Metsä Groupin idea Äänekoskelle rakennettavasta uuden sukupolven biotuotetehtaasta saa tukea myös tiedemaailmasta. Pian julkaistava soveltuvan kemian väitöskirja todistaa, että selluloosapitoisen biomassan avulla voidaan maksimoida puumateriaalista saatava tuotto.
Filosofian lisensiaatti Joni Lehto tutki väitöskirjatyössään kotimaisille puuraaka-aineille soveltuvia esikäsittelyjä sekä niitä seuraavia rikittömiä kuidutuksia. Erityistä huomiota kiinnitettiin syntyvien nestevirtojen ja kuitumassan kemiallisiin koostumuksiin ja nestevirtojen fraktiointiin.
Puu on sekä Suomen että maailman mittakaavassa yksi merkittävimmistä uusiutuvista raaka-aineista. Pyrittäessä löytämään perinteisiä fossiilisia raaka-aineita korvaavia materiaalilähteitä, puu ja muu selluloosapitoinen biomassa nousevat yhä selvemmin esille. Nykyisten massa- ja paperitehtaiden yhteyteen rakennettavat biojalostamot integroivat tehtaisiin biomassan konversio- ja talteenottoprosesseja sekä laitteistoja, joilla puusta voidaan perinteisen kuidun lisäksi tuottaa kemiallisia yhdisteitä, kuten hiilihydraatteja, ligniiniä ja niiden hajoamistuotteita (orgaanisia happoja ja fenolisia yhdisteitä).
Näistä sivutuotteista voidaan edelleen jatkojalostaa erilaisia polymeerejä, komposiitteja, kemikaaleja ja polttoaineita (mm. biodieseliä tai bioetanolia) energia-, elintarvike-, lääke- ja kosmetiikkateollisuuden tarpeisiin. Biojalostamoiden tarkoituksena on maksimoida puumateriaalista saatava tuotto lisäämällä tehtaiden kannattavuutta, vähentämällä ihmisille ja ympäristölle vaarallisten aineiden käyttöä, hyödyntämällä ympäristöä säästäviä materiaaleja ja valmistustapoja sekä vähentämällä kasvihuonepäästöjä.
KEMIALLISTEN esikäsittelyiden (happamat ja alkaliset esikäsittelyt) avulla merkittävä osuus puun hemiselluloosista pystyttiin erottamaan puusta ennen sen kemiallista kuidutusta. Happaman esikäsittelyn avulla erotettu orgaaninen jae koostui lähinnä erilaisista hiilihydraateista (n. 80 % liuenneesta orgaanisesta aineksesta), kun taas alkalisten esikäsittelyiden avulla merkittävimpiä muodostuvia komponentteja olivat erilaiset orgaaniset hapot (n. 70 % liuenneesta orgaanisesta aineksesta).
Syntyneet hiilihydraatti- ja happojakeet muodostavat lupaavia raaka-ainelähteitä moniin tarkoituksiin. Lisäksi esikäsittelyliuokset sisälsivät mm. liuennutta ligniiniä, furaaniyhdisteitä sekä pienimolekyylisiä fenolisia komponentteja.
Happaman esikäsittelyn todettiin tehostavan selkeästi erityisesti koivumateriaalin rikitöntä massanvalmistusta. Sooda-antrakinoni- ja happialkali-menetelmillä tuotetun massan jäännösligniinipitoisuutta pystyttiin merkittävästi laskemaan keittoa edeltävällä esikäsittelyllä. Tehostuneiden keitto-ominaisuuksien lisäksi esikäsittelyt vaikuttivat merkittävästi myös syntyneiden keittojätelienten, mustalipeiden, koostumuksiin. Kuumavesiuuton havaittiin vaikuttavan erityisesti mustalipeän sisältämien orgaanisten happo- ja ligniinijakeiden pitoisuuksiin.
Merkittävimmät erot vertailukeittoihin olivat 30 – 40 % lisäys erilaisten hydroksihappojen määrässä, sekä liuenneen ligniinin molekyylimassan kasvu käytettäessä raaka-aineena kuumavesiuutettua puuta. Molemmat jakeet muodostavat mielenkiintoisen mahdollisuuden niiden edelleen jalostamiseksi.
INTEGROITUJEN biomassanjalostusprosessien etuina voidaan pitää puun kokonaisvaltaisempaa hyötykäyttöä, jolloin kuidun lisäksi otetaan huomioon myös puun sisältämät hemiselluloosa- ja ligniinijakeet. Luomalla uusia materiaalivirtoja ja kehittämällä edelleen erotusprosesseja voidaan puun sisältämät hiilihydraatit ja ligniini hyötykäyttää entistä tehokkaammin erilaisten biotuotteiden valmistuksessa.
Tutkimuksen hyödyntäjinä ovat metsäteollisuuden lisäksi monet muut teollisuusalat, erityisesti kuitenkin kemianteollisuuden toimijat.
Filosofian lisensiaatti Joni Lehdon soveltavan kemian väitöskirjan Advanced Biorefinery Concepts Integrated to Chemical Pulping (”Kemiallisen massan valmistukseen integroidut ja kehittyneet biojalostamokonseptit”) tarkastustilaisuus järjestetään Jyväskylän yliopistossa 20. helmikuuta. Vastaväittäjänä toimii professori Ali Harlin (VTT) ja kustoksena professori Raimo Alén.
