Leena Faven
Mikko Junttila
Leif Hed
Suomen biotalousstrategia tavoittelee biotalouden arvonlisän kaksinkertaistamista 26 miljardista eurosta vuonna 2019 yli 50 miljardiin euroon vuoteen 2035 mennessä (Biotalous 2022). Keski-Pohjanmaan maakuntastrategian 2040 tavoite ”Hyvinvoiva kestävän kasvun maakunta” saavutetaan muun muassa siten, että Keski-Pohjanmaa kehittyy bio- ja kiertotalouden sekä korkean jalostusarvon tuotteiden kärkimaakunnaksi (Keski-Pohjanmaan liitto 2021).
Centrian Biomassojen arvoaineet -tutkimusryhmän tavoitteena on edesauttaa biomassojen hyödyntämistä korkean jalostusarvon tuotteiden, kuten funktionaalisten elintarvikkeiden, ravintolisien, kosmetiikan ja jopa lääkkeiden valmistuksessa. Raaka-ainelähteinä voivat olla viljellyt kasvit, teollisuuden ja maatalouden sivuvirrat sekä luonnon raaka-aineet. Tiimin ydintehtäviä ovat muun muassa arvokkaiden yhdisteiden talteenotto biomassasta joko uuttamalla tai tislaamalla sekä jalostusprosessien skaalaaminen laboratoriomittakaavasta lähemmäs teollista mittakaavaa eli pilot-mittakaavaan. Tiimin tavoitteet, hankkeet ja laitekanta tukevat Centrian ja Keski-Pohjanmaan älykästä erikoistumista bio- ja kiertotalouteen.
Kotimaisia raaka-aineita eri käyttötarkoituksiin
Metsähaketta poltettiin vuonna 2021 yhteensä 10 miljoonaa kuutiometriä, mistä 5,9 miljoonaa kuutiometriä kului sähkön ja lämmön yhteistuotantoon (Mustola & Kronholm 2022). Kansainvälisessä Interreg Baltic Sea -rahoitteisessa CEForestry-hankkeessa kehitetään ratkaisuja hakkuutähteen hyödyntämiseen korkean lisäarvon tuotteissa. Centrian tiimi on keskittynyt selvittämään yhteistyökumppaneiden kanssa, soveltuvatko koivun sisäkuoresta uutetut tanniiniyhdisteet nahan parkitukseen. Projektipartneri Luonnonvarakeskus selvittää kuusen kuoren tanniiniyhdisteiden soveltuvuutta samaiseen nahan parkitukseen. Siten voimme vertailla koivun ja kuusen kasvisparkitustuloksia keskenään. Lisäksi hankkeessa kehitetään ja testataan erilaisia menetelmiä tanniinipitoisuuden mittaamiseksi uutteista ja pyritään karakterisoimaan tanniinia, joka on hyvin monimuotoinen makromolekyyli. Tavoitteena on rakentaa kotimainen arvoketju kasviparkitusaineiden valmistukseen. Tämä korvaisi tuontiraaka-aineita ja käytössä olevia ympäristölle ja terveydelle haitallisia parkitusaineita sekä avaisi mahdollisuudet myös vientiin, sillä nykyisin käytetyistä parkitusaineista vain noin 10 prosenttia on kasvipohjaisia (Arstio, Keisu, Kölhi-Virkkula, Paajanen, Sutinen, Majuri & Ronkainen 2023).
Hankkeessa tuotetaan myös suosituksia hakkuutähteen kestävään hyödyntämiseen Suomessa, Ruotsissa, Latviassa, Liettuassa ja Puolassa.
