|
|
|
Hankekoodi: A75938
Hankkeen nimi: Piloting Alternatives for Plastics 2020-2023
Toimintalinja: 2. Uusimman tiedon ja osaamisen tuottaminen ja hyödyntäminen
Erityistavoite: 3.2. Uusiutuvan energian ja energiatehokkaiden ratkaisujen kehittäminen
Suunnitelman mukainen toteutusaika: Alkaa 1.4.2020 ja päättyy 31.8.2023
Toiminnan tila: Toiminta päättynyt
Vastuuviranomainen: Pirkanmaan liitto
Hakijan virallinen nimi: Teknologian tutkimuskeskus VTT Oy
Organisaatiotyyppi: Tutkimuslaitos
Y-tunnus: 2647375-4
Jakeluosoite: Vuorimiehentie 3, PL 1000, 02044 VTT
Puhelinnumero: 020 722 111
Postinumero: 02150
Postitoimipaikka: Espoo
WWW-osoite: http://www.vtt.fi
Hankkeen yhteyshenkilön nimi: Harri Kiiskinen
Yhteyshenkilön asema hakijaorganisaatiossa: Principal Scientist, Principal Investigator, Project Manager
Yhteyshenkilön sähköpostisoite: harri.kiiskinen(at)vtt.fi
Yhteyshenkilön puhelinnumero: +358405273853
Hakijoiden lukumäärä tai tuen siirto -menettely:
Muovi on arvokas ja hyödyllinen raaka-aine, jolla on paljon erinomaisia ominaisuuksia mm. pakkaussovelluksissa. Muovin kulutus on 20-kertaistunut edellisen 50 vuoden aikana ja sen arvioidaan edelleen kaksinkertaistuvan seuraavan 20 vuoden aikana. Suurin haaste muovituotteilla on niiden heikko kierrätettävyys. Esimerkiksi vain 14 %:a kaikista muovipakkauksista kierrätetään. Tämä tarkoittaa sitä, että kaikki muu muovi päätyy mm. kaatopaikoille, polttoon, sekä metsiin ja meriin. Tänä päivänä merissä on 165 miljoonaa tonnia muovijätettä ja sen määrä kasvaa vauhdilla, joka vastaa sitä, että joka minuutti mereen kipataan yhden roska-auton kuorman verran muovia. Mikäli tätä kehitystä ei pysäytetä, on vuonna 2050 maailman merissä enemmän muovia kuin kalaa.
Tässä hankkeessa keskitytään todentamaan isommassa mittakaavassa (=pilotoimaan) kuitupohjaisia muovia korvaavia ratkaisuja, jotka ovat osoittaneet potentiaalia laboratoriomittakaavan tutkimuksissa. Nämä ratkaisut keskittyvät mm. pakkaus-, hygienia-, rakennus-, tekstiili-, kotitalous- ja maataloussektoreille. Tutkimus koordinoidaan ja suoritetaan Teknologian tutkimuskeskus VTT Oy:llä lähinnä pilot-mittakaavan tutkimuksena, jota tukee laboratoriossa tehtävä esitutkimus. Hankkeen konsortio koostuu 55:sta kotimaisesta (28 kpl) ja kansainvälisestä (24 kpl) yrityksestä, joista 16 on PK-yrityksiä. Yrityksistä 14 on keskisuomalaisia tai yrityksellä on toimintaa Keski- Suomessa. Konsortioon osallistuminen antaa erinomaiset mahdollisuudet kotimaiselle ja kansainväliselle verkottumiselle ohjelman kautta muodostuvassa ekosysteemissä. Projektin kesto on kolme vuotta (1.4.2020 - 31.8.2023). Sitoutunutta rahoitusta yrityksiltä on 2,2 M€. Julkisrahoitteisen hankkeen merkitys korostuu myös yritysten mielenkiinnossa hanketta kohtaan ja voidaan nähdä, että julkinen raha ja tulosten julkisuus on yksi merkittävä tekijä, jonka vuoksi laaja konsortio toimialatoimijoiden läpileikkauksena on saatu koottua yhteen tekemään globaalia kehitystyötä toimialan eteen.
