Lisäarvoa hybridihaapapuusta. Räätälöidystä biomassasta monipuoliseksi kemianteollisuuden raaka-aineeksi
Väitöstilaisuuden tiedot
Väitöstilaisuuden päivämäärä ja aika
Väitöstilaisuuden paikka
Tiedekeskus Pilke (Ounasjoentie 6, 96200 Rovaniemi, Suomi)
Väitöksen aihe
Lisäarvoa hybridihaapapuusta. Räätälöidystä biomassasta monipuoliseksi kemianteollisuuden raaka-aineeksi
Väittelijä
Filosofian Maisteri Pasi Korkalo
Tiedekunta ja yksikkö
Oulun yliopiston tutkijakoulu, Teknillinen tiedekunta, Kestävä kemia
Oppiaine
Kemia
Vastaväittäjä
Emeritusprofessori Raimo Alén, Jyväskylän yliopisto
Kustos
Professori Ulla Lassi, Oulun yliopisto
Hybridihaavan kuoresta uusia kemian tuotteita
Hybridihaavan kuoren uutteet ja koostumus mahdollistavat sen hyödyntämisen useissa kemian alan käyttökohteissa. Aiheesta Oulun yliopiston tutkijakoulusta väittelevän Luonnonvarakeskuksen (Luke) tutkijan Pasi Korkalon mukaan hybridihaavan arvostus Suomessa voisi kasvaa, jos sen biomassalle löydetään uusia käyttökohteita. Väitöstyössä tutkittiin hybridihaapakloonien kuoribiomassojen kemiallista koostumusta, tuotettiin kuoriuutteesta aktiivihiiltä, ja kuoren hemiselluloosasta torjunta-ainekemikaalia. Kaikki kemikaalituotteet erotettiin kuoresta kaskadiprosessointiperiaatteita noudattaen.
Eurooppalaisesta ja amerikkalaisesta haapapuusta risteytetty hybridihaapa rantautui Suomeen 1950-luvulla. Puulaji kiinnosti muun muassa selluteollisuutta nopean kasvuvauhtinsa ansiosta. Puu ei kuitenkaan yltänyt valtapuulajien rinnalle, koska puumarkkinat ehtivät muuttua, ennen kuin hybridihaavat 20–25 vuoden kasvukierrollaan olivat hakkuukypsiä.
”Nykyisin Suomessa hybridihaapa nähdään mahdollisuutena lisätä monimuotoisuutta havupuuvaltaisissa metsissä. Puun arvostuksen voi arvella kohoavan, jos biomassalle löydetään uusia käyttökohteita. Niitä voi löytyä esimerkiksi soveltavasta kemiasta”, kertoo Pasi Korkalo.
Kuoresta kaikki irti kaskadiprosessoinnilla
Hybridihaavan kuoren uutteet ja kemiallinen koostumus mahdollistavat sen hyödyntämisen useissa kemian alan käyttökohteissa. Väitöstutkimuksen tavoitteena oli tuottaa kaskadiprosessointiperiaatteita noudattaen samasta kuorimassasta useita erilaisia jakeita jatkojalostukseen ketjuttamalla eri prosessimenetelmiä.
Ensin hybridihaapapuun kuoren uutteista tuotettiin hiilivaahtoa, jolla voidaan korvata muun muassa fossiiliperäisiä vaahtokemikaaleja lämmönsietokykyä vaativissa eriste- tai täyteainesovelluksissa. Jäykkä vaahto toimii hyvin myös aktiivihiilen tukiaineena.
Kuoren uuteaineiden erotuksen jälkeen kuorimassa hyödynnettiin edelleen torrefioimalla (eli hapettomissa olosuhteissa paahtamalla) kuorijäännöksestä tislettä torjunta-aineeksi. Tisle todettiin toimivaksi kemikaaliksi tiettyjen rikkakasvien ja sienitautien torjunnassa.
Kaskadiprosessointiin keskittyvässä tutkimuksessa havaittiin myös, että vaahtojen raaka-aineen erotuksessa käytetty kuumavesiuutto paransi jäljelle jäävästä kuoren uuttojäännöksestä tuotetun kemikaalin torjuntatehoa rikkakasveja vastaan.
