Euroopan unioni Vipuvoimaa EU:lta

Euroopan aluekehitysrahaston (EAKR) rahoittaman hankkeen kuvaus

1 Hanke

Hankekoodi: A70144

Hankkeen nimi: Kestävää kemiaa vähähiilisen yhteiskunnan luomisessa

Toimintalinja: 2. Uusimman tiedon ja osaamisen tuottaminen ja hyödyntäminen

Erityistavoite: 3.2. Uusiutuvan energian ja energiatehokkaiden ratkaisujen kehittäminen

Suunnitelman mukainen toteutusaika: Alkaa 1.5.2015 ja päättyy 31.10.2017

Toiminnan tila: Toiminta päättynyt

Vastuuviranomainen: Etelä-Savon maakuntaliitto

2 Hakijan perustiedot

Hakijan virallinen nimi: Lappeenrannan teknillinen yliopisto

Organisaatiotyyppi: Yliopisto

Y-tunnus: 0245904-2

Jakeluosoite: Skinnarilankatu 34

Puhelinnumero: 0294 462 111

Postinumero: 53850

Postitoimipaikka: Lappeenranta

WWW-osoite: http://www.lut.fi

Hankkeen yhteyshenkilön nimi: MIKA SILLANPÄÄ

Yhteyshenkilön asema hakijaorganisaatiossa: Professori

Yhteyshenkilön sähköpostisoite: mika.sillanpaa(at)lut.fi

Yhteyshenkilön puhelinnumero: 0400-205215

Hakijoiden lukumäärä tai tuen siirto -menettely: Vain yksi hakija

3 Suunnitelman mukainen tiivistelmä toteutuksesta

Vähähiilisyyden periaatteiden noudattaminen on oleellinen osa taistelua ilmastonmuutosta vastaan. Tähän liittyviä tärkeimpiä elementtejä ovat uusiutuvat raaka-aineet (energia ja materiaalit) sekä energia- ja materiaalitehokkuus. Esitetyn hankkeen tavoitteena on tukea vähähiilisyyteen liittyvää tutkimusta vihreän kemian laboratoriossa erityisesti niillä osa-alueilla, jotka ovat Etelä-Savon kannalta merkittäviä. Tärkeimmät vähähiilisyyttä tukevat teemat esitetyssä hankkeessa ovat jätevirtojen hyötykäyttö biopolttoaineiden ja vedenkäsittelymateriaalien valmistamisessa, arvokkaiden komponenttien talteenotto jätevirroista sekä ilmasto-osaamisen kehittäminen.

Esitettyjen tavoitteiden saavuttamiseksi hanke on jaettu kolmeen työpakettiin. Ensimmäisessä työpaketissa valmistetaan hydrotermisellä käsittelyllä erilaisista bio/jätepohjaisista raaka-aineista uusia hiilimateriaaleja, joita voidaan käyttää metallien ja ravinteiden sitomiseen jätevesivirroista sekä lannoitesovelluksiin. Lisäksi menetelmää testataan biodieselin valmistamiseen. Toisessa työpaketissa valmistetaan vedenkäsittelymateriaaleja muokkaamalla erilaisia biomateriaaleja ja mineraaleja. Materiaalit soveltuvat eritoten arvokkaiden komponenttien kuten metallien ja ravinteiden talteenottoon jätevesistä eli tehokkaaseen sivuvirtojen hyödyntämiseen. Kolmannessa työpaketissa tuotetaan merkittävää uutta tietotaitoa ilmastonmuutoksen vaikutuksista erityisesti hiilenkiertoon. Hankkeen ohjausryhmässä mukana olevat yritykset: Metsäsairila, Ekolannoite, Vapo ja UPM seuraavat työpakettien edistymistä ja suuntaavat tarvittaessa tutkimusta tarpeidensa mukaan. Tutkimustulosten hyödyntämistä ja kaupallistamispotentiaalia mietitään yhdessä yritysosapuolten kanssa.

Tuloksena hankkeessa odotetaan uusia biopohjaisia vedenkäsittelymateriaaleja ja lannoitemateriaaleja sekä uutta menetelmää biodieselin valmistamiseen. Keskeisenä tuloksena saadaan myös menetelmiä ja materiaaleja arvokkaiden komponenttien talteenottoon jätevesistä ja tietoa jätemateriaalien tehokkaasta hyödyntämisestä uusissa sovelluksissa. Lisäksi saadaan merkittävää uutta osaamista ilmastonmuutoksen vaikutuksesta hiilenkiertoon. Hankkeen aikana syntyy 10 tutkimusraporttia liittyen työpaketeissa saavutettuihin tuloksiin. Alan yritykset voivat hyödyntää raportoituja tuloksia oman liiketoimintansa suunnittelussa.

