oksava-USB-tikkuja.
· Flaxwood-kitarat valmistetaan Kareline FLX-materiaalista.
· Plasthill toimittaa Droplet Hitech Designille Kareline-komposiittia,
jota käytetään Jollan tablettien kuorimateriaalina.
Mäntykuitu- ja kestomuovipohjaiset
komposiitit
PLASTHILL
Lähde: http://www.plasthill.fi/fi/kareline/luonnonkuitukomposiitit

COPYRIGHT©PÖYRY
MAALISKUU 2016
· Sellusta Finland kehittää suomalaisesta havu- ja
koivusellusta design-valaisimia ja valoseinäelementtejä,
ekologisia pakkauksia sekä askartelumassaa ja -levyjä:
– Fun Pulp™-askartelumassa ja Fun Panel™-askarteluarkki
ovat myrkyttömiä, maalattavia ja uudelleenkäytettäviä eivätkä
ne sotke tai pölise ja ne voidaan hävittää polttamalla.
– Sukarwood-pakkaukset on valmistettu puukuitupohjaisesta,
ekologisesta ja uudelleenkäytettävästä pakkausmateriaalista,
johon voidaan yhdistää graafisia erikoisratkaisuja tai
personoituja älyominaisuuksia.
· Yrityksen palvelukonsepti perustuu kiertotalouteen: tuotteet
voi käyttää uudelleen tai kierrättää raaka-aineeksi.
– Esimerkiksi valaisimen varjostin voidaan korvata uudella ja
vanhasta tehdä mm. käyntikortteja.
· Sellusta Finland myy tuotteitaan ja palveluitaan niin
suoraan kuluttajille kuin yrityksille, ja verkkokauppa aukeaa
maaliskuussa 2016.
· Puukuidusta valmistetut tuotteet
vaihtoehdoksi öljypohjaisille
muovituotteille
· Keskittyy tällä hetkellä kuluttajien
tietoisuuden lisäämiseen tuotteista sekä
resurssien oikeaan kohdentamiseen
SELLUSTA FINLAND
Yritys perustettu 2015
Toimipaikka Jyväskylä
Liiketoiminta Tekee uudenlaisia, ekologisia
tuotteita sellusta.
Teknologinen
valmiusaste
Tuotteet suunnitellaan ja
valmistetaan Suomessa, pääosin
käsityönä.
Yhteistyötahot Jyväskylän Yritystehdas, useita
yliopistoja, ammattiopistoja,
puusepänverstaita ja
sisustusammattilaisia
Internet www.sukarwood.fi

COPYRIGHT©PÖYRY
Yritys perustettu 2014
Toimipaikka Sastamala
Liiketoiminta Muovi- ja komposiittimateriaaleja
valmistava yritys. Yhtiö
kaupallistaa Elastopoli Oy:n puu-
muovikomposiittien kehitystyötä
ja sen materiaaleja.
Teknologinen
valmiusaste
Patentoitu teknologia.
Ensimmäinen tuote 2009.
Komposiittituotanto käynnistyy
Metsä Fibren tehtailla Raumalla
2017 alussa ja laajentuu
Äänekosken tehtaalle.
Yhteistyötahot Metsä Fibre Oy, Flaxwood Oy
Internet www.aqvacomp.fi
MAALISKUU 2016
· Noin kymmenen vuotta sitten Aalto-yliopistosta alkunsa
saanut Aqvacomp-teknologia käyttää sellukuitua
muovin lujitteena rikkomatta sen rakennetta, mikä antaa
biokomposiitille erinomaiset tekniset ominaisuudet ja
prosessoitavuuden.
· Teknologia soveltuu käytettäväksi monien eri polymeerien
kanssa (esim. PP, PE, PS, ABS ja PLA), ja Aqvacom-
komposiitteja on saatavissa satoja eri laatuja lopputuotteen
vaatimusten mukaisesti.
· Aqvacomp-komposiitteja voidaan käyttää olemassa olevilla
laitteilla (mm. ruiskuvalussa ja ekstruusiossa) muovin
tapaan.
· Komposiittien loppukäyttökohteita ovat erityisesti tekniset,
akustiset ja haptiset (tuntuma) tuotteet. Ensimmäinen
Aqvacomp-komposittista valmistettu tuote oli kitaran
otelauta vuonna 2009.
· Alkuvaiheessa Aqvacomp tähtää korkean lisäarvon
tuotteisiin mutta pyrkii jatkossa myös suuriin
volyymeihin. Komposiitilla voidaan korvata esim.
mineraaleilla lujitettua propeenia, jota autoteollisuudessa
käytetään n. 2 milj. t/a.
· Vuonna 2015 Aqvacomp ja soittimia
komposiittimateriaaleista valmistava Flaxwood voittivat
kolmannen sijan Wood and Natural Fibre Composite Award
-kilpailussa Saksan Kölnissä.
· Aqvacomp-prosessi käyttää kuivaamatonta sellua
suoraan tehtaalta, mikä parantaa lopputuotteen
teknisiä ominaisuuksia sekä lisää energia- ja
logistiikkatehokkuutta.
· Sellukuidulla lujitetusta materiaalista voidaan
valmistaa kevyitä rakenteita.
· Biomassan käytöllä korvataan öljypohjaisia raaka-
aineita.
· Suuret käyttökohteet autoteollisuudessa ja
kulutustuotteissa, kuten elektroniikassa.
AQVACOMP

