|
|
|
Hankekoodi: A73891
Hankkeen nimi: Hotwood - Puun lämpökäsittely hydrolyysillä
Toimintalinja: 2. Uusimman tiedon ja osaamisen tuottaminen ja hyödyntäminen
Erityistavoite: 4.1. Tutkimus-, osaamis- ja innovaatiokeskittymien kehittäminen alueellisten vahvuuksien pohjalta
Suunnitelman mukainen toteutusaika: Alkaa 1.3.2018 ja päättyy 29.2.2020
Toiminnan tila: Toiminta päättynyt
Vastuuviranomainen: Etelä-Savon maakuntaliitto
Hakijan virallinen nimi: Kaakkois-Suomen Ammattikorkeakoulu Oy
Organisaatiotyyppi: Ammattikorkeakoulu
Y-tunnus: 2472908-2
Jakeluosoite: Patteristonkatu 3D
Puhelinnumero: 040 655 0555
Postinumero: 50101
Postitoimipaikka: Mikkeli
WWW-osoite: http://www.xamk.fi
Hankkeen yhteyshenkilön nimi: Lasse Pulkkinen
Yhteyshenkilön asema hakijaorganisaatiossa: Tutkimusjohtaja
Yhteyshenkilön sähköpostisoite: lasse.pulkkinen(at)xamk.fi
Yhteyshenkilön puhelinnumero: 044 571 5861
Hakijoiden lukumäärä tai tuen siirto -menettely:
Puutuoteteollisuus on merkittävä puun käyttäjä ja työllistäjä sekä Etelä-Savossa että koko Suomessa. Puutuotteet ovat myös tärkeä vientituote. Uusien tuotteiden ja niiden valmistusmenetelmien kehittäminen on erittäin tärkeää suomalaiselle teollisuudelle. Perussahatavaran valmistuksesta on pyritty siirtymään korkeamman jalostusasteen tuotteisiin, joista yksi esimerkki on lämpökäsitelty eli lämpömodifioitu puu. Tässä hankkeessa tutkitaan uutta menetelmää puun lämpökäsittelyyn. Nykyisiä lämpökäsittelymenetelmiä on tutkittu pitkään, mutta tuoteominaisuudet ja prosessin energiatehokkuus ovat alueita, joissa on potentiaalia parannuksille.
Hankkeessa tutkitaan reaktioita, joita tapahtuu puun soluseinän hienorakenteessa uudessa korkeapaineisessa vedessä tapahtuvassa hydrolyysimodifiointiprosessissa. Tutkittavassa menetelmässä puuta lämpömodifioidaan kuumassa vedessä, kun taas nykyiset lämpöpuuprosessit tehdään ilma- tai höyryatmosfäärissä. Lämpömodifioinnin lisäksi käsittelyyn voidaan yhdistää muita käsittelyaineita joko integroituna modifiointiprosessiin tai erillisenä prosessivaiheena. Tämän lisäksi tutkitaan mitä arvokkaita raaka-aineita saadaan eristettyä prosessin jätevedestä. Merkittävä uusi mahdollisuus onkin puussa prosessin aikana tapahtuvien kemiallisten reaktioiden ja niissä syntyvien hajoamistuotteiden hyödyntäminen. Nykyisessä prosessissa näitä sivutuotteita ei voida hyödyntää. Tutkittava prosessi on myös nopea ja se todennäköisesti toimii matalammissa lämpötiloissa, jotka tuovat mahdollisuuksia säästää prosessienergiaa.
Hanke toteutetaan yhteishanlkeena joka jatkaa Aalto-yliopiston ja Kaakkois-Suomen ammattikorkeakoulu (Xamk) aktiivisesta yhteistyötä puumateriaalitutkimuksessa, Yhteishanke mahdollistaa hanketoteuttajien vahvuuksien hyödyntämisen; yliopistossa tehtävän perustutkimus vuorovaikutteinen yhdistäminen tuotetasoa lähellä olevaan soveltavaan tutkimukseen tarjoaa mahdollisuuden tuoda uusia tutkimustuloksia yritysten käyttöön ripeästi. Aalto-yliopiston rooli hankkeessa on tutkia prosessia pienessä mittakaavassa ja selvittä sivutuotteiden eristämistä ja hyödyntämistä. Xamk puolestaan tutkii prosessia ja tuoteominaisuuksia täysimittakaavaisissa tuotteissa, minkä lisäksi selvitetään ympäristö- ja taloudellisia vaikutuksia.
