Euroopan unioni Vipuvoimaa EU:lta

Euroopan aluekehitysrahaston (EAKR) rahoittaman hankkeen kuvaus

1 Hanke

Hankekoodi: A74423

Hankkeen nimi: Biomassaperäisten aromiaineiden ja hyötykemikaalien käytettävyysarviointi ja testaus – Kehityshanke (BioMahti - K)

Toimintalinja: 2. Uusimman tiedon ja osaamisen tuottaminen ja hyödyntäminen

Erityistavoite: 4.1. Tutkimus-, osaamis- ja innovaatiokeskittymien kehittäminen alueellisten vahvuuksien pohjalta

Suunnitelman mukainen toteutusaika: Alkaa 1.9.2018 ja päättyy 30.9.2021

Toiminnan tila: Toiminta päättynyt

Vastuuviranomainen: Pohjois-Savon liitto

2 Hakijan perustiedot

Hakijan virallinen nimi: Itä-Suomen yliopisto

Organisaatiotyyppi: Yliopisto

Y-tunnus: 2285733-9

Jakeluosoite: PL 1627

Puhelinnumero: 02 94 45 1111

Postinumero: 70211

Postitoimipaikka: Kuopio

WWW-osoite:

Hankkeen yhteyshenkilön nimi: Jouko Juhani Vepsäläinen

Yhteyshenkilön asema hakijaorganisaatiossa: Professori

Yhteyshenkilön sähköpostisoite: jouko.vepsalainen(at)uef.fi

Yhteyshenkilön puhelinnumero: 0403553256

Hakijoiden lukumäärä tai tuen siirto -menettely:

3 Suunnitelman mukainen tiivistelmä toteutuksesta

Tarve: Biojalostuksessa syntyy eri tyyppisiä nesteitä monimutkaisina seoksina sisältäen merkittäviä määriä erilaisia arvokomponentteja. Pohjois-Savon alueella on lukuisia yrityksiä, joilla on tarve selvittää omien nestemäisten sivuvirtojen arvokemikaalit ja niiden jalostuspotentiaalia. Tällaisia nesteitä ovat mm. hiilen valmistuksessa syntyvät pyrolyysiöljyt ja maatalouden, kalatalouden ja elintarviketuotannon biomassaperäisistä sivuvirroista termisillä konversiotekniikoilla tuotetut nesteet. Nämä seokset voidaan jakaa komponenteikseen joko kromatografisesti, uuttamalla, tislaamalla tai kiteyttämällä. Kromatografiset menetelmät ovat tehokkain tapa eristää yhdisteitä, mutta menetelmä soveltuu harvoin isojen ainemäärien (>1 g) erottamiseen. Uuttaminen on toiseksi tehokkain tapa jakaa seokset komponenteikseen. Menetelmä soveltuu myös isojen ainemäärien (jopa 40 kg ainemäärille) käsittelyyn mikäli sopiva laitteisto on käytössä. Tislaaminen soveltuu vain haihtuville yhdisteille ja kiteyttämiseen ei välttämättä tarvita erillistä laitteistoa.
Mikäli biojalostuksessa syntyviä nesteitä halutaan hyödyntää mahdollisimman tehokkaasti, on ne voitava jakaa tehokkaasti joko yksittäisiksi arvokomponenteiksi tai sopiviksi yhdisteryhmiksi, mitä voidaan edelleen käyttää hyväksi uusissa kaupallisissa innovaatioissa kuten uusina bioperäisinä lisä- ja/tai aromiaineina elintarviketeollisuudessa. Tällä hetkellä Itä-Suomen alueella ei ole käytössä laitteistoa, jonka avulla nesteiden erottelua voitaisiin demonstroida mittakaavassa, joka antaisi tietoa erotteluprosessin kaupallisesta kannattavuudesta ja toimivuudesta eri tyyppisille biojalostuksessa syntiville nesteille.