COPYRIGHT©PÖYRY
MAALISKUU 2016
OUTOTEC
· Outotecin teknologioita käytetään mm. perusmetallien
tuotantoon sekä rautamalmin, ferroseoksien ja
titaanipitoisten raaka-aineiden prosessointiin,
rikkihapon tuotantoon sekä alumiinioksidin ja
kevytmetallien tuotantoon, poistokaasujen käsittelyyn,
koksitukseen, bioenergian tuottamiseen, öljyliuskeen ja
öljyhiekan jalostamiseen sekä teollisuusvesien
käsittelyyn.
· Yhtiön ympäristö- ja energialiiketoiminta keskittyy
vähentämään merkittävästi kaivosten ja jalostamojen
veden- ja energiankulutusta. Useat Outotecin
menetelmät ovat saaneet EU:n BAT-hyväksynnän.
· Yhtiöllä on myynti- ja palvelukeskuksia 27 maassa
kuudella mantereella sekä tutkimuskeskus
Frankfurtissa ja Porissa. Oman teollisen valmistuksen
osuus liikevaihdosta on pieni: Outokummun konepaja
tekee laitteistoja ja Lappeenrannan tehdas valmistaa
teollisia suodattimia.
· Marraskuussa 2007 Outotec sai Cleantech Finland
prosessisarjan -palkinnon ferrokromiprosessistaan,
joka pienentää ferrokromitehtaiden energiankulutusta
ja hiilidioksidipäästöjä.
· Vuonna 2016 Outotec pääsi sijalle 3 maailman 100
vastuullisimman yrityksen The Global 100 -listalla
(yhtiö on ollut listalla vuodesta 2013).
· Vuosiksi 2013–2014 Outotec pääsi ensimmäistä kertaa
Dow Jonesin kestävän kehityksen Euroopan indeksiin.
Yritys Perustettu 2006 Outokumpu Oyj:n erottaessa
teknologiatoimintansa omaksi yhtiökseen
Omistus/
rahoitus
Listautunut Helsingin pörssiin (OTE1V)
Toimipaikka Espoo
Liiketoiminta Teknologia- ja projektiyritys, joka myy
kaivosteknologia- ja laitoshankkeita: kokoaa
toimitusketjun, suunnittelee ja toimittaa prosessin
sekä kouluttaa asiakkaan hoitamaan sitä.
Teknologian
valmiusaste
Toimittaa teknologiaa ja prosesseja metallurgiaan ja
mineraalien jalostukseen.
Yhteistyötahot Outotec toteuttaa projektinsa usein yhdessä
kumppaniensa kanssa. Kemiran kanssa strateginen
yhteistyö teollisuusvesien käsittelyssä. Sandvic
Miningin kanssa yhteistyötä mineraalien
hienonnuksessa. Industrial Waters Excellency Center
yhdessä Kemiran, Lahden Seudun Kehityksen ja
Severstalin kanssa. Kehittää Global Oil Shale Groupin
kanssa kaupalliseen käyttöön tulevaa kerogeenin
rikastusprosessia. Mukana WWF:n, Climate
Leadership Councilin ja Baltic Sea Action Groupin
toiminnassa.
Internet www.outotec.com
· Runsaasti patentoituja keksintöjä (mm. leijupetiteknologia)
· Yhtiö pitää kasvualueinaan Kiinaa, Intiaa ja Afrikkaa, joissa
ympäristölainsäädäntö on kiristymässä.