Hankkeen tutkimuksellinen sisältö perustuu kyselyyn, joka suoritettiin menossa olevan EAKR-hankkeen “Future Fibre Products – FFP2020" yli 30:lle partnerille. Lisäksi tämän hankevalmistelun aikana hankkeen sisältöön liittyen käytiin keskusteluja kaikkien (52 kpl) osallistuvien yritysten kanssa. Hankkeen sisältö on luonnollisesti linjassa VTT:n strategian kanssa ja tukee voimakkaasti Keski-Suomen alueellista strategiaa sekä useita kansallisia ja kansainvälisiä strategioita ja sopimuksia liittyen ilmastonmuutoksen hillintään, vähähiilisyyteen, energiatehokkuuteen ja kiertotalouteen. Hankkeessa kehitetään mm. uusia vähähiilisiä materiaaleja, pilotointeja ja demonstraatioita, joten hanke toteuttaa Suomen rakennerahasto-ohjelman Kestävää kasvua ja työtä 2014 – 2020 tavoitteita.
Tämän hankkeen tarkoituksena on korvata nykyisiä muovimateriaaleja biopohjaisilla ratkaisuilla. Pääpaino on kehittää rainamaisia kuituverkostoja ja muita puukuitupohjaisia rakenteita. Projektissa ei kehitetä biopohjaisia filmi- tai kalvomateriaaleja, koska niitä kehitetään muissa hankkeissa. Hanke keskittyy luomaan perusymmärrystä biopohjaisten kuituverkostojen fysikaalisista ja kemiallisista vuorovaikutuksista ja miten niitä räätälöimällä voidaan valmistaa uusia funktionaalisia materiaaleja. Valitut materiaalit ovat: 1) venyvät rainat, 2) selluloosapohjaiset erikoismateriaalit, 3) selluloosapohjaiset pyyhintä- ja hygieniamateriaalit, 4) kuitupohjaiset eristysratkaisut ja 5) läpimurtoteknologiat. Näiden materiaalin kehitys ja suorituskyvyn ymmärtäminen mahdollistavat konsortion sidosryhmille uusien sovellusten tuomisen jo valmiisiin arvoketjuihin, joka puolestaan nopeuttaa ratkaisuiden markkinoille saamista.
Keski-Suomi on kansainvälisen kuituosaamisen keskus, joka koostuu alueella toimivista alan yrityksistä, yliopiston ja ammattikorkeakoulun antamasta koulutuksesta sekä VTT:n tutkimusyksiköstä. Hankkeen avulla vahvistetaan tätä ekosysteemiä ja parannetaan alueen elinvoimaisuutta ja kilpailukykyä. Samalla myös kehitetään VTT:n toimintaa, kansainvälisyyttä ja kilpailukykyä. VTT uskoo kuitututkimuksen tulevaisuuteen ja sen luomiin mahdollisuuksiin olla osana globaalin muoviongelman ratkaisua.
Hankkeen toteuttajaosapuoli VTT on sitoutunut toiminnassaan noudattamaan VTT:n code of conduct -ohjeistoa, jossa määritellään turvallinen ja ammattimainen ja ympäristöä kunnioittava toimintatapamme. Tasa-arvon toteutuminen huomioidaan valittaessa eri tehtävien vastuuhenkilöitä ja toteuttajia.
Hankkeen ensisijaisen kohderyhmän muodostaa PK- ja suuryritykset sekä VTT. Erityisesti PK-yritykset ovat tärkeinä hyötyjinä, sillä he saavat käyttöönsä viimeisintä tutkimustietoa toimialalta ja saavat hyvän mahdollisuuden verkottua myös toimialan veturiyritysten kanssa ja siten mahdollisuuden kehittää osaamistaan yritystoimijoiden keskuudessa uusien partneruuksien myötä. Hankkeen yritysosapuolista kolmasosa on PK-yrityksiä ja yhteensä 15 kpl yrityksistä sijoittuu Keski-Suomen alueelle. Hanke vahvistaa myös entisestään Keski- Suomen biotalouden osaamis- ja innovaatiokeskittymää ja edesauttaa maakunnalle merkittävän metsäsektorin uudistamista.
