1. No category

Uudet funktionaaliset ligniinit
 uusiutuva kemianteollisuus
4.5.2011
COMS-BP
By Toyota
19.5.2011
Uudet funktionaaliset ligniinit  Uusiutuva kemianteollisuus
Sivu (1/34)
2
Luonnonkuitukomposiittien ja ligniinin
teollinen hyödyntäminen
KETEK Oy,
Teknokeskiviikko 4.5.2011
Kari Kolppo
Scandinavian Colloids Oy
Tel. +358-40-520 3139
Email [email protected]
TTY 4.11.2010
Special Car
Uudet funktionaaliset ligniinit  Uusiutuva kemianteollisuus
Sivu (2/34)
Scandinavian Colloids OY Kari Kolppo
Puh. 040‐520 3139; Email [email protected]
from Lignophenols-Cellulosic Fibers
TOYOTA AUTO BODY CO.,LTD.
19.5.2011
Sivu 1/17
Uudet funktionaaliset ligniinit
 uusiutuva kemianteollisuus
4.5.2011
3
Ligniini, luonnon hiilihydraattikuitujen
luontainen matriisimateriaali
Taustaa ja ~sisältö:
•
Liika riippuvuus öljystä  energiapula
•
Kerskakulutus, biohajoavuus  materiaalipula
•
Hiilen materiaalikierron rikkoutuminen  Kasvihuoneilmiö
 Tarve uusiutuvien funktionaalisten luonnonmateriaalien hyödyntämiseen
 Puun ja ligniinin kestävä täsmäkäyttö ja kierrätys
•
Hiilihydraattien hyödyntäminen jo osataan - uudet kehitystarpeet?
•
Ligniini on hiilihydraattien jälkeen toiseksi yleisin luonnonpolymeeri
(>1011 tonnia, kasvu 1010 tonnia/a)
•
Ligniini on luonnonkuitujen luontainen suoja-, matriisi- ja liima-aine

Puupohjainen kemianteollisuus
19.5.2011
Uudet funktionaaliset ligniinit  Uusiutuva kemianteollisuus
Sivu (3/34)
Kaasukehä  Ilmakehä
CO2
CO2CO2
CO2
CO2
CO2CO2
CO2
CO
2
CO2
CO2
CO2
CO2
CO2
CO2 CO2
CO2
Suuri CO2 konsentraatio
CO2
CO2
CO2
CO2 CO2 CO2
CO2CO2
CO2 CO2 CO2 CO2
CO2
CO2 CO2
CO2
Kasvien ilmaantuminen
Kaasumuoto
Earth
Kiertävä hiili
CO2
CO2
CO2
CO2
Kiinteä muoto
CO2
CO2
CO2 CO2
CO2
CO2
Matala CO2
konsentraatio
Sitoutunut
hiili
Hiili
Öljy
Fotosynteesi sitoo kaasumaista hiiltä
Uudet funktionaaliset ligniinit  Uusiutuva kemianteollisuus
Sivu (4/34)
Scandinavian Colloids OY Kari Kolppo
Puh. 040‐520 3139; Email [email protected]
Sivu 2/17
Uudet funktionaaliset ligniinit
 uusiutuva kemianteollisuus
4.5.2011
Nykyhetki
Paluu menneen ajan ilmastoon
CO2
CO2
CO2
CO2
CO2
CO2CO2
CO2 CO2 CO2
CO2
CO2 CO2
CO2CO2 CO2
CO2
CO2
CO2
CO2
CO2CO2
CO2
CO2
Sitoutuneen hiilen nopea
vapautuminen  CO2
Korkea CO2 konsentraatio
Sitoutuneen hiilen nopea
vapautuminen  CO2
Valtavan laaja
kemianteollisuus
Laaja biomassaa
hyödyntävä teollisuus
Käänteinen hiilen virtaus
Häiriytynyt ekobalanssi
Hiili
Öljy
Sitoutuneen hiilen
kuluminen / loppuminen
Maan aineenvaihdunnan häiriytyminen
Uudet funktionaaliset ligniinit  Uusiutuva kemianteollisuus
Sivu (5/34)
Puun potentiaalienergiatasot
Potentiaalienergia
Kestävä materiaalivirta
Nanotekniikka
Faasi II Faasi II
plus
Phase II
育成
保全
Phase II’
Faasi III
複合系
Luonnonsuojelu
ylläpito Puun käyttö
CO2
Öljyn potentiaalienergiataso
Lyhytaikainen
Hiilihydraatit
Pitkäaikainen
Ligniini
Aika