COPYRIGHT©PÖYRY
MAALISKUU 2016
NMC CELLFOAM
· NMC Cellfoam on yksi johtavista solumuovi- ja
solukumituotteiden valmistajista Suomessa. Yhtiöllä on laajaa
materiaaliosaamista, ja se pystyy toimittamaan asiakkaille
räätälöityjä ratkaisuja.
· Liiketoimintaan kuuluvat eristäminen, tiivistäminen, melun- ja
tärinänvaimennus sekä suojaus- ja pakkausratkaisut.
· Tietyllä solupolyeteenilaadulla on erittäin hyvä luonnollinen lujuus,
jota voidaan vielä vahvistaa eri menetelmillä. Solumuovin
umpinainen rakenne on myös luonnostaan vesi-, ilma- ja
pölytiivis, mikä tekee siitä erinomaisen eristysmateriaalin.
Toisaalta solumuovi voidaan myös rei’ittää ilmanvaihtoa varten.
· Yhtiön tuotevalikoimasta löytyy mm. tiivisteitä, eristeitä, profiileja
ja pakkaussuojia sekä erikoistuotteista esim. lämpöpohjalliset,
turvapipot, retkipatjat ja pelastuspaarit.
· Vuonna 2004 yhtiö sijoittui Varsinais-Suomen INNOSUOMI -
kilpailussa toiseksi viillotustekniikallaan, joka muuttaa solumuovin
hengittäväksi ja taipuisammaksi materiaaliksi sovelluskohteenaan
esim. lämpömatto, patjanalusmatto, kelluntahaalari,
raviohjastajan liivi ja voimaharjoitteluun tarkoitetut housut.
· Marraskuun 2013 Laitilassa toiminut NMC
Cellfoam Oy ja Kangasalla toiminut Oy
Noisetek Ab yhdistyivät, ja toiminta siirtyi
Ruskon tehtaalle.
· Yritys hakee kasvua.
Yritys Perustettu Fagerdala Tuotanto
Oy -nimisenä vuonna 1975,
yrityskaupan myötä vuodesta
2006 NMC Cellfoam Oy. NMC-
konserni on belgialainen
perheyhtiö.
Toimipaikka Tampere
Liiketoiminta Polymeeristen muovien
jatkojalostaminen, myynti ja
markkinointi
Teknologinen
valmiusaste
Valmistaa tiivisteitä, eristeitä ja
pehmusteita teollisuuden sekä
elinkeinoelämän tarpeisiin
Internet www.cellfoam.fi

COPYRIGHT©PÖYRY
· Kun konevalmistajien tarvitsemat varaosat 3D-tulostetaan
tilauksesta, poistetaan hävikki sekä säästetään
merkittävästi varastotilaa ja sitoutunutta pääomaa.
Valmistettaessa osat vielä lähellä loppukäyttäjää,
säästetään toimitusajassa ja kuljetuskustannuksissa.
· Vuoden 2016 alussa Aalto-yliopisto ja Teknologian
tutkimuskeskus VTT ovat käynnistäneet digitaalisiin
varaosiin keskittyvän kaksivuotisen tutkimushankkeen.
· Hankkeen tavoitteena on siirtyä digitalisoitumisen avulla
perinteisestä varaosien valmistusketjusta ja varastoinnista
dynaamiseen ja lisäarvoa tuottavaan verkostomalliin,
jossa varaosat ja niihin liittyvä tieto siirretään ja
säilytetään digitaalisesti. Osien valmistus tapahtuu 3D-
tulostamalla tarpeen mukaan mahdollisimman lähellä
loppukäyttäjää.
· Mukana on 13 yritystä: 3D Online Factory Oy, 3DTech
Oy, AM Finland Oy, Hetitec Oy, Kone Oyj, Laserle Oy,
Materflow Oy, Multiprint 3D Oy, Patria Aviation Oy,
Raute Oyj, Rolls-Royce Oy Ab, Sacotec Components
Oy ja Wärtsilä Finland Oy. Teknologiateollisuus ry
toimii hankkeen yhteistyökumppanina.
· Noin 1,4 miljoonan euron hanke on osa Tekesin Teollinen
Internet -ohjelmaa.
· Materiaaleista osa on biomateriaaleja ja
biokomposiitteja
· 3D-tulostettuihin varaosiin keskittyviä
verkostoja ei ole vielä olemassa
teollisuudessa.
· Toimialalla on runsaasti
kasvumahdollisuuksia.
· Suomalaiset yritykset voivat olla
edelläkävijöitä kansainvälisessä
digitaalisten varaosien verkostossa.
· Haasteina mm. kriittisten osien
toimintavarmuuden takaaminen,
materiaalitarjonta, tietoturva, suurten/
monimutkaisten osien digitalisointi ja
valmistaminen riippumatta
maantieteellisestä sijainnista sekä toimivan
palveluketjun luominen.
DIGITAALISET (BIO)VARAOSAT
Tarvepohjainen 3D-valmistus osana biokiertotaloutta
MAALISKUU 2016