Tavoite: Hankitaan uuttotekniikkaan perustuva erottelulaitteisto, joka pystyy jakamaan 1-10 g seoksia komponenteikseen. Testataan aluksi laboratoriomittakaavassa n. kymmentä erilaista nestemäiseen muotoon (esim. pyrolyysillä) muutettua sivuvirtaa, jotka ovat peräsin Pohjois-Savon puunjalostus- marjanviljely-, puutarha- ja kalanjalostusalanyrityksistä. Seuraavassa vaiheessa valitaan 4-6 lupaavinta jatkotutkimuksiin testattavaksi isommassa (n. 10 g) skaalassa ja edelleen näistä valitaan muutama jatkotutkimuksiin. Jatkotutkimuksen tavoitteena on selvittää näiden aineiden kaupallista potentiaalia sisältäen arvion mm. skaalattuudesta 10x isommille (>100 g) ainemäärille ja arvioidaan mahdollisia kaupallistamisen haasteita, kuten ja mahdollisia rekinteröinti lupaprosesseja.

Tulokset: Saadaan selville nestemäiseen muotoon muutettujen Pohjois-Savon alueella syntyvien biotalouden sivuvirtojen arvokemikaalit ja mahdollinen jalostuspotentiaali.

Vaikutukset: Hanke mahdollistaa uusien tuotteiden kehittämisen paikallisille yrityksille aikaisemmin vähempiarvoisista raaka-aineista vahvistaen paikallisten yritysten markkina-asemaa aina kansainväliselle tasolle.

4 Hankkeen kohderyhmät

4.1 Varsinaiset kohderyhmät

Hankkeen varsinainen kohderyhmä ovat pohjois-savolaiset yritykset, joilta syntyy joko nestemäisiä tai helposti nestemäiseen muotoon muutettavia biotalouden sivuvirtoja. Tällaisia sivuvirtoja syntyy mm. puunjalostus- marjanviljely-, puutarha- ja kalanjalostusalanyrityksiltä. Tyypillinen tapa muuttaa bioperäinen sivuvirta nestemäiseksi on hidaspyrolyysi, jossa syntyy tyypillisesti hiiltä, nestettä ja kaasua, kutakin 1/3 alkuperäisen massan määrästä. Tällainen terminen biomassan käsittely on mahdollista toteuttaa vaiheittain räätälöidysti, jolloin saadaan talteen otettua hyvin erityyppisiä esieroteltuja raakatislefraktioita.

4.2 Välilliset kohderyhmät

Onnistuneen hankkeen seurauksena jätteiden määrä vähenee ja vähähiilisyystase paranee. Tämä puolestaan auttaa Suomea toteuttamaan asetut päästötavoitteet.

5 Projektin julkinen rahoitus, euroa

Myönnetty EU- ja valtion rahoitus: 424 754

Toteutunut EU- ja valtion rahoitus: 424 112

Suunniteltu julkinen rahoitus yhteensä: 543 338

Toteutunut julkinen rahoitus yhteensä: 542 482

6 Maantieteellinen kohdealue

Maakunnat: Pohjois-Savo

Seutukunnat: Varkauden, Kuopion, Ylä-Savon

Kunnat: Siilinjärvi, Kuopio, Varkaus, Iisalmi

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: 2, joihin työllistyvät naiset 1

Toteutunut seurantatietojen mukaan: 0.00, joihin työllistyvät naiset 0.00

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

Suunniteltu: 0, joista naisten perustamia 0

Toteutunut seurantatietojen mukaan: 0.00, joista naisten perustamia 0.00

8 Horisontaaliset periaatteet

8.1 Sukupuolten tasa-arvo

Hankkeessa on tehty toimintaympäristön analyysi sukupuolinäkökulmasta: Kyllä
Hankkeessa on tehty toimintaympäristön analyysi sukupuolinäkökulmasta – hanke on sukupuolineutraali.
Sukupuolinäkökulma on huomioitu hankkeen toiminnassa (valtavirtaistaminen): Kyllä
Sukupuolinäkökulma on huomioitu. Kyseessä on tutkimus- ja kehityshanke, jossa on toimijoina sekä naisia että miehiä. Hankkeen työt sopivat molemmille sukupuolille.
Hankkeen päätavoite on sukupuolten tasa-arvon edistäminen: Ei
Hankkeessa kehitetään uutta teknologiaa biopohjaisten aineiden erottamiseen kaupallisiin tarkoituksiin

