Biomateriaaleilla on tärkeä rooli Euroopan vihreän kehityksen ohjelman ja Euroopan uuden teollisuusstrategian tavoitteiden saavuttamisessa

Tiivistelmä

Metsäperustaisella biotaloudella voidaan hillitä ilmastonmuutosta lisäämällä metsien ja pitkäikäisten puutuotteiden hiilivarantoja (”nettonielu”) ja käyttämällä puuta muiden materiaalien tai fossiilisten polttoaineiden korvaajana (1). Tässä kannanotossa keskitytään biomateriaaleihin, joita kehitetään parhaillaan aktiivisesti ja joilla on laajempi ilmastonmuutoksen hillitsemispotentiaali kuin mitä yleensä ymmärretään.

Uusilla biomateriaaleilla, kuten biomuoveilla, puupohjaisilla tekstiileillä ja hiilikuiduilla, on merkittävää potentiaalia, sillä niiden hiilijalanjälki on pienempi ja biohajoavuus on parempi kuin petrokemian tuotteilla. Puupohjaiset rakennusmateriaalit, kuten ristiinlaminoitu massiivipuu, tarjoavat vaihtoehtoja myös betonille, koska niitä voidaan käyttää myös rakennusten kantavissa rakenteissa. Biopohjaisia komposiittimateriaaleja käytetään jo tuulivoimaloissa ja ligniinipohjaisia anodimateriaaleja, joilla korvataan uusiutumatonta synteettistä grafiittia, ollaan kaupallistamassa. On arvioitu, että jopa 60 prosenttia autojen osista voitaisiin korvata biopohjaisilla hiilikuitulujitetuilla polymeerilevyillä, joilla on suuri painonsäästöpotentiaali (2). Puupohjaisten rakennusmateriaalien käytön lisäämisellä saataisiin luotua pitkän aikavälin hiilivarastoja huolehdittaessa uudelleenmetsittämisestä.

Materiaalisubstituution mahdollistamiseksi tarvitaan EU:n laajuinen standardoitu järjestelmä, jonka avulla eri tuoteluokkien hiilijalanjälki voidaan mitata ja kannustaa vähäpäästöisempiin ratkaisuihin. Globaalin kysynnän siirtyminen kiertotalouteen ja vähäpäästöisiin tuotteisiin lisää toimien tarpeellisuutta.

Biomateriaalit kehittyvät nopeasti ja tarjoavat merkittäviä mahdollisuuksia

Biopohjaisten materiaalien potentiaalia hyödynnetään tällä hetkellä liian vähän EU:ssa. Uudet innovatiiviset biopohjaiset tuotteet mahdollistaisivat monien fossiilisten vaihtoehtojen, kuten muovien, rakennusmateriaalien ja tekstiilien, korvaamisen, mikä auttaisi vähentämään niistä aiheutuvia päästöjä. Biopohjaisilla tuotteilla on myös muita etuja, kuten mahdollisuus vähentää pakkausmateriaaleista, tekstiileistä ja muista muovituotteista peräisin olevia haitallisia mikromuoveja sekä puuvillan viljelyn aiheuttamaa painetta paikallisille vesivaroille.

Uudet biopohjaiset tuotteet antavat myös mahdollisuuden luoda uusia kestäviä teollisuudenaloja EU:hun ja siten edistää EU:n kansalaisten hyvinvointia. Hyvä esimerkki mahdollisesta kestävästä teollisuudenalasta on akkujen biopohjaisten anodimateriaalien tuotanto. Tulevien vuosikymmenten aikana liikenteen sähköistäminen lisää huomattavasti akkujen ja anodimateriaalien tarvetta. Eurooppa on kuitenkin riippuvainen näiden raaka-aineiden, mukaan lukien anodimateriaaliksi tarvittavan grafiitin, tuonnista. Tukemalla biopohjaisten anodimateriaalien tuotantoa EU voi samanaikaisesti tukea liikennesektorin siirtymistä vähähiilisyyteen ja vahvistaa strategisesti tärkeän teollisuudenalan kehittymistä.