COPYRIGHT©PÖYRY
· Synteettisen biologian keinoin voidaan suunnitella ja valmistaa
aivan uudenlaisia biologisia systeemeitä (eläviä koneistoja),
joita ei löydy luonnosta, ja näin kehittää uusia tehokkaita
teollisia prosesseja ja tuotteita.
· Vuonna 2014 käynnistyneessä viisivuotisessa Elävät tehtaat -
tutkimusohjelmassa Aalto-yliopisto, Teknologian
tutkimuskeskus VTT ja Turun yliopisto kehittävät ja
hyödyntävät Suomessa synteettiseen biologiaan perustuvia
mahdollisuuksia.
· Tavoitteena on rakentaa mikrobeihin uusia synteesireittejä,
joilla yksinkertaisista hiiliyhdisteistä rakennetaan isompia,
paremman käyttöarvon yhdisteitä, kuten polymeerejä,
korvaamaan öljypohjaisia materiaaleja.
· Tällä hetkellä biologisten tuotanto-organismien tekeminen on
hidasta, koska jokainen on räätälöitävä erikseen. Sen sijaan
mikrobeja pitäisi pystyä valmistamaan teollisesti
järjestelmällisen suunnitteluprosessin kautta automaattisella
tuotannolla standardiosista.
· Ohjelmassa pyritään luomaan uudenlainen ja
kansainvälisesti kilpailukykyinen toimintaympäristö, jossa
yhdistyvät tutkimus, koulutus ja teollinen toiminta.
· Noin 4 miljoonan euron ohjelma on osa Tekesin strategisia
tutkimusavauksia.
· Synteettistä biologiaa pidetään yhtenä
tulevaisuuden läpimurtoteknologiana, jolla
on suuri vaikutus myös kiertotalouteen.
· Mahdollisuus kehittää visionäärisiä
ratkaisuja kestävää bio-pohjaista
yhteiskuntaa varten.
· Organismien toimintaa ei tunneta vielä
riittävän hyvin; mikrobia ei ole helppo
muokata tuottamaan sellaista, mistä se ei
itse hyödy; ja komposiittien tuotannossa
pitää pystyä yhdistämään monta eri asiaa.
· Ohjelman pääpaino on energiaa
säästävien ja hiilipäästöjä vähentävien
prosessien kehityksessä.
MIKROBITEHTAAT
Synteettisen biologian avulla biomateriaaleja
MAALISKUU 2016