Uudet funktionaaliset ligniinit  Uusiutuva kemianteollisuus
Sivu (6/34)
Scandinavian Colloids OY Kari Kolppo
Puh. 040‐520 3139; Email [email protected]
Sivu 3/17
Uudet funktionaaliset ligniinit
 uusiutuva kemianteollisuus
4.5.2011
Luonnon uusiutuvan raaka-aineen,
Puun kestävä käyttö
•
Puun käyttö sellaisenaan
Puun ominaisuuksien ja vaihtelun tehostettu hyödyntäminen
Jalostus ja molekyylibiologia
Puun ohjaus oikeaan käyttökohteeseen
– RFID (www.indisputablekey.com)
•
•
•
•
Parannetut puutuotteet
Puun fysikaalinen ja kemiallinen muokkaus  puukomposiitit
•
•
7
Uudet puupohjaiset materiaalit ja tuotteet
Parannetut molekyylit, rakenteet ja tuotteet
Raaka-aineena ruoho, puu, puujäte, sanomalehtipaperi,…
Ligniinin teollinen hyödyntäminen  Funktionaaliset lujitemateriaalit
•
•
•
Uudet funktionaaliset ligniinit  Uusiutuva kemianteollisuus
Sivu (7/34)
Ko
19.5.2011
Luonnonkuitujen Matriisimuovit
•
•
•
•
•
Polyolefiinit; PP, PE
•
Poolittomia
•
Suuri pintaenergia
•
Huono tartunta
•
Vaatii adheesionedistäjän
Polyamidi, PVC
Biohajoavat  Kompostoituvat muovit (Polylaktidi)
Kertamuovit; Epoksi, polyesteri, fenolimuovi
Ligniini?
•
Kasvikuitujen luontainen matriisimateriaali
Uudet funktionaaliset ligniinit  Uusiutuva kemianteollisuus
Sivu (8/34)
Scandinavian Colloids OY Kari Kolppo
Puh. 040‐520 3139; Email [email protected]
29.3.2008
Sivu 4/17
Uudet funktionaaliset ligniinit
 uusiutuva kemianteollisuus
4.5.2011
Sulasekoitus
•
Dispersio = kuitujen jakaantuminen
•
Adheesio = tartunta kuidun ja matriisin välillä
- Hydrofiilisyys vs. hydrofobisuus
•
Viskositeetti vaikuttaa kostutukseen
•
Helposti virtaava matriisimateriaali
- 3-ulotteisuus vs. lineaarisuus
•
Sekoitusparametrit vaikuttavat dispersioon
•
Laitteisto
•
Ruuvin geometria
•
Liian suuri lämpötila aiheuttaa luonnonkuidun palamisen
Uudet funktionaaliset ligniinit  Uusiutuva kemianteollisuus
Sivu (9/34)
29.3.2008
Adheesio
•
Kahden erilaisen aineen välisten vetovoimien yhteisvaikutus
•
Rajapinnan tulee mahdollistaa kuormituksen siirto matriisista kuidulle
• kuitujen kostuminen
• luja sidos kuidun ja matriisin välillä
•
Polyolefiinit poolittomia ja hydrofobisia, luonnonkuidut polaarisia ja hydrofiilisiä
 huono adheesio
 Tarve käyttää kytkentäaineita ja pinnoitteita
Uudet funktionaaliset ligniinit  Uusiutuva kemianteollisuus
Sivu (10/34)
Scandinavian Colloids OY Kari Kolppo
Puh. 040‐520 3139; Email [email protected]
29.3.2008
Sivu 5/17
Uudet funktionaaliset ligniinit
 uusiutuva kemianteollisuus
4.5.2011
Kytkentäaineet
•
•
•
Kemikaali, joka mahdollistaa kemiallisen
sidoksen kuidun ja matriisin välille
Yleisimmin käytettyjä:
• Maleiinihappo anhydridimodifioitu
polypropeeni (MAPP), maleiinihapon
anhydridi (MA tai MAH)
• Silaanit
Ligniini
• Toiminta ilman kytkentäaineita?
• Rakenteen monimutkaisuus tehnyt
teollisen käytön vaikeaksi
(puu, teollinen ligniini)
• Prosessoituva ligniini?