4 Hankkeen kohderyhmät

4.1 Varsinaiset kohderyhmät

Jätevirtojen tehokas hyödyntäminen raaka-aineina hyödyttää kyseessä olevia laitoksia ja yrityksiä, kun lopulliset jätemäärät ja sitä myöten jätteenkäsittelykustannukset pienenevät. Esimerkiksi vesilaitosten ylijäämälietteen jatkoprosessointi vähentää tarvetta käsitellä lietettä muutoin ja mahdollistaa lietteen tehokkaamman hyötykäytön. Lisäksi jätevirtojen käyttö esimerkiksi polttoaineiden valmistuksessa voi kartuttaa tuloja jätteitä synnyttävälle/käsittelevälle osapuolelle (Vesilaitos, Metsäsairila) ja vähentää puolestaan kustannuksia tuotantopuolella (esim. UPM, Vapo). Maataloudessa tuotettujen ylimäärälietteiden sekä sadonkorjuujätteiden jalostaminen tuotteeksi lisää tilojen ylläpitämisen kannattavuutta. Jätevirroista kerättyjä ravinteita voidaan käyttää maataloudessa kierrätyslannoitteina ja metalleja niiden sovelluksissa esimerkiksi elektroniikkateollisuudessa.

Erityisesti hankkeessa tuotetut tutkimustulokset palvelevat useita Etelä-Savon yrityksiä kuten Metsäsairila, Mikkelin vesilaitos, Suomen Ekolannoite ja Aquaflow. Muita kotimaisia vihreän kemian laboratorion yritysyhteistyökumppaneita, joita hankkeessa saadut tulokset koskettavat, ovat mm. Vapo, Kemira, Stora Enso, UPM, Ruukki, Outotec, Auramarine, Ekokem, Yara Suomi, Teollisuuden vesi, Metso Automation, Hyxo ja Akva Filter. Yhdessä yritysten kanssa kartoitetaan tulosten hyödyntämis- ja kaupallistamismahdollisuuksia ja pyritään löytämään uusia tutkimusaihioita. Yritysyhteistyötä on selvitetty tarkemmin osiossa 6.1 (toimenpiteet).

4.2 Välilliset kohderyhmät

Hanke lisää sidosryhmien, kuten edellä mainittujen yritysten, verkottumista sekä valtakunnallisella että kansainvälisellä tasolla sekä edesauttaa korkean tason tutkimustoiminnan kehittymistä ja säilymistä Etelä-Savon alueella. Lisäksi laboratorion monipuolinen tutkimustoiminta ja henkilöstön korkea koulutustaso ja osaaminen kannustavat tutkijoita sitoutumaan paikkakunnalle ja myös paikallisten yritysten tarpeisiin.

Esitetyn hankkeen myötä vähähiilisyys saadaan jalkautettua osaksi vihreän kemian laboratorion tutkimusta ja oletettavaa on, että sen merkitys vielä tulevaisuudessa korostuu.

Välillisiksi kohderyhmiksi voidaan lukea myös vihreän kemian laboratorion kotimaiset sekä kansainväliset tutkimusyhteistyökumppanit, joiden kanssa laboratorio tekee mm. yhteisjulkaisuja. Näihin tutkimuslaitoksiin lukeutuvat mm. Helsingin yliopisto, Aalto-yliopisto, Itä-Suomen yliopisto, Oulun yliopisto, Mikkelin yliopistokeskus, University of Oxford (UK), University of Cambridge (UK), Mälardalen University (Sweden), Tibet University (China), Rzeszow University of Technology (Poland), Chinese Academy of Sciences (China) ja Queen Mary University of London (UK).

Erityisesti Oulun yliopiston ja Rzeszowin teknillisen yliopiston kanssa tehdään yhteistyötä ja yhteisjulkaisuja työpaketissa 2, Mälardalen ja Queen Mary yliopistojen kanssa työpaketissa 1 sekä Tibetin yliopiston ja Chinese Academy of Sciences –tutkimuslaitoksen kanssa työpaketissa 3. Yleisesti tutkimuslaitokset saavat välillistä hyötyä uusista tutkimustuloksista, mikä edesauttaa puolestaan uusien tutkimushankkeiden syntymistä.