COPYRIGHT©PÖYRY
MAALISKUU 2016
Ioncell-menetelmä Spinnova VTT:n jätepuuvillan kuidutus
· Aalto-yliopistossa kehitetään Ioncell-F -
menetelmää puun selluloosan
liuottamiseksi tekstiilikuiduksi
myrkyttömällä ionisella liuottimella
(nestemäinen suola) suljetussa
prosessissa. Tämän jälkeen liuennut
selluloosa kehrätään kuiduiksi, joista
voidaan tehdä tekstiilejä ja vaatteita.
· Menetelmä on
ympäristöystävällisempi kuin
viskoosiprosessi.
· Syntyvä Ioncell-selluloosakuitu
tarjoaa vaihtoehdon puuvillalle ja
öljypohjaisille polyestereille.
· Tutkimusryhmän tavoitteena on kehittää
tuotanto teolliseen mittakaavaan ja
kansainvälinen kaupallinen menestys.
· The European Paper Recycling Council
palkitsi 14.10.2015 Aalto-yliopiston
puunjalostustekniikan laitoksen tutkijat
Ioncell-F-prosessin kehittämisestä.
· VTT:stä vuonna 2014 irtaantunut
Spinnova kehittää lankaa
sellusta.
· Yrityksen menetelmällä pystytään
valmistamaan sellumassasta
lankaa ilman monivaiheista
kemiallista pilkkomis- ja
uudelleenkuiduttamisprosessia.
· Prosessin kehityksessä on
sovellettu biomimetiikan
periaatteita ottamalla mallia
hämähäkin tavasta valmistaa
erityisen vahvoja kuituja.
· Niin prosessi kuin
lopputuotteetkin ovat
myrkyttömiä.
· Yritys on jo kaupallistamassa
puupohjaista tekstiilituotettaan, ja
teollisen mittakaavan 100-200
miljoonan tehdasinvestointi
saattaa käynnistyä viiden vuoden
kuluessa.
· VTT on kehittänyt jätepuuvillan
kuiduttamista, ja toiminnassa
oleva pilottilaitteisto tuottaa
menetelmällä uutta kuitua.
· Vanha vaate revitään, pestään
sekä pyöritetään ensin
korkeasakeutusreaktorissa ja sitten
lipeässä. Syntynyt tekstiilikuitu
ajetaan kehruulinjan läpi.
· Kemikaalien käyttö on vähäistä,
ja esim. viskoosin valmistuksessa
tarvittavan rikkihiilen sijasta
käytetään ureaa. Vettä kuuluu n.
70% vähemmän ja hiilijalanjäljen on
arvioitu olevan 40-50 % pienempi
kuin uuden puuvillan tuotannossa.
· Vuonna 2015 Avilon entisellä
kuitutehtaalla Valkeakoskella
käynnistyi VTT:n demolaitteisto, ja
2017 on tarkoitus tuottaa jo 50
tonnia tekstiilikuitua
koetehdasmittakaavassa.
USEITA KIINTOISIA SUOMALAISIA TEKSTIILIKUITUHANKKEITA
Tekstiiliteollisuuden toimintamallien uudistuminen vie aikaa, mutta tällä
vuosikymmenellä on jo lähdössä liikkeelle uusia aloitteita.

COPYRIGHT©PÖYRY
· Tekstiilien kiertotalous -hankkeessa mallinnetaan ja kokeillaan
kiertotalouden periaatteiden mukaista suljetun kierron ekosysteemiä,
joka mahdollistaa uudelleenkäyttöön soveltumattoman
tekstiilijätteen uudenlaisen teollisen hyödyntämisen.
· Teknologian tutkimuskeskus VTT:n koordinoiman projektin pilotti
käynnistyi toukokuussa 2015:
– Pääkaupunkiseudun Kierrätyskeskus Oy keräsi ja esikäsitteli puuvillaista
kuluttajapoistotekstiiliä, jota ei voinut käyttää uudelleen vaatteena tai hyödyntää
kierrätystuotteiden materiaalina.
– SUEZ murskasi ja hienonsi materiaalin.
– VTT valmisti kehittämällään menetelmällä materiaalista
selluloosakarbamaattiliuosta ja kuidutti liuoksen Valkeakoskella.
– Pure Waste kehrää kuidut langaksi ja valmistaa langasta neulosta.
– Seppälä suunnittelee ja valmistaa protomalliston sekä tuottaa pilotin jälkeen
kaupallisen malliston asiakkaille loppuvuodeksi 2016. Lisäksi Seppälä järjestää
myymälöissään käytettyjen vaatteiden keräyskampanjan keväällä 2016.
– Tavoitteena on myydä mallistoa uudelleenkäytettävässä RePack-pakkauksessa,
jostä ei synny pakkausjätettä ja jolla voi palauttaa käytöstä poistuneen tekstiilin
takaisin kiertoon Pääkaupunkiseudun Kierrätyskeskukseen lajiteltavaksi.
· Mukana on seitsemän yritystä: Ethica Oy, Pure Waste Textiles Oy,
Pääkaupunkiseudun Kierrätyskeskus Oy, RePack Oy, Seppälä
Oy ja SUEZ/SITA Suomi Oy (yhteistyössä Tekstiilipankki Oy:n
kanssa). Hanke on osa Tekesin Green Growth -ohjelmaa.
· Hanke palkittiin kunniamaininnalla Maailman talousfoorumin (WEF)
vuosikokouksessa Davosissa 19.1.2016.
· Tekstiilikuitujen kysyntä maailmassa
kasvaa, mutta nykyiseen
tekstiilituotantoon liittyy merkittäviä
ympäristö- ja ihmisoikeusongelmia.
· Uuden jätelain mukainen orgaanisen
jätteen (ml. tekstiilit) kaatopaikkakielto
astui voimaan vuoden 2016 alusta, ja
jätehierarkian
ensisijaisuusjärjestyksessä pyritään
uusiokäyttöön ennen polttoa.
· Poistotekstiilien käyttö uuden kuidun
raaka-aineena ratkaisee niin raaka-
aine - kuin jäteongelman.
· Kuluttajilla on merkittävä rooli
kiertotalouden ekosysteemin
onnistumisessa.
TEKSTIILIEN SULJETTU
BIOKIERTOTALOUS
Poistopuuvillasta uutta kuitua tekstiiliteollisuudelle
MAALISKUU 2016