Toinen esimerkki on ristiinlaminoitu massiivipuu rakennusmateriaalina. Sillä voidaan korvata betoni monissa kantavissa rakenteissa ja siten pienentää alan hiilijalanjälkeä. Ristiinlaminoitu massiivipuu on myös pitkäaikainen hiilivarasto, kun sitä käytetään osana pitkäikäisiä rakenteita.

Kolmas esimerkki on puupohjaiset tekstiilikuidut ja tekstiilit. Puupohjaiset tekstiilikuidut tarjoavat vaihtoehdon synteettisille, fossiilisille ja puuvillapohjaisille tekstiilikuiduille. Pienempien hiilidioksidipäästöjen lisäksi puupohjaisten kuitujen käyttö vähentäisi puuvillan viljelyn vesivaroihin kohdistamaa painetta ja mikromuovin käyttöä synteettisissä tekstiilikuiduissa. Spinnova ja IonCell ovat hyviä esimerkkejä tästä.

Tämän kannanoton liitteessä 1 on lisää esimerkkejä innovatiivisista biopohjaisista tuotteista, joilla voidaan korvata fossiilisia materiaaleja.

Suosituksia

Euroopan komission tutkimuskeskuksen ehdotuksen (1) mukaan metsäperustaisella biotaloudella voidaan hillitä ilmastonmuutosta lisäämällä metsien ja pitkäikäisten puutuotteiden hiilivarantoja (”nettonielu”) ja käyttämällä puuta muiden materiaalien tai fossiilisten polttoaineiden korvaajana. Metsän hiilivarantojen potentiaali ja puutuotteiden perinteinen käyttö rakentamiseen ja biopolttoaineina ovat hyvin tunnettuja, mutta uusien biomateriaalien osalta CLC katsoo, että tarvitaan lisää toimia niiden täyden potentiaalin tunnistamiseksi ja kehityksen nopeuttamiseksi (3). Potentiaalia arvioitaessa olisi otettava huomioon materiaalien hiilivarastojen pysyvyyden ja hiilinielujen lyhytaikaisen vähenemisen nettovaikutus.

CLC:n ehdotukset EU:lle:

Laaditaan selvitys biomateriaalien lyhyen, keskipitkän ja pitkän aikavälin potentiaalista ilmastonmuutoksen hillitsemisessä EU:n ja maailman nykyisten ja tulevien bioresurssien pohjalta.
Luodaan hiilijalanjälkeen perustuvia mekanismeja, joilla kannustetaan fossiilisten materiaalien korvaamista biopohjaisilla, kierrätettävillä ja meressä biohajoavilla materiaaleilla – ks. CLC:n hiilijalanjälkeä koskeva kannanotto (4).
Luodaan kannusteet biopohjaisen teknologian skaalamiseen ja biomateriaalien varhaiseen kaupallistamiseen. esimerkiksi asettamalla julkisen sektorin materiaalihankinnoille biomateriaalien vähimmäiskiintiöt.
Luodaan biomateriaalitietokanta ja biotalouden innovaatiokeskus biomateriaalien käytön ja investointien edistämiseksi.

Huom. Tämä on suomenkielinen käännös virallisesta englanninkielisestä lausunnostamme, joka löytyy täältä.

Lisätiedot: Juha Turkki, kehitysjohtaja, Climate Leadership Coalition, juha.turkki@clc.fi, p. +358 45 3461925, Jouni Keronen, toimitusjohtaja, Climate Leadership Coalition, jouni.keronen@clc.fi , p. +358 50 4534881

Lähteet:

Brief on the role of the forest-based bioeconomy in mitigating climate change through carbon storage and material substitution. Grassi, Giacomo – Fiorese, Giulia – Pilli, Roberto – Jonsson, Klas – Blujdea, Viorel – Korosuo, Anu & Vizarri, Matteo, Euroopan komissio, 2021.
Lignin – an alternative precursor for sustainable and cost-effective automotive carbon fibre Mainka, Hendrik – Täger, Olaf – Körner, Enrico – Hilfert, Liane – Busse, Sabine – Edelmann, Frank T. – Herrmann, Axel S, 2015.
EU tarvitsee kokonaisvaltaisen maankäytön ja biotalouden strategian, CLC Policy Brief, 2021.
Ehdotus hiilijalanjäljen määrittelemisestä tuotteille ja materiaaleille, CLC Policy Brief, 2021.