Hanke laajentaa VTT:n Jyväskylän, Tampereen ja Espoon yksiköiden osaamista ja parantaa näin VTT:n asemaa kuitupohjaisten ratkaisuiden osaamiskeskittymänä. Varsin tärkeässä osassa on myös yhteistyö yliopistojen kanssa esim. erilaisten opinnäytetöidenmuodossa. Opinnäytetöiden rahoitus ei kuitenkaan sisälly hankesuunnitelmaan.
Välillisiä kohderyhmiä ovat mm. muut kyseisillä sektoreilla toimivat yritykset, yliopistot ja muut tutkimuslaitokset, jotka voivat hyödyntää hankkeen tuloksia julkaisuiden kautta.
Hankkeen tulosten kaupallistamisen seurauksena hankkeella voi olla jopa globaaleja vaikutuksia jätteen määrän pienemisen ja ympäristön kannalta kestävien raaka-aineiden käytön lisääntymisen kautta.
Myönnetty EU- ja valtion rahoitus: 991 719
Toteutunut EU- ja valtion rahoitus: 982 276
Suunniteltu julkinen rahoitus yhteensä: 1 287 123
Toteutunut julkinen rahoitus yhteensä: 1 257 615
Maakunnat: Pirkanmaa, Uusimaa, Keski-Suomi
Seutukunnat: Helsingin, Jyväskylän, Saarijärven-Viitasaaren, Tampereen
Kunnat: Tampere, Saarijärvi, Espoo, Jyväskylä
Jakeluosoite:
Postinumero:
Postitoimipaikka:
Suunniteltu: 0, 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 | 2 | 10 |
| Välitön: Tuodaan julki muoveihin liittyviä ongelmia ja niiden torjuntaa julkaisuissa, lehdistötiedotteissa ja konferensseissa. Hankkeen tavoitteena on mahdollistaa muovipohjaisten materiaalien korvaaminen kierrätettävillä ja uusiutuvilla ratkaisuilla. Suuren verkoston vuoksi vaikutusmahdollisuudet ovat erinomaiset. | ||
| Ilmastonmuutoksen aiheuttamien riskien vähentäminen | 0 | 7 |
| Öljystä tehdyn muovimateriaalien korvaaminen biopohjaisilla, nykyvirroissa kierrätettävillä ratkaisuilla, pienentää merkittävästi hiilijalanjälkeä. | ||
| Kasvillisuus, eliöt ja luonnon monimuotoisuus | 2 | 10 |
| Välitön: Muoveista aiheutuvien haittojen tiedottaminen hankkeen puitteissa saa ihmiset kiinnittämään huomioita valintoihin, jotka kuormittavat ympäristöä (toki tietoisuus kasvaa koko ajan ilman hankettakin). Luontoon päätyvästä muovista muodostuu mikromuovia, joka kulkeutuu eläinten ja ihmisten elimistöön. Mikromuovin vaikutuksia elimistöön ei ole vielä paljoa tutkittu, mutta niiden tiedetään vaikuttavan mm. aineenvaihduntaan solutasolla. | ||
| Pinta- ja pohjavedet, maaperä sekä ilma (ja kasvihuonekaasujen väheneminen) | 0 | 8 |
| 86%:a muovipakkauksista päätyy muualle kuin kierrätykseen (mm. kaatopaikoille, polttoon, meriin, pelloille ja metsiin). Viimeisimmät tiedot kertovat mikromuovin päätymisestä myös ilmakehään. Näiden vaikutuksia ei vielä tunneta. Muovia korvaavat ratkaisut ovat kierrätettäviä ja luonnossa hajoavia. | ||
| Natura 2000 -ohjelman kohteet | 0 | 0 |
| Ei vaikutusta. | ||
| Taloudellinen kestävyys | ||
| Materiaalit ja jätteet | 0 | 10 |
| Hankkeen päätavoite on mahdollistaa useimmiten jätteeksi päätyvän muovimateriaalin korvaaminen kierrätettävillä ratkaisuilla. | ||
| Uusiutuvien energialähteiden käyttö | 0 | 7 |