COPYRIGHT©PÖYRY
MAALISKUU 2016
SUOMALAISIA LIGNIINIHANKKEITA
Lupaavimmat lyhyen ja keskipitkän aikavälin sovelluskohteet ligniinille löytyvät
fenoliformaldehydihartseista, komposiittien kestomuovihartseista ja hiilikuiduista.
· Alun alkaen ligniinin erotusta on kehitetty sellutehtaiden
talteenoton kapasiteetin nostamiseksi, mikä
mahdollistaa selluntuotannon lisäämisen.
· Innventia myi kehittämänsä Lignoboost-teknologian
Metsolle (nykyinen Valmet) 2008.
· Stora Enso käynnisti Sunilassa 50 000 t/a ligniiniä
tuottavan lignoboost-laitoksen 2015.
· UPM on kaupallistanut omat ligniinituotteensa
(BioPiva™ 100 ja BioPiva™ 238) ja myy lisäksi
yksinoikeudella yhdysvaltalaisen Domtarin BioChoiseTM-
ligniiniä Euroopassa.
· Mitä loppukäyttömahdollisuuksia ligniinille löydetään
tulevaisuudessa ja mikä on niiden markkina-arvo?

COPYRIGHT©PÖYRY
MAALISKUU 2016
· Sovelluskohteiden valtava määrä jo olemassa olevilla markkinoilla ja
fossiilisubstituutio kiertotaloudessa takaavat mahdollisuudet
· Uudet, kierrätettävät, biohajoavat biomateriaalit ja –komposiitit ovat
(bio)kiertotalouden ytimessä
· Kaikki osaamisalueet löytyvät Suomesta, ne on vain osattava paremmin
panna yhteen
· Voidaan vielä toimia epäpätevästi ja epäonnistua kehityksessä
Markkinat
Osaaminen
Toimenpiteet
Raaka-aineet ja
kiertotalous
JOHTOPÄÄTÖKSET
Suomen biokiertotalousmateriaalien keskiössä on komposiittien, tekstiilikuitujen ja
ligniinin kehitys. Kaikki menestyksen edellytykset ovat olemassa

COPYRIGHT©PÖYRY
MAALISKUU 2016
JOHTOPÄÄTÖKSET
Suomen biokiertotalousmateriaalien keskiössä on komposiittien, tekstiilikuitujen ja
ligniinin kehitys.
· Biokiertotalousmateriaalien taloudellista
vaikutusta tulevaisuudessa on arvioitu
työpaikkojen määrien kehityksellä.
Olemme muodostaneet kaksi
skenaariota:
– ”Kiertokasvu”: eri materiaalit kasvavat
”kietoutuneina toisiinsa” eli perusosaamista
hyödynnetään tehokkaasti moneen suuntaan
– ”Putkikasvu”: eri alueet ja yritykset yrittävät
omin voimin.
· Kasvuskenaarioille on lisäksi kuvattu
vaihteluväli (väritetty alue). Tämä johtuu
biomateriaalien kahtiajakautuneesta
luonteesta. Mitä enemmän siirrytään
vaativamman tason biomateriaaleihin,
sitä enemmän välillisiä työpaikkoja
luodaan. Toisaalta, jos pitäydytään
alhaisemman arvon ja
tietotaitovaatimusten biomateriaaleissa,
myös työpaikkojen määrä on vähäisempi.
0
5 000
10 000
15 000
20 000
25 000
30 000
35 000
40 000
45 000
50 000
2015 2017 2019 2021 2023 2025
Kiertokasvu Putkikasvu
Työpaikkojen määrä
biokiertotalousmateriaaleissa