• Rakenteen yksinkertaistaminen
• Reaktiivisuuden säilyttäminen
Kiesel, H., Richer, E.,Licomont AR 504:
Adhesion promoter and Compatibilizer,
Clariantin tuote-esite, 2003, 27 s.
Uudet funktionaaliset ligniinit  Uusiutuva kemianteollisuus
Sivu (11/34)
Erilaiset ligniinit
- luonnonligniini
19.5.2011
12
Erilaiset ligniinit
• Luonnonligniini
• Puun reaktiivinen komponentti
• Havupuu-, lehtipuu-, ja ruoholigniini
• Monimutkainen 3D rakenne – eristäminen ja hyödyntäminen vaikeaa
• Käyttö sellaisenaan, osana luonnonmateriaalia tai
luonnonkuitukomposiittia (Puu, kasvit)
•
Ligniinin eristys- ja analyysimenetelmiä
• Klason ligniini -määrä, Björkman ligniini (MWL) – rakenne, myös monia
muita eristysmenetelmiä lähinnä rakenteen analysointia varten
• Alkaline Nitrobenzene Oxidation, Nucleus Exchange Reaction
 Funaoka prosessi
Uudet funktionaaliset ligniinit  Uusiutuva kemianteollisuus
Sivu (12/34)
Scandinavian Colloids OY Kari Kolppo
Puh. 040‐520 3139; Email [email protected]
19.5.2011
Sivu 6/17
Uudet funktionaaliset ligniinit
 uusiutuva kemianteollisuus
4.5.2011
Havupuun Ligniini ja
monolignolit eli ligniinin ”esiasteet”
Ligniinin esiasteiden biosynteesi
LI
M
A
K
ari
K
ol
pp
o
www.genome.jp/kegg/pathway/map/map00940.html
Ligniini-instituutti
www.lignin.org
Lignin precursors or monolignols
16 Phenylpropane units (SW lignin) (Adler 1977)
Uudet funktionaaliset ligniinit  Uusiutuva kemianteollisuus
Sivu (13/34)
13
9.6.2000
14
Erilaiset ligniinit
- teolliset ligniinit
• Teollinen ligniini
• Helposti saatavilla, mutta rakenne ja reaktiivisuus sellunkeiton pilaamaa
– Sulfiitti (Si) ligniini
» Sisältää sulfonihapporyhmän eli hydrofiilisyyttä ja reaktiivisuutta
» Käyttö 0,5 - 1 miljoonaa tn per vuosi (Borregaard Lignotech)
– Sulfaatti (Sa) ligniini
» Stabiili ja kondensoitunut fenolinen polymeeri
» Teollinen kemiallinen hyödyntäminen polymeerinä olematonta
» Hyödyntäminen edellyttää reaktiivisuuden rakentamista uudelleen
 Technaro (www.tecnaro.de) palkittu Arboform-keinopuumateriaalin tuottaja
 LigniVal projekti eri ligniinien rakenteen uudelleenaktivoimiseksi
 Experimentis Oy (www.eksperimentti.fi) – teollisen ligniinin valmistus ja analysointi
Uudet funktionaaliset ligniinit  Uusiutuva kemianteollisuus
Sivu (14/34)
Scandinavian Colloids OY Kari Kolppo
Puh. 040‐520 3139; Email [email protected]
19.5.2011
Sivu 7/17
Uudet funktionaaliset ligniinit
 uusiutuva kemianteollisuus
4.5.2011
Sulfiittiligniinin (lignosulfonaattien)
hyödyntäminen
Dispergointiaineena
Sideaineena
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Akut
Betoni
Keramiikka / tiilet ja levyt
Väriaineet
Kipsilevyt
Nahkan parkitus
Öljynporaus
Pigmentit, kimrööki
Kasviensuojelu
Proteiinien erotus
Vesien käsittely ja puhdistus
Briketointi
Keramiikka / tiilet ja levyt
Pölynsidonta
Paperi ja kartonki
Lastulevyt
Rehun pelletointi
Maanparannus
Lignosulfonaatti
15
Uudet funktionaaliset ligniinit  Uusiutuva kemianteollisuus
Sivu (15/34)
BioRefine
Lignin Valorisation, LigniVal
Tarja Tamminen, VTT
Kristiina Poppius-Levlin, KCL
Markku Leskelä, HY
Stefan Willför, ÅA
Kari Kolppo, TTY
Alan Fernyhough, Scion
Lucian Lucia, NCSU
NC STATE UNIVERSITY
BioRefine – Uudet biomassatuotteet 2007-2012
Scandinavian Colloids OY Kari Kolppo
Puh. 040‐520 3139; Email [email protected]
DM xxxxxx
01-2008 Copyright © Tekes
Sivu 8/17
Uudet funktionaaliset ligniinit
 uusiutuva kemianteollisuus
4.5.2011
Projektin perustiedot
BioRefin
e
 Tavoitteet
Projektin tavoitteena on kehittää menetelmiä, joilla voidaan muokata ligniiniä ja muita aromaattisia
prosessien sivuvirtakomponentteja materiaaleiksi, jotka soveltuvat komposiitteihin, päällysteiden
sideaineisiin ja suojakerroksiin.
