Selluloosan uudet tuotteet. Puhutaan metsästä Keski-Suomi ja Tulevaisuuden metsät 2040-tilaisuus Ali Harlin, tutkimusprofessori

1. Selluloosan uudet
tuotteet
Puhutaan metsästä
Keski-Suomi ja Tulevaisuuden metsät 2040-tilaisuus
4.4.2019 klo 12.30–18.30 Scandic Laajavuori
Ali Harlin, tutkimusprofessori (ali.harlin@vtt.fi)
3.4.2019 VTT – beyond the obvious 1

2. Puusta supermateriaaliksi!
2
Puutavara Paperi Uudet materiaalit Kemikaalit
Puun
rakenne
Kuidun
rakenne
Soluseinän
rakenne
Nano
rakenne
Kemiallinen
rakenne
Kuva: Puustelli
Mikä on puun oikea arvo?
erittäin luja, läpinäkyvä, värikäs,
kevyt, reagoi, vettähylkivä,
sähköäjohtava, eriste,
energiavarasto, suodatin

3. 03/04/2019 VTT – beyond the obvious 3
Puun tuotteiden merkitys maailmalle
§ Fossiilisten
korvaamien
§ Roskan
vähentäminen
§ Hiilen
sitominen
http://www.archiexpo.com/prod/binderholz/
solid-structural-panels-cross-laminated-
timber-frame-homes-55252-146638.html

4. Sellu on kestävää maailmantaloutta
§ Kuutiometri puuta tuotti vientituloja Suomeen n. 342 €/t (137 €/m3)
§ Metsäteollisuustuotteiden vienti oli noin 12 miljardia € (2017)
§ Sellun hyvä hintakehitys hyödyttää laajasti metsänomistajia ja
hankintaketjua
§ Sellun kannattavuus on tällä vuosikymmenellä 10 % - 25 %
§ Etlan tutkimuksen (2015) mukaan Suomen suurimmilla yrityksillä on
merkittävä vaikutus maamme kokonaistuotantoon
• Top10-yritykset* tuottivat 7,6 prosenttia Suomen bkt:sta
• Näiden Top10-yritysten arvonlisä/henkilöstö ylittää kaksinkertaisesti sen, mikä
on tuottavuuden taso keskimäärin muissa yrityksissä
3.4.2019 VTT – beyond the obvious 4
* mm. Metsä Group, UPM ja Stora Enso

5. Uudet tuotealustat
€/a
10E10
10E11
10E7
10E8
10E9
Nykyisettuotteet
Bioenergia
Lisäarvoisettuotteet
50 150 500 1000 1500 2000 4000 €/tn
Analyysin perusteella
§ Nykyiset tuotteet mahdollistavat raaka-
aineen saatavuuden
§ Biojalostamot syntyvät olemassa olevien
tuotantojen yhteyteen
§ tyypillinen yksikkökoko
§ integroitu tuotanto
§ tasapainottaminen vaativaa
§ riippuvuus puunhinnasta
§ raaka-aineen saatavuus rajallinen
§ Energiatuotteet parantavat raaka-aineen
käytön tehokkuutta
§ Lisäarvoiset tuotteet välttämättömiä
kannattavuudelle

6. Selluekosysteemi on tehokas ja laaja
Rahoittajat
Julkiset (ml. EU) ja
yksityiset rahoittajat
Muut
mahdollistajat
Kaupungit ja kunnat,
ministeriöt ja lainsäätäjät,
tiedepuistot, kiihdyttämöt,
säätiöt, kansalliset
teknologia-alustat jne.
Uusi teknologia,
informaatio ja
kyvykkyys
Tutkimus- ja innovaatio-
keskittymät, yliopisto.
Tutkijat ja infra-
struktuuri jne.
Kaupalliset
toimijat
Erikokoiset yritykset
start-up-koosta
suuryrityksiin
asti
Asiakkaat
Kansalaiset ja yritykset
loppukäyttäjinä, yhteiskehittäjät
ja aktiiviset jäsenet
§ Ekosysteemi mahdollistaa eri
toimijoiden integraatiohyödyt
ja minimoi ympäristökuorman
§ Ekosysteemi tasaa
suhdannevaihteluita
Selluekosysteemissä otetaan talteen ja tuotetaan useita lisäarvoisia kemikaaleja,
sekä korkealaatuisia biomateriaaleja. Samalla koko uusiutuvan materiaalin hiilisisältö
käytetään ja tuotetaan merkittävästi bioenergiaa.
§ Ekosysteemi tarjoaa
hyvinvointia metsätaloudesta
loppukäyttäjälle asti
§ Selluklusterin arvoketjuissa
esim. teknologia- ja
kemianteollisuutta
§ Suomi on selluosaamisen ja
ratkaisujen mahtimaa -
merkittävä osa suomalaista
biotalousvientiä
Innovaatioekosysteemin sidosryhmät