COPYRIGHT©PÖYRY
MAALISKUU 2016
MITEN BIOKIERTOTALOUDEN DNA:TA VOI KÄYTTÄÄ
DNA-analogia tarjoaa mahdollisuuden visualisointiin, optimointiin, luokitteluun ja
moneen muuten vaikeasti suoritettavaan tehtävään
· DNA on koodi jota voi tulkita. Kun teemme biokiertotalousratkaisuille oman koodin (jonka ei
suinkaan tarvitse olla universaalinen kuten oman DNA:mme), voimme käsitellä eri
ratkaisuvaihtoehtoja uusilla tavoilla
· DNA voi sisältää esimerkiksi kuvauksen biokiertotalouden ekosysteemistä: toimijoista
(lukumäärä, tyyppi, toimintatapa), materiaaleista, dynamiikasta
· Voimme silloin
* optimoida biokiertotalousratkaisua esimerkiksi käyttämällä geneettistä algoritmia (kts. esim.
http://lipas.uwasa.fi/stes/step96/step96/salo/gao4.html). Tällöin yksi DNA = yksi ratkaisu, ja luomalla
populaation ratkaisuja ja muuntelemalla ja risteyttämällä niiden DNA:ta ja arvioiden parhaita
”yksilöitä”, saamme sukupolvien kierrossa parempia ja parempia biokiertotalousekosysteemejä:
optimoimme ratkaisua
* visualisoida ja esittää kuinka vaikkapa tietyn paikkakunnan kiertotalousratkaisu on kehittynyt ajan
kuluessa (kts.esim https://planeetanihmeet.wordpress.com/2011/05/17/mika-ihmeen-kladistiikka/)
· Luomalla ”DNA:n” biokiertotalousratkaisulle mahdollistamme joukon systemaattisia toimenpiteitä
joilla voimme pyrkiä kohti parempia ratkaisuja ja ymmärtää miten tietty
biokiertotalousekosysteemi toimii

COPYRIGHT©PÖYRY
MAALISKUU 2016
Kokonaisuus Eri materiaalit
· Materiaalien lujuudessa ja jäykkyydessä
tapahtuu kokonaisuudessaan kehitystä:
saamme yhä vahvempia ja
monikäyttöisempiä materiaaleja, ja myös muut
mainitsemamme ominaisuudet kuten
lämmönjohtavuus, biohajoavuus ja
magneettisuus mahdollistuvat uusilla
funktionaalisilla materiaaleilla
· Kiertotaloudelle, ja erityisesti biokiertotaloudelle,
tämä merkitsee erittäin paljon: voimme
pienentää materiaalien määrää, luoda uusia
materiaalitehokkaita ratkaisuja, pidentää
kiertoja ja luoda kokonaan uusia
kiertopolkuja esim. magneettisuuden avulla
· Samalla puupohjaiset materiaalit ja
biomateriaalit laajenevat ominaisuusalueille,
joilla nyt on vain epäorgaanisia materiaaleja
kuten metalleja
· Puu, biokomposiitit, komposiittipolymerit eli
hahmon “vatsa” ja “rinta” sulautuvat yhä
enemmän yhtenäiseksi alueeksi: uudet
ratkaisut ovat usein yhdistelmämateriaaleja.
Suomelle tämä on etu: meillä on laaja
materiaaliosaaminen ja runsaasti raaka-aineita
· Vaahdot ja muut huokoisat materiaalit,
hahmon toinen “jalka”, vahvistuvat: voimme
ohjata eri biomateriaaleja vaahtomaisiksi ja
saada keveyttä, lujuutta, lämmöneristystä ja
paljon muuta
· Kehittyneimmät käytössä olevat materiaalit
kuten hiilikuitu ja kevlar saavat myös sekä
uusia ominaisuuksia että uusia
valmistusreittejä (biokuidut)
· Samalla metallit ja keraamiset materiaalit
myös kehittyvät, antaen uusia
mahdollisuuksia biokomposiiteille
SELITYS ”RUNNING MANILLE”
Mitä kuva ennakoi?

Biomateriaalit tulevaisuuden kiertotaloudessa

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (9)

Viewers also liked

Viewers also liked (20)

Similar to Biomateriaalit tulevaisuuden kiertotaloudessa

Similar to Biomateriaalit tulevaisuuden kiertotaloudessa (20)

More from Sitra / Ekologinen kestävyys

More from Sitra / Ekologinen kestävyys (20)

Biomateriaalit tulevaisuuden kiertotaloudessa