 Projektin partnerit
-
VTT, HY, ÅA, TTY, Scion, NCSU (VTT/yliopisto -konsortio)
-
KCL
 Projektin rahoittajat
-
VTT/yliopisto -konsortio: Stora Enso Oyj, Roal Oy, Oy Metsä Botnia Ab, Metso Power,
VTT, Tekes
-
KCL: Metsäliitto Group, Myllykoski Oyj, Stora Enso Oyj, UPM-Kymmene Oyj, Tekes
 Projektin kokonaisrahoitus
-
VTT/yliopisto -konsortio: 1 035 k€, josta Tekesin osuus 800 k€
-
KCL: 365 k€, josta Tekesin osuus 255 k€
 Projektin kesto
1.10.2008 – 30.09.2011
BioRefin
eWP5
Suojakerrosmateriaalit
Päällystesideaineet
Komposiitit
Pehmitys / yhteensovitus
WP4
Entsymaattinen / kemiallinen
muokkaus ja polymerointi
WP3
WP2
Yksivuotiset
kasvit
WP1
Puut
Scandinavian Colloids OY Kari Kolppo
Puh. 040‐520 3139; Email [email protected]
VTT organosolv
CatOx
Funaoka ligniini
Sulfaattiligniini
Lignaanit
Aktivointi
Hapettunut /
hajonnut ligniini
WP6 Kestävän kehityksen arviointi
Projektin yleiskuva
Sivu 9/17
Uudet funktionaaliset ligniinit
 uusiutuva kemianteollisuus
4.5.2011
Työpakettien kuvaus
BioRefin
e
WP1: Sulfaattiligniinin esikäsittely
Sulfaattiligniinien valmistus ja karakterointi sekä niiden muokkaus soveltuvaksi
entsymaattiseen ja kemialliseen jatkokäsittelyyn.
WP2: Rikittömien raaka-aineiden valmistus ja karakterointi
Erityyppisten hyvin karakteroitujen rikittömien ligniinien ja lignaanien valmistus ja eristys
valituista lähtömateriaaleista
WP3: Entsymaattinen ja kemiallinen muokkaus ja polymerointi
Ligniinin ja pienimolekyylisten aromaattien polymerointi sellaisenaan tai yhdistelminä,
tavoitteena muokata niiden lämpömuokkautuvuutta tai aikaansaada kovettuminen
tuotesovelluksissa. Oksastusreaktioita tutkitaan esikäsittelynä kemialliselle
polymeroinnille.
WP4: Pehmitys, yhteensovitus ja reologiset ominaisuudet
Alkuperäisten ja muokattujen ligniinien soveltuvuuden arviointi suunniteltuihin
tavoitesovelluksiin, perustuen niiden reologisiin ominaisuuksiin, mukaanlukien tarvittavat
pehmitys- ja yhteensovituskäsittelyt.
WP5: Sovellukset
Ligniinipohjaisten materiaalien soveltuvuuden arviointi tavoitesovelluksiin:
komposiitteihin, päällystesideaineisiin ja suojakerrosmateriaaleihin.
WP6: Kestävän kehityksen arviointi
Ehdotettujen uusien ligniinimateriaalien arviointi kestävän kehityksen kannalta.
Erilaiset ligniinit
- Funaoka ligniinit
20
• Funaoka ligniinin eristäminen
• Ligniinin rakenteen yksinkertaistaminen
• Ligniinin reaktiivisuuden säilytys / rakentaminen käyttöön
sopivaksi
 Luonnonkomposiittien valmistus jopa ilman kytkentäaineita
• Funaokaligniinin valmistus Suomessa?