7. Ekosysteemejä on monenlaisia

8. Biotuotetehdas
1,3 M ton sellua (6,5 Mm3 puuta):
§ Räätälöityjä kuitutuotteita
§ Sähköä 1400 GWh/a
§ Lämpöä 7000 GWh/a
§ Puuenergiaa 1200 GWh/a
§ Mäntyöljyä ja tärpättiä
§ Ligniiniä
§ Lannoitteita ja biokaasua
§ Glaubersuolaa (kierrätys)
§ Sakkoja ja tuhkaa
http://www.slideshare.net/KSkaup
pakamari/mets-fibren-
hmlmerikalliovonweymar
Mahdollistaa tehtaaseen integroitujen laitosten syntymisen
Monituotetehdas
300 000 tn/a
L
H
C
E
Value 900 M€/a
Carbon,
Urethane
Furans
Sugars
Oils
AO
Tulevaisuuden monituotetehdas
luo korkean lisäarvon tuotteita

9. Ekosysteemit pohjautuvat osaamiseen
§ Biojalostamojen toiminnan ympärille kasattu osaaminen
tehostaa verkoston yrityksiä ja muita toimijoita
Digitalisoituva selluteollisuus
Raaka-aine Tuotanto
& logistiikka
Tuotteet
Satelliitti-
kartoitus
Dronet valvovat
metsien
terveyttä
Tieto- ja
viestintä-
tekniikka
korjuuseen
Metsävarat
5G
Automatisoitu
logistiikka
Biojalostamo
Integroitu
tuotanto
Logistiikka-
keskus
Minitehtaat &
paikallinen tuotanto
Kierrätys &
uudelleenkäyttö
Tuote-
perheet
Asiakkaat
Pilvien
pilvi
§ Toiminta pohjautuu
innovaatiokyvykkyyteen ja laaja-
alaiseen osaamiseen
§ Selluloosan tutkimus on
kansainvälistä ja sen taso ja
merkitys ovat kasvaneet
huomattavasti
§ Suomen rooli on
maailmanlaajuisesti erittäin
merkittävä ja ainutlaatuinen
§ Seuraavaksi digitalisaatiolla
metsästä tuotteiden kierrätykseen
• Mahdollistaa eri toimijoiden
saumattoman yhteistyön ja
asiakaslähtöisen räätälöidyn toiminnan

10. 03/04/2019 VTT – beyond the obvious 10
Kehittyvä teknologia
Uusia raaka-aineita ja prosesseja
Uusia tuotteita ja ratkaisuja
VaahtorainausTekstiilikuidutFraktiointi
KierrätysKomposiititKuitukankaat Vaatetus

11. Ekotehokkaat materiaalisovellukset
huonekaluvalmistuksessa
Kuinka yhdistää taloudellisuus ja ekologisuus?
§ Vähennä - Uusiokäytä - Kierrätä – Käytä pitkään
§ Yhdistä käytettävyys ja toiminnallisuus ekologisuuteen
§ Raaka-aine tehokkuus = valmistuksen talous paranee
Ekotehokkuus
§ Biomuovi ja luonnonkuitu komposiitit
§ Sovelletaan muovintyöstön tekniikoita
§ -35% painoa ja -45% CO2
Helposti huollettavat ja kestävät pinnat
§ Ohut ja käpinäkyvä AddSol® sooli-geeli pinnoite
§ Likaa hylkivä ja helppo puhdistaa
§ Metalleille, puulle, muoville, komposiiteille ja tekstiileille
CASE: Puustelli Ecokitchen 2012
Ethical and sustainabale
production, fact based and sertified
(ISO 14025) kitchen, which life-
cycle impact is markedly lighter
that typical today

