UPMMetsä

Voiteita, vaatteita & implantteja

Mitä mullistavia ratkaisuja puupohjaiset materiaalit tulevaisuudessa tarjoavat? Pyysimme tutkimusprofessori Tekla Tammelinia visioimaan, miltä huominen voisi näyttää.

Avaat jääkapin ja nostat esiin spagettivuoan ja margariinin. Molempien pakkaukset on valmistettu selluloosasta. Kaadat spagettivuoan pannulle ja hämmennät ruokaa kestävästä biokomposiitista valmistetulla paistinlastalla.

Seuraavana päivänä haet lounastunnilla lähiravintolasta nuudeleita, jotka on pakattu biopohjaiseen pakkaukseen. Välipalaksi nautit jugurttia, jonka sakeuttamisessa on käytetty nanoselluloosaa.

Kauluspaidassasi ei ole keinokuituja, sillä ne on korvattu puupohjaisella kuidulla. Kun paita menee likaiseksi ja työnnät sen pesukoneeseen, nanoselluloosasta valmistettu kalvo estää mikromuovien ja muiden haitallisten aineiden pääsyn pesukoneesta viemärin kautta vesistöön.

Lasiisi kelpuutat vain juomavettä, joka on puhdistettu nanoselluloosasuodattimella. Silloin siitä on saatu talteen paitsi haitalliset aineet myös kulta, kupari, hopea ja raskasmetallit. Kun lähdet illalla tennistreeneihin, autosi moottorissa hyrisee sellunvalmistuksen sivuvirroista valmistettu biopolttoaine.

Esimerkiksi tällaiselta huominen voisi näyttää, jos tutkijoiden visiot puun eri käyttötavoista toteutuvat.

Inspiroiva sellukuitu

Kun fossiilisten raaka-aineiden käyttöä pyritään vähentämään, tutkijat ja yritykset ovat kääntäneet katseen luontoon. Biomateriaaleilla pyritään korvaamaan muovia, kemikaaleja, tekokuitutekstiilejä ja polttoaineita.

Tutkimusprofessori Tekla Tammelin työskentelee varajohtajana VTT:n ja Aalto-yliopiston yhteisessä FinnCeres-lippulaivaohjelmassa. Kansainvälinen tutkijaryhmä kehittää muun muassa lignoselluloosaan ja nanoselluloosaan pohjautuvia innovaatioita.

Sellukuitu on Tammelinin mukaan yksi inspiroivimmista materiaalitieteen tutkimuskohteista tällä hetkellä. Siitä voi valmistaa lähes mitä hyvänsä astioista pakkauksiin ja vaatteisiin.

Arkipäivän sovellusten lisäksi sellukuidusta voi olla apua ihmiskunnan suurimpien ongelmien ratkaisussa.

”Suomalainen biopohjaisten materiaalien tutkimus on keskeisessä asemassa, kun puhutaan globaaleista haasteista, kuten ilmastonmuutoksesta ja kuluttamiseen liittyvistä muutoksista, jotka ohjaavat kestäviin materiaaliratkaisuihin ja vaihtoehtoihin. Olemme valtavan arvokkaan materiaalin äärellä.”

Puukuidusta saatavaa geelimäistä nanoselluloosaa on tutkittu kiivaasti 2000-luvun puolivälistä asti, mutta vasta nanotasolla opittiin, mitä kaikkea selluloosa voi olla ja mitä sillä voi tehdä. Edelleen Tammelin kuvaa nanosellua tutkimusalueeksi, joka innostaa ja yllättää.

”Usein tulee miettineeksi, miksi tätä ei ole jo keksitty. Myös nuoria tutkijoita inspiroi mahdollisuus olla mukana muuttamassa maailmaa tätä kautta.”

VTT tutkii parhaillaan mahdollisuuksia käyttää puupohjaista biohiiltä korvaamaan akkujen grafiittia. Biohiili voisi korvata myös aurinkokennoissa käytetyn platinan.

Puupohjaisia biomateriaaleja käytetään tulevaisuudessa yhä useammin myös lääketieteessä ja terveydenhuollossa. Bakteeriselluloosaa on jo kokeiltu hyvin tuloksin implanteissa, haavojen hoidossa ja keinoverisuonissa. Tutkimuksissa nanoselluloosa on osoittautunut toimivaksi apuaineeksi lääkeaineiden valmistuksessa.

Nanoselluloosaa käytetään jo kauneudenhoitotuotteissa, joissa se parantaa esimerkiksi voiteiden koostumusta. Tulevaisuudessa selluloosan nanorakenteita voidaan hyödyntää myös optoelektroniikassa ja linsseissä taittamassa valoa.

Innovaatioiden kaupallistaminen vie aikaa

Metsäteollisuudelle materiaalitieteiden keksinnöt avaavat uusia mahdollisuuksia. Kun kuitu- ja paperi­osaaminen yhdistetään biokemiaan ja fysiikkaan, sellusta syntyy valtavasti sovelluksia.

Luultavasti moni muovituote korvataan selluloosa-, hemiselluloosa- tai lingiinituotteella. Muovia voi vähentää myös komposiittimateriaalien avulla. Kansainvälisellä tasolla aihetta tutkitaan kiivaasti, ja kilpailu on kovaa. Miten pysymme mukana?

”Suomessa on aina ollut metsäosaamista, onhan iso osa hyvinvoinnistamme metsästä peräisin. Metsä tarjoaa tulevaisuudessakin hyvinvointia.”

Yksi etu on, että yritykset ja tutkimusmaailma ovat yhdistäneet Suomessa voimansa. Tammelin on työskennellyt yhdessä metsäteollisuuden kanssa lähes koko tutkijanuransa ajan.

”Monesti on tullut tunne, että haluaisi saada asioita nopeasti aikaan. Mutta ymmärrän yrityksiä siinä, että on iso päätös lähteä arvioimaan, mikä on liiketaloudellisesti kannattavaa viiden tai kymmenen vuoden päästä. Tutkimusmaailmassa riskin ottamista ei saa pelätä.”

Kirjoitus on julkaistu Metsän henki 1/2021 -lehdessä, jonka voit lukea lehden Issuu-palvelusta.