Issuu

UPM:n biopolttoaine kiihdyttää kohti menestystä

Miksi tekoäly AlphaFold johti Nobel-palkintoon?

Spinnova valloittaa maailmaa hämähäkin tekniikalla

ANN-SOFIE FONSEN USKOO KUUSISOKERIIN.

Puusta pidemmälle

Metsäteollisuuden innovaatioilla notkistetaan betonia, kudotaan kangasta, tehdään pinnoitteita ja kehitetään 5G- ja 6G-verkkoja.

uutta väitöstä 18Sahanpurustasyntyykuusisokeriavihreälläp

Tuotevalikoimamme

täydentynyt laadukkailla Memmertin laitteilla!

Tuotevalikoimaamme

kuuluu muun muassa

Laboratoriokylmälaitteet

Kemikaalien säilytysratkaisut

Hanskakaapit

Lämpökäsittelylaitteet

Vaa’at ja pienlaitteet

Autoklaavit

Tutustuthan kotisivuillamme ajankohtaisiin webinaareihin ja kampanjoihin.

Mennään metsään ja astutaan sivuvirtoihin

Syksyn saapuminen innostaa ihmiset marja- ja sienimetsään. Minua ei kuitenkaan sienimetsästä löydä. Olen usein miettinyt Marja-Liisa Vartiota lainatakseni: milloin erkanin sisaristani puista?

Suomalaisena ja maalla kasvaneena tuntuu suorastaan synniltä tunnustaa, etten ole koskaan ollut erityisesti luontoihminen. Siispä nautin metsän antimetkin suoraan kaupan hyllyltä.

VIIME AIKOINA metsä on toki tullut lähelle minuakin, sillä Hukkajoen surullisilta raakku-uutisilta ei ole voinut välttyä. Lehtien otsikot eivät kuitenkaan anna koko kuvaa Suomen metsäteollisuudesta.

Metsäteollisuus kisaa vuosittain kemianteollisuuden kanssa suurimman vientitoimialan tittelistä. Yhdessä näiden arvo oli viime vuonna Tullin mukaan hieman yli kolmasosa Suomen kokonaisviennistä. Molemmat alat ovat siis keskeisiä toimijoita, jotka luovat työtä ja hyvinvointia yhteiskuntaan.

KEMISTIN NÄKÖKULMASTA näissä karkeloissa mielenkiintoinen kysymys tietenkin on, mihin metsä loppuu ja mistä kemia alkaa. Raja-aidat eri tieteenalojen tai teollisuuden suuntausten välillä ovat aina jossain määrin keinotekoisia, sillä luonto ei näistä otsakkeista välitä.

nostetaan keskiöön kemia metsäteollisuudessa: miten teollisuuden tuttuja prosesseja voidaan muuttaa entistä vihreämmiksi, ja miten metsä tarjoaa meille kokonaan uusia raaka-aineita esimerkiksi betonin valmistukseen tai biopolttoaineiksi.

Metsäteollisuuden sivuvirrat ovat luonnonvara, jonka hyödyntämisessä kiertotalouden kemia on ja tulee olemaan ratkaisevassa roolissa.

Vanha ja perinteikäs sellu taas on käsitteenä tuttu varmasti suurelle osalle suomalaisista, mutta nanoselluloosa ja sen monet mahdollisuudet ovat toistaiseksi vähän pienemmän piirin tiedossa.

”Kiertotalouden kemia on ratkaisevassa roolissa, kun sivuvirtoja hyödynnetään.”

MEIDÄN KEMISTIEN on hyvä pitää silmät auki sekä marjametsässä että metsäteollisuuden suhteen, sillä mielenkiintoisia tutkimus- ja tuotekehitysmahdollisuuksia on tarjolla mättäällä jos toisellakin.

Metsään linkittyvien uusien innovaatioiden ytimessä on kemian osaaminen ja pyrkimys kohti entistä vihreämpää tulevaisuutta ja kestävämpää teollisuutta. Suomi elää jatkossakin metsästä – ja kemiasta.

Miia Mäntymäki

Suomalaisten Kemistien Seuran puheenjohtaja on ﬁlosoﬁan tohtori ja työskentelee kemian yliopistonlehtorina Helsingin yliopistossa.

Kuva Pia Inberg

Sisällys KEMIA

AlphaFoldin kehittäjät Demis Hassabis (vas.) ja John M. Jumper palkittiin kemian Nobelilla. 09

Lähikuvassa betonia notkistavan prosessin kehittäjä Anna Kalliola.

SPINNOVA®kuitua ja teknologiaa kehitetään Keski-Suomessa. 24

SUOSTA NOUSEE SUPERMOLEKYYLI

Tuhansia vuosia vanhassa biomassassa muhii ihmeaineita.

NOBEL-PALKINNOISSA TEKOÄLYN HUUMAA

Professori Antti Poso analysoi, mihin AlphaFold pystyy.

15 NANOSELLUN TAITURIT OULUSSA

Professori Henrikki Liimatainen tutkii nanoselluloosan hyödyntämistä 5Gja 6G-verkoissa.

METSÄSTÄ KASVAA INNOVAATIO Mihin kaikkeen pystyvät Kuura-kuitu ja kuusisokeri? Miksi sellua ei pidä parjata? Otimme selvää.

KUITUA HÄMÄHÄKIN TAPAAN Kävimme Spinnovalla Jyväskylässä ja tapasimme tekstiilikuidun tekijät.

YKSINKERTAISUUS ON KAUNEINTA

Ligniini-innovaation, LigniOxin kehittäjä Anna Kalliola kertoo, mitä keksintö merkitsee.

Bakeliitti-keksintö mullisti sähköteknisten esineiden, kuten puhelimien valmistuksen.

46 Väitökset

49 Seurojen uutiset

Lisää kemian alan tietoa ja uutisia: kemia-lehti.fi

Professori Henrikki Liimatainen tutkii nanoselluloosaa. 14

Sellun tuotannossa kaatopaikkajätteen määrä on vähentynyt 30 vuodessa 95 %. 22

Julkaisija | Kemian seurat

Suomalaisten Kemistien Seura

Kemiallisteknillinen yhdistys Finska kemistsamfundet

Toimitusneuvosto

Miia Mäntymäki, yliopistonlehtori, Helsingin yliopisto/ puheenjohtaja, Suomalaisten Kemistien Seura

Sari Vihavainen, toiminnanjohtaja, Suomalaisten Kemistien Seura

Triin Gyllenberg, lehtori, Brändögymnasium/ hallituksen puheenjohtaja, Finska Kemistsamfundet - FKS

Pekka Joensuu, palvelupäällikkö, Helsingin yliopisto/ hallituksen jäsen, Suomalaisten kemistien seura

Jan Lundell, professori/ Jyväskylän yliopisto, varapuheenjohtaja, Suomalaisten kemistien seura

Tiina Piira, johtava asiantuntija, Elomatic/ hallituksen puheenjohtaja, Kemiallistekninen yhdistys

Juha Vainio, viestintäjohtaja, Kemianteollisuus ry

Tilaukset tilaajapalvelu@atex.com, puh. 03 4246 5340, auki klo 8–16 Kestotilaus 95 € + alv. 10 %. Kouluille 19 € + alv. 10 %

Osoitteenmuutokset

Kemian Seurojen toimisto, puh. 050 458 3394 toimisto@kemianseura.ﬁ

Toimitus | Era Content

Vastaava toimittaja Eero Anhava

Sisältöjohtajat Leila Mehto ja Ulla Veirto

Sisältöasiantuntija Marja Ollakka AD Tuija Tarkiainen/ Studio Kiss

Yhteystiedot toimitus@kemia-lehti.ﬁ www.kemia-lehti.ﬁ

Mediamyynti mediamyynti@kemia-lehti.ﬁ

Aikakausmedia ry:n jäsen

ISSN 0355-1628 (painettu)

ISSN 2670-3521 (verkkojulkaisu)

Painopaikka PunaMusta Oy 2024 | ISO 9002

Kannen kuva Teemu Kuusimurto.

YKSI KUVA

Suosta nousee supermolekyyli

Suomen soiden tuhansia vuosia vanha biomassa on arvokkaiden molekyylien kehto. Syvyyksistä voi nousta apu jopa ruokapulaan.

TEKSTI Anni Turpeinen

Suomessa on miljoonia hehtaareja suota. Projektinjohtaja JyriMaunuksela tietää, mikä mahdollisuus niissä muhii.

”Suon turve on satoja tai jopa tuhansia vuosia vanhaa konsentroitunutta biomassaa, joka on peräisin puu- ja kasvimateriaaleista. Aktiivikomponentit ovat saaneet muotoutua rauhassa luonnon prosesseissa kemiallisiksi muodoiksi ja yhdisteiksi, joiden potentiaalista ymmärretään vasta pieni osa.”

Suon biomassoista löytyy moniin kemiallisiin prosesseihin valmiita molekyylejä, joita ihmisen ei tarvitse yrittää syntetisoida laboratoriossa.

”Luonto on hoitanut sen meitä paremmin”, Maunuksela sanoo.

MAUNUKSELAN TYÖPAIKKA Neova Group (ent. Vapo) tutkii ja kaupallistaa suobiomassasta arvoaineita, jotka edistävät kasvien kasvua. Nämä kemialliset aktiiviaineet, biostimulantit, parantavat maaperän mikrobien toimintaa ja edistävät kasvien kykyä ottaa ravinteita.

Biostimulantit voivat auttaa kasveja selviytymään kuivuudesta, kuumuudesta tai suolapitoisesta maaperästä. Näin biostimulantit kasvattavat satoisuutta luonnollisella tavalla.

”Haluamme tuottaa kestävästi korkean arvon tuotteita, jotka voisivat torjua ilmastonmuutoksen vaikutuksia ja parantaa maatalouden mahdollisuuksia”, Maunuksela kertoo.

Neova Group tutkii bioaktiivisten komponenttien vaikutusta myös

Jyri Maunuksela työskentelee projektinjohtajana

Neova Groupissa ja on Kemiallisteknillisen yhdistyksen hallituksen jäsen.

rehuntuotannossa yhtenä uutena kehitysalueenaan. Bioaktiiviset aineet parantavat ravinnon sulavuutta, edistävät suotuisia mikrobikantoja ja eläinten kasvua.

BIOSTIMULANTIT VOIVAT merkiksi fenolisia yhdisteitä, antioksidantteja, jotka estävät solujen hapettumista. Ne parantavat solujen korjausmekanismeja ja vähentävät solujen ulkoisia vaurioita.

”Fenolisia yhdisteitä on eniten kasvien kuorirakenteissa, koska kuo ren avulla kasvit suojaavat itseään esimerkiksi mikrobien hyökkäyksiltä. Jos näitä kuoren yhdisteitä pystyttäi siin eristämään, niistä olisi potentiaalia terveellisen ruokavalion osaksi.”

Saatamme siis tulevaisuudessa syödä näitä soiden syvyyksistä nousevia yhdisteitä.

Kuvituskuvassa on Lämsänaapa Pelkosenniemellä. Se kuuluu Luiron suoalueeseen, joka on Natura 2000 -suojelualue. Lämsänaavan ikuisti kuvaksi Mika Honkalinna, jonka kuvateos Suo siellä ilmestyi vuonna 2023 (Docendo).

Kemian vuoden 2024 Nobel-palkinnon voittivat proteiinin tutkijat David Baker (vas.) sekä Demis Hassabis ja John M. Jumper.

KEMIAN NOBEL-PALKINNOT 2024

Miksi tekoäly nousi esiin

Nobeleissa?

Kemian ja fysiikan Nobelpalkintoja yhdistää tekoälyn esiinmarssi. Professori Antti Poso ei yllättynyt, että laajalti käytetty AlphaFold-tekoäly sai Kemian Nobelin. ”Aika näyttää, mikä on tämän tekoälyn vaikutus.”

TEKSTI Marja Ollakka

Vuoden 2024 kemian Nobelpalkinnot keskittyvät proteiineihin, elämän nerokkaisiin kemiallisiin työkaluihin. Voittajat ovat David Baker, Demis Hassabis ja John M. Jumper. Hassabis ja Jumper ovat yhdessä kehittäneet Google DeepMind-yhtiössä AlphaFold-tekoälyjärjestelmän, joka ennustaa proteiinin kolmiulotteisen rakenteen sen aminohapposekvenssin perusteella. AlphaFold tarjoaa avoimen pääsyn yli 200 miljoonaan proteiinirakenteen ennustukseen.

Itä-Suomen yliopiston lääkeaineen suunnittelun professori Antti Poso

on hyödyntänyt AlphaFoldia tutkimusryhmissään heti sen julkaisusta 2020 lähtien. Samoin ovat tehneet tuhannet tutkijat ympäri maailmaa.

”Käytämme AlphaFoldia ihan rutiininomaisesti proteiinien rakenteen määrittelyssä ja mallien tuottamisessa”, hän kertoo.

Proteiinin rakenteet nopeasti esiin

”Proteiinien rakenteen ennustaminen on yksi selkeimpiä tehtäviä, jossa tekoälystä on merkittävää hyötyä. AlphaFoldin arvo näkyy siinä, että se tuottaa erittäin nopeasti huomatta van hyvälaatuisia ennusteita proteiinien rakenteesta”, Antti Poso sanoo.

AlphaFoldilla selvitetyt rakenteet edistävät muiden tehtävien kehitystä vaikkapa lääkeaineen suunnittelus sa sekä pesuaineissa käytettävien entsyymien ja kemianteollisuuden entsyymikatalyysin suunnittelussa.

Poso korostaa, että tekoälymallia ei käytetä sellaisenaan, vaan tutkijat hyödyntävät sitä osana muuta tutki musvälineistöään.

”Se on ehdottoman hyödyllinen

”Onko tämä nyt osa tekoälyhypeä?”

työkalu ja yksi nopeimmin levinneistä menetelmistä.”

”Esimerkiksi sivutoimessani Tübingenin yliopistosairaalassa myös syöpälääkäri saattaa kysyä, olemmeko katsoneet tiettyä rakennetta AlphaFoldilla. Koskaan aiemmin lääkärit eivät ole kysyneet käytetyistä menetelmistä. Se osoittaa, että AlphaFold on lyönyt läpi koko biomedisiinisellä kentällä laajemminkin”, Poso kertoo.

Proteiineista on runsaasti dataa tekoälylle

Vaikka AlphaFoldin kehittäneet tutkijat Hassabis ja Jumper palkittiin Nobelilla, tekoälymalli ei ole valmis.

”Niitä proteiinirakenteita, joita ei ole aikaisemminkaan pystytty mallintamaan, ei pystytä mallintamaan AlphaFoldillakaan vielä. Siinä mielessä voi pohtia, onko tämä nyt osa tekoälyhypeä”, Poso pohtii.

AlphaFold on edennyt nopeasti, koska proteiinimallinnus on niitä harvoja alueita, joissa on riittävästi datamateriaalia koneoppimiseen.

”Monella muulla kemian alalla ei ole vielä riittävästi dataa.”

”Tekoäly on kyllä hyvä ideanikkari, mutta se ei oikeasti ole pystynyt vielä suunnittelemaan esimerkiksi yhtään uutta molekyyliä. Väitän siis, että proteiinin rakenteen ongelma ei ole vielä kokonaisvaltaisesti ratkaistu”, Poso sanoo.

Itä-Suomen yliopiston lääkeaineen suunnittelun professori Antti Poso sanoo, että voittoisa tekoälyjärjestelmä on käytössä koko biomedisiinisellä alalla.

Aino Aulanko voitti kultaa ja hopeaa

SKS:n kiertotalousinnovaatiopalkinto näyttää tältä.