12. Vaahtorainaus mahdollisuutena
§ Hyödynnetään erityyppisiä kuituja
§ Tehdään rakenteita, joita on perinteisillä
kuitukangas tekniikoilla vaikea tai
mahdotonta tehdä.
§ Sidonnat: kemiallinen ja lämpösidonta
§ Suomiselta saaduista erilaisista kuiduista
näytearkit, joilla demotaan erilaisten
kuitujen rainausmahdollisuudet
vaahtoteknologialla.
24 mm

13. Kulkuneuvojen ääneneristys

14. Ratkaisuja etsimässä:
Prototyyppejä uusista materiaaleista
Tekstiilejä
3 D tulosteita Monomateriaaleja
Teknisiä materiaaleja Rakentamista
Eristämistä
Pakkausmateriaaleja
Filmejä
Eräitä VTT ja Aalto yliopiston yhteistyönä tehtyjä ratkaisuja

15. Maailman kuitutuotanto 1980-2025
Source: Tecnon OrbiChem

16. Tekstiilisovellukset
Fashion and Clothing
For different purposes e.g.
street wear, high fashion,
work wear, sports wear,
accessories etc.
Interior and Living
Home textiles
Contract textiles =
textiles for public premises
e.g. offices, hotels, ships,
aviation, hospitals, schools etc.
Technical textiles
Agrotech, Buildtech,
Geotech, Indutech,
Medtech, Mobiltech,
Packtech, Protech
(by Techtextil Fair)

17. Uusiutuva metsäteollisuus
§ Sellun tuotanto ei ole joko-tai, se on sekä-että
• Sellun tuotanto edellytyksenä monen uuden tuotteen synnylle nykyisten rinnalle
§ Erityisten biomassojen
saatavuus edesauttaa
uusien tuotteiden
kehittämistä
§ Sellu vähentää
uusiutumattomien
luonnonvarojen käyttöä
§ Innovaatiotyön
tuloksena ekologisesti
kestäviä tuotteita
maailman markkinoille
§ Suomalaisessa
biotaloudessa
tuotetaan kestävästi
lisäarvoa kotimaisen
puun erityispiirteet
huomioiden
Metsäteollisuuden tuotteiden markkinoiden arvioidaan kasvavan globaalisti
~ 200 mrd. euroa vuosina 2017-2013
Lähde: Pöyry, 2018

18. Suomen metsäsektorin tuotannon arvo voidaan
kaksinkertaistaa vuoteen 2050 mennessä
30 -
25 -
20 -
15 -
10 -
5 -
0 -
|
2010
|
2020
|
2040
|
2030
|
2050
Tuotannonarvo,
1000MEUR(2015)
Nykyiset tuotteet
Uudet arvoa
lisäävät tuotteet
+33%
Kokonaisvientiä
+3%
BKT:n arvoon
Lähde: Arasto, Antti; Koljonen, Tiina; Similä Lassi (eds.). 2018. Wealth from bioeconomy -
Integrated bioeconomy and low carbon economy futures for Finland, VTT Technical
Research Centre of Finland Ltd.
Liimat,
kemikaalit
Rakennus-
komponentit
Elektroniikka Tekstiilit
Muovin-
korvaaja
Biokomposiitit

19. Yhteenveto:
§ Puu on tulevaisuuden supermateriaali
§ Uudet materiaalit auttavat ratkaisemaan maailman haasteita
§ Lisäarvoiset tuotteet mahdollistavat talouden kehittymisen
03/04/2019 VTT – beyond the obvious 19
Termo-
kemiallinen
prosessointi
Kemiallinen
muokkaus
Erottaminen
Termo-
kemiallinen
prosessointi
Kemiallinen
muokkaus
Erottaminen
Pinta-aktiviset aineet
Hartsit
Komposiitit
Antioxidantit
Palonesto
Kuumaliimat
Pinnotteet
Hiilimateriaalit
Polttoaineet
Kemikaalit
Nano
Sellu
Sokeri
Puu
Rainat
Pinnotteet
Barrierit
Pakkaaaminen
Tekstiilit
Eristeet
Muovit
Liimat
Komposiitit
Polttoaineet
Kemikaalit
Fraktiointi
Prosessointi
Konvertointi
Kemiallinen
muokkaus
Entsymaattinen
muokkaus
Fraktiointi
Prosessointi
Konvertointi
Kemiallinen
muokkaus
Entsymaattinen
muokkaus
Rakentamien, laminaatit, komposiiti, tuotteet…
Kestävästi tuotettu ja sertifioitu raaka-aine