| Kuitupohjaisten ratkaisujen kasvaminen lisää mm. sellun kysyntää. Kun sellua valmistetaan, tuotetaan merkittävä määrä (noin 50 000 asukkaan kaupungin tarve) uusiutuvaa energiaa. | ||
| Paikallisen elinkeinorakenteen kestävä kehittäminen | 7 | 10 |
| Hankkeessa on merkittävä määrä paikallisia yrityksiä, jotka pääsevät hankkeen myötä verkostoitumaan maailmanluokan yritysten kanssa. Vuosittaiset tapaamiset ja hankkeessa pidettävät koeajot tuovat Keski-Suomeen suuren määrän kansallisten ja kansainvälisten yritysten edustajia. Tämä mahdollistaa keskisuomalaisten yritysten verkostoitumisen niillekin yrityksille, jotka eivät ole mukana hankkeessa. | ||
| Aineettomien tuotteiden ja palvelujen kehittäminen | 7 | 7 |
| Hanke kasvattaa merkittävästi VTT:n ja mukana olevien yritysten tietotaitoa kansainvälisesti merkittävästi aiheesta. | ||
| Liikkuminen ja logistiikka | 0 | 3 |
| Muovia korvaavien materiaalien valmistaminen paikallisesti mahdollistaa pienemmän tuotteiden kuljettamiseen liittyvän hiilijalanjäljen. Muovia korvaavat ratkaisut toimivat myös pakkausmateriaaleina. Kierrätettävät materiaaliratkaisut poistavat pakkaukseen / kuljetukseen tarvittavan muovimateriaalien määrää. | ||
| Sosiaalinen ja kulttuurinen kestävyys sekä yhdenvertaisuus | ||
| Hyvinvoinnin edistäminen | 4 | 9 |
| Muoviongelmalla on suora yhteys ihmisten ja eläinten terveyteen ja hyvinvointiin (erityisesti mikromuovit). Tässä hankkeessa kehitetään tuotteita, joista ei synny mikromuovikuormaa ympäristöön. Suomeen tavoitellaan hankkeen avulla biotalouden kasvua ja uusia yrityksiä / lisää työpaikkoja. | ||
| Tasa-arvon edistäminen | 0 | 0 |
| Ei nähtävissä olevaa vaikutusta. | ||
| Yhteiskunnallinen ja kulttuurinen yhdenvertaisuus | 2 | 0 |
| Kyseessä on hanke, jossa on edustajia monesta maasta (kulttuurista). | ||
| Kulttuuriympäristö | 0 | 0 |
| Ei nähtävissä olevaa vaikutusta. | ||
| Ympäristöosaaminen | 5 | 10 |
| Hankkeessa luodaan uutta osaamista, jonka pääasiallinen tavoite on luoda biopohjaisia ympäristölle kestäviä ratkaisuja. | ||
Hankkeen tavoitteena oli pilotoida erilaisia biopohjaisia ratkaisuja, joilla voidaan tulevaisuudessa korvata muovimateriaaleja erilaisissa sovelluksissa. Pääpaino oli kehittää rainamaisia kuituverkostoja ja muita puukuitupohjaisia rakenteita. Hanke keskittyi luomaan perusymmärrystä biopohjaisten kuituverkostojen fysikaalisista ja kemiallisista vuorovaikutuksista ja miten niitä räätälöimällä voidaan valmistaa uusia funktionaalisia materiaaleja. Kehitystyö tapahtui viidessä eri työpaketissa, joista kukin keskittyi tietynlaisiin materiaaleihin ja prosesseihin. Valitut kehityskohteet olivat 1) venyvät rainat, 2) selluloosapohjaiset erikoismateriaalit, 3) selluloosapohjaiset pyyhintä- ja hygieniamateriaalit, 4) kuitupohjaiset eristysratkaisut ja 5) läpimurtoteknologiat. VTT toimi hankkeen toteuttavana osapuolena ja tutkimustyötä koordinoi ohjausryhmä, jossa konsortion kaikilla 52:llä yrityksellä oli edustus. Hankkeen tulosten pohjalta kirjoitettiin yli 20 tieteellistä artikkelia ja konferenssiesitelmää. Hanke sai myös runsaasti julkisuutta eri tiedotusvälineissä.
