|
|
|
Hankekoodi: A71518
Hankkeen nimi: BIOCOM-mikrokiteinen selluloosa kumiseoksissa
Toimintalinja: 2. Uusimman tiedon ja osaamisen tuottaminen ja hyödyntäminen
Erityistavoite: 4.1. Tutkimus-, osaamis- ja innovaatiokeskittymien kehittäminen alueellisten vahvuuksien pohjalta
Suunnitelman mukainen toteutusaika: Alkaa 1.1.2016 ja päättyy 31.12.2017
Toiminnan tila: Toiminta päättynyt
Vastuuviranomainen: Etelä-Savon maakuntaliitto
Hakijan virallinen nimi: Kaakkois-Suomen Ammattikorkeakoulu Oy
Organisaatiotyyppi: Ammattikorkeakoulu
Y-tunnus: 2472908-2
Jakeluosoite: PL 181, Patteristonkatu 3 D
Puhelinnumero: 01535561
Postinumero: 50101
Postitoimipaikka: Mikkeli
WWW-osoite: http://www.mamk.fi
Hankkeen yhteyshenkilön nimi: Petteri Paananen
Yhteyshenkilön asema hakijaorganisaatiossa: Projektipäällikkö
Yhteyshenkilön sähköpostisoite: petteri.paananen(at)mamk.fi
Yhteyshenkilön puhelinnumero: 040-5138869
Hakijoiden lukumäärä tai tuen siirto -menettely:
BIOCOM-mikrokiteinen selluloosa kumiseoksissa -hankkeen tavoitteena on kehittää mikrokiteisen selluloosan (MCC) valmistusta kumiteollisuuden tarpeisiin.
Kiristyvien päästönormien ja kierrätettävyysvaatimuksien vuoksi kumiteollisuudessa on kasvanut tarve ympäristöystävälliselle, kierrätettävälle materiaalille. Puun kuiduista valmistettava MCC on valkoista, biohajoavaa jauhetta, jota käytetään tänä päivänä maailman laajuisesti mm. lääketeollisuudessa. Uusiutuvalla aineella on paljon hyviä ominaisuuksia, ja sen käyttötarkoitusten odotetaan kasvavan tulevaisuudessa huomattavasti myös esimerkiksi rehuteollisuudessa ja jopa vaateteollisuudessa puuvillan korvaajana.
BIOCOM-projektissa MCC:tä jatkojalostetaan ympäristöystävälliseksi kumiteollisuuden raaka-aineeksi. On arvioitu, että kumiseoksessa MCC edistää seoksen prosessoitavuutta ja lisää valmistettavan tuotteen hyviä ominaisuuksia, kuten vähentää renkaiden kulumista. Hanke vastaa vahvasti kumiteollisuuden alan yritysten tarpeisiin löytää uusiutuvaan energiaan perustuvia, vähähiilisiä ratkaisuja. Mikkelin ammattikorkeakoulun Savonlinnassa sijaitsevaan Kuitulaboratorioon valmistuva MCC:n koelaitteisto mahdollistaa kiteiden pinnan muokkauksen jo aineen valmistusvaiheessa, jolloin erillistä jälkikäsittelyä muokkaamiseen ei välttämättä tarvita. Tämä avaa kansallisesti ja kansainvälisesti ainutlaatuiset mahdollisuudet MCC:n valmistusmenetelmän kustannustehokkaalle kehittämiselle. Muualla Suomessa ei kehitetä MCC:n valmistusta teollisuuden tarvitsemassa mittaluokassa.
Projekti on jaettu neljään toimenpiteeseen. Ensimmäisessä vaiheessa MCC:n pintaenergiaa muokataan hydrofobiseksi kahdella erilaisella pintakäsittelyllä. Toisessa vaiheessa MCC:n valmistuksessa käytettävää raaka-ainetta muutetaan puhtaasta valkaistusta selluloosasta ruskeaan ligniiniä sisältävään selluloosaan, jolloin ligniinin mahdollinen positiivinen vaikutus kumiseoksessa selviää. Kolmannessa vaiheessa yhteistyöyritykset valmistavat koekappaleita tuotetuista aineista eri määrillä. Neljännessä vaiheessa Mikkelin ammattikorkeakoulun materiaalitekniikan laboratorio testaa koekappaleet ja selvittää MCC:n määrän ja muutettujen ominaisuuksien vaikutukset koekappaleissa.