Betolar palkittiin kiertotalousinnovaatiostaan

Materiaaliteknologiayritys

Betolar sai vuoden 2024 kiertotalousinnovaatiopalkinnon huhtikuussa. Yhtiön tuotteilla on onnistuttu vähentämään hiilidioksidipäästöjä perinteiseen betoniin verrattuna jopa 80 prosenttia.

Kiertotalousinnovaatiopalkinto on Suomalaisten kemistien seuran tunnustus kiertotalouden kemiaan liittyvästä innovatiivisesta liiketoimintaideasta, joka tuottaa hyötyä ympäristölle ja on taloudellisesti merkittävä.

Espoolainen Aino Aulanko voitti elokuussa hopeaa kansainvälisissä matematiikkaolympialaisissa Iso-Britanniassa. Hän sai lisäksi Maryam Mirzakhani -erikoispalkinnon. Aulanko häikäisi myös Georgiassa keväällä. Hän oli Euroopan tyttöjen matematiikkaolympialaisten paras ja toi Suomeen kultaa ensimmäistä kertaa kilpailujen historiassa.

Betolarin ratkaisut jakautuvat neljään tuoteryhmään: kaivokset, teollisuuden sivuvirtojen hyötykäyttäminen, betonielementit sekä betonituotteet.

välisissä kemiaolympialaisis sa Riadissa, Saudi-Arabiassa. Valto Daavittila, Jasper Kantoluoto ja Severi Sulander saavuttivat pronssia. Eemeli Myllymäki sai kunniamaininnan. Kilpailuun osallistui 327 lukiolaista 84 maasta.

Valtteri Oksanen teki pro gradunsa Helsingin yliopiston kemian osastolla otsikolla Use of o-benzoquinones in organic synthesis. Hän tutki katekolin hapetustuotteen, orto-bentsokinonin, käyttöä orgaanisten synteesien lähtöaineena.

ARVIOINTILAUTAKUNTA

TOTESI:

”Aiheen käsittelytapa osoittaa syvää tutkimusaiheen hallintaa ja tieteellistä luovuutta.”

Suomen delegaatio Saudi-Arabiassa. Joukkueen päävalmentaja Kjell Knapas Helsingin yliopistosta (vas.) ja kilpailijat Eemeli Myllymäki, Jasper Kantoluoto, Valto Daavittila ja Severi Sulander sekä Helsingin yliopiston kemian yliopistonlehtori Miia Mäntymäki ja yliopisto-opettaja Juulia Talvitie.

Voittoisa Aino Aulanko.

Opiskele

KEMIANTEKNIIKKAA

LUT-yliopistossa

Kemiantekniikan koulutus antaa sinulle työkaluja kehittää uusia ja puhtaampia tuotantotapoja, joilla parannetaan energian, veden ja luonnonvarojen riittävyyttä sekä ympäristön tilaa.

HAE OPISKELEMAAN

» Maisteriohjelmiin 16.12.2024–22.1.2025

» Kandidaattiohjelmaan 11.3.–25.3.2025

Kandidaatin tutkinnon jälkeen voit jatkaa valitsemassasi maisteriohjelmassa:

» Chemical Engineering for Energy Transition, lähiopetus Lappeenrannassa

» Biorefineries, monimuoto-opiskelu, lähiopetus Lahdessa

» Sustainable Biomass and Bioproducts Engineering, lähiopetus Kouvolassa, kolmoistutkinto-ohjelma, erillishaku

» Food Processing Technology, monimuoto-opiskelu, lähiopetus Kouvolassa

» Water Technology, monimuoto-opiskelu, lähiopetus Mikkelissä » lut.fi/kemiantekniikka

Puhdas energia, vesi ja ilma ovat elämän edellytyksiä, joihin me LUT-yliopistossa etsimme ratkaisuja tekniikan, talouden ja yhteiskuntatieteiden osaamisella. Autamme yhteiskuntaa ja yrityksiä uudistumaan kestävästi. Kansainvälisessä tiedeyhteisössämme on yli 9 000 jäsentä. Kampuksemme sijaitsevat Lappeenrannassa ja Lahdessa sekä alueyksikkömme Kouvolassa ja Mikkelissä. Olemme ilmastoteoissa yksi maailman parhaista yliopistoista. lut.fi

palkittiin kaksi kertaa

Origin by Ocean -yrityksellä oli voittoisa kevät. Toimitusjohtaja, FT Mari Granström sai vuoden 2024 Kemian hyväksi -palkinnon. Palkinto luovutettiin ChemBio-messuilla huhtikuussa.

Mari Granström on vuonna 2019 perustetun Origin by Ocean -biojalostusyrityksen perustaja. Yritys valmistaa kemianteollisuudelle ainesosia merilevistä ja poistaa liikaravinteita meristä. Levää kerätään Itämerestä ja muiltakin maailman merialueilta.

Patentoitu jalostamoprosessi muuttaa levän kemikaaleiksi, joita voi käyttää turvallisina ainesosina esimerkiksi ruokaan, kosmetiikkaan, tekstiileihin ja uusiin pakkausmateriaaleihin.

”Olen kemistinä tosi otettu, että saan tällaisen tunnustuksen työstäni.

Väitöskirjatyön ohjaajien merkitys noteerattiin

HELSINGIN YLIOPISTON tutkijakoulu jakoi ensimmäistä kertaa Väitöskirjatyön ohjaaja -palkinnot syyskuussa. Se haluaa lisätä tietoisuutta parhaista ohjauskäytänteistä. Hyvällä ohjaajalla on positiivinen vaikutus paitsi opiskelijan tieteelliseen työhön myös henkiseen hyvinvointiin.

Palkinnon saivat vanhempi yliopistonlehtori Mar Cabeza, professori Markus Holopainen, professori Inga Jasinskaja-Lahti, professori Sangita Kulathinal ja professori Kari Tikkinen

”On tuotettava arvoa ympäristölle, kuluttajille ja kaikille. Enää ei voi ajatella, että täytyy vain pumpata tulosta hinnalla millä hyvänsä”, sanoo Origin by Oceanin toimitusjohtaja Mari Granström.

Kemialla on mielestäni merkittävä rooli tulevaisuuden ongelmien, kuten ilmasto-ongelmien, ratkaisemisessa.”

Yrityksen pääkonttori ja tuotekehityslaboratorio sijaitsevat Espoossa ja pilottilaitos Oulussa. Kohdealueena on koko maailma.

Origin by Ocean sai kesäkuussa toisenkin merkittävän tunnustuksen, Kemianteollisuuden innovaatiopalkinnon, joka on suuruudeltaan 30 000 euroa.

”Yrityksen innovaatiolla on mahdollisuus kaupalliseen menestykseen. Sen avulla ratkaistaan myös merkittävää ympäristöongelmaa eli rehevöitymistä”, sanoo Kemianteollisuuden innovaatioryhmän puheenjohtaja, Neste Oyj:n tutkimus- ja kehitysjohtaja Petri Lehmus

Kunniaa CAAMAlle ja FinnCurelle

KEMIANTEOLLISUUDEN Innovaatiopalkintokilpailussa jaettiin kunniamaininnat FinnCure Oy:lle ja Oulun yliopiston tutkijoiden CAAMAprojektille.

FinnCuren keksinnössä tartuntatauteja pyritään ehkäisemään mikropartikkeleilla. Innovaatiossa on kehitetty ja patentoitu uudenlaisia partikkeleita, joiden avulla pystytään estämään virusten pääseminen solujen sisälle.

CAAMA-projektin innovaation ydin on uusi prosessi metallien poistamiseen ja talteenottoon vedestä. Esimerkiksi kaivosteollisuuden prosessivesi saadaan käsiteltyä tavallista tehokkaammin ja ympäristöystävällisemmin.

Kimmo Peltonen palkittiin ansiokkaasta työurasta ja aktiivisuudesta kemistien keskinäisessä yhdistystoiminnassa.

Kimmo Peltoselle Kemian seurojen palkinto: merkittävä alan vaikuttaja

KEMIAN PÄIVIEN SÄÄTIÖN HALLITUS

myönsi keväällä vuoden 2024 Kemian seurojen palkinnon pääjohtaja Kimmo Peltoselle Turvallisuus- ja kemikaalivirasto Tukesista.

Peltonen on tehnyt merkittävän uran kemian tutkijana, professorina ja johtajana valtion virastoissa, kuten Työterveyslaitoksella, Elintarviketurvallisuusvirasto Evirassa ja vuodesta 2014 Tukesissa.

Kemian seurat totesi perusteluissaan, että Peltonen on tutkinut kemikaaliturvallisuutta ja vaikuttanut tätä kautta ihmisten jokapäiväisen elämän turvallisuuteen. Hänellä on myös huomattavaa kansainvälistä kokemusta Maailman terveysjärjestöstä WHO:sta ja EU:sta.

Peltonen on toiminut monipuolisesti Kemian seuroissa. Hän on ollut aktiivinen kromatograﬁan ja massaspektroskopian jaostoissa, täydennyskoulutusten järjestäjänä ja opettajana. Viidellä edellisellä kerralla hän on toiminut Kemian päivien ohjelmaryhmän puheenjohtajana.

Henrikki Liimataisella on purkissaan selluloosananokuitua. Se on tehty mikroﬂuidisaattorilla, joka näkyy etualalla.

Palkinto on kuvataiteilija Matias Karsikkaan muotoilema. Se on yhdistelmä tammea, platinaa, kultaa ja lasia.

Nanosellun taiturit Oulussa

Oululainen kuitu- ja partikkelitekniikan professori Henrikki Liimatainen innostuu tutkimusryhmänsä oivalluksista. Hän kehittää nanoselluloosasta materiaaleja, joita voidaan käyttää 5G- ja 6G-teknologioissa.

YKSI MEISTÄ

Kuva Timo Heikkala

TEKSTI Saga Wiklund

Mitä kuuluu?

Alkusyksy on ollut innostavaa aikaa, kun useat tutkimukset ovat jalostuneet artikkeleiksi.

Uudet nanorakenteiset lignoselluloosamateriaalit -yksikössämme meitä on yli 80 henkeä, valtaosa on kansainvälisiä tutkijoita.

Parhaillaan selvitämme nanoselluloosan hyödyntämistä 5G- ja 6G-telekommunikaatioteknologioissa. Alkamassa on myös iso hanke, jossa kehitämme nestekartonkipakkauksien pintarakenteita. Itse käytän tutkimukseen noin puolet työajastani.

Miten päädyit tutkimaan nanoselluloosaa?

Taustani on kolloidi- ja pintakemiassa. Väitöstyössäni tutkin pape-

rinvalmistuskuitujen käyttäytymistä vesidispersioissa.

Kun väittelin vuonna 2009, uusien biomateriaalien kehitys oli nouseva teema ja erityisesti nanomateriaalit kiinnostivat minua.

Mikä tutkimuksessa kiinnostaa nyt eniten?

Minua kiinnostaa, millaisia huokoisia materiaaleja ja muita kompleksisia rakenteita nanoselluloosasta voi valmistaa.

Tulevaisuuden 5G- ja 6G-teknologioiden yhteydessä tarvitaan materiaaleja, joiden läpi korkean taajuuden signaali kulkee erityisen hyvin. Nanoselluloosa-aerogeelit ovat juuri sellaisia: niissä on jopa 99 prosenttia ilmaa. Nanoselluloosarakenteilla voidaan myös ﬁltte-

”On kiehtovaa tutkia täysin uutta materiaalia.”

röidä tai vahvistaa 5G- ja 6G-verkon taajuuskaistan tiettyjä taajuuksia. Heikkoa signaalia voidaan suunnata, jotta se saadaan tehokkaasti perille. Tähän voidaan käyttää nanoselluloosasta valmistettuja antenneja tai pintoja.

Mihin kaikkeen nanoselluloosa taipuu?

Siitä voidaan tehdä lujia, läpinäkyviä tai hyvin huokoisia rakenteita. Ne voivat olla muodoltaan esimerkiksi geelejä, lankoja, vaahtomaisia aiheita tai helmimäisiä partikkeleita. Kutakin näistä voidaan hyödyntää eri tavoin sovelluksissa. Esimerkiksi geelimäistä nanoselluloosaa voidaan hyödyntää lääkinnällisten laitteiden sensorisovellutuksissa.

Mikä on erityisen innostavaa nanoselluloosassa?

Täysin uuden materiaalin kehittäminen on kiehtova puoli nanoselluloosan tutkimisessa. On myös välittömiä yhteiskunnallisia tarpeita, kuten tarve vähentää materiaalien ympäristövaikutuksia. Nanoselluloosan hyvä puoli on se, että raaka-ainetta on saatavilla hyvin, ja se on biohajoavaa.

Ovatko suomalaiset mielestäsi hyviä innovaattoreita?

Sellu- ja paperiteollisuutta ja siihen liittyvää tutkimusta on ollut meillä pitkään, ja ymmärrys puuraaka-aineesta on erittäin korkealla tasolla. Perinne kaupallistamiseen, täysin uusien asioiden esille tuomiseen ja markkinointiin on sen sijaan ohuempaa.

Valmistava teollisuus vaatii myös pääomia, mikä on yksi käytännön rajoite. Meillä on paljon lupaavia, uusia yrityksiä, jotka tarvitsevat kasvun mahdollisuuksia.

Metsästä kasvaa innovaatio

Pukeudutko sinäkin tulevaisuudessa havupuusta tehtyihin vaatteisiin ja hoidat hyvinvointiasi sahanpurusta uutetun kuusisokerin avulla? Ja vanha kunnon sellu – myös tutun valmistus on mullistunut viimeisen 30 vuoden sisällä. Ei lisää hakkuita, vaan sivuvirrat hyötykäyttöön.

TEKSTI Anni Turpeinen (kuura ja kuusisokeri) ja Marja Ollakka (sellu) KUVAT Teemu Kuusimurto

64 %

suomalaisista kemiallisen metsäteollisuuden yrityksistä harjoittaa innovaatiotoimintaa.

75 %

näistä on prosessiinnovaatioita.

46 %

näistä on tuoteinnovaatioita.

Lähde: EU:n laajuinen Communite Innovation Surveys CIS-kysely

Patenttien kansainvälistä kärkeä

Suomi on maailman ykkönen metsäteollisuuden kolmen aihepiirin patenteissa: mikro- ja nanoﬁbrilloitu selluloosa, jäteveden ja lietteen käsittely selluja paperiteollisuudessa sekä ligniinin talteenotto mustalipeästä.

Suomi on kolmen parhaan joukossa myös kuituvaloksien, taivekartongin, kuppikartongin sekä tarrojen ja etikettien patenteissa. Erityisen aktiivisia ovat Metsä Group, Stora Enso ja UPM.

Lähde: Metsäteollisuus ry:n patenttianalyysi 2006–2020 väliseltä ajalta. Selvityksen toteuttivat analyysiyritykset IP Analytics Karvonen ja Turnip Innovations.

”Koetehtaan rakentaminen

Äänekoskelle on ollut meille noin 45 miljoonan euron investointi.

Uskomme vahvasti Kuuran potentiaaliin”, Metsä Springin toimitusjohtaja Niklas von Weymarn sanoo.

Kuura-kuitu voi mullistaa tekstiiliteollisuuden

Kuura-kuitu on pehmeä mutta vahva haastaja puuvillalle.

Se syntyy kestävästi ja vastuullisesti paperisellusta.

Tukkipuu on puun arvokkain osuus tällä hetkellä. Tilanne voi hyvinkin muuttua, sillä puumateriaalin ja sen tuotannon sivuvirtojen hyödyntämisen tutkimus käy kiivaana.

Metsä Groupin innovaatioputkessa etenee neljä yhtiön omaa mahdollista innovaatiota ja kuusi startup-yritysten keksintöä, joihin Metsä Group on sijoittanut pääomaa.

