Euroopan unioni Vipuvoimaa EU:lta

Euroopan aluekehitysrahaston (EAKR) rahoittaman hankkeen kuvaus

1 Hanke

Hankekoodi: A71029

Hankkeen nimi: Biojalostuksen arvoketjut

Toimintalinja: 2. Uusimman tiedon ja osaamisen tuottaminen ja hyödyntäminen

Erityistavoite: 3.2. Uusiutuvan energian ja energiatehokkaiden ratkaisujen kehittäminen

Suunnitelman mukainen toteutusaika: Alkaa 1.8.2015 ja päättyy 31.12.2017

Toiminnan tila: Toiminta päättynyt

Vastuuviranomainen: Keski-Pohjanmaan liitto

2 Hakijan perustiedot

Hakijan virallinen nimi: Jyväskylän yliopisto

Organisaatiotyyppi: Yliopisto

Y-tunnus: 0245894-7

Jakeluosoite: Kirjaamo, PL 35, 40014 Jyväskylän yliopisto (toteutuspaikka: Kokkolan yliopistokeskus Chydenius)

Puhelinnumero: 06-8294111 (keskus)

Postinumero: 67100

Postitoimipaikka: Kokkola

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

Hankkeen yhteyshenkilön nimi: LEMPIÄINEN HENNA

Yhteyshenkilön asema hakijaorganisaatiossa: Projektitutkija

Yhteyshenkilön sähköpostisoite: henna.lempiainen(at)chydenius.fi

Yhteyshenkilön puhelinnumero: 040 039 7430

Hakijoiden lukumäärä tai tuen siirto -menettely: Hakijoita on useampi kuin yksi (yhteishanke)

Osatoteuttajat

Itä-Suomen yliopisto, 2285733-9
Oulun Yliopisto, 0245895-5

3 Suunnitelman mukainen tiivistelmä toteutuksesta

Euroopan komissio pyrkii talouskasvuun, joka tukee vahvasti kestävää kehitystä ja edistää vähähiilistä taloutta. Sen vuoksi biopohjaiset kemikaalit, ja erityisesti biomuovit, on nostettu keskiöön ”Europe 2020” -strategioissa. Globaalista öljyntuotannosta 5% käytetään muovien valmistukseen ja siksi jo öljypohjaisten muovien osittainenkin korvaaminen biomuoveilla tarjoaa valtavat markkinat ja kasvupotentiaalin, puhumattakaan biopolymeerien kaupallisesta potentiaalista uusissa tuoteryhmissä. Uusiutuvien luonnonvarojen, kuten metsäbiomassan, sisältämää selluloosaa ja hemiselluloosaa tullaan tulevaisuudessa hyödyntämään laaja-alaisesti uusien biokemikaalien valmistuksessa. Kilpailukyvyn ja suomalaisen teollisuuden näkökulmasta biomassojen hyödyntämisessä tulee aina pyrkiä korkeamman jalostusasteen omaaviin tuotteisiin, energiakäytön sijasta. Biopolttonesteiden tuotanto puusta on lisäksi erittäin haastavaa. Lähtökohtaisesti raaka-aine on logistisesti kallis, prosessoitavana haastava ja itse lopputuote arvoltaan vähäinen (saanto alle 65% ja kilohinta alle 0,4 euroa). Tämän vuoksi pitäisi pyrkiä biomassan selektiiviseen hajottamiseen lokaalisti siten, että prosessoitavat massat olisivat mahdollisimman puhtaita. Lisäksi pitäisi pyrkiä korkean lisäarvon tuotteisiin, missä erityisesti kemian osaaminen nousee keskeiseen rooliin. Biomuovien monomeerien, kuten polyolien ja funktionaalisten orgaanisten happojen, kilohinta on noin 2-5 euroa, mikä mahdollistanee kannattavan uuden liiketoiminnan myös alueellisista biomassaraaka-aineista. Haaste on lähinnä teknologinen. Arvoketjun kehittäminen, jossa tuotettaisiin puupohjaisia biomuovien monomeereja, vahvistaisi ja kehittäisi toteutusalueen biotalousosaamista ja suuntaisi alueen biotalousalaa kannattavaan globaaliin yritystoimintaan, jossa työpaikat syntyvät myös metsävarojen ja muiden paikallisten biomassojen ympärille. Lisäksi biomuovien monomeerien tuotanto integroiduissa biojalostamoissa mahdollistaa biopolttonesteiden edullisemman tuotannon. Tämä hanke liittyy erityisesti ylimaakunnalliseen puualan teemahakuun ja edistää ”Puun uudet käyttömuodot” –teemapaperin tavoitteita.