————————————

LIITE I: Esimerkkejä innovatiivisista biopohjaisista tuotteista

Rakentaminen ja kotitaloudet

Ristiinlaminoitu massiivipuu, tyypillisimpiä käyttötarkoituksia ovat rakennusten runkojen kantavat osat, kuten seinät, lattiat ja katot, jotka korvaavat esimerkiksi betonirakenteita. Ristiinlaminoituja massiivipuulevyjä käytetään myös julkisivuverhoilussa ja sisäverhouksessa. Useita kehittäjiä, mm. Stora Enso,
NeoLigno®, biopohjainen ja turvallinen luonnollinen sideaine, joka ei sisällä haitallisia yhdisteitä, kuten formaldehydiä ja isosyanaattia. Voidaan käyttää eristeissä, lastulevyissä ja paneeleissa. Kehittäjänä Stora Enso.
Lineo®, luonnonmukainen sidoskomponentti joka korvaa fossiilisia fenoleita vanerissa. Kehittäjä Stora Enso.
Selluloosavaahto, biopohjainen vaahtomateriaali ääni- ja rakennuseristämiseen, kehittäjänä Stora Enso.
Biopohjaiset hiilikuidut selluloosasta ja ligniinistä. Hiilikuituja käytetään esim. rakennusalalla. Kehittäjinä, mm. Stora Enso ja Cordenca. Hankkeen pilottitehdas valmistuu Saksassa vuoden 2021 aikana.
Puupohjaiset komposiittimateriaalit, UPM Biocomposites ja suomalainen Mysoda ovat kehittäneet lähes kokonaan uusiutuviin raaka-aineisiin pohjautuvan kodinkoneen. Biopohjainen hiilihapotuslaite on tullut lokakuun 2020 aikana myyntiin Suomessa ja useissa muissakin Euroopan maissa.
Biokomposiitti 3D-tulostukseen . UPM Formi ‑biokomposiitilla on ominaisuuksiltaan erittäin laadukas, ja sillä on pienempi hiilijalanjälki kuin fossiilisilla materiaaleilla. Tässä biokomposiitissä yhdistyy muovin muokkautuvuus ja puun lujuus ja kestävyys. Verrattuna perinteiseen öljypohjaiseen muoviin biokomposiitista valmistetun tuotteen hiilipäästöt ovat jopa 50 prosenttia pienemmät. Kehittäjänä UPM.
Ligniini asvaltissa . Stora Enso ja ruotsalainen tie- ja infrastruktuuriyhtiö Svevia testaavat ligniiniä sisältävää asvalttia Ruotsin teillä. Ligniini toimii asvaltissa sidosaineena, jolla korvataan jopa puolet asvaltin sisältämästä öljypohjaisesta bitumista.
Nanoselluloosa – tehokas apu kaivosten prosessivesien puhdistukseen. Puusta tehty nanoselluloosa pidättää tehokkaasti metalli- ja sulfaatti-ioneja, joita esiintyy metallikaivosten prosessivesissä ja joiden poistaminen muulla keinoin on hankalaa. Kehittäjinä Helsingin yliopisto ja UPM.
Paptic® on uusi biopohjainen kierrätettävä, uudelleenkäytettävä ja biohajoava uuden sukupolven pakkausmateriaali, joka on valmistettu kierrätysmateriaaleista. Kaikki Paptic-materiaalit ovat ympäristöystävällisiä ja turvallisia käyttää arjessa. Paptic on sitoutunut vähentämään ympäristöjalanjälkeään aktiivisella ja vastuullisella lähestymistavalla kestävien tuotteiden suunnitteluun ja valmistukseen sekä toimintaan sen toimitiloissa. Paptic® on resurssitehokas materiaali.