– Pilot mittainen näytteiden valmistus hyödyntämiskokeita varten
» KETEK, TTY, VTT, Miktech, JYO, LTY
» Sellunvalmistus - Äänekoski, Rauma, Lappeenranta,
Valkeakoski
» Scandinavian Colloids Oy, SciTech Services - Experimentis
Oy
Uudet funktionaaliset ligniinit  Uusiutuva kemianteollisuus
Sivu (20/34)
Scandinavian Colloids OY Kari Kolppo
Puh. 040‐520 3139; Email [email protected]
19.5.2011
Sivu 10/17
Uudet funktionaaliset ligniinit
 uusiutuva kemianteollisuus
4.5.2011
Lignofenolin eristys ja luonnonkuitukomposiittien
valmistus laboratoriossa (1987 -Kari, Mie yliopisto 2007
Hieman puujauhoa
Solvatointi + happo + KOVA sekoitus
21
Puhdistuksia…
Metal plate
Metal wire
Lignophenol
Lignophenol-Fiber Composites
Composites
Puhdas lignophenoli, joka
liukenee helposti (asetoni, etanoli)
Uudet funktionaaliset ligniinit  Uusiutuva kemianteollisuus
Sivu (21/34)
Separation
19.5.2011
Phase-separation system (1/2)
Professor Funaoka, Mie University, JAPAN
1st Stage
Solvation
2nd Stage
Aqueous layer (acid)
3rd Control
Separation
For carbohydrates
Hydrolysis and dissolution
For Lignin
Cleavage of benzyl ethers
Phenol grafting
Uudet funktionaaliset ligniinit  Uusiutuva kemianteollisuus
Sivu (22/34)
Scandinavian Colloids OY Kari Kolppo
Puh. 040‐520 3139; Email [email protected]
5/19/2011
Sivu 11/17
Uudet funktionaaliset ligniinit
 uusiutuva kemianteollisuus
4.5.2011
Phase-separation system
Professor Funaoka, Mie University, JAPAN
Uudet funktionaaliset ligniinit  Uusiutuva kemianteollisuus
Sivu (23/34)
19.5.2011
23
Phase-separation system (2/2)
Professor Funaoka, Mie University, JAPAN
Functionality:
Native Lignin
Polymer Type
Building Unit
CH2OH
HC
H2COH
CHO
O
CH2
HC
H2COH
HC
HC
H3CO
CH
H3CO
OH
H2COH
HC
O
OCH3
OCH3
O
OCH3
HC
O
O
H3CO
R
CH2OH
H3CO
O
CH
HC
O
HOH2C
O
C
CH
CH
OCH3
H2COH
CHO
CH
CH
OCH3
O
CH
OCH3
O
H2C
OCH3
O
CO
H2COH
O
CH
CO
HC
OCH3
O
H2COH
OCH3
H3CO
HC
CH
OCH3
HOH2C
HC
OCH3
OCH3 OH
HCOH
H2COH
HC
OCH3
H3CO
HC
O
CH H2COH
CH
O
O
H2COH
OCH3
H3CO
Network type
H3CO
CH
OCH3
H2COH
OCH3
O
H2COH
HC
HC
O
CH
H2COH
CH
CH
H2COH
OCH3
H2COH
O
CH
CH
CH
CO
H3CO
HC
CO
HC
OCH3
CH
O
CH
O
CH2
OCH2
CH
H3CO
HC
OCH3
OH
O
CO
H2COH
HC
H3CO
O
OCH3
O
HOH2C
CH
H3CO
H3CO
O
CH
Reactivity controllable
Structure controllable
Molecular weight controllable
CHO
OCH3
OH
*
Hybridization
Linear type
Polymer type: Linear-type
Unit: 1,1-Bis(aryl)propane
Interunit linkage: Alkyl-aryl ether
Molecular weight (Mw): Softwood type 3000-8000
Hardwood type 2000-5000
Solid-liquid transformation: Softwood type 170 Ԩ
Hardwood type 130 Ԩ
Activity: Phenolic (latent)
Lignophenol
O
(H) OCH3
n
1,1-Bis(aryl)propane type polymer
Uudet funktionaaliset ligniinit  Uusiutuva kemianteollisuus
Sivu (24/34)
Scandinavian Colloids OY Kari Kolppo
Puh. 040‐520 3139; Email [email protected]
OH
5/19/2011
Sivu 12/17
Uudet funktionaaliset ligniinit
 uusiutuva kemianteollisuus
4.5.2011
25
19.5.2011
Uudet funktionaaliset ligniinit  Uusiutuva kemianteollisuus
Sivu (25/34)
Woody Composite preparation
Professor Funaoka, Mie University, JAPAN
Pulps
Disintegration
Forming
Metal plate
Metal wire
Lignophenol
Lignophenol-Fiber Composites
Composites
Separation
Uudet funktionaaliset ligniinit  Uusiutuva kemianteollisuus
Sivu (26/34)
Scandinavian Colloids OY Kari Kolppo
Puh. 040‐520 3139; Email [email protected]
5/19/2011
Sivu 13/17
Uudet funktionaaliset ligniinit
 uusiutuva kemianteollisuus
4.5.2011
Kolmas tuotantolaitos jo toiminnassa,
viides rakenteilla Malesiaan,
kuudes Suomeen?