Hankkeen tavoitteena on luoda uutta osaamista toteutusalueella ja uutta tietoa biojalostuksen parissa toimiville yrityksille ja/tai uutta liiketoimintaa biojalostuksesta hakeville yrityksille sekä uutta osaamista hankkeen toteuttajille. Tavoitteena on luoda pohjaa uudelle yritystoiminnalle kehittämällä materiaalitehokkaita ja mahdollisesti energiatehokkaita biomassajakeiden jalostusvaihtoehtoja korkean lisäarvon tuotteiden valmistamiseksi. Hankkeessa on sen valmisteluvaiheessa ja sisällöllisessä rajaamisessa käyty keskusteluja useiden yrityksien kanssa. Vastaavaa vuoropuhelua on tarkoitus jatkaa myös hankkeen toteuttamisen aikana. Hanke hyödyntää raaka-aineena helposti saatavilla olevia, määrällisesti suuria ja paikallisia biomassavarantoja. Erityisesti tutkitaan uusia mahdollisia reittejä lyhytkiertobiomassoista peräisin olevien sokereiden hyödyntämiseksi. Lopputuotteina ovat prosessikonseptit ja kestävät kemian arvoketjut biomuovien raaka-aineiden (monomeerien) valmistamiseksi.

Hankkeen keskeiset toimenpiteet: 1) lyhytkiertobiomassojen ja muiden LCF-biojalostamoon soveltuvien biomassojen valinta, 2) selektiivisen esikäsittelymenetelmän kehittäminen, 3) katalyyttien valmistaminen ja karakterisointi, 4) biomassojen ja tuotteiden karakterisointi eri vaiheissa, 5) hemiselluloosa- ja selluloosajohdannaisten katalyyttinen konversio korkean lisäarvon tuotteiksi (biomuovien monomeerit) ja selluloosan suora konversio sekä 6) tulosten tarkastelu ja raportointi.

Hankkeen odotettavissa olevia vaikutuksia ja tuloksia: 1) Uusia ratkaisuja puuraaka-aineen, erityisesti lyhytkiertobiomassojen ja jätebiomassojen (sivutuotteet) hyödyntämiseksi, 2) uusia innovatiivisia käyttökohteita lignoselluloosapohjaisille sokereille, 3) uusia mahdollisuuksia yrityksille lisätä liiketoiminnallista tehokkuutta edistämällä materiaali- ja energiatehokkuutta, 4) uutta teknologiaa erityisesti pk-sektorille, ”tieteen tulosten tuotteistaminen uusiksi tuotteiksi ja tuotantoteknologioiksi” ja 5) uutta osaamista osallistuville yliopistoille.

4 Hankkeen kohderyhmät

4.1 Varsinaiset kohderyhmät

Projektin varsinaisena kohderyhmänä ovat toteutusalueella (Keski-Pohjanmaa, Pohjois-Pohjanmaa, Pohjois-Karjala) toimivat biotalouden ja kemian teollisuuden (suur)yritykset, niiden yhteyteen muodostuvat uudet yritykset sekä toimintaa alueella harjoittavat ja/tai uutta liiketoimintaa alueelle suunnittelevat pk-sektorin yritykset. Edellisten lisäksi projekti palvelee biotalouden t&k -toimintaa alueen yrityksissä ja tutkimuslaitoksissa muodostamalla toimintamalleja ja demonstraatioympäristöjä.

4.2 Välilliset kohderyhmät

Projektin välillisiä kohderyhmiä ovat biojalostamojen toteuttamiseen liittyvät yritykset kuten suunnittelutoimistot, laitetoimittajat ja konepajat, biomassojen tuottajat ja siihen liittyvä logistiikka sekä mittauspalvelujen tuottajat. Näiden toimijoiden intressit realisoituvat hankkeen jälkeisessä seuraavassa vaiheessa, jolloin prosesseja skaalataan pilot-/esikaupalliseen tuotantoon. Välillisiä kohderyhmiä ovat myös potentiaaliset vihreiden kemikaalien käyttäjät; kuten kemian- ja prosessiteollisuus. Merkittävä vihreän kemian potentiaali ja vaikutus niin taloudellisten, sosiaalisten kuin ympäristötekijöiden kannalta on nähtävissä koko Pohjois- ja Itä-Suomen ohjelma-alueella.