”Yksi mielenkiintoisimmista omista hankkeistamme on havupuusellusta valmistettu tekstiilikuitu Kuura, joka on kehitetty korvaamaan puuvillaa ja viskoosia”, kertoo Metsä Groupin innovaatioyhtiön Metsä Springin toimitusjohtaja Niklas von Weymarn.

”Kuura-konseptimme erikoisuus on se, että pyrimme valmistamaan tekstiilikuitua paperisellusta, ei liukosellusta, kuten kaikki teollinen toiminta nykyään.”

Miellyttävä ihoa vasten

Kuura-kuitu on puuvillamaista höytyvää. Tästä biohajoavasta materiaalista tehdään lankaa ja langasta kangasta.

Suuremman mittakaavan kehitys on vielä kesken, mutta kuidusta valmistetun kankaan on jo todettu olevan miellyttävä ihoa vasten. Kuurasta on tehty esimerkiksi kaulaliinoja sekä pehmokarvakankaisia takkeja.

”Koetehtaamme sijaitsee Äänekosken biotuotetehtaamme yhteydessä. Hanke etenee yhteistyössä japanilaisen Itochun kanssa, joka testaa markkinoiden kiinnostusta uutta tekstiilikuitua kohtaan.”

Ensimmäinen askel nykyisen kuitukonseptin takana otettiin vuonna 2011

”Pyrimme valmistamaan tekstiilikuitua paperisellusta, eikä perinteisesti

liukosellusta.”

alkaneessa laajassa yhteistutkimushankkeessa.

Kuuran kannalta keskeisiä toimijoita olivat etenkin professori Herbert Sixtan ryhmä Aalto-yliopistolla ja professori Ilkka Kilpeläisen ryhmä Helsingin yliopistolla.

Vuonna 2013 Metsä Group aloitti oman rinnakkaisen kehitysohjelmansa, jossa menetelmää kehitettiin edelleen ja tuote nimettiin Kuuraksi.

Kuura-kuidun valmistuksessa kemikaali liuottaa sellun ja syntyy hunajamaista välituotetta. Se painetaan prosessissa pienien reikien läpi, jolloin saadaan ohuen spagetin muotoista materiaalia.

Se pestään, katkaistaan noin neljän senttimetrin pituiseksi ja kuivataan. Tulos on pumpulimaista Kuura-kuitua.

Sixtan esittelemää valmistusmenetelmää on kehitetty Metsä Springissä ja kasvatettu isompaan mittakaavaan.

Kilpailijoitaan parempi

Uuden biopohjaisen tekstiilikuidun markkinapotentiaali on valtava.

Globaali tekstiilikuitumarkkina oli vuonna 2022 noin 116 miljoonaa tonnia. Vuoteen 2030 mennessä se voi olla jo 147 miljoonaa tonnia.

Ala on myös yksi suurimpia saastuttajia. Vastuullisesti ja kestävästi tuotettuja materiaaleja etsitään kuumeisesti.

Kuura on Metsä Groupin elinkaarianalyysien mukaan selvästi kilpailijoidensa tuotteita parempi vaihtoehto.

Mikä tekee siitä kiinnostavan kansainvälisesti?

Se valmistetaan paperisellusta. Valmistus on integroitu biotuotetehtaaseen, ja tuotannossa käytetään uusiutuvaa energiaa. Kuuran tuoteominaisuudet ovat hyvin miellyttävät.

”Kuura edustaa tulevaisuuden mahdollisuuksia, sillä se vähentää tekstiiliteollisuuden ympäristövaikutuksia ja lisää uusiutuvien luonnonvarojen käyttöä”, Niklas von Weymarn sanoo.

Kehitysjohtaja

Ann-Soﬁe Fonsenin astiassa on kuusisokeria.

Oivallus on kuusisokerin eri laadut, joita voitaisiin käyttää monissa eri yhteyksissä.

ANN-SOFIE FONSEN

Sahanpurusta sokereita

Sammioon vettä, lämpöä ja sahanpurua, ja tulokseksi saadaan kuusisokeria.

Se on uusi potentiaalinen suomalainen vientituote.

Kuusisokerin eli hemiselluloosan kiinnostavuus piilee vastuullisessa tuotantotavassa sekä mahdollisten käyttökohteiden runsaudensarvessa.

Innovaatio voi tuottaa raaka-ainetta kosmetiikkaan, pinnoitteisiin, sideaineisiin, liimoihin, maaleihin ja pakkaussovelluksiin.

”Keskeistä on vihreä prosessi, joka kiinnostaa teollisuutta laajalti. Mahdollistamme teollisuuden siirtymisen biopohjaiseen talouteen”, sanoo Boreal Bioproductsin kehitysjohtaja, kemisti Ann-Soﬁe Fonsen.

Kuusisokerin valmistuksessa energiaa kuluu kuuman veden lämmitykseen, mutta kemiallisia liuottimia tai apuaineita ei tarvita.

Arvokkaat ainesosat saadaan talteen biomassasta puhtaalla vedellä. Prosessin jälkeen jäljelle jäänyt biomassa poltetaan energiaksi.

”Tulevaisuudessa haluamme nostaa myös jäljelle jäävän tuotefraktion arvoa ja keksiä sille käyttöä”, Fonsen sanoo.

Sahanpuru sivuvirroista

Sahanpuru on valittu kuusisokerin pääraaka-aineeksi, koska sen saata-

vuus on hyvä. Boreal Bioproducts aloitti yhteistyön Metsä Springin kanssa vuonna 2020.

Se käyttää raaka-aineena Metsä Groupin tehtaiden toiminnan sivuvirtana syntyvää sahanpurua.

”Prosessimme pohjautuu kymmenisen vuotta sitten tehtyyn akateemiseen tutkimukseen. Nyt olemme vaiheessa, jossa prosessia laajennetaan pilottivaiheesta suurempaan mittakaavaan”, Fonsen kertoo.

Pilottilaitos sijaitsee Boreal Bioporductsin tiloissa Turussa. Demotuotantolaitos on suunnitteilla lähelle Metsä Groupin Mänttä-Vilppulassa sijaitsevaa tehdasta, jossa sahanpurua syntyy. Näin biomassan kuljettamiseen ei kulu energiaa ja tuotteen hiilijalanjälki pysyy pienenä.

”Tietääksemme vastaavaa sahanpurua uuttavaa tuotantolaitosta ei ole toista maailmassa.”

Tuote muokattavissa moneen tarpeeseen

Boreal Bioporductsin kuusisokeri ei ole vain yksi tuote, vaan monta. Keksintö on itse asiassa hemiselluloosajakeiden eli kuusisokerin eri laadut. Niillä on erilaisia ominaisuuksia sekä keskenään että yhdistettynä muihin aineisiin.

”Minä ja kemistitiimimme tutkimme kuusisokerien yhteensopivuuksia eri aineiden kanssa. Kokeilemme myös reaktioita, joilla voisimme muuttaa tai säädellä molekyylin toiminnallisuuksia, kuten vaikkapa hydrofobisuutta”, Fonsen kertoo.

Yritys markkinoi kuusisokeria sen alhaisella rasvan ja hapen läpäisykykyvyllä. Rasva- ja happibarrier-ominaisuudet kiinnostavat etenkin pakkausmateriaali- ja kosmetiikkateollisuutta.

Suurta markkinaa tuotteille ei vielä ole, mutta Boreal Bioproducts pyrkii opettamaan toimijoita ymmärtämään kuusisokerin mahdollisuudet.

Joitakin valmiita tuotteita jo on.

”Kuusisokeria on ainesosana esimerkiksi Laviér-merkin Tree Sugar Balm -huulivoiteessa ja Metsä-sarjan ihonhoitotuotteissa, joissa kuusisokeriuutteella on korvattu ulkomailla tuotettu kookospohjainen tensidi.”

Kuusisokerin valmistuksessa arvokkaat raaka-aineet saadaan talteen pelkällä vedellä.

Kosmetiikkateollisuudessa on voitu edetä jo kaupalliselle tasolle, koska tarvittavat volyymit ovat pieniä.

Aarteita puun ja kuoren välissä

Kuusisokerin lisäksi sahanpurusta uuttuu prosessissa pieni määrä puhdasta ligniiniä sekä muita vesiliukoisia yhdisteitä. Ligniinillä voidaan korvata fossiilipohjaisia fenoleja. Siksi se kiinnostaa useita teollisuuden aloja kuten auto-, rakennus-, pinnoite-, muovi-, ja lääketeollisuutta.

Tulevaisuudessa ligniiniä saatetaan käyttää myös esimerkiksi hiilikuidun raaka-aineena.

”Myös kosmetiikkateollisuus on kiinnostunut ligniinistä, sillä ligniini sisältää luonnollisia uv-suoja-aineita ja antioksidantteja.”

Boreal Bioproducts tutkii parhaillaan myös puun kuorijaetta. Puun kuoresta ja heti kuoren alta löytyy runsaasti mielenkiintoisia yhdisteitä, joista osalla on esimerkiksi antiviraalisia ja antibakteerisia ominaisuuksia.

”Puulla ei ole muuta suojakeinoa ympäristöä vastaan kuin kemiallinen sodankäynti, ja siksi nimenomaan kuoresta löytyy paljon mielenkiintoisia yhdisteitä tutkittavaksi”, Fonsen kertoo.

Puun kuoren yhdisteiden ominaisuudet voivat olla hyödyksi esimerkiksi biopohjaisten suoja-aineiden kehityksessä.

”Uskon, että monien tällä hetkellä käytössä olevien synteettisten suoja-aineiden käyttöä tullaan tulevaisuudessa rajoittamaan. Korvaava biopohjainen ratkaisu voi löytyä puun kuoren alta.”

Mikro- ja nanoﬁbrilloitu selluloosa

1121 patenttia

1766

patenttiportfolion vahvuus

(patenttien laatu, strateginen merkitys, tuottopotentiaali)

163 patenttia

244

patenttiportfolion laatu

patenttiportfolion laatu Jäteveden ja lietteen kemiallinen käsittely

Ligniinin erottaminen ja talteenotto mustalipeästä

139 patenttia

172

VIENTISELLU

60% tuotannosta

KARTONKI

PAPERIT

Pehmopaperit

Painopaperit

Erikoispaperit

MUUT TUOTTEET esim. karboksimetyyliselluloosa (CMC) ja mikrokiteinen selluloosa

UUSIA TUOTTEITA

esim. nanosellu ja tekstiilikuidut, osa vielä tuotekehitysvaiheessa SIVUVIRRAT PÄÄVIRTA

MÄNTYÖLJY JA

TÄRPÄTTI

Biopolttoaineet

Kemianteollisuuden tuotteet

Puhdistusaineet

Elintarviketeollisuus

Kosmetiikka

ESIMERKKEJÄ

MUISTA

SIVUVIRROISTA

Bioenergiaa mustalipeästä ja puunkuoresta

Rikkihappoa hajukaasuista

Biopelletit puupohjaisista lietteistä

Lannoitteet ja maanrakennusmateriaalit esim. lietteestä, tuhkasta tai meesakalkista

Tuotekaasu kuoresta biopolttoaineeksi

TUTKIMUS- JA

TUOTEKEHITYSVAIHEESSA, ESIM.

Kuorijalosteet

Ligniinijalosteet

Biometanoli selluntuotannon raakametanolista

Muut uudet biotuotteet

Biopohjainen hiilidioksidi

Selluloosan tuotanto

Kemiallinen metsäteollisuus

käyttää noin 30 miljoonaa kuutiometriä raakapuuta.

Sellu on Suomen supervoima

Ei uutta ilman vanhaa: perinteinen sellu mahdollistaa monet uudet keksinnöt. Kehittyneiden prosessien myötä sellun päästöt ovat pienentyneet merkittävästi.

Metsäteollisuus ry:n innovaatiopolitiikan päällikkö Marjana Suorsa iloitsee, että sellusta syntyy jatkuvasti uusia innovaatioita – kiitos yritysten ja suomalaisen laadukkaan tutkimustyön.

”Sydäntäni särkee sellun parjaus. Keksinnöt perustuvat usein juuri selluun.”

Kolme mielenkiintoisinta uutta tuoteryhmää ovat Suorsan mielestä tekstiilikuidut, nanoselluloosa ja erilaiset ligniinisovellukset.

”Nanoselluun on syntynyt hurja määrä suomalaisia patentteja, ja kaupallisia tuotteitakin on käytössä. Ligniinistä kehitetyt akkumateriaalit ja betonin notkistusaineet ovat hyvin lupaavia”, Suorsa sanoo.

Tavoitteena koko puun hyödyntäminen

Suomessa tuotetaan sellua noin seitsemän miljoona tonnia vuodessa ja siihen tarvitaan noin 30 miljoonaa kuutiometriä raakapuuta.

Metsäalan tavoitteena on hyödyntää puu kokonaan ja valmistaa tuotteita, joilla voidaan korvata esimerkiksi fossiilisia materiaaleja ja polttoaineita.

”Sivuvirtojen hyödyntäminen on kehittynyt huimasti 30 vuodessa. Puu ja koko prosessi hyödynnetään nyt niin tehokkaasti, että kaatopaikkajätteen määrä on vähentynyt 95 prosenttia”, Suorsa kertoo.

Myös sellun varsinaisia valmistusprosesseja kehitetään jatkuvasti, vaikka työ ei näy juuri ulospäin.

”Uudistuneiden prosessien ansios-

MARJAANA SUORSA

ta päästöt ilmaan ja vesistöihin ovat pienentyneet merkittävästi. Esimerkiksi rikkipäästöt ovat nykyisin alle 10 prosenttia siitä, mitä ne olivat vuonna 1992 eli vain noin 30 vuotta sitten”, Suorsa sanoo.

Metsästä arvonlisää Suomeen

Metsäsektori on edelleen merkittävä Suomen kansantalouden kannalta. Metsätuotteiden osuus koko Suomen tavaraviennin arvosta on noin 16 prosenttia.

Tuotannosta jää Suomeen tavanomaista enemmän arvonlisää, koska metsäteollisuuden raaka-aineet, energia ja muut panokset tulevat enimmäkseen kotimaasta.

”Metsäalalle

tarvitaan uusia tekijöitä niin suorittaviin tehtäviin kuin tohtoritason tutkimustehtäviin.”

Pitkä historia on tehnyt suomalaisista metsäalan huippuammattilaisia.

”Meillä on vahva osaamispohja aina metsänhoidosta puun jalostukseen asti. Suomen tiedekin on pitkään mennyt osin ’päin puuta’ – täällä on tehty jo kauan alan korkeatasoista tieteellistä tutkimusta. Sen tuloksena metsäalan teknologiat kehittyvät jatkuvasti ja patentteja on paljon”, Suorsa kuvailee.

Molekyylibiologian tutkijana aiemmin toiminut Suorsa kertoo nyt työssään metsän merkityksestä esimerkiksi koululaisille.

Keskustelut kasiluokkalaisten kanssa ovat olleet antoisia.

”Moni heistä ei ole tullut ajatelleeksikaan, kuinka paljon sellu on läsnä arjessamme. Sellua on sidosaineena vaikkapa hammastahnassa ja hilloissa. Haluamme kouluvierailuilla myös korostaa, miten monenlaisia urapolkuja metsäalalla on tarjolla. Alalle tarvitaan uusia tekijöitä niin suorittaviin tehtäviin kuin tohtoritason tutkimustehtäviinkin.” ■

”Sellu on läsnä arjessamme joka päivä. Sellua käytetään sidosaineena vaikkapa hammastahnassa ja hilloissa”, Metsäteollisuuden innovaatiopäällikkö Marjaana Suorsa muistuttaa.