Puutuotteiden kestävyyttä ja käyttöominaisuuksia parantamalla voidaan korvata ympäristöä kuormittavia materiaaleja, pidentää puutuotteiden elinkaarta haastavissa käyttökohteissa ja vähentää ympäristön kuormitusta tuotteiden elinkaaren lopussa. Kehittyneemmät, energiatehokkaat valmistusprosessit pienentävät tuotteiden valmistuksen energiankulutusta ja hiilijalanjälkeä. Tässä hankkeessa erityisen potentiaalinen mahdollisuus on myös nykyisin hyödyntämättömien sivutuotteiden eristäminen ja hyödyntäminen. Hanke tukee kestävää kehitystä ja edistää vähähiilistä puutuote- ja rakennusteollisuutta.
Hankkeen kohderyhmän muodostavat lämpömodifioituja puutuotteita, modifiointiaineita ja lämpökäsittelylaitteistoja valmistavat yritykset.
Hankkeen välillisiä kohderyhmiä ovat modifioituja puutuotteita sekä mahdollisia hyödynnettäviä sivutuotteita toiminnassaan käyttävät yritykset mm. rakennus-, rakennustuote- ja kemian teollisuudessa.
Myönnetty EU- ja valtion rahoitus: 160 883
Toteutunut EU- ja valtion rahoitus: 157 755
Suunniteltu julkinen rahoitus yhteensä: 203 639
Toteutunut julkinen rahoitus yhteensä: 204 002
Maakunnat: Etelä-Savo
Seutukunnat: Mikkelin
Kunnat: Mikkeli
Jakeluosoite:
Postinumero:
Postitoimipaikka:
Suunniteltu: 1, 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 | 5 |
| Kestävillä kotimaisilla puutuotteilla voidaan korvata trooppisia tuontipuulajeja sekä pidentää puutuotteiden käyttöikää ja elinkaarta, ts. materiaalitehokkuutta. Sivutuotteiden valmistaminen prosessin sivuvirroista vähentää resurssien käyttöä. | ||
| Ilmastonmuutoksen aiheuttamien riskien vähentäminen | 2 | 2 |
| Metsävarojen tehokkaan hyödyntämisen kautta voidaan vähentää ilmastonmuutoksen aiheuttamia riskejä: Puun käytön lisääminen, puutuotteiden elinkaaren pidentäminen. Energiankulutuksen pienentäminen ja ilmapäästöjen vähentäminen valmistusprosesseissa ja resurssitehokkuus myös raaka-aineiden käytön näkökulmasta pienentää tuotteiden ilmastovaikutuksia. Hanke edistää kestävää puurakentamista ja siten hiilensidontaa. | ||
| Kasvillisuus, eliöt ja luonnon monimuotoisuus | 0 | 1 |
| Ei välittömiä vaikutuksia jos metsätalous kestävää. Positiivista kuitenkin resurssien tehokkaampi käyttö ja ilmansaasteiden vähentäminen prosessissa. | ||
| Pinta- ja pohjavedet, maaperä sekä ilma (ja kasvihuonekaasujen väheneminen) | 5 | 5 |
| Puun käyttö rakentamisessa ja puutuotteiden elinkaaren pidentäminen vähentää kasvihuonepäästöjä suoraan ja välillisesti. Puutuotteillavoidaan korvata energiaintensiivisten ja epäorgaanisten materiaalien käyttöä rakentamisessa. Prosessin kehittäminen vähentää päästöjä ilmaan. | ||
| Natura 2000 -ohjelman kohteet | 0 | 0 |
| Ei vaikutusta. | ||
| Taloudellinen kestävyys | ||
| Materiaalit ja jätteet | 5 | 2 |
| Prosessijätteen hyödyntäminen sivutuotteena. Energiatehokkuus. Tuotteiden käyttöiän pidentäminen. | ||
| Uusiutuvien energialähteiden käyttö | 2 | 2 |
| Puutuotteiden valmistuksessa käytettävä energia voidaan valmistaa prosessin sivuvirroista, suhteellisen energiaintensiivisen lämpöpuuprosessin tapauksessa on tärkeää ja tämän hankkeen tulosten kautta mahdollista vähentää energiankulutusta ja lisätä uusiutuvien osuutta. | ||
| Paikallisen elinkeinorakenteen kestävä kehittäminen | 3 | 2 |
| Paikallisten raaka-aineresurssien ja metsätalouteen liittyvän työn lisääminen, osaamisen lisääminen. Uusien tuotteiden ja prosessien mahdollinen hyödyntäminen paikallisissa yrityksissä. | ||