5 Projektin julkinen rahoitus, euroa

Myönnetty EU- ja valtion rahoitus: 275 161

Toteutunut EU- ja valtion rahoitus: 275 161

Suunniteltu julkinen rahoitus yhteensä: 393 090

Toteutunut julkinen rahoitus yhteensä: 393 090

6 Maantieteellinen kohdealue

Maakunnat: Etelä-Savo

Seutukunnat: Mikkelin

Kunnat: Mikkeli

Toteutuspaikan osoite, jos hanke toteutetaan yhdessä paikassa

Jakeluosoite: Sammonkatu 12

Postinumero: 50130

Postitoimipaikka: Mikkeli

7 Hakemusvaiheessa ilmoitettavat arviot hankekohtaisista seurantiedoista

7.1 Uusien työpaikkojen määrä (kysytään vain erityistavoitteisiin 1.1, 2.1 ja 3.1 kuuluvissa hankkeissa)

Suunniteltu: 0, joihin työllistyvät naiset 0

Toteutunut seurantatietojen mukaan: 0, joihin työllistyvät naiset 0

7.2 Uusien yritysten määrä (kysytään vain erityistavoitteeseen 1.1 kuuluvissa hankkeissa)

Suunniteltu: 0, joista naisten perustamia 0

Toteutunut seurantatietojen mukaan: 0, joista naisten perustamia 0

8 Horisontaaliset periaatteet

8.1 Sukupuolten tasa-arvo

Hankkeessa on tehty toimintaympäristön analyysi sukupuolinäkökulmasta: Kyllä
Tutkijoiden rekrytoinnissa pyritään huomioimaan sukupuolinäkökulma mahdollisuuksien mukaan.
Sukupuolinäkökulma on huomioitu hankkeen toiminnassa (valtavirtaistaminen): Kyllä
Kyllä, pyritään ottamaan huomioon mahdollisuuksien mukaan.
Hankkeen päätavoite on sukupuolten tasa-arvon edistäminen: Ei
Ei ole, mutta pyritään ottamaan huomioon mahdollisuuksien mukaan.

8.2 Kestävä kehitys

VälitönVälillinen
Ekologinen kestävyys
Luonnonvarojen käytön kestävyys 7 8
Vähähiilisyys energiantuotannossa sekä liikenteessä.
Ilmastonmuutoksen aiheuttamien riskien vähentäminen 8 9
Saadaan tietoa ilmastonmuutoksen vaikutuksesta hiilenkiertoon.
Kasvillisuus, eliöt ja luonnon monimuotoisuus 0 0
Ei vaikutusta.
Pinta- ja pohjavedet, maaperä sekä ilma (ja kasvihuonekaasujen väheneminen) 9 8
Uudet vedenpuhdistuksen materiaalit vaikuttavat positiivisesti veden laatuun.
Natura 2000 -ohjelman kohteet 0 0
Ei vaikutusta.
Taloudellinen kestävyys
Materiaalit ja jätteet 9 9
Jätemateriaaleja voidaan hyödyntää uusia vedenpuhdistuksessa käytettäviä materiaaleja kehitettäessä.
Uusiutuvien energialähteiden käyttö 7 8
Vähähiilisyys energiantuotannossa sekä liikenteessä.
Paikallisen elinkeinorakenteen kestävä kehittäminen 8 7
Hankkeessa kehitettävät tuotteet ja tekniikat voivat synnyttää uutta yritystoimintaa
Aineettomien tuotteiden ja palvelujen kehittäminen 0 0
Ei vaikutusta.
Liikkuminen ja logistiikka 0 0
Ei vaikutusta.
Sosiaalinen ja kulttuurinen kestävyys sekä yhdenvertaisuus
Hyvinvoinnin edistäminen 0 0
Ei vaikutusta.
Tasa-arvon edistäminen 0 0
Ei vaikutusta.
Yhteiskunnallinen ja kulttuurinen yhdenvertaisuus 0 0
Ei vaikutusta.
Kulttuuriympäristö 0 0
Ei vaikutusta.
Ympäristöosaaminen 9 9
Lisää tietoisuutta uusista, kierrätettävistä materiaaleista mm. vedenpuhdistukseen.

9 Loppuraportin tiivistelmä

Hankkeen tavoitteena oli esittää uusia innovatiivisia ratkaisuja Etelä-Savon alueen vähähiilisyyden edistämiseen strategisilla osa-alueilla ja tukea vähähiilisyyteen liittyvää tutkimusta LUT:n vihreän kemian laboratoriossa niillä osa-alueilla, jotka ovat Etelä-Savon kannalta merkittäviä. Hankkeella pyrittiin vahvistamaan LUT:n vihreän kemian laboratorion osaamista siten, että sen toiminta on kansainvälisesti kilpailukykyistä, vastaa alueellisen yritystoiminnan tarpeisiin ja tuottaa kansallisesti ja kansainvälisesti merkittäviä tutkimustuloksia. Tärkeimmät vähähiilisyyttä tukevat teemat hankkeessa olivat jätevirtojen hyötykäyttö biopolttoaineiden ja vedenkäsittelymateriaalien valmistamisessa, arvokkaiden komponenttien talteenotto jätevirroista sekä ilmasto-osaamisen kehittäminen.