Energia ja kaivos- ja liikenneala

Biopohjaisia hiilikuituja, käytetään mm. autoteollisuudessa sekä tuulivoimaloiden tornirakenteissa ja voimaloiden lavoissa . Käytettäessä biopohjaista hiilikuitua myös valmistuksen aikaiset päästöt ovat pienemmät. Tuulivoimateollisuus käyttää 20 prosenttia maailmassa tuotetuista hiilikuiduista, mikä voitaisiin korvata biopohjaisilla hiilikuiduilla. Kehittäjinä, mm. Stora Enso ja Cordenca. Hankkeen pilottitehdas valmistuu Saksassa vuoden 2021 aikana.
Laminoitua viilipuuta käytetään tuulivoimaloissa korvaamaan terästä. Koko tuotantoketjun hiilidioksidipäästöjä voidaan vähentää 80 prosenttia, kun energiaintensiivistä terästä ei enää tarvita. Kehittäjinä VESTAS ja ruotsalainen Modvion.
Ligniinipohjaiset akkujen anodimateriaalit ovat korvaamassa synteettistä grafiittia tuoden uusiutuvia vaihtoehtoja esimerkiksi autoteollisuudelle. Kehittäjänä Stora Enso.
Biohiili harvinaisten metallien korvaajaksi aurinkokennoissa. Lignoselluloosan komponenttien luontaiset ominaisuudet voivat tarjota mahdollisuuksia täysin uusilla elektroniikan alueilla. Lignoselluloosapohjaiset materiaalit mahdollistavat uusia ratkaisuja elektronisiin sovelluksiin energian tuotannossa ja varastoinnissa. Asiaa tutkitaan FinnCERES-tutkimusohjelmassa,

Pakkaukset

Useat erilaiset biopohjaiset pakkausratkaisut ovat korvaamassa muovin ja alumiinin pakkauksissa.
- Mikrofibrilloitu selluloosa elintarvikkeiden pakkauksissa, nestepakkauksissa, noutoruokapakkauksissa, suojakelmuissa, jne.
- Selluloosavaahto suojapakkauksiin, yleispakkauksiin, lämpöpakkauksiin, ääni- ja rakennuseristykseen tai jopa hydroviljelyyn.
- Kehittäjä Stora Enso.
Woodly® on täysin uudentyyppinen muovi, jota valmistetaan havupuusellusta ja jossa on perinteisten fossiilisten muovien parhaat ominaisuudet. Woodly on muovautuvaa, mutta kuitenkin erilaista kuin tuntemamme muovi. Kehittäjänä
Sulapac®-tuotteet on valmistettu puuhakkeesta ja biohajoavista luonnon sidosaineista. Materiaali on ominaisuuksiltaan muovinkaltaista. Se kestää vettä ja rasvaa eikä päästä läpi happea. Sulapac®-tuotteita voi muotoilla rajattomasti. Sulapac® on kustannuksiltaan kilpailukykyinen muovin kanssa, ja sitä voidaan massatuottaa samoilla laitteilla kuin muovia. Kehittäjänä Sulapac.

Tekstiilit

Spinnova on kehittämässä selluloosapohjaista tekstiilikuitua. Yrityksen tuotantoteknologia säästää vettä, energiaa ja vähentää kemikaalien käyttöä. Teknologian ansiosta tekstiilikuituja voidaan valmistaa huomattavasti ekologisemmin kuin puuvilla- tai öljypohjaisia kuituja käyttävien kilpailevien teknologioiden avulla. Spinnovan tekstiilikuitu on sataprosenttisesti biohajoavaa. Kehittäjänä Spinnova.
TreeToTextile on regeneroitu uusiutuva, kestävästi tuotettu selluloosakuitu, jonka raaka-aine on peräisin kestävästi hoidetuista metsistä.
Ioncell®-teknologia muuntaa käytettyjä tekstiilejä, selluloosaa ja jopa vanhoja sanomalehtiä uusiksi tekstiilikuiduiksi kestävästi ja ilman haitallisia kemikaaleja. Prosessi muuntaa selluloosan kuiduiksi, joista puolestaan voidaan tehdä kestävää kangasta.