FORLEAP – Metsäbiomassan sivuvirroista uusia tuotteita Erikoistutkija Tytti Sarjala, Luke, Parkano Ekosysteemipalvelut-seminaari 24.11.2015 Tampere 1 Tytti Sarjala 30.11.2015 © Luonnonvarakeskus Rahoittajat ja toteuttajat • Hankkeen kesto kolme vuotta, 1.11.2015-31.10.2018 • Kokonaisbudjetti 598787 € • Rahoittajat: Euroopan aluekehitysrahasto (EAKR), Pirkanmaan liitto (60%), Luoteis-Pirkanmaan seudun kunnat ja Parkanon kaupunki (8%), omarahoitusosuus 32% (Luke, TTY) • Hankkeen toteuttavat Luke, Parkano (koordinoija, dos. Tytti Sarjala, tutkija N.N.) ja Tampereen teknillinen yliopisto (kemian ja biotekniikan laitos, prof. Robert Franzén, prof. Matti Karp, DI Jenni Tienaho) 2 Tytti Sarjala 30.11.2015 © Luonnonvarakeskus Metsästä saatavat raaka-aineet ja metsäbiomassan sivuvirrat ovat uusiutuvia, arvokkaita lähteitä uusille korkean jalostusarvon tuotteille Metsistä saatavat sivuvirrat saatava hyötykäyttöön. Kuoret, kannot, neulaset, sammalet, sienet jne. Uusiutuvia raakaaineita hyödynnetään öljypohjaisten synteettisten yhdisteiden sijaan Metsästä saatavat raaka-aineet sisältävät rajattomasti arvokkaita ainesosia korkean jalostusarvon tuotteiksi 3 Tytti Sarjala Stilbeenit, sikimihappo, lignaanit, sokerit ym. bioaktiiviset yhdisteet 30.11.2015 Esim. kosmetiikka, säilöntäaineet, lääkkeet, funktionaaliset elintarvikkeet, suojaaineet, pakkaukset © Luonnonvarakeskus Miten saadaan PK-yritysten hyvät ideat kehitettyä raaka-aineesta korkean jalostusarvon tuotteiksi? • Tarvitaan osaamista ja tietoa • Tarvitaan laitteita • Tarvitaan osaavaa henkilöstöä Tuoteidea ja markkinatuntemus 4 Tytti Sarjala Raaka-aineen ominaisuudet, käyttömahdollisuudet, testaus, tutkimus Tuotteistaminen 30.11.2015 Liiketoimintastrategia ja kaupallistaminen Markkinointi © Luonnonvarakeskus Tuotekehityksen jarrut? Voiko tutkimuksen keinoin auttaa? Tehtyjen haastattelujen perusteella voi olla useita syitä, esimerkiksi: • Raaka-aineiden tuotekehitysmahdollisuuksia ei tunneta – Yrityksillä ei ole henkilöresursseja, aikaa eikä erityisasiantuntemusta perehtyä ja seurata tutkimustietoa, etenkin kun uusin ja merkittävin tutkimustieto julkaistaan aina vertaisarvioiduissa lehdissä ja alan kansainvälisissä kongresseissa. Ongelma koskee erityisesti PK-yrityksiä. 5 Tytti Sarjala 30.11.2015 © Luonnonvarakeskus Muita haastatteluissa esiin tulleita PK-yritysten pullonkauloja tuotekehitykseen liittyvissä kysymyksissä: • Tuotekehitykseen tarvittavia välineitä tai analyysilaitteita ei ole, eikä sellaiseen kannata väliaikaista tarvetta varten investoida. • Tuotekehitykseen liittyvä ongelma vaatii vaivalloisen ja monimutkaisen analyyttisen prosessin, jonka pystytys lyhyttä projektia varten jää tekemättä. • Metsästä saatavia raaka-aineita hyödyntävissä biotuotealan yrityksissä kaivattiin vertailevaa tietoa suomalaisten ja ulkomaisten raaka-aineiden välisistä eroista esim. bioaktiivisissa ominaisuuksissa ja tehoaineiden pitoisuuksissa. Toivottiin tiedon keruuta yksiin kansiin. 6 Tytti Sarjala 30.11.2015 © Luonnonvarakeskus Hankkeen tavoitteet? • Hankkeessa pyritään metsätalouden sivuvirtojen hyödyntämiseen ja edistämään uusiutuvien luonnonvarojen hyödyntämistä uusiutumattomien sijasta. • Hankkeessa pyritään luomaan matalan kynnyksen tuotekehitysalusta, jolla tuetaan pk-yritysten tuotekehitystä, jossa käytetään entistä enemmän metsäbiomassasta aiemmin hyödyntämättömiä osia. • Hankkeessa luodaan yritysten kanssa yhteistyössä niiden testauksen ja tuotekehityksen tarpeisiin räätälöityjä analyysi- tai testausmenetelmäratkaisuja, joilla voidaan määrittää raaka-aineiden sisältämien tehoaineiden koostumusta ja bioaktiivisuutta. 