Kuitua hämähäkin tapaan

Jyväskyläläinen Spinnova on kehittänyt teknologian, jolla voidaan valmistaa tekstiilikuitua esimerkiksi puusta tai kierrätysmateriaaleista.

Puuvillan valmistukseen verrattuna Spinnovan myrkytön valmistusprosessi säästää 98 prosenttia vettä ja vähentää hiilidioksidipäästöjä 74 prosentilla.

TEKSTI Tuomas Lehtonen KUVAT Kristiina Kontoniemi, Marimekko

Laboratoriopäällikkö

Pia Vento ja teknologiajohtaja

Juha Salmela uskovat, että

Spinnovan teknologia mullistaa tekstiiliteollisuuden.

Vasemmalla

Marimekon

Spinnovan kuidusta valmistettu paita.

Jyhkeät puupilarit, korkeuksiin kohoava lasiseinä ja käsittelemättömällä puulla vuorattu julkisivu yllättävät. Jyväskylän Keljossa sijaitsevaa monumentaalista rakennusta ei uskoisi tehtaaksi, jonka kapasiteetti on 1000 tonnia tekstiilikuitua vuodessa.

Hämmennys kasvaa, kun astutaan 13,5 metriä korkeaan aulaan. Avaran, lähes katedraalia muistuttavan tilan keskellä kasvaa kolme nuorta eukalyptuspuuta. Seinänvierustan vaaterekeistä voi bongata tunnettujen vaatebrändien luomuksia. Lasivitriineihin asetetut näytteet ja lattialla seisovat kuiturullat vihjaavat SPINNOVA®-kuidun syntyvaiheista.

Spinnova Oyj:n teknologiajohtaja Juha Salmela ja laboratoriopäällikkö Pia Vento uskovat, että yrityksen kehittämä kuidunvalmistusteknologia muuttaa globaalia tekstiiliteollisuutta pitkin askelin seuraavan vuosikymmenen aikana. Tarve alan uudistamiselle on suuri. Puuvillan ja erilaisten keinokuitujen tuotanto kuluttaa liiaksi puhdasta vettä ja ryövää viljelysmaata elintärkeiltä ruokakasveilta. Haasteena ovat myös luonnolle haitalliset kemikaalit.

”Pystymme valmistamaan kestävää, kierrätettävää ja täysin biohajoavaa tekstiilikuitua myrkyttömässä, jätevedettömässä ja erittäin energiatehokkaassa prosessissa. Puuvillan valmistukseen verrattuna prosessimme säästää 98 prosenttia vettä ja vähentää 74 prosenttia hiilidioksidipäästöjä. Tuntumaltaan ja ominaisuuksiltaan kuitumme kuitenkin muistuttaa puuvillaa ja pellavaa”, Salmela kertoo.

Yhteistyössä Suzanon ja Eccon kanssa Spinnovan kuituprosessin pääraaka-aine on FSC- ja PEFC-sertiﬁoitu eukalyptuspuusta valmistettu mikroﬁbrilloitu selluloosa (MFC).

Teknologia mahdollistaa kuitutuotannon myös kierrätysmateriaaleista ja maatalouden sivuvirroista, kuten oljesta tai viljan kuoriosasta.

Sivuvirtoja syntyy esimerkiksi oluenvalmistuksen sivutuotteena. Kenkävalmistaja Eccon kanssa Spinnova on perustanut yhteisyrityksen, joka kehittää kuitua nahkajätteestä.

”Lisäämme mekaanisesti jauhettuun MFC:hen lisäaineita. Kun kemiallinen koostumus on oikea, kuitumassa voidaan puristaa paineella läpi suuttimista, joiden geometria saa kuidut asettu-

maan oikeaan asentoon. Suutinten läpi spinnattu kuitu kuivataan, ja sen pintaan voidaan lisätä tekstiilivalmistajan haluamia laatuominaisuuksia. Lopuksi kuitu katkotaan ja paalataan kuljetettavaksi”, Vento sanoo.

Materaalin teollisen mittakaavan tuotanto käynnistyi vuosi sitten, kun brasilialaisen sellujätti Suzano SA:n ja Spinnovan perustaman yhteisyrityksen, Woodspinin, tehdas valmistui Jyväskylään.

Spinnovan kuidusta on jo valmistettu pilottihankkeina vaate-eriä muun muassa Adidakselle,

Spinnovan kuidusta on jo valmistettu pilottihankkeina vaate-eriä muun muassa Adidakselle, Bestsellerille, H&M:lle, Marimekolle ja Haltille.

Bestsellerille, H&M:lle, Marimekolle ja Haltille. Ennen tehtaan valmistumista kuitua tehtiin pienemmässä mittakaavassa Spinnovan omassa pilottilaitoksessa Jyväskylän Seppälässä. Nyt pilottilaitos toimii Spinnovan R&D-yksikkönä, jossa työskentelee myös kemistin koulutuksen saaneen Vennon vetämä laboratoriotiimi.

Esikuvana hämähäkin tekniikka Spinnovan tarina sai alkunsa vuonna 2009. Tuolloin VTT:llä nanosellun virtausteknologiaa kehittänyttä tiimiä johtanut Salmela kuuli tutkija Fritz Vollrathin esitelmän. Se kertoi yhtäläisyyksistä, joita on hämähäkin seittiään varten tuottamien proteiinien ja puusta valmistetun mikroselluloosan virtauksilla.

”Aloimme VTT:llä tutkia voisiko näitä prosesseja yhdistelemällä tuottaa MFC:stä kuitua ilman liuotusta”, Salmela kertoo.

Vuonna 2014 Salmela ja hänen esimiehensä Janne Poranen perustivat Spinnovan kaupallistamaan uutta teknologiaa. VTT luovutti keksintöön liittyvät IPR-oikeudet uudelle yritykselle. Spinnovan tiimiin liittyi pian myös kolme muuta VTT:n asiantuntijaa.

”Alkuvaiheen viidestä työntekijästä neljä on virtaustutkimukseen erikoistuneita fyysikoita ja yksi kemisti. Oivalsimme nopeasti, että tarvitsemme teknologiakehityksemme tueksi kemiallista osaamista ja olemme sittemmin rekrytoi-

Spinnova Oyj

1 | Perustettu vuonna 2014. Listautui Helsingin pörssin First North Growth Market Finland -listalle vuonna 2021.

2 | Työllistää noin 70 työntekijää Jyväskylän ja Helsingin toimipisteissä.

3 | Yritys myy, toimittaa ja kehittää teknologiaa, jolla voidaan tuottaa perinteisiä tekstiilikuituja korvaavia kuitumateriaaleja puusta, erilaisista jätemateriaaleista sekä teollisuuden ja maanviljelyn sivutuotteista.

Laboratorioteknikko Johanna Väisänen mittaa kuitunäytteestä paksuuden sekä tekee vetolujuustestin.

4 | SPINNOVA®-kuidun tuotanto säästää 98 % vettä ja vähentää 74 % hiilidioksidipäästöjä perinteisen puuvillan tuotantoon verrattuna.

5 | Tuotannossa ei käytetä luonnolle haitallisia kemikaaleja.

Juha Salmela kertoo, että mikroﬁbrilloitaessa sellu muuttuu ﬁbrillirakenteen avaamisen jälkeen massaksi, joka muistuttaa muovailuvahaa.

Lisäaineilla kuidun viskositeettia saadaan muokattua, samalla kuidun olemus muuttuu venyväksi ja voidemaiseksi.

Kuidunkehitystiimin kehitysinsinööri Sami Kyröläinen tutkii ohran oljesta valmistettua lankaa. Raakaaine on syntynyt oluen valmistuksen sivutuotteena.

neet taloon lisää kemistejä”, Salmela sanoo.

Vuonna 2016 yritykseen rekrytoitiin muun muassa Vento, johon Jyväskylän yliopiston monialaisesta paperinvalmistuksen maisteriohjelmasta aikanaan valmistuneet Salmela ja Poranen olivat tutustuneet jo VTT:llä työskennellessään.

Ekologisuus kasvattaa motivaatiota

Nykyisin Spinnovan laboratorio- ja kuitutiimeissä työskentelee yhteensä viisi kemistiä ja kemianteknologian insinööriä. Kuudennen kemistin rekrytointi on käynnistymässä.

Laboratoriotiimi on osa Operations-toimintoja. Se vastaa kaikesta alueen kokeellisesta laboratoriotoiminnasta ja toteuttaa Spinnovan tiimeiltä tulevia toimeksiantoja. Kuitukehitystiimin vastuulla on reseptiikan ja lopputuotteiden

”Minua motivoi se, että saan kehittää ympäristön kannalta hyödyllisiä ratkaisuja nopealla aikataululla.”

laadun kehittäminen. Työskentely on kasvuyritykselle tyypilliseen tapaan rivakkaa.

Laboratoriokokeissa toimivaksi todettua kuitua voidaan testata nopeasti pilotti- ja jopa tuotantomittakaavassa. Potentiaalisista kuitulaaduista voidaan oman tehtaan kehruu- ja langanvalmistuslaitteilla työstää pieniä lanka- ja kangasnäytteitä. Isommat näyte-erät tehdään Spinnovan omalla T&K-langankehräämölinjalla kumppaniyrityksen kehräämössä Portugalissa.

Spinnovalaiset ovat motivoituneita yhteisten tavoitteiden ja vision saavuttamiseen, se helpottaa myös Pia Vennon työtä.

”Riittää, että esimiehenä varmistan tiimin resurssit ja suuntaan tekemistä yhteiseen tavoitteeseen”, Vento sanoo.

Kuitutiimin tiloissa urakoivat prosessiteknikko Samuli Korhonen ja kehitysinsinööri Sami Kyröläinen ovat tyytyväisiä Spinnovan vauhdikkaaseen arkeen sekä työntekijöiden mahdollisuuksiin kehittyä ja ottaa vastuuta.

”Arvostan työympäristön vakautta, mutta Spinnovalla nopea muutosvauhti ei haittaa. Pidän siitä, että työyhteisömme työtavat eivät ole luutuneita. Minua motivoi se, että saan kehittää ympäristön kannalta hyödyllisiä ratkaisuja nopealla aikataululla”, Kyröläinen toteaa.

Uuden tehtaan kapasiteetti on 1 000 tonnia tekstiilikuitua vuodessa.

Samuli Korhonen on edennyt prosessiteknikosta kuitutiimin kehitysinsinööriksi. Hän arvostaa työpaikan tarjoamia kehittymismahdollisuuksia.

”Keskitymme ydinosaamiseen”

Toiminnan alkuvaiheessa Spinnovan tavoitteena oli tuottaa tekstiilikuitua itse. Tänä vuonna tehdyn strategiauudistuksen myötä Spinnova keskittyy kuidunvalmistusteknologiansa myyntiin ja toimittamiseen sekä kehittämiseen.

”Päädyimme ratkaisuun pitkälti resurssisyistä. Nyt voimme keskittyä ydinosaamisalueisiimme eli suutinteknologian ja kuitumateriaalin kehittämiseen”, Salmela sanoo.

Ensimmäinen Spinnovan teknologiaa hyödyntävä tehdashanke on jo vireillä.

Spinnova ja brasilialainen Suzano ovat tehneet aiesopimuksen Brasiliaan rakennettavasta puukuitutehtaasta, jonka vuosituotantokapasiteetti on 20 000 tonnia. Tehdasinvestoinnin validoinneissa hyödynnetään Woodspinin tuotannosta saatua tietoa.

Jos hyvin käy, seuraavan vuosikymmenen aikana rakennetaan useita kuitu tehtaita.

”Suzanon tehtaan valmistumisen jälkeen vauhti kiihtyy. Pitkällä aikavälillä Spinnovan puukuitua valmistettaisiin miljoona tonnia vuodessa. Se olisi noin prosentti globaalisti tuotetusta tekstiilikuidusta. Tähän päälle tulisivat jäte- ja sivuvirroista kehittämämme uudet kuitumateriaalit”, Salmela visioi. ■

Spinnova-sanastoa

Mikroﬁbrilloitu selluloosa (MFC): Pitkälle jauhettu selluloosamassa, yksi Spinnovan tekstiilikuidun pääraaka-aineista.

Suspensio:

Suspensio on geelimäinen seos, joka muodostuu, kun MFC:hen seostetaan lisäaineita.

Spinnaus eli suulakekehräys: Kuituaines puristetaan paineella läpi suuttimista. Vaiheen aikana kuidut asettuvat optimaaliseen suuntaan.

Krimppaus: Kuidun mekaaninen kihartaminen langankehräyksen parantamiseksi

Grinding:

Mekaaninen työstövaihe, jossa selluloosakuidut jauhetaan eli hierretään erilleen toisistaan, samalla kuidun rakenne avautuu ja kuitu ﬁbrilloituu.

LÄHIKUVASSA

ANNA KALLIOLA

Yksinkertaisuus on kauneinta

Metsäteollisuudelle ligniini on ollut sellunkeiton suurin sivuvirta. Kun VTT:n tutkija Anna Kalliola keksi kokeilla ligniinille happialkalikäsittelyä, kehittyi jotakin ihan uutta. LigniOx-prosessin myötä betonia voidaan notkistaa ja valmistaa ympäristöystävällisemmin. Mitä kaikkea oivallus merkitsee tutkijalle?

TEKSTI Anni Turpeinen KUVAT Heidi Strengell

”Löydös oli mielenkiintoinen, mutta emme arvanneet, että se olisi mikään ihmeellinen juttu”, Anna Kalliola kertoo innovaation alkuvaiheesta.

”Löydös oli mielenkiintoinen, mutta emme arvanneet, että se olisi mikään ihmeellinen

juttu”, Anna Kalliola kertoo innovaation alkuvaiheesta.

VTT:n tutkimuslaboratoriossa Espoossa oli aivan tavallinen työpäivä syyskuussa 2013. Tutkija Anna Kalliola oli syventynyt väitöstutkimukseensa, joka keskittyi biojalostuksen merkittävimpään sivuvirtaan, ligniiniin.

”Aluksi tutkimme sellukuidun jäännösligniinin happideligniﬁointia ja sen ilmiömallintamista. Tästä poiki uusi ajatus. Päätimme lisätä mustalipeästä eristettyyn tekniseen ligniiniin anionista varausta alkali-happihapetuksella”, Kalliola kertoo.

”Löydös oli mielenkiintoinen, mutta emme me silloin arvanneet, että se olisi mikään ihmeellinen juttu.”

Nyt keksinnöllä on lukuisia mahdollisia käyttökohteita sekä huomattavaa kaupallista ja ekologista potentiaalia.

”Hapetettu ligniini toimii kuten polyelektrolyytti. Sitä voitaisiin kokeilla sovelluksiin, joihin yleensä käytetään anionisia polymeerejä eli esimerkiksi sementin dispergointiaineena.”

Dispergointiaineet kiinnittyvät löyhästi partikkelien pintaan ja pitävät ne erillään toisistaan. Tällöin esimerkiksi pigmenttilietteestä saadaan tasainen, stabiili ja helposti käsiteltävä. ”Olemme osoittaneet, että hapetettu ligniini notkistaa betonia.”

Käytännönläheinen insinööri

Anna Kalliola ei ole aivan tyypillinen tutkijaluonne, joka kaivautuu tutkimusten pohjamutiin.

Pikemminkin hän haluaa jo alkuvaiheessa ymmärtää, miten asiat ja tutkimusaiheet liittyvät isompaan kokonaisuuteen. Häntä kiinnostaa, löytyisikö keksinnöille hyödyntäjää. Yksinkertaiset ja käytännönläheiset ratkaisut ovat hänestä parhaita.

