Kestävämmän tulevaisuuden innovaatioita

Savonlinnassa sijaitsee Xamkin Kuitulaboratorio, jossa työskennellään biotalouden innovaatioiden parissa. 

Kaakkois-Suomen ammattikorkeakoulu Xamk kouluttaa tulevaisuuden osaajia ja harjoittaa laajaa tutkimus-, kehittämis- ja innovaatiotoimintaa (TKI) kampuksillaan Mikkelissä, Savonlinnassa, Kouvolassa ja Kotkassa. Xamkin TKI-toiminnan neljä vahvuusalaa ovat Metsä, ympäristö ja energia, Kestävä hyvinvointi, Digitaalinen talous, sekä Logistiikka ja merenkulku. Ensin mainittuun vahvuusalueeseen kuuluvilla ympäristöteknologian opetuksella ja ympäristöturvallisuuden tutkimuksella on Kaakkois-Suomen ammattikorkeakoulussa jo pitkät perinteet.

Viime vuosina TKI-toiminnassa on panostettu biotalousosaamiseen, joka on tärkeä osa tätä ympäristöteknologian ja -turvallisuuden kokonaisuutta. Biotalouden edistäminen on tärkeää myös kansallisesti, joten Xamk on saanut opetus- ja kulttuuriministeriön erityisrahoitusta siihen liittyvään tutkimukseen (Bioproduct and Clean Bioeconomy – RDI Flagship in Xamk). Xamkin biotalouden tutkimustoiminnalla on suuri merkitys niin  alueellisesti, kansallisesti kuin kansainvälisestikin.

Biokaasualan keskittymä

Mikkelin EcoSairilaan nousee uudenlainen kehittämisympäristö Kaakkois-Suomen ammattikorkeakoulu Xamkin ja Mikkelin kaupungin jätehuoltoyhtiö Metsäsairila Oy:n yhteistyönä. Tämän kokonaisuuden tavoitteena on auttaa biokaasuyhtiöitä kehittämään toimintaansa ja tehdä biokaasun tuotantoprosessista entistä energia- ja kustannustehokkaampaa.

– Biokaasulaitokset ovat yleistyneet Etelä-Savossa ja muualla Suomessa ja lisää nousee koko ajan. EcoSairilaan rakennettavassa kokeiluympäristössä voidaan testata biokaasulaitosten energiatehokkuutta ja kannattavuutta parantavia menetelmiä, kertoo Xamkin tutkimuspäällikkö, TkT Hanne Soininen.

EcoSairilaan sijoittuvassa koeympäristössä testejä tehdään hallitusti ja kustannustehokkaasti, jolloin niiden käyttöönotto täyden mittakaavan laitoksissa on riskittömämpää. Laboratorio- ja demonstraatiomittakaavan kokeet tuovat uutta tietoa esimerkiksi biokaasulaitosten optimoinnista ja haitta-aineiden vaikutuksesta biokaasuprosessiin. 

Näistä tutkimustuloksista hyötyvät erityisesti biokaasualan toimijat, maatalousyrittäjät, jätehuolto- ja energia-alan yhtiöt ja tutkimuslaitokset ympäri Suomen. Koeympäristö mahdollistaa biokaasualan kansallisen ja kansainvälisen tason yritysten ja tutkimuslaitosten kehittämisympäristön ja -verkoston muodostumisen Etelä-Savoon.

– Pystymme osallistumaan kehittämisympäristön rakentamiseen yhdessä Metsäsairila Oy:n kanssa kahden samanaikaisen biokaasuun keskittyvän hankkeen ansiosta, Soininen kiittelee.

BioCir- ja BioLuuppi -hankkeet saivat yhteensä yli 1,1 miljoonan euron rahoituksen Etelä-Savon ELY-keskukselta Euroopan aluekehittämisen rahastosta (EAKR). Hankkeita rahoittavat myös Etelä-Savon Energia Oy, Suur-Savon Energiasäätiö sr, BioHauki Oy ja Juvan Bioson Oy.

Pakkauksia sivuvirroista

Teollisuustoiminnassa syntyy edelleen merkittävä määrä sivuvirtoja, joita ei hyödynnetä, vaan ne päätyvät poltettavaksi tai kaatopaikalle. Samaan aikaan pakkausala kehittyy nopeasti ja uusille, ekologisille pakkausmateriaaleille on kysyntää. 

Xamkin biotuotemuotoiluympäristöä kehitetään Kouvolassa. Tätä tukee Biotalouden uudet tuulet (BUT) –hankkeen pilotointi, jossa selvitetään pakkausmateriaalien valmistusta seudun teollisuuden biopohjaisista sivuvirroista. 

Pakkausmateriaalien kehittyminen on tärkeää muovittomuuteen tähtäävässä yhteiskunnassa. Yritysten sivuvirrat, biotuotemuotoilu ja pakkauskehitys ovat sidoksissa toisiinsa.