7 Tytti Sarjala 30.11.2015 © Luonnonvarakeskus Miten tavoitteisiin päästään? Toimenpiteet? • Suorat kontaktit yrityksiin. Luken ja TTY:n osaaminen tunnetuksi Pirkanmaan yrityksille. Asiakaslähtöisten kehitystehtävien ideointi → matalan kynnyksen tuotekehitysalusta • Suomenkielinen kooste kotimaisen ja ulkomaisen raakaainemateriaalin tehoainekoostumuksen eroista • Tuotedokumentaatioiden näkökulmasta tarpeelliseksi havaittu suomalaisten raaka-aineiden tehoainekoostumuksen analysointi • Uuttomenetelmien vertailu tehoaineiden uuttamiseksi lähtömateriaaleista sekä fraktiointi prep. HPLC:llä, tunnistus, molekyylin muokkauksen vaikutukset bioaktiivisuuteen 8 Tytti Sarjala 30.11.2015 © Luonnonvarakeskus …lisää toimenpiteitä • Mielenkiintoisiksi osoittautuneiden bioaktiivisten yhdisteiden eristäminen ja tunnistaminen sekä mahdollinen muokkaus semisynteesin keinoin erilaisiin käyttötarkoituksiin (tarve: teollisuuden selektiiviset katalyytit, lääkeaineiden synteesi) (prof. Robert Franzén, TTY, katalyyttinen enantioselektiivinen syntetiikka) • Antimikrobisten vaikutusten testausmenetelmien kehittäminen (tarve: kosmetiikka, pakkausmateriaalit, pinnoitteet, elintarvikkeet). Mikrobibiosensoritekniikan hyödyntäminen kehittelyssä (prof. Matti Karp, TTY). Datafile Name:H2O_60°C_-20°C_16M-3_210514_3_I.lcd Sample Name:H2O_60°C_-20°C_16M-3_210514_3_I mAU 212nm,4nm (1,00) 750 700 650 600 550 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 -50 -100 0,0 9 Tytti Sarjala 30.11.2015 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 10,0 11,0 12,0 13,0 © Luonnonvarakeskus 14,0 15,0 16,0 17,0 18,0 19,0 20,0 21,0 22,0 23,0 24,0 min Käytössämme pitkälle kehitetyt menetelmät Mitä ovat mikrobibiosensorit? • • • • 10 Biosensori = biologinen elementti, joka mittaa jotakin. Elävät mikrobisolut reagoivat tutkitun ominaisuuden läsnä ollessa antaen selkeästi mitattavan vasteen. Bioluminoivat kokosolusensorit ovat perinteisiin verrattuna nopeampia sekä havaitsevat hyvin pieniä aktiivisen aineen pitoisuuksia reaaliajassa. Menetelmä vaatii toimiakseen vaikuttavan aineen pääsyn mikrobisolun sisälle ja kertoo siten biologisen aktiivisuuden lisäksi biosaatavuudesta, joka on olennainen ominaisuus esimerkiksi lääkeaineille. Tytti Sarjala 30.11.2015 © Luonnonvarakeskus Bio-aktiiviset kiraaliset molekyylit metsissä • • • • • Metsät ovat mielenkiintoisia uusien lääkeaineiden yhdisteiden lähteitä. Lääkeaineiden keksiminen ja valmistaminen luonnonyhdisteiden pohjalta on nykyisinkin hyväksi todettu strategia uusien lääkeaineiden kehittämiseksi. Maailmassa tunnetaan n. 60.000 lääkeaineeksi soveltuvaa molekyyliä. Uusia alkuperäislääkkeitä rekisteröidään • vuosittain n. 150 - 200. Näistä 80% ovat kiraalisia Luonnonyhdiste voi sellaisenaan olla hyvä lääkeaine tai siitä voidaan valmistaa sen kemiallinen johdannainen. Monet tärkeät molekyylit, kuten kaikki proteiinit, aminohapot, hiilihydraatit ja nukleosidit sekä useimmat alkaloidit ja hormonit ovat kiraalisia (atomia ympäröi neljä erilaista ryhmää, esiintyy kaksi enantiomeeria) 11 Hyvä esimerkki rakenteeltaan hyvin monimutkaisesta kiraalisesta yhdisteestä on Artemisiini : Uusien lääkeainemolekyylien valmistuksessa kannattaa hyödyntää tehokkaammin luonnosta saatavien yhdisteiden biologisen vaikutuksen kannalta välttämättömimmät rakenneosat ja synteettisesti modifioida molekyylin runkoa. 30.11.2015 © Luonnonvarakeskus Mitä hankkeessa saadaan aikaan? • Uutta tietoa metsästä saatavien raaka-aineiden bioaktiivisista ominaisuuksista tuotedokumentaatioiden käyttöön. • Antimikrobiaalisten ominaisuuksien räätälöitävissä oleva testaustyökalu • ”Työkalupaketti” yritysten tuotekehityksen tarpeisiin • Mahdollinen synteesimenetelmä kiraalisten yhdisteiden valmistamiseksi. Kiralia-keskuksen valmistaminen molekyyliin vaatii tehokkaan katalyytin. • Metsät hyödynnetään monipuolisesti ja sivuvirtojen käyttö kestävällä ja vähähiilisyyteen pyrkivällä tavalla → Uudet tuoteideat! 12 Tytti Sarjala 30.11.2015 © Luonnonvarakeskus Pitkällä aikavälillä hankkeen mahdollisia hyötyjä: • Matalan kynnyksen tuotekehitysalusta PK-yrityksille, jonka avulla tutkimus voidaan jalkauttaa tuotekehityksen osaksi • Synteettisiä yhdisteitä pystytään mahdollisesti korvaamaan uusiutuvilla raaka-aineilla (vähähiilisyystavoite) • Katalyyttitutkimus hyödyttää biojalostukseen ja lääkeainesyntetiikkaan liittyviä hankkeita • Tutkijat oppivat biotalouden kehityksestä tuotteistamisen ja kaupallistamisen näkökulmaa ja opitaan jalkauttamaan tutkimustietoa tuotekehitykseen • Tavallinen kuluttaja saa turvallisempia ja laadukkaampia tuotteita ja luodaan kilpailuetua suomalaisille yrityksille 13 Tytti Sarjala 30.11.2015 © Luonnonvarakeskus Kiitos! 14 Tytti Sarjala 30.11.2015 © Luonnonvarakeskus
© Copyright 2024