Puu on hyvä materiaali kemianteollisuudelle
21.04.2009
Joensuussa torstaina 16.4.2009 toisen mielenkiintoisen luennon Suomen Akatemian järjestämässä Tiedekahvilassa piti akatemiaprofessori Tapio Salmi. Hän kehittää öljyä korvaavia puusta tuotettavia nestemäisiä biopolttoaineita. Salmen prosessitekniikan alueen tutkimuskysymykset lähtevät puupohjaisten nestemäisten biopolttoaineiden tuottamiseen liittyvien kemiallisten reaktioiden mallintamisesta ja tehostamisesta. Salmi on alan johtavia tutkijoita maailmassa. Joensuussa hän puhui aiheesta ”Puun vihreä kemia”.
"Viime vuosikymmeninä on lanseerattu termi vihreä kemia ja sitä on syytetty populistiseksi termiksi. Vihreän kemian ideologia on se, että pyritään tuottamaan vain niitä aineita ja komponentteja mitä halutaan ja vähentää sivutuotteiden ja jätteiden määrä niin pieneksi kuin mahdollista", alustaa Salmi.
Vihreän kemian sekä tuotteiden että prosessien tulisi olla puhtaita, jotta vihreyden ajatus tulisi täydellisesti toteutetuksi. Biomassa on yksi erittäin mainio kemiallisten yhdisteiden lähde. Tulevaisuuden kemikaaleja voidaan yhä enenevissä määrin tehdä biomassasta. Suomessa biomassan olennaisin lähde on puu.
"Kun puu kasvaa, tapahtuu fotosynteesi. Siinä vedestä, mineraaleista ja hiilidioksidista valoa katalyyttinä käyttäen saadaan aikaan sokereita, jotka ovat puun ainesosia. Tämä on maailman fantastisin kemiallinen reaktio. Sitä eivät kemistit pysty keinotekoisesti matkimaan", hehkuttaa Salmi.
Hemiselluloosa tie vihreään kemiaan
Puu on helposti jaoteltavissa. Puu koostuu selluloosasta (42%), hemiselluloosasta (27%), ligniineistä (28%) ja uuteaineista.
"Hemiselluloosat muistuttavat selluloosaa. Hemiselluloosat liukenevat veteen, selluloosa ei. Ligniini pitää selluloosakuidut koossa. Se on hyvin monimutkainen orgaaninen yhdiste."
Tapio Salmi pitää hemiselluloosaa tienä vihreään kemiaan. Hemiselluloosaa on hyödynnetty erittäin vähän, vaikka niitä on puussa runsain mitoin.
"Esimerkiksi siperian lehtikuusessa on 15 prosenttia arabinogalaktaania. Minulla on tutkimusprojekti meneillään Turussa, jossa yritetään hyödyntää arabinogalaktaanin komponentteja."
Hemiselluloosamolekyylejä altistetaan hydrolyysille happamissa olosuhteissa, jolloin saadaan perussokereita. Kemisti sitten esimerkiksi vedyttää sokereita, jolloin saadaan sokerialkoholia kuten ksylitolia. Maitosokeria eli laktoosia hapettamalla puolestaan saadaan laktobionihappoa, jota käytetään elinsiirrännäisten säilyttämiseen.
"Näissä reaktioissa käytetään hyväksi katalyyttiä, joka nopeuttaa reaktiota."
Akatemiaprofessori Tapio Salmen mielestä pitäisi pyrkiä yhä enemmän hyödyntämään puun erilaisia molekyylejä. Puusta saa esimerkiksi mäntyöljyä, tärpättiä, ksylitolia, sulfiittispriitä sekä esimerkiksi Benecolissa käytettävää sitosterolia.
"Suomalainen keksintö on hydroksimatairesinoli. Se on antioksidantti ja syöpää estävä aine. Sitä saa suoraan uuttamalla puun sisäoksista. Kaupallinen tuotanto on jo aloitettu, mutta valitettavasti suomalaiset yritykset eivät olleet siitä kiinnostuneita vaan sitä valmistaa sveitsiläinen yritys", kertoo Salmi ihmeellisestä keksinnöstä joka tehtiin Turun yliopistossa.
Eräs tärkeä osa kemian tekniikassa on prosessien matemaattinen mallinnus. Näin pystytään säästämään kustannuksissa ja vältetään sivutuotteiden ja jätteiden määrää. Elintarvikkeisiin käytettävissä aineissa puhtaus on erittäin tärkeää.
"Matemaattisen mallin perusteella pystymme etsimään parhaat mahdolliset olosuhteet reaktion suorittamiselle", tietää professori.
"On kehitettävä kokonaan uusia teknologioita, jotka hyödyntävät kemikaaleja suoraan puusta. Katalyyttien ja reaktoreiden rooli vihreässä kemiassa on keskeinen. Laskentamenetelmät ovat jo kehittyneet voimakkaasti."
"Vihreä kemia ja biojalostamot ovat jo tätä päivää, mutta ennen kaikkea tulevaisuutta. Päämääränä pitää olla puhtaat prosessit ja tuotteet, muuten se ei ole vihreää. Biojalostamot tulevat tekemään läpimurron, mutta en uskalla lähteä arvioimaan millä aikataululla se tapahtuu", päättää Salmi luentonsa.
Modernin sellutehtaan tuottamia jäteliemiä voidaan hyödyntää vihreän kemian prosesseissa.
Lue lisää:
Teksti ja kuvat: Annika Sutinen ja Futureimagebank