”Olen insinööriluonne. En innostu uusista jutuista liian helposti – paitsi, jos kuulen kunnon perustelut. Olen joskus myös suurpiirteinen, mikä ei ole tutkijoille kovin tyypillistä.”

Hän ottaa esimerkiksi ruoanlaiton.

”En jaksa noudattaa reseptejä. Leivonnassa reseptin seuraaminen on

LigniOx-koelaitos Äänekoskelle

LigniOx-prosessin esiaste syntyi väitöskirjatyön tuloksena. VTT kehitti prosessia ensin omarahoitteisesti ja myöhemmin löysi partnerit 4,5-vuotiseen yhteisrahoitteeseen EU-hankkeeseen, joka päättyi vuonna 2022.

Kehitystyötä on jatkettu Metsä Fibren ja prosessiteknologiayritys Andritzin kanssa.

Metsä Fibre on tehnyt investointipäätöksen LigniOx-koelaitok sen rakentamisesta Äänekosken biotuotetehtaan yhteyteen. Lai toksen teknologiatoimittajana toimii Andritz.

LigniOxin kehitys on tutkimuksille tyypilliseen tapaan lähtenyt liikkeelle koeputkesta ja pienen mittakaavan kokeista.

VTT:llä reaktoreiden kokoa on kasvatettu 1,5 litrasta nyt pariin sataan litraan. Lisäksi ligniinin hapetuksesta ja jälkikäsittelystä on kehitetty prosessikonsepti, joka on integroitavissa sellutehtaaseen.

Äänekosken koelaitoksen tuotantokapasiteetti on kaksi tonnia uutta ligniinituotetta päivässä.

”Jos kaikki menee hyvin, koelaitosvaiheen jälkeen on mahdollista edetä kaupalliseen mittakaavaan”, Anna Kalliola toteaa.

KUKA?

Anna Kalliola, 49 Johtava tutkija, tekniikan tohtori (metsätuotteiden kemia)

Perhe: Tytär, 21, opiskelee kemiantekniikkaa. Poika,17, on lukiolainen. Perheeseen kuuluu myös sekarotuinen koira Meeri.

Asuinpaikka: Espoo

Harrastukset: Retkeily ja luonnossa liikkuminen sienestyksen, marjastuksen ja kalastuksen parissa. ”Lisäksi uin ja tanssin parisalsaa miesystäväni kanssa.”

erityisen tärkeää. Siksi leivon harvoin”, Kalliola nauraa.

Mielenkiintoinen työ sattumien summana

Jotkut tutkijat oivaltavat oman alansa jo lapsena. Anna Kalliola ei ollut sellainen. Hän oli lahjakas oppilas ja piti koulunkäynnistä, mutta unelma-ammattia ei ollut.

Luonnontieteellistä ajattelutapaa hän oppi kotona. Biologia ja kemia kiinnostivat koko kouluajan.

Lukion jälkeen Anna valitsi insinööritieteet ja suuntasi sinne, minne todistuksella pääsi suoraan sisään.

”Serkkuni opiskelivat tuolloin Otaniemessä ja suosittelivat paikkaa. Siispä muutin kotiseudulta Keski-Suomesta Espooseen ja aloitin TKK:lla puunjalostustekniikan opiskelut vuonna 1993.”

Pääaineena hän luki puunjalostuksen kemiaa ja sivuaineina bioprosessitekniikkaa sekä lisäksi Helsingin yliopistossa biokemiaa.

Opintojen välissä hän suoritti varusmiespalveluksen Ilmavoimien Viestikoulussa Tikkakoskella.

”Sanoisin rohkaisuksi monelle lukiolaiselle, että mielenkiintoiseen työhön voi myös ajautua. Usein aihe vie mennessään, kun siihen perehtyy tarkemmin. Itsekin tiesin olevani oikealla alalla vasta pääaineopintoja tehdessäni.”

Jauhemaista ligniiniä.

Lähellä luontoa ja tutkimusta. Kalliola työskentelee parhaillaan myös hankkeissa, joissa havupuun kuoren polyfenoleilla ja ligniinillä pyritään korvaamaan öljypohjaisia materiaaleja.

”Olen insinööriluonne. En yleensä innostu uusista jutuista liian helposti.”

Juuri nyt

Mikä alkuaine olisit ja miksi?

Happi, koska se on oleellinen elämän kannalta ja myös tärkeä elementti tutkimuksessani.

Mikä kirja on yöpöydälläsi juuri nyt?

Eräs väitöskirjatyö, jonka tutkintalautakunnassa lupauduin toiminaan. Lisäksi kuuntelen elämäkertoja ja dekkareita erityisesti loma-aikoina. Kirjailijoista Taavi Soininvaara on suosikkini. Elämäkerroista kuuntelin viimeksi Mikko Kuustosen elämäkerran.

Ketä kemian alan ihmistä ihailet ja miksi?

Ihailen ammattitaitoisia ihmisiä alasta riippumatta. Pidän siitä, miten ihmiset innostuvat työstään ja aikaansaannoksistaan ja osaavat kertoa siitä.

Tämän työviikon kohokohta?

Ehdottomasti se, kun juhlistimme kollegoiden kanssa kakkukahveilla uutta, rahoituksen saanutta ligniiniaihepiirin hanketta.

”Toivon, että me ihmiset ymmärtäisimme lopettaa maapallon lämmittämisen.”

Diplomi-insinöörinä UPM:lle

Diplomi-insinööriksi Kalliola valmistui vuonna 2000, jonka jälkeen hän työskenteli UPM:llä tutkimuksessa ja tuotekehityksessä kuitumassojen ja paperin valmistusprosessien kehityshankkeissa.

VTT:lle hän siirtyi vuonna 2005 prosessikemian mallinnuksen pariin, josta ligniinikemisti, dosentti Tarja Tamminen nappasi hänet mukaan ligniiniin liittyviin tutkimuksiin. Kalliola teki tohtorinopinnot työn ohessa VTT:llä ja väitteli tekniikan tohtoriksi Aalto-yliopistossa vuonna 2015. ”Tutkimukseni käsitteli teknisten ligniinien alkali-happihapetusta ja hapetettujen ligniinien käyttöä erilaisissa materiaalisovelluksissa. Aihepiirissä oli ja on edelleen nostetta.”

Väitöstyössä ”LigniOx-tutkimusryhmän” VTT:llä muodostivat tutkimuksen ohjaaja Tarja Tamminen, betonikemisti Tapio Vehmas ja Kalliolan silloinen esihenkilö polymeerikemian tohtori Tiina Liitiä.

Näkymättömät, tärkeät reaktiot Ligniinin hapetusreaktiot eivät näytä ulospäin miltään. Jauhemaista ruskeaa ligniiniä liuotetaan alkaliin. Liuos pumpataan reaktoriin, jonka sisälle ei pääse kurkkimaan.

LigniOxnotkistinliuos dekantterilasissa.

”Lisäämme 215 litran reaktoriin parinkymmentä kiloa ligniiniä alkaliin liuotettuna. Reaktoriin syötetään happea. Tarkkailemme hapen kulumista sekä muita parametreja. Reaktiot tapahtuvat suhteellisen nopeasti. Niiden seurauksena ligniinin anionin varaus kasvaa ja se muuttuu vesiliukoiseksi. Tuotoksena saadaan siis ruskeaa lientä, josta vain analyyseilla ja sovellustestillä voidaan nähdä, mitä ligniinirakenteille on tapahtunut”, Kalliola selostaa.

Mustalipeästä eristetty ligniini haisee

paremmalle hapetuksen jälkeen, koska myös rikkiyhdisteet ovat hapettuneet.

Ligniini kiinnostaa monia toimijoita ympäri maailmaa.

Se toimii puussa eräänlaisena liimana sitomalla puukuidut yhteen. Ligniini myös vahvistaa kuidun soluseiniä, antaa puulle sen kestävyyden ja tekee puusta vähemmän läpäisevän vedelle. Lisäksi se auttaa suojaamaan puuta taudinaiheuttajilta, kuten sieniltä ja bakteereilta.

”Selluteollisuudessa ligniini pitää poistaa, jotta puusta saadaan selluloosaa paperin ja kartongin tuotantoon. Prosessi on merkittävä, sillä puuaines sisältää ligniiniä 25–30 prosenttia.”

Sellun kemiallisessa keitossa ligniini vapautuu keittoliuokseen. Syntyy mustalipeää, josta metsäteollisuus tuottaa tehtaissa tarvittavaa lämpöä ja sähköä.

”Mustalipeän ligniini on tärkeä polttoaine ja tekee tehtaista energiaomavaraisia.”

Sivuvirrat tehokäyttöön

Sellutehtaissa ligniiniä vapautuu enemmän kuin mitä energiaomavaraisuus tarvitsee. Ylimäärä myydään sähkönä ulos tehtaasta.

Osa mustalipeän ligniinistä voitaisiin ottaa talteen ja käyttää öljypohjaisten materiaalien korvaajana.

On kaikkien etu, että sellutehtaat pyrkivät löytämään jokaiselle sivuvirralle hyödyllisen ja arvokkaan käytön.

Ligniiniä syntyy sivuvirtana sellutehtaiden lisäksi muistakin biojalostamoista, jotka jalostavat kasveista tai puusta biotuotteita.

”LigniOx-prosessi toimii mustalipeästä talteen otetun ligniinin lisäksi myös esimerkiksi puuperäisiä sokereita tuottavan laitoksen sivuvirtaligniinille. Jos teknisessä ligniinissä on fenolisia hydroksyyliryhmiä, hapetus toimii”, Kalliola kertoo.

Uutta kohti puhtain vedoin. Jos innostava työ LigniOxprosessin parissa saa aivot raksuttamaan liikaa vapaaaikanakin, uinti huuhtoo stressin pois.

LigniOx-prosessilla tuotetun ligniinin on osoitettu toimivan betonin notkistajana synteettisten verrokkien tavoin. Betonin suurin ympäristökuormitus syntyy sementin valmistamisesta. Myös prosessien apuaineiden korvaaminen kestävämmillä vaihtoehdoilla on ympäristön kannalta merkittävää.

Maailmassa betonin valmistukseen käytetään notkistinapuaineita useita miljoonia tonneja joka vuosi.

”Yhä useampi valveutunut yritys haluaa korvata synteettiset apuaineet biopohjaisilla, joten tuotteella on erinomainen maailmanmarkkinapotentiaali.”

Työ ilmaston ja ympäristön hyväksi tuntuu Kalliolasta merkitykselliseltä. Hän kokee ammatillisten unelmiensa täyttyneen LigniOx-prosessin kehittämisen parissa.

”Toivon, että me ihmiset ymmärtäisimme lopettaa maapallon lämmittämisen. Tähän tarvitaan kaikkien panosta, uusia teknologioita ja ympä-

tystä. Oleellista on myös kulutuksen supistaminen.”

LigniOxin kaupallinen potentiaali ei pääty betoniin.

”Olemme osoittaneet, että hapetettu ligniini toimii kipsin, maaleissa ja päällysteissä käytettyjen pigmenttien, kuten kalkin, titaanidioksidin ja erikoishiilimustan dispersanttina sekä mineraaliﬂotaatiossa mineraalien erotusta tehostavana apuaineena. Näitäkin aiheita viemme eteenpäin.”

Ligniiniin ei kyllästy

Kalliola vetää VTT:llä LigniOx-tutkimusta ja on mukana muissakin hankkeissa, joissa tavoitteena on korvata öljypohjaisia materiaaleja tai kemikaaleja ligniinillä ja havupuun kuoresta uutetuilla polyfenoleilla.

”Tutkimustyössä antoisinta on se, kun ymmärtää, mitä kokeiden tulokset kertovat ja löytää oleelliset riippuvuudet. Silloin pääsee tutkimuksessa eteenpäin. Se on innostava hetki, en kyllästy siihen koskaan.”

sinnön tekeminen tuntuu hyvältä. Samaan aikaan hän tietää, kuinka pitkä matka on keksinnöstä tuotteen kaupallistamiseen.

”Haluan tukea LigniOx-kehitystä teollisen mittakaavan tuotantoon asti. Tarvitsemme kipeästi ympäristön kannalta kestäviä ratkaisuja ja tuotteita. Mielenkiintoinen työ ligniinin parissa ei tule loppumaan kesken. Haluaisin löytää ligniinille sovelluskohteita, joissa ligniinin ruskea väri olisi etu pikemmin kuin haaste.”

Työn vastapainoksi Kalliola retkeilee meren rannalla, tutustuu lähitienoon luontokohteisiin ja mökkeilee Päijänteellä.

Marjastaminen, sienestäminen ja pojan kanssa kalastaminen ovat oivia keinoja nollata päätä silloin, kun työasiat tahtovat varastaa ajatuksia vapaa-aikana.

”Olen myös wannabe-salsadancer. Nautin lattaritanssitunneista, mutta pääsen osallistumaan niille aivan liian harvoin.” ■

Tekoäly läpimurron kynnyksellä

Tekoälyn avulla voi syntyä jotakin uutta kemian alalla, kunhan sen käytössä on laadukasta dataa tarpeeksi, arvioi laskennallisen kemian professori Kari Laasonen. Hän nostaa kolme keskeistä näkökulmaa tekoälystä.

TEKSTI Marja Ollakka

Korvaako tekoäly kemian tutkijat?

TEKOÄLY EI YMMÄRRÄ KEMIAA, eikä mitään muutakaan. En usko, että se korvaa tutkijoita missään. Sen sijaan tekoäly helpottaa datan analyysia. Suurissa tietomäärissä se on ylivertainen. Tekoäly mahdollistaa nykyistä paremman data-analyysin, mutta ihminen vastaa edelleen analyysistä.

Tekoäly-termi johtaa hieman harhaan. Parempi termi onkin koneoppiminen, sillä tekoäly ei ole älykäs.

Tekoälyn tuloksia rajoittaa aina datan saatavuus ja laatu. Tekoälyn läpimurtoon tarvitaan myös datan läpimurto. Mitä parempaa dataa

tekoälyllä on käytettävissään, sen parempia tuloksia sen avulla voi saada.

Kemian alalta dataa on käytössä vasta melko vähän. Kovin laadukkaita tai kattavia tietokantoja ei juurikaan löydy. Jotta dataa pystyy kunnolla hyödyntämään, sen pitää olla oikeaa ja oikeassa muodossa.

Perustin laskennallisen kemian tutkimusryhmän Aalto-yliopistoon vuonna 2010. Teemme laskennallista kemiaa, joka tuottaa paljon dataa. Tätä dataa voidaan käyttää tekoälyn opettamisessa ja siten luoda ennusteita, jotka ovat käytännössä yhtä tarkkoja kuin lasketut tulokset.

KUKA?

Kari Laasonen

Professori Aalto-yliopiston Kemian ja materiaalitieteen laitoksella, Computational Chemistry.

Johtaa Aallon laskennallisen kemian tutkimusryhmää.

Suomalaisen Tiedeakatemian jäsen vuodesta 2007.

3

Ratkaiseeko tekoäly kemian tai ilmastonmuutoksen haasteet?

2 2

Voiko tekoäly luoda uuden kemian osa-alueen?

TEKOÄLY EI LUO mitään uutta. Sen sijaan tekoäly voisi yhdistellä olemassa olevaa tietoa uudella tavalla ja luoda sitä kautta esimerkiksi ”uutta” kemiaa.

Näinhän tiede on aina kehittynyt: olemassa olevan tiedon uudenlaisesta yhdistämisestä. Näin ovat syntyneet myös biokemia ja fysikaalinen kemia, jota itse edustan. Ne yhdistelevät muun alan tietämystä kemian kanssa.

Tekoälyn avulla syntyy jossakin vaiheessa jotakin uutta. Esimerkiksi se voi olla olemassa olevista aineistoista uusi yhdistelmä, jota ei ole aiemmin hoksattu.