1. Pilotti (2001 - Mie yliopisto, Japani
- 30 kg per kuukausi
27
2. Pilotti (2003 – 2007)
4. Pilotti (2007 -
– Kitakyoshu, Japani
- 2000 kg per kuukausi
− Jatkuva prosessi, Kioto, Japani
+ Malli näytteiden valmistukseen (Suomi)?
3. Tuotantolaitos ??
5. Tuotantolaitos (2010- 6. Euroopan tuotantolaitos 7. Tuotantolaitos
- Toyotan oma tuotanto
- Tuotantokapasiteetti ??
- Kemikaalit ja komposiitit
 Autojen valmistus
 Autoja tehdään jo !!
– Malesia
+ Tehdas jo rakenteilla
+ Tuotantokapasiteetti ??
+ Palmuöljyn tuotanto
 Biopolttoaine
 Jätteen hyödyntäminen
– Suomi??
+ Hyvä puuosaaminen
+ Raaka-aineen saatavuus
+ Tarve näytteille
+ Japani – Suomi yhteistyö
- Suomi EI kiinnostunut??
Uudet funktionaaliset ligniinit  Uusiutuva kemianteollisuus
Sivu (27/34)
- USA - Kanada
+ Hyvä puuosaaminen
+ Raaka-aineen
saatavuus
+ Isot kotimarkkinat
+ Mielenkiinto ja tarve
uusiin innovaatioihin
19.5.2011
28
Ligniinin tuotanto Suomessa
•
Teollinen ligniini
•
•
•
•
•
SA-ligniiniä helposti saatavilla selluteollisuuden kautta
Vertailuhintana energiahinta, joka sidottu öljyn hintaan?!
Stabiilisuus ja reagoimattomuus
Sellutehtaan kannattavuuden parantaminen
• Haitallisen ligniinin poisto keittoliemistä --> laatu, tuotanto, ympäristö
• Stabiili matriisin osa luonnonkuitukomposiitteihin
Funaoka ligniini
•
•
•
Pilottimitan tuotantolaitos Suomeen – näytteiden valmistus?