8.2 Kestävä kehitys

VälitönVälillinen
Ekologinen kestävyys
Luonnonvarojen käytön kestävyys 3 3
Hankkeessa tehostetaan biopohjaisten uusiutuvien luonnonvarojen käyttöä, Hankkeessa etsitään uusiutuvia raaka-aineita öljyyn pohjautuvien tilalle.
Ilmastonmuutoksen aiheuttamien riskien vähentäminen 3 5
Hankkeessa pyritään kehittämään tuoteaihioita, jotka perustuvat uusiutuviin raaka-aineisiin. Samalla tehostetaan sivuvirtojen käyttöä ja pyritään jalostamaan talteen arvokomponentit ennen polttamista energiaksi.
Kasvillisuus, eliöt ja luonnon monimuotoisuus 3 3
Hanke lisää vähähiilisyyttä ja tehostaa uusiutuvien raaka-aineiden käyttöä. Erityisesti kiinnitetään huomiota syntyvien sivuvirtojen jalostukseen.
Pinta- ja pohjavedet, maaperä sekä ilma (ja kasvihuonekaasujen väheneminen) 4 4
Hanke vähentää erityisesti kasvihuonekaasujen päästöjä, koska biotalouden sivuvirroista otetaan talteen kaupallisesti arvokkaat jakeet, jotka aikaisemmin olivat peräisin öljystä, mutta olisivat muuten päätyneet poltettavaksi. Lisäksi nesteiden sivutuotteena syntyvää hiiltä voidaan käyttää mm. vesien puhdistukseen.
Natura 2000 -ohjelman kohteet 0 0
Ei tietoa
Taloudellinen kestävyys
Materiaalit ja jätteet -1 4
Laitteiston valmistus kuluttaa luonnonvaroja, mutta jätteiden määrä pienee kun ainakin osa niistä jalostetaan yhdisteiksi (jakeiksi), jotka aikaisemmin olivat peräisin öljystä.
Uusiutuvien energialähteiden käyttö 2 3
Hankkeessa talteenotetaan arvokomponentit muuten poltettavaksi tai jätteeksi päätyvästä materiaalista.
Paikallisen elinkeinorakenteen kestävä kehittäminen 5 6
Hankkeella tähdätään erityisesti paikallisten yritysten biopohjaisten sivuvirtojen jalostukseen kaupallisesti arvokkaiksi komponenteiksi. Aikaisemmin nämä sivuvirrat päätyivät esimerkiksi poltettavaksi.
Aineettomien tuotteiden ja palvelujen kehittäminen 1 1
Hankkeessa syntyneiden tuoteaihioiden markkinointiin tarvitaan sopiva yhteistyöverkosto joka tukee palvelutoiminnan kehitystä.
Liikkuminen ja logistiikka 1 1
Mikäli biotalouden sivuvirrat kannattaa koota yhteen paikkaan, jossa ne käsitellään tehokkaasti. Samalla syntyvät tuotteet voidaan viedä eteenpäin tarvitsijoille.
Sosiaalinen ja kulttuurinen kestävyys sekä yhdenvertaisuus
Hyvinvoinnin edistäminen 2 3
Hankkeessa pyritään jalostamaan uusia aromiaineita, joiden perusteella voidaan kehittää mm. uusia konsepteja ruuan valmistukseen. Lisäksi osa eristetyistä aineista todennäköisesti toimivat mikrobi- ja homeentorjunta-aineina.
Tasa-arvon edistäminen 0 0
Ei vaikutusta
Yhteiskunnallinen ja kulttuurinen yhdenvertaisuus 0 0
Ei vaikutusta
Kulttuuriympäristö 0 0
Ei vaikutusta
Ympäristöosaaminen 0 4
Hankkeessa tehty tutkimus lisää tietämystä biopohjaisista uusituvista yhdisteistä ja tuotejakeista, jotka aikaisemmin olivat peräisin mm. öljystä.