| Aineettomien tuotteiden ja palvelujen kehittäminen | 2 | 2 |
| Puun modifiointiin ja uusien puutuotteiden kehittämiseen liittyvän osaamisen kehittäminen voi työpaikkojen liäski luoda uusia tuotteita tai palveluita. | ||
| Liikkuminen ja logistiikka | 0 | 0 |
| Ei vaikutusta. | ||
| Sosiaalinen ja kulttuurinen kestävyys sekä yhdenvertaisuus | ||
| Hyvinvoinnin edistäminen | 0 | 0 |
| Hanke edistää alueen taloudellista hyvinvointia. | ||
| Tasa-arvon edistäminen | 0 | 0 |
| Hanke on tasa-arvoneutraali. | ||
| Yhteiskunnallinen ja kulttuurinen yhdenvertaisuus | 0 | 0 |
| Hanke ei ole kultuurisidonnainen. | ||
| Kulttuuriympäristö | 0 | 0 |
| Ei vaikutusta. | ||
| Ympäristöosaaminen | 3 | 3 |
| Hanke edistää ympäristötehokkaiden prosessien ja tuotteiden kehittämistä. | ||
Hankkeen tavoitteina oli kehittää uudenlaista puun modifiointiprosessia, johon voidaan yhdistää kyllästysmodifointi ja sivutuotteiden eristäminen prosessivesistä. Hankkeen osatavoitteita olivat: Puun hienorakenteen muutosten ymmärtäminen, tuotteiden ominaisuuksien selvittäminen, kyllästyskäsittelyjen yhdistäminen tai integroiminen hydrolyysimodifiointiprosessiin, sivutuotteiden eristäminen ja niiden hyödyntämisen kehittäminen sekä prosessin ympäristö- ja taloudellisten vaikutusten selvittäminen. Keskeisin tutkimusteema oli selvittää puun hienorakennetta ja tutkia prosessia tuotemittakaavassa. Puun hienorakenteen muutosten ymmärrys kehittyi Aalto-yliopiston pienen mittakaavan kokeissa merkittävästi. Saatiin uutta tietoa uuttoprosessin vaikutuksesta puuhun. Konkreettisesti puun rakenteen muutokset näkyvät mm. puun hygroskooppisten ominaisuuksien muutoksissa, eli esimerkiksi turpoaminen vedelle altistettuna, kyllästytettävyys ja lahonkesto. Tulokset olivat mielenkiintoisia, joten niitä on julkaistu kansainvälisessä vertaisarvioidussa julkaisussa. Käsittelyjä testattiin 130..170 asteen lämpötiloissa sekä Aallossa että tuotemittakaavassa Xamkissa. Tutkittiin käsittelyajan vaikutusta ja puu/neste suhteen vaikutusta puunmateriaalissa tapahtuviin muutoksiin. Aallon tuloksia sovellettiin tuotemittakaavan koekappaleilla tehdyissä kokeissa, jotka toteutettiin Xamkilla.Aineistoa saatiin onnistuneista koeajoista paljon. Koemateriaalit työstettiin koekappaleiksi ja niistä testattiin mm. mekaaniset ominaisuudet ja vedenimeytymä. Materiaalikokeiden perusteella prosessiparametreilla saadaan vaikutettua puun ominaisuuksiin. Prosessissa lämpömodifioidaan puuta, mutta lopputulos ei ole suoraan verrattavissa perinteiseen lämpökäsiteltyyn puuhun. Tässä prosessissa puun turpoaminen ei vähene samalla tavalla, mutta tämä tarkoittaa että prosessiin voidaan yhdistää kyllästys tai modifiointiprosessi muilla käsittelyaineilla. Tämä on mielenkiintoinen mahdollisuus jota testattiin hankkeessa. Hankkeessa selvitettiin myös sivutuotteiden erottamista prosessivesistä ja prosessin toteutusta teollisena sekä ympäristövaikutuksia.
Hankkeen osana toteutettiin myös laitteistoinvestointi erillisenä Termolaite-hankkeena. Siinä päivitettiin Xamkin koelaitteiston sylinterit haponkestävästä materiaalista valmistettuihin. Investointihanke onnistui, vaikkakin aikatauluun jouduttiin hakemaan lisäaikaa. Uusittu laitteisto palvelee puun modifiointiin liittyvää tutkimusta monipuolisesti myös tulevaisuudessa.