SC: Akateeminen tutkimus ligniinin teollisen hyödyntämisen mahdollistamiseksi
(TTY, KETEK, Miktech, HY, TKK, LTY…)
Selluteollisuuden toiminnan ja kannattavuuden parantaminen
• Uudet markkinat (tuotteet ja tuotantoalat)
– Sellu ligniinipolymeerin lujitteena, SA-ligniini osana matriisia
• Koko puun hyödyntäminen
Uudet funktionaaliset ligniinit  Uusiutuva kemianteollisuus
Sivu (28/34)
Scandinavian Colloids OY Kari Kolppo
Puh. 040‐520 3139; Email [email protected]
19.5.2011
Sivu 14/17
Uudet funktionaaliset ligniinit
 uusiutuva kemianteollisuus
4.5.2011
Puupohjainen kemianteollisuus
29
- raaka-aineeksi sopii myös muut uusiutuvat
luonnonmateriaalit (esim. Ruoho)
•
Puupohjainen kemianteollisuus – kierrätykseen perustuva uusi tuotantoketju
•
Öljy on luonnonmateriaalien hajoamistuote
- 90 % petrokemian tuotteista voidaan tehdä puun kautta
•
Hiilihydraatit  Alifaattiset komponentit/raaka-aineet
•
Ligniini
 Aromaattiset komponentit/raaka-aineet
•
Molekyylien ja rakenteiden täsmärakentaminen molelyylitasolla ajateltuihin
sovelluksiin sopiviksi (nanotekniikka)
•
Ligniini (ja myös luonnonkuidut) kierrättävät hiiltä pidempään kiinteässä muodossa
 Kestävän kehityksen mukaiset materiaalit ja tuotteet
 Tuotantoketju, joka vaikutuksiltaan ympäristöön lähestyy luonnon puuta
 Hiilen materiaalikierron normalisoituminen
Uudet funktionaaliset ligniinit  Uusiutuva kemianteollisuus
Sivu (29/34)
19.5.2011
30
YHTEENVETO
•
Tavoitteena uusiutuviin materiaaleihin pohjautuva tuotantoketju, jonka
valmistamilla molekyyleillä, materiaaleilla ja tuotteilla korvataan öljyä ja
öljypohjaisia tuotteita aina kun se on mahdollista
•
Metsä ja puu on laaja orgaanisten uusiutuvien kemikaalien lähde
•
Mitä pidempään ligniiniä (=hiiltä kiinteässä muodossa) kierrätämme, sitä
luontaisempaa tai ”puumaisempaa” toimintamme on
 Uusiutuviin luonnonmateriaaleihin pohjautuva tuotantoketju
 Koko puun hyödyntäminen
 Puun komponenttien luontaisenkaltainen kierrätys
Uudet funktionaaliset ligniinit  Uusiutuva kemianteollisuus
Sivu (30/34)
Scandinavian Colloids OY Kari Kolppo
Puh. 040‐520 3139; Email [email protected]
19.5.2011
Sivu 15/17
Uudet funktionaaliset ligniinit
 uusiutuva kemianteollisuus
4.5.2011
31
Uusiutuvia materiaaleja hyödyntävä
kestävä tuotanto
Metsänhoito
Puuteollisuus
Faasierottelu
Edistyksellinen
puutuote-teollisuus
Kemianteollisuus
Potentiaali
CO2
CO2
CO2
Potentiaali
~Yksisuuntainen kierto
CO2
CO2
CO2
CO2
CO2
CO2
CO2
CO2
CO2
CO2
CO2
CO2
CO2
19.5.2011
Uudet funktionaaliset ligniinit  Uusiutuva kemianteollisuus
Sivu (31/34)
32
CO2 CO2
CO2
Ekosysteemi
Pitkäaikainen kierto
2. Taso: Puuhun perustuva
kemianteollisuus
1. Taso: Puutuoteteollisuus
Faasi-erottelu
Siirtymävaihe
Ligniini
Hemiselluloosa
Selluloosa
Uudet funktionaaliset ligniinit  Uusiutuva kemianteollisuus
Sivu (32/34)
Scandinavian Colloids OY Kari Kolppo
Puh. 040‐520 3139; Email [email protected]
19.5.2011
Sivu 16/17
Uudet funktionaaliset ligniinit
 uusiutuva kemianteollisuus
4.5.2011
33
Hiilen kaasu-kiinteä -tasapainon palautus
21 Century
Kiertävä hiili
Excess
Ei
liikaa
CO
CO2
CO2
CO2
CO2
CO2
CO2
CO2
CO2
CO2
Kemianteollisuus
Puutuoteteollisuus
Terve ekosysteemi
Hiili
Öljy
Puupohjainen
kemianteollisuus
Nanotekniikka
Biomassaa
hyödyntävä teollisuus
Sitoutunut hiili
Epäsäännöllinen
Heterogeeninen
Säännöllinen
Homogeeninen
Monitoiminen
Vain yksi toiminto
Uudet funktionaaliset ligniinit  Uusiutuva kemianteollisuus
Sivu (33/34)
Kemianteollisuus
19.5.2011
Suomessa valmistetut
uusiutuviin
luonnonvaroihin
pohjautuvat
sähköautot?
COMS-BP
By Toyota
Uudet funktionaaliset ligniinit  Uusiutuva kemianteollisuus
Sivu (34/34)
Scandinavian Colloids OY Kari Kolppo
Puh. 040‐520 3139; Email [email protected]
19.5.2011
Sivu 17/17