Hankkeen tuloksena syntyy uusia MCC laatuja, jotka soveltuvat kumiteollisuuden tarpeisiin. Lisäksi MCC:n valmistusta saadaan optimoitua kyseisten laatujen tuottamiseksi. Projektin myötä uuden biomateriaalin mahdollisuudet ja sovelluskohteiden potentiaali tunnetaan nykyistä huomattavasti paremmin.
Etelä-Savon alueella on runsaasti metsävarantoja, joita tulevaisuuden MCC valmistustekniikka voi hyödyntää. Tekniikalla saavutetaan ympäristöystävällisiä, korkeamman jalostusasteen tuotteita, jotka edesauttavat metsävaranosta saatavia hyötyjä. Parhaimmillaan koelaitteistolla valmistetut tuotteet mahdollistavat uuden markkina-alueen MCC:n käytölle ja edesauttavat uuden, kestävän kehityksen mukaisen tekniikan käyttöönottoa. Lisäksi on huomioitava, että MCC:n mahdollinen valmistustehdas toimii myös ilman sellutehdasta, jolloin sen sijoituspaikka on tulevaisuudessa vapaammin valittavissa.
Varsinaiset kohderyhmät hankkeessa olisivat kumi- ja metsäteollisuus. Huomioitavaa on, että MCC tekniikka voisi soveltua myös pienimittakaavaiseen teollisuus tuotantoon ja siten olla myös muiden, kuin suurten metsäyhtiöiden kiinnostuksen kohteena.
Välillisiä kohderyhmänä olisivat kemikaalivalmistajat, kuten Kemira, joiden tuottamia kemikaaleja MCC :n pinnan modifioinnissa voisi soveltaa. Lisäksi erilaiset kone- ja mittaustekniikan yhtiöt toimisivat välillisinä kohderyhminä.
Myönnetty EU- ja valtion rahoitus: 119 514
Toteutunut EU- ja valtion rahoitus: 118 829
Suunniteltu julkinen rahoitus yhteensä: 153 661
Toteutunut julkinen rahoitus yhteensä: 152 805
Maakunnat: Etelä-Savo
Seutukunnat: Savonlinnan
Kunnat: Savonlinna
Jakeluosoite: Vipusenkatu 10
Postinumero: 57200
Postitoimipaikka: Savonlinna
Suunniteltu: 2, joihin työllistyvät naiset 0
Toteutunut seurantatietojen mukaan: 0.00, joihin työllistyvät naiset 0.00
Suunniteltu: 0, joista naisten perustamia 0
Toteutunut seurantatietojen mukaan: 0.00, joista naisten perustamia 0.00
| Välitön | Välillinen | |
| Ekologinen kestävyys | ||
| Luonnonvarojen käytön kestävyys | 5 | 8 |
| MCC tekniikka edesauttaa uusien materiaalien kehittämisen uusiutuvista raaka-aineista. | ||
| Ilmastonmuutoksen aiheuttamien riskien vähentäminen | 6 | 9 |
| Hankkeessa tutkitaan ja kehitetään mikrokiteisen selluloosan jatkosovellus mahdollisuuksia kumiseoksiin. Onnistuessaan hankkeessa saadaan parennettua auton renkaiden kestoa ja kulutusta. Siten mahdollisesti myös ajoneuvon polttoaineen kulutusta. | ||
| Kasvillisuus, eliöt ja luonnon monimuotoisuus | 2 | 4 |
| MCC tekniikka edesauttaa uusien materiaalien kehittämisen uusiutuvista raaka-aineista. | ||
| Pinta- ja pohjavedet, maaperä sekä ilma (ja kasvihuonekaasujen väheneminen) | 5 | 6 |