Kemikaalien tuotannosta jää jäljelle torrefioitu kuoriperäinen biomassa, jota voitaisiin hyödyntää edelleen esimerkiksi biohiilen raaka-aineena, tai energiantuotannossa.
Pasi Korkalo toteaa: "Kuoren kaskadiprosessoinnin avulla yhdestä raaka-aineesta voidaan jalostaa useita lisäarvojakeita jatkohyödynnettäväksi. Tämä voi herättää uutta kiinnostusta hybridihaavan ja sen biomassan käyttömahdollisuuksiin"
Tutkimustyö toteutettiin Suomen Luonnonvarain Tutkimussäätiön tuella Luonnonvarakeskuksessa hybridihaapapuuta tutkivassa projektissa (2019–2021), ja väitöstyö Oulun yliopiston Kestävän kemian tutkimusyksikössä.
Eurooppalaisesta ja amerikkalaisesta haapapuusta risteytetty hybridihaapa rantautui Suomeen 1950-luvulla. Puulaji kiinnosti muun muassa selluteollisuutta nopean kasvuvauhtinsa ansiosta. Puu ei kuitenkaan yltänyt valtapuulajien rinnalle, koska puumarkkinat ehtivät muuttua, ennen kuin hybridihaavat 20–25 vuoden kasvukierrollaan olivat hakkuukypsiä.
”Nykyisin Suomessa hybridihaapa nähdään mahdollisuutena lisätä monimuotoisuutta havupuuvaltaisissa metsissä. Puun arvostuksen voi arvella kohoavan, jos biomassalle löydetään uusia käyttökohteita. Niitä voi löytyä esimerkiksi soveltavasta kemiasta”, kertoo Pasi Korkalo.
Kuoresta kaikki irti kaskadiprosessoinnilla
Hybridihaavan kuoren uutteet ja kemiallinen koostumus mahdollistavat sen hyödyntämisen useissa kemian alan käyttökohteissa. Väitöstutkimuksen tavoitteena oli tuottaa kaskadiprosessointiperiaatteita noudattaen samasta kuorimassasta useita erilaisia jakeita jatkojalostukseen ketjuttamalla eri prosessimenetelmiä.
Ensin hybridihaapapuun kuoren uutteista tuotettiin hiilivaahtoa, jolla voidaan korvata muun muassa fossiiliperäisiä vaahtokemikaaleja lämmönsietokykyä vaativissa eriste- tai täyteainesovelluksissa. Jäykkä vaahto toimii hyvin myös aktiivihiilen tukiaineena.
Kuoren uuteaineiden erotuksen jälkeen kuorimassa hyödynnettiin edelleen torrefioimalla (eli hapettomissa olosuhteissa paahtamalla) kuorijäännöksestä tislettä torjunta-aineeksi. Tisle todettiin toimivaksi kemikaaliksi tiettyjen rikkakasvien ja sienitautien torjunnassa.
Kaskadiprosessointiin keskittyvässä tutkimuksessa havaittiin myös, että vaahtojen raaka-aineen erotuksessa käytetty kuumavesiuutto paransi jäljelle jäävästä kuoren uuttojäännöksestä tuotetun kemikaalin torjuntatehoa rikkakasveja vastaan.
Kemikaalien tuotannosta jää jäljelle torrefioitu kuoriperäinen biomassa, jota voitaisiin hyödyntää edelleen esimerkiksi biohiilen raaka-aineena, tai energiantuotannossa.
Pasi Korkalo toteaa: "Kuoren kaskadiprosessoinnin avulla yhdestä raaka-aineesta voidaan jalostaa useita lisäarvojakeita jatkohyödynnettäväksi. Tämä voi herättää uutta kiinnostusta hybridihaavan ja sen biomassan käyttömahdollisuuksiin"
Tutkimustyö toteutettiin Suomen Luonnonvarain Tutkimussäätiön tuella Luonnonvarakeskuksessa hybridihaapapuuta tutkivassa projektissa (2019–2021), ja väitöstyö Oulun yliopiston Kestävän kemian tutkimusyksikössä.
Viimeksi päivitetty: 27.3.2023