9 Loppuraportin tiivistelmä

Tämä hanke oli jatkumoa Pohjois-Savon liiton pitkäaikaisille tavoitteille luoda edellytyksiä hiilijalanjäljen pienentämiseen, kierrätettävyyden lisäämiseen ja ennen kaikkea parantamaan alueen elinkeinoelämän kilpailukykyä.
Hankkeen ensisijaisena tavoitteena oli selvittää sisältävätkö eri tyyppisten yritysten biologiset sivuvirrat tai tuotannossa käytettavät biopohjaiset raakaineet mahdollisesti arvoyhdisteitä, millaisia ja kuinka paljon. Hankkeeseen valikoitui 11 yritystä, joiden toimialoina olivat marjojen, vihannesten tai kulutustuotteiden jalostus tai valmistus. Lähes koko hankkeen ajan jouduimme sopeuttamaan toimiamme liittyen Covic-19 (C-19) virukseen.
Hanke jakautui kahteen osaan: 1) infraosassa hankittiin uudentyyppinen jakautumiskromatografiaan (circular partition chromatography, CPC) perustuvaa laitteisto sisältäen ns. flash-kromatografiayksikön helpottamaan arvojakeiden puhdistusta < 10 g skaalassa ja 2) kehittämisosassa kartoitettiin sivuvirtojen sisältämät arvokomponentit NMR-tekniikan avulla ja otettiin käyttöön CPC/flash-laitteisto testaamalla erottelua e.m. yritysten sivuvirroilla.
Projektin alkuvaiheessa yritysten tavoitteet selvitettiin ja projektin edetessä tarkennettiin ja tarvittaessa niitä myös muutettiin alustavan tiedon tuottamisen myötä. Yritysten osalta hankkeen tutkimukselliset tavoitteet saavutettiin riittävästi, joskin koronatilanne esti tiettyjen tavoitteiden viimeistelyn.
Hankkeen avulla saatiin kartoitettua kaikkien raaka-aineita projektiin tuoneiden yritysten kannalta tärkeimmät kysymykset: mitä ovat tarkasteltujen materiaalien komponentit ja kuinka niiden kanssa olisi järkevää edetä. Näistä toimenpiteistä laadittiin kullekin yritykselle oma raportti yhteistyösopimuksen mukaisesti.
Tärkeimmät tulokset: 1) kehitettiin menetelmiä arvioimaan raaka-aineiden/sivuvirtojen arvokomponentit yhdistämällä orgaaninen NMR-analytiikka hankittuun erotusteknologiaan, 2) selvitettiin kullekin sivuvirralle, kuinka niitä kannattaa käsitellä silmällä pitäen flash/cpc-erotuksia, 3) löydettiin ainakin viiden yrityksen sivuvirroista potentiaalisia arvo- tai hyötykomponentteja, 4) hankkeen suoria tuloksia hyödynnetään todennäköisesti kahdessa erillisessä (3 ja 2 yritystä) yritysten välisessä jatkoprojektissa, ja 5) tilattiin ulkopuolinen selvitys otsikolla: ”Selvitys biotalouden sivuvirroista syntyvien arvokemikaalien lainsäädännöllisistä ja rekisteröintivaatimuksista mukaan lukien teknokemialliset, kosmetiikka-, hygienia- sekä elintarvikelisäaine- ja -aromiainesovellukset”. Lisäksi todettiin seuraavan kokoluokan (1-10 kg) pilotointivalmiuksien puute maastamme.
Hankkeelle asetetut numeeriset tavoitteet täyttyivät paitsi uusien työpaikkojen luomisen osalta, johon varmasti C-19 viruksella oli oma osuutensa. Erityisen positiivista oli 11 (tavoite 5) yrityksen osallistuminen hankkeeseen ja hankkeen yritysten keskinäisen sekä kahden hankkeen ulkopuolisen yrityksen todennäköinen yhteistyö.