5 Projektin julkinen rahoitus, euroa

Myönnetty EU- ja valtion rahoitus: 608 259

Toteutunut EU- ja valtion rahoitus: 539 043

Suunniteltu julkinen rahoitus yhteensä: 701 091

Toteutunut julkinen rahoitus yhteensä: 619 699

6 Maantieteellinen kohdealue

Maakunnat: Pohjois-Pohjanmaa, Keski-Pohjanmaa, Pohjois-Karjala

Seutukunnat: Kaustisen, Kokkolan, Keski-Karjalan, Joensuun, Pielisen Karjalan, Oulun

Kunnat: Lestijärvi, Toholampi, Halsua, Joensuu, Tohmajärvi, Polvijärvi, Lieksa, Oulu, Liperi, Kokkola, Perho, Kannus, Kaustinen, Nurmes, Kontiolahti, Outokumpu, Veteli, Rääkkylä, Kitee, Juuka, Ilomantsi

Toteutuspaikan osoite, jos hanke toteutetaan yhdessä paikassa

Jakeluosoite:

Postinumero:

Postitoimipaikka:

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: Ei
Tutkimuksissa on havaittu, että tytöt ovat poikia kiinnostuneempia ja huolestuneempia ympäristöstä ja luonnonvaroista. (Schahn & Holzer, 1990; Sjøberg & Schreiner, 2008). Vaikka tytöt uskovat enemmän mahdollisuuksiinsa vaikuttaa ympäristön hyvinvointiin, ovat teollisuusnäkökulmasta katsoen biotalouteen ja uusiutuvien luonnonvarojen kestävä käyttöön edellyttävät tekniset ja luonnontieteelliset opiskelualueet miesvaltaisia. Voidaankin olettaa biotalouden kehittymisen ja laajenemisen lisäävän tyttöjen ja naisien osallistumista teknisen alan ja biotalouden koulutukseen tasapainoittaen sukupuolijakaumaa. Nuoret etsiytyvät tunnettuihin koulutus- ja osaamiskeskittymiin ja valmistuttuaan myös jäävät alueelle töihin, mikä vaikuttaa alueen sukupuolijakaumaan.
Sukupuolinäkökulma on huomioitu hankkeen toiminnassa (valtavirtaistaminen): Kyllä
Sukupuolinäkökulma huomioidaan hankkeen toiminnassa niin, että esim. rekrytoinnissa ja ohjausryhmässä eri sukupuolille pyritään tarjoamaan yhtäläiset mahdollisuudet osallistua hankkeeseen ja sen toteutukseen.
Hankkeen päätavoite on sukupuolten tasa-arvon edistäminen: Ei
Hankkeen päätavoite ei ole sukupuolten tasa-arvon edistäminen, mutta se huomioidaan hankkeen toiminnassa esim. rekrytoinnissa.