Biomassasta palosuoja-aineita on vuoden kestävä, Keski-Pohjanmaan liiton AKKE-rahoittama esiselvityshanke, jossa selvitetään, millaisia mahdollisuuksia Keski-Pohjanmaalla on hyödyntää erilaisia biomassasivuvirtoja palosuoja-aineiden valmistuksessa. Biomassat sisältävät erilaisia komponentteja (ligniiniä, proteiineja, tanniineja ym.), joista on mahdollista kehittää palosuojausta erilaisille materiaaleille. Nykyisin käytössä olevilla palosuoja-aineilla on todettu erilaisia haittavaikutuksia. Muun muassa muovimateriaalien kierrättäminen on hankalaa, jos palosuojauksessa on käytetty bromattuja yhdisteitä. Biomassasivuvirrat tarjoavat runsaan ja edullisen lähteen turvallisten ja biohajoavien palosuoja-aineiden valmistamiselle. Hanke tuottaa raportin biomassapohjaisista palosuoja-aineista, niiden valmistuksesta ja soveltamisesta palosuojauksessa. Raporttiin koostetaan myös tietoa Keski-Pohjanmaalla syntyvistä biomassasivuvirroista, niiden määristä ja niiden sisältämistä palosuojauksessa hyödynnettävistä komponenteista. Hankkeessa on tehty myös kokeellista tutkimusta. Oluen ja viskin valmistuksessa syntyvästä sivuvirrasta, mäskistä, on eristetty ligniiniä ja proteiineja sisältävä uute, jonka käyttöä palosuojauksessa on testattu käsittelemällä puuvillakangasta kyseisellä seoksella.
Kokkola Industrial Park -alueen epäorgaanisen kemian teollisuuden toimijoilla syntyy erilaisia sivuvirtoja, jotka sisältävät hyödynnettävissä olevia komponentteja. EU:n osarahoittama KIP-Kierto on hanke, jossa näistä sivuvirroista eristetään mm. magnesiumia ja fosfaatti-fosforia. Eristetyt komponentit yhdistetään biokaasulaitoksissa sivuvirtana syntyvän mädätysjäännöksen kanssa. Tavoitteena on saada mädätysjäännöksessä liuosmuodossa olevia ravinteita, esimerkiksi typpeä, kiertoon niukkaliukoisina yhdisteinä. Erilaisia teollisuuden sivuvirtoja ja niiden avulla valmistettuja maanparannusaineita testataan aluksi astiakasvatuskokeissa kasvihuoneessa ja myöhemmin peltokasvatuksessa. Peltokasvatukseen valitaan astiakasvatuskokeissa lupaavimmat tulokset antavat teollisuuden sivuvirrat ja maanparannusaineet. Hanke tehostaa kiertotalouteen siirtymistä ja parantaa myös huoltovarmuutta. Teollisuuden erilaisista sivuvirroista otetaan talteen kasvien tarvitsemia ravinteita mm. fosforia ja siten vähennetään teollisten lannoitteiden tarvetta kasvien viljelyssä.
Tulevaisuuden kilpailuetua puhtaasta luonnosta ja kiertotaloudesta
Kasvipohjaisten raaka-aineiden globaalin markkinan koko vuonna 2022 oli yli 164 miljardia Yhdysvaltojen dollaria. Raaka-aineita hyödynnetään mm. elintarvikkeissa, ravintolisissä, kosmetiikassa ja lääkkeissä. Elintarviketeollisuus hyödyntää yhä enemmän kasviraaka-aineita niiden sisältämien bioaktiivisten yhdisteiden takia, sillä kuluttajien kiinnostus terveysvaikutteisiin elintarvikkeisiin on kasvussa. (Grand View Research 2023.)
Tarve uusille hankkeille voi tulla joko yrityksiltä ja viljelijöiltä, mutta usein tuomme alueelle viimeisimmän tiedon uusista bisnesmahdollisuuksista pohjautuen sekä tutkimukseen että markkinapotentiaaliin. Globaaliin kilpailuun nähden Suomen etuna on puhdas luonto sekä korkeammat kasvien sisältämät tehoainepitoisuudet.
Viime aikoina valmistelussa ovat olleet mm. eteeristen öljyjen talteenotto kotimaisista raaka-aineista, mikä korvaisi suoraan tuontia, sekä vahojen uuttaminen hakkuutähteistä ja niiden hyödyntämien biosensoreissa yhteistyökumppanin toimesta. Maatiloilta on noussut tarve hyödyntää rikkakasveja korkean lisäarvon tuotteiden jalostuksessa, mikä ainakin alkuvaiheessa voisi vähentää tilojen tuotantokustannuksia.
Suuri tarve olisi myös esimerkiksi menetelmien standardisoinnille, sillä biomassapohjaisten tehoaineiden pitoisuudet voivat vaihdella runsaasti johtuen esimerkiksi maantieteellisestä sijainnista, maaperästä, sadonkorjuuajankohdasta, esikäsittelymenetelmistä sekä kasvinosista.