Olemme läpimurron kynnyksellä, mutta sen aika ei ole vielä. Ensiksi tarvitaan paljon laadukasta kemian alan dataa tekoälyn käyttöön.

”Tekoäly auttaa kemian suurten haasteiden ratkaisemisessa, mutta työ on vasta alkutaipaleella.”

KEMIAN SUURIMMAT HAASTEET ovat siinä, miten ratkaistaan ongelmat saastumisessa, materiaalien kierrätyksessä, hiilidioksidin talteenotossa ja hyödyntämisessä sekä uusien molekyylien, materiaalien ja lääkeaineiden kehittämisessä.

Tekoälystä on varmasti hyötyä näiden kaikkien ratkaisemisessa. Pisimmällä ollaan tekoälyavusteisessa molekyylien ja materiaalien kehittämisessä, mutta työ on vasta alkutaipaleella.

Tekoäly pystyy myös ennustamaan, eli antamaan luotettavia tuloksia molekyyleille, joita ei ole vielä opetusdatassa. Haaste on siinä, kuinka erilaisia molekyyleja se pystyy luotettavasti ennustamaan. Tähän ei ole juurikaan vielä ymmärrystä, ja siksi se on kiinnostava tutkimuskohde.

Maailmalla on projekteja, joissa on ennustettu lupaavia materiaaleja ja katalyytteja, mutta ne ovat vielä kaukana teollisista sovelluksista. Myös me olemme ryhmässämme tehneet tähän liittyvää tutkimusta.

Konkreettisiin tuloksiin menee aikaa, koska jonkun pitää myös valmistaa ne lupaavat molekyylit ja materiaalit. Toisaalta joissakin projekteissa jo käytetään tekoälyn ohjaamia synteesirobotteja. Tämä on kiinnostava kehityslinja. Monesti kysytään, voiko tekoäly pysäyttää tai ratkaista ilmastonmuutoksen. Ensisijaisesti ilmastonmuutos ratkaistaan politiikalla ja vasta toiseksi käytännön kehitystyöllä. Paljon tekniikkaa on jo olemassa, olennaista on päättää ottaa se käyttöön.

Olemme tutkimusryhmässämme kehittäneet uusia molekyylejä virtausakkuihin. Virtausakku on lupaava suuren mittakaavan energian varastointimenetelmä. Tämä voi olla yksi pieni ratkaisu ilmastonmuutosongelmaan. ■

Kuva

Mänty jalostuu dieseliksi

Sulfaattisellun valmistuksen tähteenä syntyy raakamäntyöljyä, josta on tullut kiinnostava raaka-aine polttoaineille. UPM:n valmistusprosessi synnyttää valmista dieseliä ja herättää suuria odotuksia. Biopolttoaineet ovat nyt nopein tapa leikata fossiilipäästöjä.

TEKSTI Sisko Loikkanen KUVAT UPM

Metsäteollisuusyritys UPM teki vuonna 2012 investointipäätöksen kehittyneitä biopolttoaineita valmistavan jalostamon rakentamisesta Lappeenrantaan. UPM BioVerno -nimisen uusiutuvan dieselin ja naftan valmistus käynnistyi vuonna 2015. Raaka-aineena on raakamäntyöljy, jota syntyy sulfaattisellun valmistuksen tähteenä.

”Raakamäntyöljy saadaan UPM:n omista tehtaista. Lisäksi ostamme sitä muiltakin valmistajilta”, teknologiajohtaja Jaakko Nousiainen UPM Biopolttoaineet -yksiköstä kertoo.

BioVernoa voidaan käyttää kaikissa dieselmoottoreissa. UPM myy valmistamansa tuotteen asiakkaille, jotka sekoittavat sitä fossiiliseen dieseliin haluamassaan suhteessa.

Puupohjainen diesel kelpaa polttoaineeksi jopa sellaisenaan.

UPM BioVerno peittoaa Fossiilisen dieselin ympäristöominaisuuksiensa vuoksi.

”Fossiilinen diesel aiheuttaa aromaattien vuoksi nokipäästöjä, kun taas UPM BioVerno on puhtaampaa ja suorituskyvyltään parempaa”, Nousiainen kuvailee.

UPM BioVernoa käyttämällä pienhiukkas-, hiilivety-, hiilidioksidi- ja typenoksidipäästöt pienenevät.

Uusiutuvaa UPM BioVerno -naftaa voidaan käyttää biokomponenttina bensiinissä. Sillä voidaan korvata fossiilisia raaka-aineita esimerkiksi muovin valmistuksessa.

Näin syntyy uusiutuva diesel Raakamäntyöljyä syntyy havupuiden ja koivun uuteaineista sellunkeiton tähteenä.

Puun uuteaineet jäävät mustalipeään suopana, jossa rasva- ja hartsihapot ovat natriumsuoloina. Kun

Ennen

• Mäntyöljyä poltettiin energiaksi.

• Dieselin raaka-aine oli ainoastaan maaöljy.

Nyt

• Mäntyöljystä tehdään kemikaaleja ja dieseliä.

• Dieseliä valmistetaan myös uusiutuvista jäteaineista ja sivutuotteista.

suopa ensin erotetaan mustalipeästä ja käsitellään sitten vahvalla rikkihapolla, rasva- ja hartsihapot vapautuvat suolamuodosta.

Näin ollen raakamäntyöljy sisältää orgaanisia rasva- ja hartsihappoja sekä neutraaleja orgaanisia yhdisteitä, mutta myös erilaisia epäpuhtauksia.

Epäpuhtaudet poistetaan, ja puhdistettu mäntyöljy vedytetään, jolloin sen kemiallinen koostumus muuttuu. Vedytys tehdään katalyyttisesti korkeassa paineessa ja lämpötilassa.

”Katalyyttien avulla happi ja muut heteroatomit poistetaan ja mäntyöljy muokataan hiilivedyiksi. Vedytyksessä syntyy erilaisia hiilivetyjakeita, mutta korkealla saannolla saatava päätuote vertautuu hyvin perinteiseen dieseliin”, Nousiainen kertoo.

Mäntyöljyä syntyy 2–5 prosenttia selluprosessiin tulevan puun määrästä, riippuen puun laadusta ja tuoreudesta. Sekin vaikuttaa, onko puu kasvanut etelässä vai pohjoisessa. ➝

Mäntyöljyä syntyy 2–5 prosenttia selluprosessiin tulevan puun määrästä, riippuen puun laadusta ja tuoreudesta.

”Biopolttoaineet ovat yksi osa uusiutuvien polttoaineiden kokonaisuutta.”

Uusi biojalostamo Hollantiin?

Tällä hetkellä UPM BioVernoa valmistetaan yrityksen Lappeenrannan biojalostamossa 130 000 tonnia vuodessa.

Yhtiö kaavailee kapasiteetin lisäämistä tuotannon kasvattamiseksi.

Teknologiajohtaja

Jaakko Nousiainen.

• Kemiallisen sellunvalmistuksen tähde.

• Sisältää puun uuteaineita, esimerkiksi pihkaa.

Lopputuote

UUSIUTUVA UPM BIOVERNO-DIESEL

• Korkealaatuinen biopolttoaine, joka sopii kaikkiin dieselmoottoreihin.

UUSIUTUVA UPM BIOVERNO-NAFTA

• Edistyksellinen bensiinin biokomponentti tai biopohjaisen muovin raaka-aine.

Suunnitteilla on uusi biojalostamo Rotterdamiin Hollantiin, mutta investointipäätöstä ei ole tehty.

Miksi suuntana on Rotterdam eikä

”Rotterdam on tärkeä kemianteollisuuden solmukohta Euroopassa ja hyvä logistiikan kannalta. Asiakkaatkin ovat siellä. Suomen sijainti pohjolan perukoilla on melkoinen haaste”, Jaakko Nousiainen perustelee.

Nopein tapa leikata päästöjä

Alalla on kilpailua, mutta hillitysti.

”Kilpailua hidastaa raakamäntyöljyn rajallinen saatavuus. Oma proses-

simme on uniikki ja myös suojattu patenteilla”, Nousiainen kertoo.

Vaikka autoilu sähköistyy, hiilivetypohjaiset polttoaineet näyttävät säilyvän yhä, ainakin toistaiseksi.

”Biopolttoaineet ovat nopein ja tehokkain matalimman kynnyksen tapa vähentää fossiilisten polttoaineiden hiilidioksidipäästöjä. Ne eivät korvaa kokonaan fossiilisia mutta ovat yksi osa uusiutuvien polttoaineiden kokonaisuutta”, Nousiainen pohtii.

Mäntyöljyä on aiemmin poltettu energiaksi. Biotalouden edistymisen myötä sitä on alettu arvostaa hyvänä jatkojalosteiden raaka-aineena.

Mäntyöljystä valmistaan monenlaisia kemikaaleja. Nyt siitä siis tehdään uusiutuvaa dieseliä ja naftaa muovin puupohjaiseksi raaka-aineeksi. ■

Kirjoittaja Sisko Loikkanen on tiedetoimittaja ja kemian tekniikan DI.

123

ESIKÄSITTELY

Mäntyöljystä poistetaan:

• Suolat

• Epäpuhtaudet

• Kiinteät partikkelit

• Vesi

VETYKÄSITTELY

• Mäntyöljy, tuorevety ja kiertovety yhdistetään.

• Öljy ja vety syötetään reaktoriin.

• Reaktorissa vedytys tapahtuu katalyyttisesti korkeassa paineessa ja lämpötilassa.

• Kemiallinen rakenne muokataan.

• Reaktorivesi ohjataan jätevedenkäsittelyyn.

Prosessissa mäntyöljystä syntyy hiilivetyjä.

HIILIVETYJEN EROTUS

• Faasierotuksessa kaasut ja nesteet erotetaan toisistaan.

• Kiertovety erotetaan polttokaasuista. Kiertovety palautetaan prosessiin, polttokaasut poltetaan energiaksi.

• Reaktiossa syntyvä vesi menee jätevedenpuhdistamolle.

• Nestemäiset hiilivedyt erotetaan tislaamalla uusiutuvaksi dieseliksi ja uusiutuvaksi naftaksi.

1

Suunnittelemme ja valmistamme tuotteet asiakkaan vaatimusten mukaisesti.

Tästä huolehdimme läpi prosessin. Kaikki alkaa katselmoinnista, johon osallistuvat tuotteistamisen ja laadunvalvonnan kemistit, insinöörit, myyjät sekä turvallisuuden ja laadunvarmistuksen asiantuntijat.

TURVALLISIA

TUOTTEITA

VASTUULLISESTI

Teemme yhdessä. Laadullisen ja turvallisen valmistuksen ydinparin muodostavat aina kemisti ja tuotantoinsinööri. He suunnittelevat ja ohjeistavat valmistuksen prosessin ja seuraavat toteutusta. He työskentelevät tuotantolinjojen operaattoreiden kanssa ja tukevat erityisesti poikkeavissa tilanteissa. Tuotevastaavat kehittävät prosessia ja raportoivat asiakkaalle säännöllisesti tuotannon sujumisesta.

CABB Oy valmistaa hienokemikaaleja sopimusvalmistuksena kansainvälisille asiakkailleen. Työn ytimessä ovat turvalliset toimintatavat ja vastuullinen toiminta.

Standardoitu ja toistettava tuotantotapa on vahvuutemme. Tuotannon aikana laadunvalvonta analysoi tuotannon aikaiset ja lopputuotteen näytteet. Tuloksien perusteella tuotanto ohjaa prosessia. Hyväksytyt tuotteet toimitetaan asiakkaalle.

3

Tekninen palvelumme pitää laitteet ja prosessit kunnossa. Kriittinen hetki tuotannossa on tuotteen vaihto. Kun yksi tuotantokampanja on valmis linjastolla, sen tilalle tulee toinen. Meillä kunnossapito on ennakoivaa, ja varmistamme prosessin turvallisuuden tuotteenvaihdoissa.

Siisti kuorma on käyntikorttimme. Pakkaaminen, pakkausmerkinnät, kuormaus ja valmistelu lähetyskuntoon ovat tärkeä osa prosessia. Kuljetustilan, rekan tai kontin, siisteys ja eheys tarkastetaan ennen lastausta. Olemme ylpeitä siitä, että täytämme asiakkaan vaatimukset ja hoidamme osuutemme laadukkaasti loppuun saakka, yksityiskohtia unohtamatta.

CABB Group

• Kasvinsuojeluaineiden tehoaineiden johtavia sopimusvalmistajia ja prosessikehittäjiä maailmassa.

• Valmistaa asiakkaille myös monivaiheisia, puhtaudeltaan korkealuokkaisia tuotteita biotieteiden ja suoritemateriaalien markkinoille.

• Tuotanto 6 toimipaikassa: Gersthofen ja Knapsack (Saksa), Pratteln (Sveitsi), Kokkola, Jining (Kiina) sekä Galena (Yhdysvallat).

• Noin 1 200 työntekijää.

• Vuonna 2023 liikevaihto 740 miljoonaa €.

Asia on pahvi

Suomi on muuttunut paperinvalmistuksen pikkujättiläisestä kartonkimahdiksi. Siitä saamme kiittää aaltopahvia. Nyt aaltopahvin valmistajat hakevat entistä ympäristöystävällisempiä vaihtoehtoja pahvin värjäykseen ja suojaominaisuuksiin.

TEKSTI Kalevi Rantanen KUVAT DS Smith, Finna, Serlachius-museo, Stora Enso

Aaltopahvi on arkinen, mutta nerokas keksintö, joka patentoitiin yli 150 vuotta sitten. Suomessa aaltopahvin valmistus alkoi vuonna 1911.

Aaltopahvin toimiva holvikaarirakenne on säilynyt samana 1800-luvulta asti. Poimutettua aallotuskartonkia kutsutaan ﬂutingiksi. Aaltopahvissa siihen on liimattu sileitä pintakartonkeja eli lainereita.

Rakenne on painoonsa nähden erittäin vahva. Laineri kiinnitetään tavallisesti ﬂutingin molemmille puolille. Käyttötarkoituksen mukaan aaltopahvi voi olla yksipuolinen, jolloin vain yksi pintapaperi on liimattu ﬂutingiin. Se voi olla myös kaksi- tai moniaaltoinen riippuen siitä, montako aaltokerrosta paperien välissä on.

Vaikka aaltopahvi on rakenteeltaan säilynyt samana, sen teknologia on vuosien mittaan kehittynyt. Erityisesti materiaaleihin ja kartongin pinnoitteisiin on kehitetty paljon uutta.

Saisiko olla rulla Kemiä?

Aaltopahvin historiassa tapahtui

Suomessa kaksi merkittävää asiaa 1970-luvun alussa.

Vasemmalla: Pahvin valmistajat kertoivat 1920-luvulla uuden materiaalien eduista puupakkauksiin verrattuna.

Alla:

Suomen ensimmäinen aaltopah vitehdas, DS Smithin edeltäjä Tako muutti Tampereella Tammerkosken partaalta Lielahteen vuonna 1971. Valmistuessaan tehdas oli Euroopan suurin ja modernein aaltopahvitehdas.

Samana vuonna Metsä Boardin edeltäjä Kemi Oy perusti kartonkitehtaan Kemiin. Kemin tehtaalla aloitettiin päällystetyn, valkopintaisen lainerin valmistus vuonna 1990. Tehtaalla investoitiin päällystysasemaan ja päällysteen valmistusosastoon eli pastakeittiöön.

Kun päällystettyä kraftlaineria alettiin valmistaa Kemissä, ei sellaista ollut aaltopahviteollisuudessa vielä laajasti käytössä.