Hanke jakautui kolmeen työpakettiin. Ensimmäisen työpaketin tavoitteena oli valmistaa uusia hiilimateriaaleja käyttämällä lähtöaineina maatalouden jätteitä, yhdyskuntalietteitä ja puubiomassoja kuten metsien hakkuutähteitä. Työpaketissa valmistettiin biohiilimateriaaleja metsäteollisuuden lietteistä ja tutkittiin valmistettujen hiilten soveltuvuutta vedenkäsittelyssä. Lupaavia tuloksia saatiin orgaanisten haitta-aineiden sekä metallien poistossa. Lisäksi työpaketissa tutkittiin erilaisten biomassojen arvon lisäämistä erityisesti uusien biomassapohjaisten tuotteiden kautta. Tuotetut hiilimateriaalit soveltuvat sekä polttoainetuotantoon että vedenkäsittelysovelluksiin. Yhtenä raaka-aineena käytettiin metsäteollisuuden lietteitä, joista tuotettiin hiilimateriaalia hydrotermisellä käsittelyllä.

Työpaketissa valmistuneessa kaupallistamisselvityksessä tarkasteltavana olivat energiaratkaisujen ulkopuoliset uudet biohiilen sovelluskohteet, kuten luonnontieteelliset ja tekniset sovellukset maanparannusaineena, veden ja ilman puhdistuksessa sekä metallurgiassa. Selvitys toteutettiin laajana osallistavana prosessina, jossa haastateltiin materiaalitoimittajia, teknologiavalmistajia, biohiililaitoksia ja -jalostamoja, muita tuottajia ja toimijoita sekä yritystoiminnassaan biohiiltä hyödyntäviä tahoja. Selvityksessä haastateltiin 32 toimijatahoa. Selvityksessä nousi esille useita biohiilen kaupallistamista tukevia tekijöitä muun muassa ekologisuus, kiertotalous, mahdollinen EU-sertifikaatti, uudet sovellukset ja volyymien kasvu sekä suomalainen osaaminen ja raaka-aineiden saatavuus. Suurimpia haasteita nähtiin materiaalien epätasalaatuisuudessa, markkinoiden ennakoimattomuudessa ja tuotteen tunnettavuudessa. Selvityksen tuloksena syntyi yhteenveto biohiilen sovelluskohteista ja markkinoista. Lisäksi selvityksessä koottiin biohiilen valmistusmenetelmiä ja lähtöaineita, uusia innovaatioita sekä tietoa materiaalien käytön taloudellisesta kannattavuudesta.

Toisen työpaketin tavoitteena oli valmistaa ja tutkia selektiivisiä adsorptiomateriaaleja sekä ravinteiden että arvokkaiden metallien talteenottoon jätevesivirroista. Työpaketissa valmistettiin uusia hydrotalsiittimateriaaleja ja testattiin niitä onnistuneesti ravinteiden, fosfaatin ja sulfaatin, poistoon vesistä. Lisäksi työpaketissa valmistettiin titaanidioksidipohjaisia vedenkäsittelymateriaaleja. Kolmannessa työpaketissa tutkittiin hiilen kiertoa vesistöissä sekä vedenlaatua ja ilmastonmuutoksen vaikutusta vesistöihin ja hiilen kiertoon. Tutkimuksessa saatiin uutta tietoa vesistöjen koostumuksen ja ilmastonmuutoksen välisestä yhteydestä.

Hankkeen tuloksena syntyi uusia vedenkäsittelymateriaaleja, joita voidaan käyttää arvokkaiden komponenttien kuten metallien ja ravinteiden talteenottoon jätevesivirroista. Kehitetyt hiilimateriaalit toimivat uudentyyppisenä biopohjaisina lannoitteina sekä lähtöaineina biodieselin valmistukseen. Hankkeen tuloksena on syntynyt merkittävää ilmasto-osaamista hiilen kierron ja ilmastonmuutoksen välisestä yhteydestä. Lisäksi tehtiin vesistöjen hiili-isotooppi- ja kasvihuonekaasutasetutkimusta, jota voidaan jatkossa soveltaa muun muassa jätevedenpuhdistamojen kasvihuonekaasupäästöjen tarkkailussa. Hankkeessa tuotettu kirja ”A Sustainable Bioeconomy. The Green Industrial Revolution” julkaistiin keväällä 2017.