| Onnistuessaan hankkeessa saadaan parennettua auton renkaiden kierrätystä. Sekä parantuneiden ominaisuuksien myötä jopa ajoneuvojen polttoaineen kulutusta. | ||
| Natura 2000 -ohjelman kohteet | 0 | 0 |
| Taloudellinen kestävyys | ||
| Materiaalit ja jätteet | 5 | 5 |
| Renkaiden ekoloogisuus paranee. | ||
| Uusiutuvien energialähteiden käyttö | 0 | 0 |
| Paikallisen elinkeinorakenteen kestävä kehittäminen | 5 | 5 |
| Alueella kehitettävät uudet biomassan jalostusprosesssit ja -tuotteet mahdollistavat paikallisesti uusien liiketalousmallien kehittymisen pk-sektorille. | ||
| Aineettomien tuotteiden ja palvelujen kehittäminen | 3 | 4 |
| MCC tekniikan osaaminen ja taito kehittyy | ||
| Liikkuminen ja logistiikka | 3 | 3 |
| Kestävempien tuotteiden myötä logistiikan tarve vähenee. | ||
| Sosiaalinen ja kulttuurinen kestävyys sekä yhdenvertaisuus | ||
| Hyvinvoinnin edistäminen | 0 | 0 |
| Tasa-arvon edistäminen | 2 | 0 |
| Toimintoja hankkeessa suunnitellaan sekä naisille että miehille soveltuviksi. | ||
| Yhteiskunnallinen ja kulttuurinen yhdenvertaisuus | 0 | 0 |
| Kulttuuriympäristö | 0 | 0 |
| Ympäristöosaaminen | 5 | 7 |
| Öljypohjaisen kumin vähentäminen tuotteissa ja kierrätettävyyden parantaminen. | ||
Biocom-hankkeessa tutkittiin Aalto-yliopiston kehittämällä AaltoCellTM-menetelmällä valmistetun mikrokiteisen selluloosan (MCC) käyttöä kumiseoksissa. Kuminseosten ominaisuuksia tutkittiin käyttämällä valkoisen MCC:n lisäksi ruskeaa, ligniinipitoista MCC:tä. Sekoittumisen parantamiseksi MCC:lle tehtiin alkyyliketeenidimeeri (AKD) käsittelyä ja seosapuaineina käytettiin silaaniyhdisteitä. Lisäksi tutkittiin MCC:n partikkelikoon vaikutusta kumiseosten mekaanisiin ominaisuuksiin. MCC:n lisäyksellä korvattiin kumiseoksissa täyteaineena olevaa liitua tai lujittavaa aineena toimivaa nokea.
Ruskea AaltoCellTM MCC ja AKD-käsitelty MCC eivät toimineet kumiseoksissa perusmuotoista MCC:tä paremmin, vaan sekoitukset heikensivät kumin lujuusominaisuuksia 10 – 20 %. Pienemmän partikkelikoon MCC:llä päästiin parhaaseen lopputulokseen, joskin kumin ominaisuudet edelleen heikkenivät hieman. Sekoituksia ja MCC:n ominaisuuksia optimiomalla voidaan päästä lähelle alkuperäisiä ominaisuuksia.
Kumin väsymislujuusominaisuuksia ja särönkasvua tutkittiin alkuvaiheessa kuvaamalla kasvavaa säröä yhden kameran menetelmällä. Myöhemmin siirryttiin käyttämään kahta kameraa tarkempien tulosten saavuttamiseksi. Tulokset on esitetty erillisessä raportissa.
Kuitulaboratorion AaltoCellTM MCC:n valmistusmenetelmä kehittyi huomattavasti hankkeen aikana erityisesti jälkikäsittelyvaiheiden osalta. Ensimmäisten MCC-erien valmistuksessa oli käsityövaiheita, mutta hankkeen aikana jatkokäsittelyyn saatiin uudet laitteet käyttöön. Partikkelikokoon vaikutettiin jauhamiskertojen, seulonnan ja ilmaluokittelun avulla.