Hankkeen päätulokset työpaketeittain:
WP1:ssä kehitettiin kahta lähestymistapaa erittäin muovattavien selluloosapohjaisten rainojen tuottamiseen. Ensimmäinen lähestymistapa keskittyi rainan venyyyden parantamiseen erilaisilla kuidunkäsittely- sekä jälkikäsittelymenetelmillä. Näillä saavutettiin jopa 50–60 %:n venymäarvot pilottimittakaavassa. Tuloksella on merkittäviä potentiaalisia sovelluksia lämpömuovausprosesseissa. Toinen lähestymistapa hyödynsi vaahtorainaustekniikkaa termoplastisten komposiittien luomiseen. Kehitetyllä materiaalilla on poikkeuksellisen hyvä vetolujuus ja erinomainen iskulujuus. WP1:ssä tuotettiin myös korkealaatuisia 3D-näytteitä käyttämällä kaksikomponenttikuitua termoplastisena materiaalina.
WP2:ssa tutkimus keskittyi tuottamaan kerroksellisia rakenteita, joilla on kontrolloidut z-suuntaiset ominaisuudet, kehittämään kestäviä kosteutta kestäviä materiaaleja ja luomaan 3D-materiaaleja, joilla on korkea lujuus-tiheyssuhde. Merkittäviä tuloksia olivat mm. onnistuneet perälaatikkokonseptit kerrostettujen levyjen valmistukseen vaahtorainaamalla, kationisen tärkkelyksen ja AKD-liima-aineiden tehokkuus vaahdon muodostamisessa sekä paperin kosteudenkestävyyden parantaminen ristisilloituksen avulla CA:n tai mDMDHEU:n kanssa.
WP3:ssa keskityttiin selluloosapohjaisiin pyyhintämateriaaleihin ja hygieniaratkaisuihin. Tulosten mukaan materiaalin absorptiokykyä on mahdollista kontrolloida säätämällä rakenteiden tiheyttä, jolloin saavutetaan jopa 30 g/g absorptio pienitiheyksisillä rakenteilla, joissa käytetään sellukuituja. Lisäksi modifioinnin jälkeiset tekniikat kuivauksen jälkeen ja pitkien tekstiilikuitujen sisällyttäminen lisäsivät absorptiota ja mahdollistavan selluloosapohjaisten rainojen valmistuksen. Materiaalilla on hyvät hajoamis- ja antimikrobiset ominaisuudet.
WP4:ssä tutkimuksen tavoitteena oli kehittää kuitumaisia pehmuste- ja eristemateriaaleja. Lupaavia tuloksia saatiin pilot-mittakaavassa pienitiheyksisille materiaaleille, joissa CMC ja sitruunahappo olivat tehokkaita lujuuslisäaineita. Lisäksi tutkimus paljasti, että lyhyiden lehtipuu- ja havupuukuitujen yhdistelmä tarjosi hyvän lämmöneristyksen ja lujuuden. Sitruunahapon käyttö paransi merkittävästi puristuslujuutta ja elastisuutta kosteissa olosuhteissa. Alipaineen käyttö ja mikroaaltokuivaus osoittautuivat tehokkaiksi näiden materiaalien valmistusnopeuden parantamisessa.
WP5:ssä merkittävä tulos oli ilmarainausteknologia, jolla voidaan valmistaa kuitupohjaisia tuotteita selvästi resurssitehokkaammin kuin perinteisillä vesipohjaisilla teknologioilla. Hankkeen aikana VTT päätti investoida 4 M€ uuteen tähän teknologiaan perustuvaan pilot-linjaan. Työpaketissa tutkittiin myös kreppauksen soveltuvuutta korkeamman neliöpainon muovattavan rainan kehittämiseen, osoitettiin kemikaalien talteenoton ja uudelleenkäytön merkitystä kustannustehokkuuden ja ympäristöystävällisyyden kannalta sekä osoitettiin vaahdon käyttö mahdollistavana teknologiana korkeassa sakeudessa tapahtuvaan rainausprosessiin VTT:n SAMPO-pilotilla.