– Tutkimme ihmisravinnoksi kelpaamattomia biopohjaisia sivuvirtoja, jotka ovat yrityksille lähes arvottomia. Tavoitteemme on löytää näille materiaaleille välivaihe esimerkiksi pakkausmateriaalina tai kasvatusruukkuina ennen kuin materiaali poistuu kierrosta esimerkiksi energiajakeena, selventää tutkimuspäällikkö Kirsi Tallinen.

– Hankkeessa kehitetään uusia pakkausmateriaaleja, rakennetaan materiaalikirjastoa ja kehitetään biotuotemuotoilun toimintaympäristöä Kouvolaan, Tallinen jatkaa.

Sisäinen yhteistyö Xamkin eri yksiköiden välillä on usein saanut aikaan avauksia uusille tutkimuksille. Sivuvirtojen pakkauskäytön tutkimusta tehdään tiiviissä yhteistyössä Xamkin kulttuurialan biotuotemuotoilukoulutuksen sekä bio- ja kiertotalouden tutkimuskeskus Biosammon kanssa.

Xamkin Projektityöntekijä Jaana Teiskonen aloitti pakkausmateriaalihankkeen työt kartoittamalla tämän vuoden alussa Kymenlaakson teollisuusyritysten biopohjaisia sivuvirtoja, joita yritykset eivät itse hyödynnä. Sitten hän testasi erilaisten materiaalien sopivuutta lämpöprässäykseen. Nyt on edetty siihen vaiheeseen, jossa lämpöprässäyksessä käytetään hyväksi muottia, jolla voidaan testata materiaalin soveltuminen muotoiluun.

– On haastavaa löytää prässäykseen sopiva koostumus. Se ei saa olla liian märkä eikä liian kuiva ja seoksessa on käytettävä liima-aineena esimerkiksi tärkkelystä, sellua tai kierrätyspaperia, hän kertoo.

Tähän mennessä on tehty sekä onnistuneita että epäonnistuneita kokeita. Sivuvirtamateriaaleja testaukseen luovuttaneille yrityksille toimitetaan raportit siitä, miten kokeet ovat onnistuneet.

Vaikka pilotoinnin osalta hanketyö päättyy kesällä, se on ollut hyvä aloituspotku sivuvirtojen hyödyntämiselle.

– Hankkeesta saatuja kokemuksia sekä hankittua laitteistoa pystytään käyttämään hyväksi biotuotemuotoilukoulutuksessa, jonka seuraava hakuaika on syksyn yhteishaussa, toteaa muotoilijoita kouluttava lehtori Ari Haapanen.

YHTEISTYÖ eri yksiköiden välillä on saanut aikaan avauksia uusille tutkimuksille.

Innovaatioita yhteistyöllä

Xamkin Savonlinnan kampuksella koulutetaan biotuotetekniikan AMK-insinöörejä ja tehdään aiheeseen liittyvää soveltavaa tutkimusta. Xamkin Kuitulaboratorio edistää metsä- ja teknologiateollisuuden kestävää kehitystä ja resurssien järkevää käyttöä. Laitoksen ympärille on kehittynyt biotalouden teknologioita ja liiketoimintaa kehittävä Savonlinnan teknologiapuisto Noheva. Teknologiapuisto yhdistää huipputeknologian ja puunjalostuksen tutkimuksen, tuotekehityksen, opetuksen ja alan johtavat yritykset.

Kuitulaboratorion TKI-toiminta on yrityslähtöistä ja tähtää yritysten kilpailukyvyn parantamiseen. Biotalouteen liittyen laboratoriossa tutkitaan parhaillaan tekstiilijätteen kierrätystä, puunjalostuksen sivuvirtojen hyödyntämistä, uusien sellulaatujen valmistusta, metsäbiojalostamon jäteveden puhdistusta sekä uusia mittaussovelluksia. Uudet biotalouden tuotteet tulevat jatkossa korvaamaan esimerkiksi fossiiliperäisiä raaka-aineita.

– Biotuoteinsinöörien koulutuksen integroiminen jo varhaisessa vaiheessa tutkimusyksikön TKI-toimintaan kasvattaa uutta ja uudella tavalla ajattelevaa biotuoteosaajien sukupolvea, sanoo Kuitulaboratorion johtaja Tapio Tirri.

Kuitulaboratoriossa on kuitu-, vesi- ja lietelaboratoriot, pilotointitilaa ja -laitteistoja aina tuotantomittakaavaan asti sekä siirrettäviä pilotointilaitteistoja tehdaskokeisiin.

Noin 100 yrityksen lisäksi laboratorion tärkeimpiä yhteistyökumppaneita ovat VTT, Luke ja Aalto-yliopisto. Yritysyhteistyön kärkenä ovat suuren mittakaavan teollisten metsäbiojalostamoprosessien teknologiakehitys, teollisten prosessien tehostamiseen tähtäävä nopeiden sekoitusilmiöiden tutkimus, erilaiset käytännön testaukset sekä mikrokiteisen selluloosan tuotannon ja sovellusten kehitystyö.