Tehdas kasvatti myyntiään toimimalla suunnannäyttäjänä. Työn muutos.

”Maailmalla asiakkaat haluavat ostaa ’Kemiä’, kun tarkoittavat korkealaatuista, päällystettyä, valkopintaista kraftlaineria”, kertoo Metsä Boardin Kemin kartonkitehtaan tuotepäällikkö Panu Räsänen. Nykyisin Kemin kartonkitehtaalla on erikoistuttu juuri päällystettyihin tuotteisiin, erityisesti valkopintaiseen kartonkiin.

”Olemme omassa kategoriassamme maailman suurin ja haluamme olla siinä maailman parhaita.”

Kemikaaleja eri tarkoituksiin

Aaltopahvin teknologiakehityksessä keskeisessä roolissa on ollut tuotantokemikaalien kehitys. ➝

Aaltopahvin raaka-aineena käytetään erityisiä kartonkeja kraftlineria ja ﬂutingia. Kun pahvista kehitetään entistä lujempaa ja kauniimpaa, tarvi taan kemistien osaamista.

Kartongin valmistuksessa hyödynnetään sekä prosessikemikaaleja että funktionaalisia kemikaaleja.

Kemiran sovellusekspertti Mikko Virtanen kertoo, että prosessikemi kaalit helpottavat kartongin valmistusta monessa eri vaiheessa.

”Retentiopolymeerit mahdollistavat tehokkaan prosessin. Fiksatiivit kiinnittävät pihkaa ja estävät saostumista. Biosidit rajoittavat mikro-organismien toimintaa. Vaahdonestoaineet auttavat ilman hallinnassa.”

Vasemmalla: Kartongin ominaisuuksia testataan huolellisesti.

Funktionaaliset polymeerit vaikuttavat lopputuotteen ominaisuuksiin, ennen kaikkea kartongin lujuuteen ja vedenkestoon.

Vedenkestoon ja kuitujen hydrofobointiin on viimeisten 50–60 vuoden aikana kehitetty monenlaisia polymeerejä, kuten AKD-, ASA- ja hartsiliimoja.

”Luonnostaan vettä imevä selluloosamateriaali saadaan polymeereillä hydrofobiseksi eli vettä hylkiväksi. Hydrofobisuus on tärkeää etenkin nestepakkauksissa, mutta myös aaltopahvissa. Kartonki ei saa vettyä”, Virtanen toteaa.

Pahvin paino vaikuttaa lujuuteen: mitä suurempi paino neliömetriä kohti, sitä vahvempaa kartonki on. Lujuuspolymeerit ovat mahdollistaneet kartongin keventämisen lujuutta heikentämättä, mikä on tärkeä tavoite myös tulevaisuudessa.

Ympäristöystävällisyys korostuu

Myös aaltopahvin värjäyksessä ja pinnoitteissa tarvitaan kemistien osaamista. Painovärit ovat oma maailmansa. Myös niistä pyritään nykyi-

Yllä: Vuonna 1971 DS Smithin Lielahden tehtaalla käynnistettiin aaltopahvikone, joka oli rataleveydeltään 2,45 metriä. 1920-luvulla leveys oli 1,5 metriä. Tuottavuuskin oli noussut vuosikymmenten aikana hurjasti.

Vasemmalla: Työolot 2010-luvulla.

sin kehittämään fossiilivapaita, ja ensimmäisiä maaöljyvapaita musteita saatiinkin markkinoille 2000-luvulla. Materiaaleja, jotka estävät epäpuhtauksien kulkeutumisen sekä veden ja rasvan läpäisyn pahvipakkauksen ja sen sisällön välillä, sanotaan barrierimateriaaleiksi. Nekin ovat aikaisemmin olleet maaöljypohjaisia, mutta tilanne on muuttumassa.

Uusia barrierimateriaaleja tutkitaan monessa paikassa. Aalto-yliopiston, Kemiran, Valmetin ja VTT:n asiantuntijoiden tuoreessa katsauksessa arvioi-

Pahvin paino vaikuttaa lujuuteen: mitä suurempi paino neliömetriä kohti, sitä vahvempaa kartonki on.

daan, että modiﬁoitu nanoselluloosa, ligniininanopartikkelit tai biopohjaiset polyesterit voisivat korvata maaöljypohjaista muovia barrierimateriaalina.

Yksi lupaava, ympäristöystävällisenä pidetty vaihtoehto on dispersiopäällystys.

”Dispersiopäällystyksessä materiaalihiukkasia sirotetaan kartonkiin. Esteominaisuus syntyy ilman päälle liimattavaa kalvoa. Kierrätettäessä barrieria ei tarvitse erottaa”, kertoo tehdaspäällikkö Toni Salovuori DS Smithiltä.

Hänen mukaansa dispersiopäällystyksellä saavutetaan laminointia ohuempia barrierikerroksia, jotka ehkäisevät hyvin kosteuden, kaasun ja rasvan läpäisyn.

Pakkauksia merilevästä ja päivänkakkarasta

DS Smithin Suomen toimitusjohtaja Ari Viinikkala kertoo, että pakkauskehityksessä innovaatioiden merkitys on kasvanut.

Pakkausten käyttäjät ovat kiinnostuneita pakkausten vastuullisuudesta, toimitusketjuista, myynnillisistä asioista tai tuotesuojauksesta. Aaltopahviakin on alettu käyttää kokonaan uusissa tuotteissa.

”Uskomme, että jatkossa syntyy kiinnostavia innovaatioita, erityisesti raaka-aineissa. Odotamme, että puukuitu saisi rinnalleen muitakin kierrätettävyyden ja kestävän kehityksen huomioivia kuituvaihtoehtoja. Kehitystyötä tehdään esimerkiksi merilevän, oljen ja päivänkakkaran hyödyntämiseksi”, DS Smithin Toni Salovuori täydentää. ■

Lähteet: Suomen Aaltopahviyhdistys: Aaltopahvi (2024); DS Smithin, Metsä Boardin, Stora Enson, Kemiran ja Aaltopahviyhdistyksen nettisivut.

Haastattelut: Panu Räsänen (Metsä Boardin Kemin kartonkitehdas), Simo-Pekka Vanninen ja Mikko Virtanen (Kemira) sekä Toni Salovuori ja Ari Viinikkala (DS Smith).

Äitiyspakkauksen laatikko on valmistettu aaltopahvista. Tässä tämän vuoden malli.

Pahvin aaltoilevat vuodet 1856

Aallotettu paperi hattujen hikinauhaan

1871

Aallotettu pakkauspaperi 1874

Yksipuolinen aaltopahvi 1894

Aaltopahvilaatikko

1911

Aaltopahvin valmistus alkuun Suomessa

1938

Ensimmäiset vesiohenteiset musteet painatukseen

1940

Aaltopahvin kierrätys alkuun Suomessa

1960-luku

Sisäisen liimausaineen alkyyliketeenidimeerin eli AKD:n käyttö kartongin ja paperin valmistuksessa yleistyy.

1960-luku

Alkenyylimeripihkahappoanhydridi (ASA) käyttöön liimausaineena

1960-luku

Aaltopahvin kysyntä kasvaa

1950-luku

Painoväreissä polymeerikemian nousu ja muunnellut luonnonhartsit

1990-luku

Päällystetyn kraftlainerin nousu alkaa

2000-luku

Verkkokaupan pakkaukset alkavat lisätä aaltopahvin kysyntää

2020

Koronapandemia kasvattaa verkkokauppaa ja aaltopahvipakkausten tarvetta

2020-luku

Puun selluloosan rinnalle aletaan etsiä uusia materiaaleja

2021

Suomessa kartonkiteollisuus ohittaa viennin arvossa paperin

2024

Kemira toinen suurimmista kartonkikemikaalien tuottajista yhdysvaltalaisen Soleniksen rinnalla

Julkaisemme väitöstietoja ja artikkeleita uusista väittelijöistä joka numerossa.

Aalto-yliopisto

Zahra Ahaliabadehin kemian ja materiaalitieteen väitöskirja Stabilized Nickel Rich Layered Oxide Electrodes for High-Performance Lithium-Ion Batteries tarkastettiin 25.10.2024. Vastaväittäjänä toimi tohtori Jeffrey W. Elam, Chicagon yliopiston Argonnen kansallisesta laboratoriosta Illinoisista Yhdysvalloista ja kustoksena professori Tanja Kallio.

Panu Viitaharjun kemian ja materiaalitieteen väitöskirja Applications of virtual laboratories in chemical engineering education tarkastettiin 25.10.2024. Vastaväittäjänä toimi dosentti Johannes Pernaa Helsingin yliopistosta ja kustoksena professori Antti Karttunen.

Daniel Langerreiterin biotuotteiden ja biotekniikan väitöskirja Synthesis of cellulose based self-sterilizing materials via solid-state reactions tarkastettiin 25.10.2024. Vastaväittäjänä toimi professori Thomas Rosenau, University of Natural Resources and Life Sciences (BOKU), Itävalta, ja kustoksena professori Mauri Kostiainen.

Kuldeep Kuldeepin kemian ja materiaalitieteen väitöskirja A step towards a circular economy: Processing waste efﬂuents to acid and alkaline using ion exchange membrane electrodialysis tarkastettiin 11.10.2024. Vastaväittäjänä toimi professori Vicente M. Aguilella, Universitat Jaume I, Espanja, ja kustoksena professori Lasse Murtomäki.

Yin Yinin biotuotteiden ja biotekniikan väitöskirja Assembly of silk-like proteins towards functional bio-inspired materials tarkastettiin 10.10.2024. Vastaväittäjänä toimi professori Kristaps Kaidzems, Latvian Institute of Organic Synthesis, ja kustoksena professori Markus Linder.

Marja Rinteen kemiantekniikan ja metallurgian väitöskirja Prospective life cycle assessment of hydrometallurgical cobalt processes for the battery

value chain tarkastettiin 4.10.2024. Vastaväittäjänä toimi Associate Professor Rickard Arvidsson, Chalmers University of Technology, Ruotsi, ja kustoksena professori Mari Lundström.

Tommi Rinteen kemiantekniikan ja metallurgian väitöskirja Innovations in Li-ion Battery Recycling: Advanced Physical Separation, Characterization, and Industrial Process Integration tarkastettiin 13.9.2025. Vastaväittäjänä toimi professori Saeed Chehreh Chelgani Luleån teknillisestä yliopistosta Ruotsista ja kustoksena professori Rodrigo Serna-Guerrero.

Helsingin yliopisto

Krista Ojalan farmasian väitöskirja Adaptive Roles of Dissolution Methods in Development of Poorly Soluble Oncology Compounds tarkastettiin 25.10.2024. Vastaväittäjänä toimi dosentti Jari Pajander Novo Nordiskista ja kustoksena professori Anne Juppo.

Xiaodan Ouyangin biokemian, soluja molekyylibiologian väitöskirja Novel enzymes from microbial secondary metabolites biosynthetic pathways tarkastettiin 25.10.2024. Vastaväittäjänä toimi Associate Professor Spyros Gkelis, Aristotle University of Thessalonikista Kreikasta ja kustoksena Ville-Petri Friman.

Alexander Weissin kemian väitöskirja Atomic layer deposition processes for perovskite solar cells tarkastettiin 27.9.2024. Vastaväittäjänä toimi professori Julien Bachmann Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnbergistä Saksasta ja kustoksena professori Mikko Ritala.

Itä-Suomen yliopisto

Veikko Erosen kemian väitöskirja Structure-function studies of steroidbinding antibodies: Insights into the ligand recognition and the crossreactivity of anti-cortisol and antitestosterone antibodies tarkastettiin 12.9.2024. Vastaväittäjänä toimi profes-

sori Tiina Salminen Åbo Akademista ja kustoksena dosentti Nina Hakulinen.

Ilakya Selvarajanin väitös Cell type speciﬁc genetic regulatory mechanisms in human coronary artery disease tarkistettiin 12.9.2024. Vastaväittäjänä toimi apulaisprofessori Helena Kilpinen Helsingin yliopistosta ja kustoksena professori Minna Kaikkonen-Määttä.

LUT-yliopisto

Jianzhi Songin kemiantekniikan väitöskirja The Recovery of Nutrients from Wastewater by Adsorption and Ion Exchange tarkastettiin 5.11.2024. Vastaväittäjänä toimi professori Tero Luukkonen Oulun yliopistosta ja kustoksena professori Tuomo Sainio.

Oulun yliopisto

Xin Yuen prosessitekniikan väitöskirja Lignin processing by deep eutectic solvents: from structural chemistry to its advanced valorization tarkastettiin 18.10.2024. Vastaväittäjänä toimi professori Monika Österberg Aalto-yliopistosta ja kustoksena professori Henrikki Liimatainen Oulun yliopistosta.

Zhongfei Renin prosessi- ja ympäristötekniikan väitöskirja Adsorption and advanced oxidation/reduction process for elimination of per- and polyﬂuoroalkyl substances and pharmaceutical pollutants in water tarkastettiin Oulun yliopistossa 6.9.2024. Vastaväittäjänä toimi apulaisprofessori Marina Kritševskaja Tallinnan teknillisestä yliopistosta ja kustoksena professori Juha Tanskanen.

Tampereen yliopisto

Soilikki Kotasen väitöskirja Feasibility of Non-isocyanate polyurethanes as Industrial Adhesives tarkastettiin 30.8.2024. Vastaväittäjinä toimivat professori Carl-Eric Wilen Åbo Akademista ja professori Eva Malström Jonsson, KTH Royal Institute of Sweden, Ruotsi, ja kustoksena professori Essi Sarlin.

TEKSTI Marja Ollakka KUVA Åbo Akademi

VÄITÖS – ÅBO AKADEMI

”Haluan toimia roolimallina nuorille naisille”

MARYAM HMOUDAH, 37, väitteli Åbo Akademissa innovatiivisista vedenpuhdistusmateriaaleista. Väitöksen jälkeen hän johtaa jäteveden käsittelyyn liittyvää tutkimusta Nablusissa Palestiinan Länsirannalla.

”Useimmat nykyiset jäteveden puhdistusteknologiat ovat kohtuuttoman kalliita, ja niissä on monia käytännön ongelmia. Taloudellisesti kannattavien ja skaalautuvien menetelmien kehittäminen on tärkeää, jotta voimme taata turvallisen ja hyvän juomaveden”, hän korostaa.

Mikä on väitöskirjasi merkittävin tulos?

Päätavoitteena oli tutkia uusien laboratoriossa valmistamiemme materiaalien tehokkuutta epäpuhtauksien – kuten ibuprofeenin, vihreän bromikresolin, alitsariinin ja metyleenisinisen – poistamisessa jätevedestä sekä verrata niitä perinteisiin kaupallisiin materiaaleihin, joita käytetään adsorptiossa ja fotokatalyyttisessä hajoamisessa.

Miten tuloksiasi voi soveltaa?

Odotan, että eri nanomateriaaleja hyödyntävät mallimme avaavat ovia nanohiukkasten käytön tuleville sovelluksille jäteveden käsittelyprosesseissa.

Mitä väitöksen tekeminen merkitsi sinulle?

Se merkitsi kirjaimellisesti ihan kaikkea. Työn aikana julkaisin viisi vertaisarvioitua artikkelia arvostetuissa lehdissä ja osallistuin useisiin kansainvälisiin konferensseihin.

Kasvoin Nablusissa Palestiinan Länsirannalla. Alue on ollut vuosikymmeniä poliittisten jännitteiden keskipisteessä – ei siis helpoin paikka kehittää uraa tieteen ja teknologian alalla.

