Venevalmistukseen sopivat biohartsit haastavat fossiilimateriaalit suorituskyvyssä ja kierrätettävyydessä– Biomassaa runsaasti saatavilla metsäteollisuudesta
Oulun yliopiston tutkijat ovat kehittäneet uusia biomassapohjaisia hartsimateriaaleja, joilla voidaan korvata nykyiset öljypohjaiset materiaalit komposiittituotteiden kuten veneiden valmistuksessa. Biopohjaiset hartsit ovat vähintään yhtä lujia kuin nykyiset materiaalit. Raaka aineita saadaan metsä- ja maatalouden sivuvirroista.
Polyesterihartseja hyödynnetään erilaisissa lasikuitukomposiittirakenteissa, kuten veneissä ja asuntovaunuissa. Epoksihartseja hyödynnetään puolestaan laajasti liimoina ja korkean suorituskyvyn komposiiteissa esimerkiksi urheiluvälineissä; mailoissa ja sauvoissa.
Uusi tutkimus osoittaa, että biomassapohjaisista alustakemikaaleista valmistetut kertamuoveina hyödynnettävät epoksi- ja polyesterihartsit ovat tekniseltä suorituskyvyltään yhtä hyviä tai parempia kuin nyt käytössä olevat materiaalit.
– Esimerkiksi kehittämämme biomassapohjainen polyesterihartsi antaa jopa 76 prosenttia suuremman vetolujuuden kuin kaupallinen, fossiilisista raaka-aineista valmistettu polyesterihartsi, toteaa väitöskirjatutkija Mikko Salonen.
– Biopohjaisesta raaka-aineesta tuotetuilla hartsimateriaaleilla ei tule olemaan merkittävää hintaeroa fossiilisiin hartseihin, arvioi Oulun yliopiston yliopistotutkija dosentti Juha Heiskanen. Kun biopohjaisesta massasta on tuotettu biokemikaalia, sitä voidaan käsitellä raaka-aineena jo olemassa olevilla kemianteollisuuden tuotantolinjoilla.
Lisäksi uudet materiaalit voivat tarjota ratkaisun komposiittirakenteiden, kuten veneiden ja tuulivoimaloiden siipien kierrättämiseen, mikä on nykyään vaikeaa. Uusia materiaaleja pystytään nimittäin kierrättämään kemiallisesti uudelleenhyödynnettäviksi lähtöaineiksi, toisin kuin nykyisiä materiaaleja.
Maailman öljyvarannoista alle kaksi prosenttia sijaitsee EU:n alueella, joten biotalous ja biomateriaalien käytön lisääminen nähdään myös keskeisinä keinoina vähentää Euroopan riippuvuutta fossiilisten raaka-aineiden tuonnista.
Biohartsit tehdään metsä- ja maatalouden runsaista sivuvirroista
Uudet materiaalit ja tutkimus liittyvät bio- ja kiertotalouteen. Biohartsien valmistuksessa tarvittavia alustakemikaaleja, kuten hydroksimetyylifurfuraalia ja furfuraalia valmistetaan selluloosasta ja hemiselluloosasta, joiden raaka-aineeksi puolestaan soveltuvat erilaiset metsä- ja maatalouden sivuvirrat, kuten sahanpuru ja olki. Jätteeksi jäävä biomassa muutetaan korkean jalostusasteen materiaaleiksi.
Tutkijoiden toiveena on, että biotalouden alan monipuoliseen kehittämiseen herättäisiin Suomessa, jossa on runsaasti erilaisia lignoselluloosapohjaisia raaka-aineita, ennen kuin muut toimijat karkaavat edelle. Maatalouden sivuvirtoja hyödynnetään jo voimakkaasti esimeriksi Keski-Euroopassa.
– Suomessa metsäteollisuudessa on perinteisesti keskitytty selluloosan valmistustekniikoihin. Uusilla menetelmillä hyödynnetään jo ligniiniä, mikä kuitenkin riippuu puulajista, Heiskanen kuvaa.
Kemianteollisuudessa biojalostuksen keinoin monenlaisista kasveista tuotettuja alustakemikaaleja voidaan hyödyntää laajasti. Yhdistämällä kemianteollisuuden menetelmiä yhä vahvemmin metsäteollisuuteen, voi syntyä arvokkaita biotalouspolkuja.
– Bioraaka-aineiden jalostaminen uusiksi korkean suorituskyvyn materiaaleiksi ja tuotteiksi tarjoaa mahdollisuuden laajentaa biotalouden alaa merkittävästi, jatkaa biohartsitutkimusten vastuullisena johtajana toimiva Heiskanen, jonka tiimissä seitsemän tutkijaa kehittää biomassapohjaisia materiaaleja. Patentteja on jo kolme, ja pilottimittakaavaan siirtymiseen etsitään parhaillaan yhteistyökumppaneita.
Uudet epoksihartsitutkimuksen Circular composite materials: Biomass-based furan epoxies with high-performance and closed-loop recyclability tulokset on julkaistu helmikuussa 2026. Oulun yliopistossa suoritetussa tutkimuksessa oli mukana tutkijoita Italiasta ja Ruotsista. Tutkimus tehtiin Business Finlandin rahoittamassa FurBio-veturiyritysprojektissa, joka päättyi vuonna 2025.
Polyesterihartseihin liittyvä kehitystyö on parhaillaan käynnissä Interreg Aurora -ohjelman rahoittamassa SUSBICO-hankkeessa. Uusia materiaaleja testataan ja hyödynnetään komposiiteissa tiiviissä yhteistyössä Luulajan Teknillisen yliopiston tutkijoiden kanssa. Ensimmäiset tulokset julkaistiin marraskuussa 2025: Unsaturated Polyester Resins from Biobased Furfural-Derived Sulfur-Bridged Difuran Monomer.
|
Lue lisää SUSBICO-projektista, jossa biomateriaaleja kehitetään edelleen |
