ValueBioMat: Ratkaisuja globaaliin muovihaasteeseen

Syksyllä 2019 käynnistyneen Bio-öljyihin perustuvat polymeerikomposiitit; arvoketju synteesistä digitaaliseen valmistukseen (ValueBioMat) -hankkeen kunnianhimoisena tavoitteena on yhdistää tieteen viimeisemmät tulokset käytännön ratkaisuiksi, jotka mahdollistavat siirtymiseen nykyisestä fossiilisiin raaka-aineisiin pohjautuvasta petrokemiateollisuudesta kestävämpiin, uusiutuviin ja hiiltä sitoviin biopohjaisiin muoveihin. Strategisen tutkimuksen neuvoston rahoittama hanke tutkii systeemistä muutosta tavoitteenaan luoda uutta, uusiutuvien kasviöljypohjaisten polymeerien tuotantoa edistävää tietoa.

Hankkeessa haetaan ratkaisuja mm. pitkäketjuisiin polyamideihin perustuvien biokomposiittien tuotantoon sekä integroidaan uusien biopohjaisten ja hiilidioksidia sitovien komposiittimateriaalien osaamista digitaalisen valmistusteknologian kanssa. Täysin uutena menetelmänä on vahvistettujen komposiittiratkaisujen tulostaminen digitaalisen, ainetta lisäävään valmistuksen keinoin. Hankkeessa tutkitaan myös uusia liiketoimintamalleja ja lainsäädännössä tarvittavia muutoksia, jotka tukevat siirtymistä biopohjaisten polymeerituotteiden hajautettuun valmistukseen.

Uusien ratkaisujen luominen edellyttää poikkitieteellistä tutkimusta. ValueBioMat-konsortio yhdistää neljän suomalaisen tutkimusorganisaation osaamista. Konsortion johtaja, professori Jukka Seppälä Aalto-yliopiston kemiantekniikan korkeakoulusta, on innoissaan: ”Tutkimusryhmämme on jo löytänyt tieteellisesti todistetun ratkaisun synnyttää bioöljyistä korkean suorituskyvyn polyamideita.” Yhdessä Aalto-yliopiston Insinööritieteiden korkeakoulun kanssa tavoitteena on kehittää ainetta lisäävän valmistuksen (AM) ja 3D-tulostuksen teknologioita tällaisille uusille komposiiteille. Professori Jouni Partanen, jonka ryhmä on erikoistunut digitaaliseen tuotantoteknologiaan, toteaa: ”Erilaiset AM-tekniikat tuovat uusia mahdollisuuksia esimerkiksi varaosien toimitusketjujen kokoonpanoon. Biopolymeerejä käytetään myöhemmin myös muissa laajemmin käytetyissä tuotantotekniikoissa, kun olemme oppineet AM teknologiaratkaisuista.” Professori Jan Holmströmin johtama Aalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulun tutkimusryhmä tutkii uusia liiketoimintamalleja, jotka tukevat mahdollisuuksia siirtyä keskitetystä, investointi-intensiivisistä petrokemian tuotantolaitoksista ja toimitusketjuista kohti biopohjaisten polymeerien paikallista, hajautettua valmistusta ja kiertotaloutta tukevaa suljetun arvoketjun mallia.

”Yksityislain alueilla on huomattava tutkimustiedon tarve kestävyysarvojen ja kestävien innovaatioiden edistämiseen liittyen”, Lapin yliopiston oikeustieteellisen tiedekunnan apulaisprofessori Rosa Ballardini korostaa. Esimerkiksi nykyisissä teollis- ja tekijänoikeuksissa kilpailu- ja sopimusoikeusjärjestelmät saattavat tosiasiallisesti estää, eivätkä tukea, siirtymistä kohti biopohjaisia muovien arvoketjuja ja uusien, kestävän kehityksen mukaisten innovaatioekosysteemien syntymistä. Siksi tarvitaan kokonaisuuksien jäsentämistä, mikä on yksi ValueBioMat-konsortion vahvuuksista, kuten Suomen luonnonvarainstituutin (LUKE) tutkimusprofessori Hannu Ilvesniemi tiivistää: "Osaamisemme analysoida kokonaisvaltaisesti monipuolisten biopohjaisten raaka-aineiden ominaisuuksia ja kestävyyttä elinkaariarviointimenetelmillä täydentää ValueBioMat-projektin monitieteistä konsortiota." Systeemistä muutosta ei kukaan voi tehdä yksin, mutta poikkitieteellisen konsortion vahvalla ja avoimella yhteistyöllä muutoksen rakentaminen helpottuu. Teknologian tutkimuskeskus VTT:n johtava tutkija Peter Ylen muistuttaakin: ”Koska muutoksen pitää tapahtua usealla tasolla: yksilöissä, yrityksissä ja yhteiskunnassa, sidosryhmäyhteistyö on avain systeemisten ongelmien ratkaisemiseen.”

Suomi tarjoaa tutkimukselle hyvän alustan, koska olemme keskeisillä tieteenaloilla tieteellisen tutkimuksen eturintamassa, samoin kuin biopohjaisten öljyjen ja rasvojen teollisessa tuotannossa, jota voidaan hyödyntää biopolymeerien tuotantoon. Useat kestävän teknologian ja materiaalien edelläkävijäyritykset ovat sitoutuneet projektin yhteistyökumppaneiksi, ja tutkimustyötä tehdään myös muissa yhteishankkeissa. Odotamme alalla myös merkittäviä uusia investointeja, kuten uusia start-up -yrityksiä, joiden toiminta perustuu uusiin liiketoimintamalleihin sekä poliittiselta ohjaukselta siirtymää tukevia kannustinrakenteita. Kuvassa 1 esitetty lähestymistavan kokonaisuus kokoaa yhteen ne elementit, jotka tekevät ValueBioMat- hankkeessa kehitetyistä konsepteista arvoverkostojen rakenteita uudistavia ja yhteiskunnallisesti merkittäviä.

Kirjoittaja Katri Valkokari on tutkimuspäällikkö (TkT) ja toimii ValueBioMat-hankkeen vuorovaikutusvastaavana.