Biomassasta palosuoja-aineita -hankkeessa kerättyä tietoa on suunniteltu hyödynnettävän hankkeessa, jossa tutkitaan erilaisten teollisuuden sivuvirtojen yhdistämistä palosuoja-aineiden valmistuksessa. Epäorgaanisen kemianteollisuuden typpi- ja fosforipitoisia sivuvirtoja käytetään yhdessä puunjalostusteollisuuden sivuvirroista eristettävien biomassapohjaisten komponenttien kanssa. Mielenkiinnon kohteena on erityisesti puun palosuojaus näillä sivuvirroista valmistetuilla seoksilla. Myös muiden materiaalien, kuten muovin ja kankaan, palosuojausta halutaan testata.
Palvelut yritysten tukena
Erikoiskasvien viljely ja niiden jatkojalostus korkean lisäarvon tuotteiksi, kuten ravintolisiksi ja kosmetiikaksi, on uusi liiketoimintamahdollisuus Keski-Pohjanmaalle. Centrian laboratoriossa pystymme optimoimaan kasviraaka-aineiden kuivaus- ja uuttoprosesseja siten, että kasvien sisältämien arvokkaiden yhdisteiden pitoisuudet pysyvät mahdollisimman korkeina.
Centrian laitekanta tarjoaa monipuoliset analyysi- ja prosessikehityspalvelut yrityksille. Biomassoista voidaan määrittää kasviraaka-aineiden yksittäisiä tehoainepitoisuuksia, kuten esimerkiksi ruusujuuren rosaviini-yhdisteet. Monet kasviraaka-aineet ovat antioksidatiivisia, ja niistä voidaan määrittää sekä kokonaisfenolipitoisuus että sen aikaansaama antioksidanttikapasiteetti, mitä voimmekin nähdä hyödynnettävän esimerkiksi kosmetiikan markkinoinnissa.
Lisätietoja:
https://net.centria.fi/en/project/ceforestry
https://net.centria.fi/hanke/biomassasta-palosuoja-aineita
https://net.centria.fi/hanke/kip-kierto
Lähteet
Arstio, H., Keisu, E., Kölhi-Virkkula, S., Paajanen, M., Sutinen, J., Majuri, K. & Ronkainen, M. 2023. Kartoitus taljan ja nahan luonnonmukaisista käsittelymenetelmistä. Rovaniemi: Lapin ammattikorkeakoulu Oy. Pohjoisen tekijät – Lapin ammattikorkeakoulun julkaisuja 19/2023. Saatavissa: https://urn.fi/URN:ISBN:978-952-316-483-3. Viitattu 24.10.2024.
Biotalous. 2022. Biotalousstrategia 2022–2035 – kestävästi kohti korkeampaa arvonlisää. Saatavissa: https://www.biotalous.fi/biotalousstrategia-2022-2035-kestavasti-kohti-korkeampaa-arvonlisaa/. Viitattu 24.10.2024.
Grand View Research. 2023. Botanical Ingredients Market Size & Share Report, 2030. Saatavissa: https://www.grandviewresearch.com/industry-analysis/botanical-ingredients-market#. Viitattu 30.10.2024.
Keski-Pohjanmaan liitto. 2021. Tiivistelmä Keskipohjanmaan maakuntastrategia 2040 ja maakuntaohjelma 2022–2025. Saatavissa: https://www.keski-pohjanmaa.fi/dl/1128/27be30/Keski-Pohjanmaan_maakuntastrategia_ja_-ohjelma_tiivistelma%20%28ID%2014182%29.pdf. Viitattu 24.10.2024
Mustola, M. & Kronholm, T. 2022. Tuoreen hakkuutähteen korjuu. Suomen Metsäkeskus. Lisäarvoa hakkuutähteistä -hanke. Saatavissa: https://www.metsakeskus.fi/sites/default/files/document/raportti_tuoreen-hakkuutahteen-korjuu.pdf. Viitattu 30.10.2024.
Leena Favén
TKI-koordinaattori
Centria-ammattikorkeakoulu
p. 044 725 0273
Mikko Junttila
TKI-asiantuntija
Centria-ammattikorkeakoulu
p. 044 574 2258
Leif Hed
TKI-asiantuntija
Centria-ammattikorkeakoulu
p. 040 772 2353