Suoritin kemiantekniikan kandidaatin tutkinnon An-Najah National Universityssä Nablusissa vuonna 2009 ja maisterin tutkinnon Calgaryn

Maryam Hmoudahin väitöskirja

Innovative Materials for Water Puriﬁcation tarkistettiin 30.5.2024 Åbo Akademissa.

yliopistossa Kanadassa 2016. Sen jälkeen opetin viisi vuotta kemiantekniikkaa kotiyliopistossani.

Napolin Federico II -yliopisto ja Åbo Akademi järjestivät kaksoistutkinto-ohjelman, jonka ansiosta sain loistavan tilaisuuden tehdä väitökseni kahdessa laboratoriossa.

Sain väitöstyöhöni upeaa tukea mieheltäni, perheeltäni ja poikkeuksellisilta ohjaajiltani, jotka olivat professori Martino Di Serio ja Vincenzo Russo Italiassa sekä Tapio Salmi Suomessa.

Mitä teet urallasi seuraavaksi?

Tohtorintutkintoni suorittamisen jälkeen palasin kehittämään opetusosaamistani ja johtamaan uutta jätevesitutkimusta An-Najah National Universityssä. Haluan myös toimia roolimallina nuorille palestiinalaisille naisille STEM-aloilla (Science, Technology, Engineering, Mathematics).

Mikä toimii parhaiten vastapainona työllesi?

Olen naimisissa ja meillä on kolme upeaa lasta. Vaimon, äidin ja tutkijan roolien yhdistäminen on hyvin vaativaa, mutta pyrin tasapainottamaan eri roolini. Mieheni vankkumaton tuki kannusti minut ylittämään itseni. Hän on apulaisprofessori ja työskentelee myös akateemisessa maailmassa.

TEKSTI Marja Ollakka KUVA Liisa Anttalainen

VÄITÖS – HELSINGIN YLIOPISTO

”Sain jalostaa ymmärrykseni menetelmäksi”

OSMO ANTTALAISEN väitöstutkimus syntyi haaveesta parantaa ioniliikkuvuusspektrometrian (IMS) luotettavuutta. Väitöstyön tuloksia voi hyödyntää esimerkiksi lentokentillä käytettävissä räjähdeaineilmaisimissa.

Hän teki tutkimuksensa Suomen kemiallisten aseiden kieltosopimuksen veriﬁointilaitoksessa (VERIFIN) Helsingin yliopiston kemian osastolla.

Mikä on väitöskirjasi merkittävin tulos?

Väitöstyössä kehitettiin eräänlainen kemiallinen ionitislausmenetelmä. Se on ilmanpaineessa toimiva esierottelumenetelmä, joka perustuu ionien reaktiokinetiikkaan. Menetelmän avulla näytteen komponentit siirretään liikkuvuusanalyysiin yksi jae kerrallaan. Merkittävin tulos on ymmärrys siitä, mihin niin kutsuttu ionitislaus perustuu.

Ioniliikkuvuusspektrometria on kenties herkin ilmanpaineessa toimiva menetelmä kaasumaisten ionien havaitsemiseen ja niiden ominaisuuksien mittaamiseen. Siinä mitataan sähkökentän avulla esimerkiksi koronapurkauksella tai pienellä radioaktiivisella lähteellä tuotettujen reaktantti-ionien ja näytteen yhdessä muodostamien tuoteionien liikkuvuutta. Havaitun nopeuden perusteella voidaan tehdä päätelmiä lähtöaineesta.

Miten tuloksiasi voi soveltaa?

IMS-tekniikkaa sovelletaan esimerkiksi taisteluaineiden, myrkyllisten kemikaalien, syöpäkudoksen, ravintoturvallisuuden ja räjähteiden tunnistamiseen. Esimerkiksi lentokentillä käytettävät räjähdeaineilmaisimet perustuvat siihen.

Kehitetty uusi menetelmä ei vaadi paljon muutoksia olemassa oleviin liikkuvuusaikaperusteisiin ioniliikkuvuusspektrometreihin, ja se voidaan integroida esimerkiksi kannettaviin henkilökohtaisiin kaasunilmaisimiin.

Osmo Anttalaisen väitöskirja

Time-Resolved Ion Separation Using Kinetics of Gas Phase Positive Ion Molecule Reactions at Ambient Air Pressure tarkistettiin 1.10.2024 Helsingin yliopistossa.

Mitä väitöksen tekeminen merkitsi sinulle?

Minulla on yli 25 vuoden kokemus ioniliikkuvuustekniikasta. Monet tekniikkaan liittyvät ongelmat ja niiden ratkaisut ovat yleisesti hyvin tunnettuja, mutta reaktiokinetiikan hyödyntäminen suorituskyvyn parantamisessa on ollut lähes koskematon ja itsellenikin vieras osa-alue. Väitöstyö antoi mahdollisuuden perehtyä ionien syntyprosessiin.

Erityisen motivoivaa oli uuden tiedon löytäminen ja saavutetun ymmärryksen jalostaminen menetelmäksi. Prosessi muistutti jälleen kerran siitä, että tutkimus itsessään on arvokasta.

Mitä teet urallasi seuraavaksi?

Jatkan di erentiaalisen ioniliikkuvuusspektrometrian kehittämistä Olfactomics Oy:ssä. Toivon voivani hyödyntää saamaani oppia laitekehityksessä.

Mikä toimii parhaiten työsi vastavoimana?

Tavallinen karu arki vailla erityisiä pakottavia suunnitelmia tai rientoja on parasta pään tyhjennystä. Iltaisin ja viikonloppuisin vietän aikaa vaimoni kanssa. Lapset ovat jo aikuisia ja omilla tahoillansa. Olen niin kutsutusti vanha koira –ikää on kertynyt lähes 58 vuotta.

Turun kemistit seilasivat Seilille

Turun Kemistikerho retkeili Seilin saarella elokuussa. Saari teki vierailijoihin syvän vaikutuksen. Retkelle Seiliin osallistui yhteensä 25 hengen ryhmä kerholaisia ja heidän perheenjäseniään.

Turun kemistien retkikohde Seili on kaunis saari, jonne muinoin eristettiin leprapotilaita ja mieleltään sairaita ihmisiä.

Tarinat menneisyyden hoitokeinoista ovat karuja.

FysKemDagarna 15.–17.11.2024, Silja Serenade TULEVAT TAPAHTUMAT

SKS:n pikkujoulukokous 13.12.2024 Kansallisteatterissa Helsingissä.

Matkustimme saarelle M/S Norrskärillä kesäisen pilvisessä mutta lämpimässä säässä. Vajaan kahden tunnin merimatkan jälkeen saavuimme postilaiturille, josta suuntasimme päärakennuksen ateriapöytään.

Kemistikerholle oli järjestetty opastettu kierros, jossa tutustuttiin saaren historiaan ja nykyisyyteen. 1600-luvulla Kustaa II Adolf määräsi Seilin saarelle eli Hyljesaarelle perustettavaksi sairaalan spitaalisten eristämiseksi. Papit vastasivat diagnooseista, joten saarelle joutui myös muista ihosairauksista tai kasvaimista kärsiviä.

Sairaita hoidettiin rukouksilla. Oireiden lievittämiseksi saarelaisilla oli oikeus valmistaa ja myydä paloviinaa. Viinan ulosmyynti kiellettiin, koska saarella vierailleet miehistöt olivat jälkeenpäin usein ”seilissä.”

Ryhmämme tutustui Seilin 1700-luvulla rakennettuun puukirkkoon. Muinoin leprapotilaat aidattiin siellä omaan osastoonsa, jotteivät olisi tartuttaneet saaren terveitä asukkaita.

Leprapotilaiden vähentyessä saarelle perustettiin mielisairaala.

Iltapäivällä kiertelimme ympäri saarta, kunhan olimme ensin suojanneet nilkat puutiaisilta.

Alun perin lähes puuton saari on nykyään eliöstöltään monipuolinen. Saarella kasvaa monia uhanalaisia kasveja kuten peltomaitikka.

Seilin on antoisa biologian tutkimukselle. Saaristomeren tutkimuslaitos tutkii myös kaloja ja muuta merieliöstöä sekä ilmastonmuutoksen ja mikromuovien vaikutusta.

Puoli viideltä iltapäivällä oli jo aika lähteä takaisin. Paluumatka Turkuun sujui leppoisasti aurinkoisessa säässä maisemien katselun ja vapaan jutustelun merkeissä.

Activities also in English

The Finnish Chemical Society is launching activities also in English to better serve the ever-increasing multilingual chemistry community in Finland. As a ﬁrst step, the Finnish Chemical Society organized a meeting in september to discuss how to organize chemistry related activities in English.

Jöns Jacob Berzelius (k. 1848) oli ruotsalainen kemisti, joka löysi ja valmisti useita alkuaineita.

Berzeliusdagarna för studerande och lärare

Berzeliusdagarna arrangeras i Stockholm av Svenska Kemisamfundet med målet att ge gymnasiestuderande en inblick i vad det innebär att studera kemi på högskola och vad man jobbar med som kemist.

Forskare från universitet och industri håller inspirerande föredrag på svenska. I samband med Berzeliusdagarna ordnas också en mässa där de ﬂesta av Sveriges universitet och högskolor ger information om studiemöjligheter.

Finska Kemistsamfundet har i ﬂera år samarbetat med Svenska Kemisamfundet.

I år erbjudas tio ﬁnska gymnasiestuderande och två lärare möjligheten att delta i Berzeliusdagarna 24.–25.1.2025.

TEKSTI Leila Mehto

Muovien kuningas

Belgialainen Leo Baekeland (1863–1944) muistetaan ensimmäisen täysin synteettisen muovin keksimisestä. Hän nimesi sen itsensä mukaan bakeliitiksi ja teki keksinnöillään miljoonia.

VALLANKUMOUKSELLINEN KEKSINTÖ

Baekelandin merkittävin saavutus on bakeliitin keksiminen vuonna 1907. Fenolista ja formaldehydistä valmistettava bakeliitti on ensimmäinen täyssynteettinen muovi. Bakeliittia pidetään vallankumouksellisena materiaalina: se on lämmönkestävä, ei johda sähköä ja on helposti muotoiltavissa erilaisiin tuotteisiin. Keksintö oli muovien aikakauden alku.

TIME: MUOVIN ISÄ

Bakeliitti toi Baekelandille lempinimen ”Muovien kuningas”. Time-lehdessä hänestä käytettiin nimeä ”Muovin isä”. Hän pääsi Timen kansikuvaan vuonna 1924. Baekelandin nimissä oli yli 100 patenttia. Bakeliitin menestys teki hänestä monimiljonäärin.

PROFESSORIN

VALOKUVIEN KAUTTA

KEMIAAN

Leo Baekeland syntyi Belgiassa vuonna 1863. Hänen isänsä oli suutari ja äiti kotiapulainen. Äitinsä toiveiden mukaisesti Leo-poika opiskeli erittäin ahkerasti. Valokuvausharrastus ja erityisesti kuvien kehittäminen innostivat hänet kemian pariin.

AKATEEMINEN TÄHTI

Baekeland pääsi jo 17-vuotiaana Gentin yliopistoon lukemaan kemiaa. Rahaa opintoihinsa hän tienasi toimimalla assistenttina. Akateemisessa maailmassa Baekeland nousi nopeasti tähdeksi. Hän valmistui luonnontieteiden kandidaatiksi kahdessa vuodessa ja väitteli tohtoriksi siitä kahden vuoden kuluttua.

TYTÄR HURMASI

Opiskeluaikanaan Baekeland rakastui professorinsa Theodore Swartsin viehättävään tyttäreen, Célineen. Pariskunta meni naimisiin vuonna 1889, ja he saivat kolme lasta. Céline tuki miestään ja oli apuna myös laboratoriotöissä. Vuonna 1889 Baekelandit muuttivat Yhdysvaltoihin. Leo myi Velox-paperia koskevan patenttinsa 1899 Kodak-yhtiölle 750 000 Yhdysvaltain dollarilla.

ERAKON ELÄMÄÄ

Baekeland riitautui poikansa kanssa. Vuonna 1939 poika vaati isäänsä vetäytymään eläkkeelle. Muovien kuninkaasta tuli erakko, joka söi vain säilykkeitä. Ikääntyessään hän alkoi kehittää valtavaa trooppista puutarhaa Floridassa sijaitsevan kartanonsa maille. Hän kuoli aivoverenvuotoon newyorkilaisessa parantolassa.

Aktivoi!

Olethan jo aktivoinut

Kemia-lehden digitunnuksesi?

Jos et ole tai tunnukset ovat hukassa, ota yhteyttä: toimisto@kemianseura.ﬁ.

Selkeä ja helppokäyttöinen sivusto

Puheenaiheet ja ihmiset

Päivittyvä väitöskirjojen listaus

Avoimet työpaikat

Luonnollisesti tekninen, ainutlaatuisesti luova!

Oulun yliopisto on luonnonvarojen kestävän hyödyntämisen huippuosaaja. Tavoi eemme on löytää korkealaatuisen tutkimuksen ja koulutuksen avulla ratkaisuja, joilla ihminen voi teknologian avulla hillitä ilmastonmuutosta sekä edistää kestävää kehitystä ja hyvinvointia. Teknillisessä tiedekunnassa toimii 12 kansainvälistä tutkimusyksikköä, joiden osaaminen ka aa luonnonvarojen prosessoinnin, materiaaliymmärryksen, ympäristövaikutusten minimoinnin, suunni elun ja tuo eistamisen sekä taloudelliset näkökohdat. Lisäksi teknillinen tiedekunta koulu aa alansa kärkeä useassa eri tutkinto-ohjelmassa.

Tutkinto-ohjelmat

› Arkkitehtuuri

› Geotieteet

› Kaivos- ja rikastustekniikka

› Kemia

› Konetekniikka

› Prosessitekniikka

› Rakennus- ja yhdyskuntatekniikka

› Tuotantotalous

› Ympäristötekniikka

oulu.fi/fi/teknillinen-tiedekunta

POIMI OHJEET

Lataa

kemia-lehti.ﬁ:n kuvake kännykän näytölle.

Kemia-Kemi 2/2024

Puusta pidemmälle

Tuotevalikoimamme

täydentynyt laadukkailla Memmertin laitteilla!

Sisällys KEMIA

Suosta nousee supermolekyyli

Nobeleissa?

Opiskele

KEMIANTEKNIIKKAA

LUT-yliopistossa

palkittiin kaksi kertaa

Väitöskirjatyön ohjaajien merkitys noteerattiin

Kimmo Peltoselle Kemian seurojen palkinto: merkittävä alan vaikuttaja

Nanosellun taiturit Oulussa

Metsästä kasvaa innovaatio

Patenttien kansainvälistä kärkeä

Kuura-kuitu voi mullistaa tekstiiliteollisuuden

Sahanpurusta sokereita

Sellu on Suomen supervoima

Kuitua hämähäkin tapaan

Spinnova Oyj

Spinnova-sanastoa

ANNA KALLIOLA

Yksinkertaisuus on kauneinta

LigniOx-koelaitos Äänekoskelle

Juuri nyt

Tekoäly läpimurron kynnyksellä

3

Mänty jalostuu dieseliksi

Lopputuote

1

TURVALLISIA

TUOTTEITA

VASTUULLISESTI

3

Asia on pahvi

Aalto-yliopisto

Itä-Suomen yliopisto

LUT-yliopisto

Tampereen yliopisto

”Haluan toimia roolimallina nuorille naisille”

”Sain jalostaa ymmärrykseni menetelmäksi”

Turun kemistit seilasivat Seilille

Activities also in English

Berzeliusdagarna för studerande och lärare

Muovien kuningas

PROFESSORIN

Aktivoi!

Luonnollisesti tekninen, ainutlaatuisesti luova!

Nikkelinjalostuksen maailmanluokan asiantuntija