Biotalous teollisuuden materiaaleissa

Lehdistötilaisuus 22.11.2012Ali Harlin, tutkimusprofessoriVTT

221/11/2012

Haastava yhtälö

* UN Report: ”Resilient people, resilient planet”, 2012

2030 maailma tarvitsee50 % lisää ruokaa,45 % lisää energiaa,30 % lisää vettä

Samaan aikaanympäristö asettaarajoitteita kasvulle!

Globaali kysyntä-tarjonta-suhde on entistäkin haastavampi ratkaista

Erityisen kriittisiä ovat ruoka, energia, maaperä, metsävarat ja vesi sekä tietyt mineraalit

Uusia ratkaisuja ja innovaatiota tarvitaan

Kaikki mukaan!

321/11/2012

Kolme strategiaa kestävään ekonomiaan

Teollisuudenprosessienresurssi-tehokkuus(materiaalit, energia, vesi)

Teollisuudenprosessienresurssi-tehokkuus(materiaalit, energia, vesi)

Raaka-aineidenkorvaaminenvaihtoehtoisillamateriaaleilla, sekäuusiokäyttö

Raaka-aineidenkorvaaminenvaihtoehtoisillamateriaaleilla, sekäuusiokäyttö

Uudetkaupalliset mallit/ teolliset jakuluttaja-ekosysteemit

Uudetkaupalliset mallit/ teolliset jakuluttaja-ekosysteemit

421/11/2012

VTT Bioekonomia –meidän arvomme

Kaikilla resursseilla (uusiu-tuvilla ja uusiutumattomilla) on rajansa ja siksi etsimme ratkaisuja, jotka hyödyntävät resursseja niin tehokkaastikuin mahdollista

Näiden ratkaisujen tulee olla kestäviä kolmesta näkökulmasta: ympäristön, talouden ja yhteiskunnan kannalta

521/11/2012

Kemikaalit

Ruoka

Biojalostamot

Biopolttoaineet

MetsätuotteetBiomateriaalit

Petrokemiasta biokemiaan

Modified from http://www.bio-economy.net/

621/11/2012

IndBioMat: Industrial Biomaterials

VISIORakennamme kestävää maailmaa materiaaleistaVTT on johtava ruokaketjua rasittamatoman biomassan tutkija

MISSIOKilpailukykyisen bioekeonomian kehittäminen ja metsäklusterin uudistaminen:Läpimurtoja materiaaleissa

Biokemikaalit ja tuotteetTeolliset biomateriaalitKuitupohjainen arvoketju

TAVOITTEET• Hyödyntää VTT:n teknologiaosaamista

biomassafraktioinnissa, bioteknologiassa ja prosessikemiassa.

Uudistaa metsäteollisuuden tarjoamaa uusilla lisäarvoisilla tuotteilla ja ratkaisuilla valituilla alueilla kuitutuotteisessa, pakkaamisessa ja paperituotteissa.

Kehittää innovaatioita biopolymeereissa, biokomposiiteissa, kuluttajatuotteissa ja rakennusmateriaalissa.

Soveltaa uusia hybridimateriaaleja korkean suorituskyvyn sovelluksissa.

• Edistyksellistä biomassa-teknologiaa ruokaketjua

rasittamatta: sivuvirratja ylijäämä.

• Ylivertaisia arvoketjujapakkaukset, rakentaminen

ja kuluttajatuotteet.

BIO Materiaalit & Kemikaalit

Volyymi ja kesto:2009-2012, 96M€

721/11/2012

Uudet biomateriaalitVTT

esimerkkejä

Nanoselluloosa –Suorituskyky

Peruskemikaalit –Eroon öljyriippuvuudesta

Puurakenteet –Terveellinen asuminen

Rakennemateriaalit -Uusiutuvuus

Kuitumateriaalit –Kierrätettävyys

Tekstiilejä puusta –Enemmän viljelymaata

821/11/2012

8

Muokattu selluloosa

Hemiselluloosa-barrieritHemiselluloosa-filmitHemiselluloosasta hydrogeeliÄlykkäät selluloosapolymeeritKierrätetty tekstiilikuituNanoselluloosa

Absorboiva hydrogeeli

Lämpöaktivoituva filmi

Hemiselluloosa filmi

Hemiselluloosa barrier

© VTT, Ali Harlin 2012

Nanoselluloosafilmi

Kierrätetty tekstiilikuitu

Nanoselluloosavaahto

921/11/2012

Glykolihapon arvoketju

Kehitetään koko arvoketjua Luodaan uusia mahdollisuuksia yrityksilleTärkeimmät hyödyt:

Lisäarvoiset kemikaalit, derivaatat ja polymeeritBiopohjaisten ja –hajoavien muovien raaka-aineKorkean suorituskyvyn polymeeri – parempi kuin nykyiset ratkaisutVähemmän pakkausmateriaalia

Biomassa Glykolihappo Polymeeri Sovellus

Tuotanto-organismin aineenvaihdunnan muokkaus Uusi valmistus

prosessesiTuotekonseptin

osoittaminen

1021/11/2012

Glykolihapon biotuotanto

Ympäristöystävällinen tuotantomenetelmäPerustuu bioraaka-aineisiin

Hiiva on edullinen tuotanto-organismina

Bakteeri (e.g. E. coli) HiivaNeutraali pH välttämätön

kontaminaatio ongelmaKestää jopa pH 2-3

kontaminaatioriski alenee

Neutralisointi tuottaa paljon kipsiä ylimääräisiä materiaali- ja erotus-

kustannuksia

Ei tarvitse neutraloida yksinkertaistettu prosessi

Vaativa kasvatusalustan suhteen Ei erityisiä vaatimuksia

Huono toleranssi hydrolysoidulle biomassalle

Tolerantti hydrolysoidulle biomassalle

1121/11/2012

Uusi katalyyttinen polymerointiprosessi glykolide (ko)polymeereille

VTT:n patentoima.

Teollisesti mielekäs pulveria muodostava polymerointiprosessi.

Helposti käsiteltävä polymeeripulveri saadaan talteen yksinkertaisesti perustekniikoilla.

Polymerirointi voidaan suorittaa huoneen lämpötilassa.

Prosessikonsepti tarjoaa uusiasovellusmahdollisuuksia

organicsolvent

dissolvedreagentsglycolide

(monomer)

-caprolactone(comonomer)

(D/L 50/50)-lactide (comonomer)

stabilizer

HOR

alcohol(initiator)

OO

O

O

O

O

OO

O

O

organiccatalystadded

polymerprecipitates

2-6 µm particles

1221/11/2012

Pinnoitteiden barrier-ominaisuuksia(normalisoitu 100 m paksuuteen)

Source: SustainPack and Pira International Ltd

MuokattuHemicel.

NanoselluPGA

Suorituskyky ratkaisee biotuotteenkilpailukyvyn

1321/11/2012

100 % Biopakkaus

Kuitumateriaalit ovat biopohjaisia ja kierrätettäviä.Uusia biopolymeeri-ratkaisuja pakkauksissa.Ratkaisuja teollisuudelle ja koko pakkausketjulle.

1421/11/2012

VTT - 70 years oftechnology for business

and society