8.2 Kestävä kehitys

VälitönVälillinen
Ekologinen kestävyys
Luonnonvarojen käytön kestävyys 4 8
Hankkeessa kehitetään materiaalitehokkaita ja mahdollisesti energiatehokkaita biomassajakeiden jalostusvaihtoehtoja korkean lisäarvon tuotteiden valmistamiseksi.
Ilmastonmuutoksen aiheuttamien riskien vähentäminen 4 8
Hankkeessa kehitettävillä biomateriaaleilla on mahdollista korvata fossiilisiin, öljypohjaisiin raakaaineisiin perustuvia materiaaleja ja kemikaaleja.
Kasvillisuus, eliöt ja luonnon monimuotoisuus 0 5
Hankkeen tavoitteena on kehittää kestävät kemian arvoketjut vihreiden kemikaalien valmistamiseksi, mikä edistää luonnon monimuotoisuutta.
Pinta- ja pohjavedet, maaperä sekä ilma (ja kasvihuonekaasujen väheneminen) 0 5
Hankkeen tavoitteena on kehittää kestävät kemian arvoketjut vihreiden kemikaalien valmistamiseksi. Hankkeessa kehitetään materiaalitehokkaita ja mahdollisesti energiatehokkaita ratkaisuja, jotka edistävät kasvihuonekaasujen vähenemistä. Jätebiomassojen hyödyntäminen vähentää maaperän ja vesistöjen mahdollista kuormitusta.
Natura 2000 -ohjelman kohteet 0 0
Hankkeella ei ole rajapintaa Natura2000-ohjelmaan
Taloudellinen kestävyys
Materiaalit ja jätteet 3 8
Hankkeen tavoitteena on luoda uusia ratkaisuja puuraakaaineen ja jätebiomassojen hyödyntämiseksi.
Uusiutuvien energialähteiden käyttö 3 7
Hankkeen tavoitteena on hyödyntää raaka-aineena helposti saatavilla olevia, määrällisesti suuria ja paikallisia biomassavarantoja. Biomuovien monomeerien tuotanto integroiduissa biojalostamoissa mahdollistaa biopolttonesteiden edullisemman tuotannon.
Paikallisen elinkeinorakenteen kestävä kehittäminen 0 4
Projektin tavoitteena on luoda uutta alueellista osaamista ja luoda pohjaa uudelle yritystoiminnalle kehittämällä materiaalitehokkaita ja mahdollisesti energiatehokkaita biomassajakeiden jalostusvaihtoehtoja korkean lisäarvon tuotteiden valmistamiseksi. Hankkeen arvoituna tuloksena on myös uutta teknologiaa erityisesti pk-sektorille.
Aineettomien tuotteiden ja palvelujen kehittäminen 0 0
Projektin tavoitteena on luoda uutta alueellista osaamista ja luoda pohjaa uudelle yritystoiminnalle kehittämällä biomassajakeiden jalostusvaihtoehtoja korkean lisäarvon tuotteiden valmistamiseksi.
Liikkuminen ja logistiikka 0 5
Hankkeessa kehitettävät paikalliset biotuotteet voivat vähentää tuotteiden kuljetukseen liittyviä kustannuksia. Biomuovien monomeerien tuotanto integroiduissa biojalostamoissa mahdollistaa myös biopolttonesteiden edullisemman tuotannon.
Sosiaalinen ja kulttuurinen kestävyys sekä yhdenvertaisuus
Hyvinvoinnin edistäminen 1 6
Hankkeessa kehitetään jalostuskonseptia, joka on toteutettavissa lokaalisti pienen tai keskisuuren mittakaavan laitoksena ja hyödyntää alueen omia biomassaresursseja. Tämä mahdollistaa merkittävän, uuden liiketoiminnan syntymisen sekä työllistämisvaikutuksen.
Tasa-arvon edistäminen 0 2
Hankkeen päätavoite ei ole sukupuolten tasa-arvon edistäminen, mutta se huomioidaan hankkeen toiminnassa.
Yhteiskunnallinen ja kulttuurinen yhdenvertaisuus 0 0
Hankkeella ei oleteta olevan erityisiä yhteiskunnalliseen tai kulttuuriseen yhdenvertaisuuteen liittyviä vaikutuksia.
Kulttuuriympäristö 0 0
Hankkeella ei oleteta olevan erityisiä kulttuuriympäristöön liittyviä vaikutuksia.
Ympäristöosaaminen 2 6
Hanke perustuu kestäviin, ympäristön kuormitusta minimoiviin tekniikoihin.

