Nopeakasvuisten hybridihaavan ja pajujen biomassoista fossiilisten raaka-aineiden korvaajia

Kiertotalous

Metsä ja metsätalous

Kilpailukyvyn säilyttämiseksi Suomen metsäsektorin on kehitettävä jatkuvasti uusia tuotteita. Hybridihaavan ja pajun puuaineella ja kuorella voidaan korvata fossiilisista raaka-aineista valmistettuja materiaaleja ja kemikaaleja. Esimerkiksi kierrätettävien ja biohajoavien biokomposiittien kysyntä on kasvamassa muovien korvaajana.

Myös ilmastomuutos pakottaa laajentamaan kaupallisesti käytettävien puulajien valikoimaa. Tämä saattaa kasvattaa hybridihaavan merkitystä. Pajunkasvatus korkeamman lisäarvon tuotteisiin taas tuntuu herättävän kiinnostusta yrityskentällä. Samoin pajunkasvatus niin sanottuun hiiliviljely-tarkoitukseen esimerkiksi turvepohjaisilla, maatalouskäytöstä poistuneilla mailla.

Lukessa käynnissä olevat tutkimukset keskittyvät vajaakäytössä olevien hybridihaapa- ja pajubiomassojen hyödyntämiseen niin sanotuissa lisäarvotuotteissa ja -sovelluksissa. Tuloksilla on käyttöä niin metsäteollisuudessa kuin tulevissa biojalostamoissa.

Luken AspenWill-projektissa on tutkittu haapa- ja pajupuun ominaisuuksia ja soveltuvuutta biokomposiittien raaka-aineeksi. Biokomposiittinäytteissä haapa- ja pajupurua käytettiin eri sekoitussuhteissa biohajoavan PLA-muovin kanssa.

Puujakeen lisäys paransi materiaalin jäykkyyttä, mutta materiaalin veto- ja taivutuslujuudet olivat selvästi heikommat puhtaaseen PLA-muoviin verrattuna. Puun massaosuuden kasvattaminen biokomposiitissa heikensi sen vedenhylkivyyttä, pajulla enemmän kuin haavalla. Puulaji ei vedenhylkivyyttä lukuun ottamatta vaikuttanut merkitsevästi biokomposiittien ominaisuuksiin. Puujakeen lisäys muuttaa komposiittimateriaalin ulkonäköä.

Haapa- ja pajupuun käytön etuna on hinta. Raaka-aine on halvempaa kuin saha- ja massateollisuudessa käytettävät pääpuulajit. Kun puujaetta käytetään jauheena tai kuituna, voidaan niitä hyödyntää muoveille tyypillisillä valmistustekniikoilla, esimerkiksi ruiskuvalutuotannossa.

Suurin käyttöalue haapa- ja pajupuuta sisältäville biokomposiiteille ovat tällä hetkellä pakkausmateriaalit, kuten tuotepakkaukset ja erilaiset kertakäyttötuotteet.

Hybridihaavan ja pajun puuaineen rakenneominaisuuksien tuntemusta voidaan hyödyntää myös valmistettaessa biohiiltä esimerkiksi maanparannuskäyttöön kasvualustoissa tai korkeamman lisäarvon tuotteissa kuten aktiivihiilenä tai elektroniikassa. Tutkimme parhaillaan, miten puuraaka-aineen mikroskooppiset ominaisuudet määrittävät biohiilen rakenteita, ja voiko raaka-ainevalinnalla säädellä lopputuotehiilen ominaisuuksia ja tasalaatuisuutta.

BoostA-projektissa tutkimme myös hybridihaapakloonien kemiallisia ominaisuuksia lisäarvokemikaalien tuottamiseksi. Keskitymme vajaakäytössä olevaan haapapuun kuoreen.

Uusia ratkaisuja tulisi hakea yhteiskehittämisestä

Nopeakasvuisten puulajien istutusmetsillä pyritään tuottamaan lyhyessä ajassa tilavuudeltaan suuria määriä puuraaka-ainetta kilpailukykyiseen hintaan, yleensä johonkin tiettyyn spesifiseen käyttötarkoitukseen. Pajun viljelyä bioenergiatuotannon raaka-aineeksi käynnisteltiin 1970- ja 1980-luvuilla. Se ei kuitenkaan osoittautunut kannattavaksi muiden bioenergialähteiden rinnalla. Myöskään hybridihaavan käyttö selluteollisuudessa ei ole kasvanut samassa suhteessa raaka-ainevarojen kasvun kanssa.

Metsänomistajat ovat syystä huolissaan siitä, että haapa- ja pajuistutusten tullessa korjuuikään, niiden kysyntä alkuperäiseen tarkoitukseen on voinut muuttua tai vähentyä merkittävästi. Olisikin hienoa, jos vaikka public-private-rahoitusmallein lähtisimme yhdessä eri toimijoiden kanssa tuottamaan tarvittavaa tietoa hybridihaavan ja pajun kasvattamisesta sekä hyödyntämisestä. Yhteiskehittämisen kautta raaka-aineille on löydettävissä monenlaista uutta käyttöä. Sen avulla myös metsänkasvattajat saadaan innostumaan.