9 Loppuraportin tiivistelmä

Euroopan komissio pyrkii talouskasvuun, joka tukee vahvasti kestävää kehitystä ja edistää vähähiilistä taloutta. Sen vuoksi biopohjaiset kemikaalit, ja erityisesti biomuovit, on nostettu keskiöön ”Europe 2020” -strategioissa. Globaalista öljyntuotannosta 5 % käytetään muovien valmistukseen ja siksi jo öljypohjaisten muovien osittainenkin korvaaminen biomuoveilla tarjoaa valtavat markkinat ja kasvupotentiaalin, puhumattakaan biopolymeerien kaupallisesta potentiaalista uusissa tuoteryhmissä. Uusiutuvien luonnonvarojen, kuten metsäbiomassan, sisältämää selluloosaa ja hemiselluloosaa tullaan tulevaisuudessa hyödyntämään laaja-alaisesti uusien biokemikaalien valmistuksessa. Kilpailukyvyn ja suomalaisen teollisuuden näkökulmasta biomassojen hyödyntämisessä tulee aina pyrkiä korkeamman jalostusasteen omaaviin tuotteisiin energiakäytön sijasta. Lisäksi biopolttonesteiden tuotanto puusta on erittäin haastavaa. Lähtökohtaisesti raaka-aine on logistisesti kallis, prosessoitavana haastava ja itse lopputuote arvoltaan vähäinen (saanto alle 65 % ja kilohinta alle 0,4 euroa). Tämän vuoksi pyritään biomassan selektiiviseen hajottamiseen ja fraktiointiin lokaalisti siten, että prosessoitavat massat olisivat mahdollisimman puhtaita. Lisäksi pyritään korkean lisäarvon tuotteisiin, missä erityisesti kemian, prosessitekniikan ja koko tuotannon arvoketjun osaaminen ja hahmottaminen nousevat keskeiseen rooliin. Biomuovien monomeerien, kuten polyolien ja funktionaalisten orgaanisten happojen, kilohinta on noin 2-5 euroa, mikä mahdollistanee kannattavan uuden liiketoiminnan myös alueellisista biomassaraaka-aineista. Haastena on prosessin ja prosessitekniikan sekä koko arvoketjun kattavuuden yhteensovittaminen. Puupohjaisten biomuovien monomeerien tuottamiseen pohjautuva arvoketju vahvistaa ja kehittää toteutusalueen biotalousosaamista ja suuntaa alueen biotalousalaa kannattavaan globaaliin yritystoimintaan, jossa syntyy työpaikkoja myös metsävarojen ja muiden paikallisten biomassojen ympärille. Lisäksi biomuovien monomeerien tuotanto integroiduissa biojalostamoissa mahdollistaa biopolttonesteiden edullisemman tuotannon.

Hankkeen päätavoitteena oli lignoselluloosapohjaisen biojalostuksen arvoketjun kehittäminen, jossa tavoiteltiin erityisesti selektiiviseen biomassan hajottamiseen perustuvien biokemikaalien, kuten biomuovien raaka-aineiden valmistusta puuraaka-aineista sekä jäte- ja sivuvirroista. Hankkeen keskeisiä toimenpiteitä olivat lyhytkiertobiomassojen ja muiden LCF-biojalostamoon soveltuvien biomassojen valinta, selektiivisen esikäsittelymenetelmän kehittäminen, katalyyttien valmistaminen ja karakterisointi, biomassojen ja tuotteiden karakterisointi eri vaiheissa, hemiselluloosa- ja selluloosajohdannaisten katalyyttinen konversio korkean lisäarvon tuotteiksi (esim. biomuovien monomeerit) ja selluloosan suora konversio. Hanke liittyi erityisesti ylimaakunnalliseen puualan teemahakuun ja pyrki edistämään ”Puun uudet käyttömuodot” –teemapaperin tavoitteita.

Hankkeessa hyödynnettiin raaka-aineena helposti saatavilla olevia, määrällisesti suuria ja paikallisia biomassavarantoja, erityisesti lyhytkiertobiomassoja, kuten pajua ja kuusta. Hankkeessa kehitettiin uusia ratkaisuja paikallisesti runsaille biomassavarannoille ja uusia menetelmiä lignoselluloosapohjaisille sokereiden valmistamiseksi ja niiden hyödyntämiseksi. Hankkeen aikana kehitettiin myös entistä energiatehokkaampaa menetelmää levuliinihapon valmistamiseksi sekä uusien ns. platform-kemikaalien valmistamiseksi. Saatuja tuloksia käytetään menetelmien edelleen kehittämiseen ja mahdollistetaan niiden tuominen markkinoille. Hankkeessa kehitetty osaaminen lisää mahdollisuutta tukea alueellisia toimijoita biomassojen hyödyntämiseksi. Hankkeen avulla saatiin aikaan myös uutta yhteistyötä yliopistojen ja yritysten välillä. Hankkeessa luotiin uutta osaamista toteutusalueella ja uutta tietoa biojalostuksen parissa toimiville sekä uutta osaamista hankkeen toteuttajille. Saavutettua tietoa jaettiin usealla eri tavalla, joista esimerkkinä hankeseminaari, julkaisut ja konferenssiesitykset. Hankkeessa saatiin lupaavia tuloksia paikallisten lignoselluloosapohjaisten biomassojen hyödyntämiseksi. Hankkeessa tutkituilla menetelmillä on mahdollista edistää biojalostamon toimintaa, energia- ja kustannustehokkuutta.