Väitös

Biohajoavat materiaalit voivat korvata perinteisen muovin entistä useammissa käyttökohteissa

Kasvavan muovinkulutuksen sekä EU:n kiertotalous- ja hiilineutraaliustavoitteiden myötä biopohjaiset materiaaliratkaisut ovat entistä tärkeämmässä asemassa. Biokomposiiteissa öljypohjaisia muoveja korvataan uusiutuvilla raaka-aineilla, kuten puukuiduilla. Puukuitulujitetut biokomposiitit tarjoavatkin ympäristöystävällisen materiaalivaihtoehdon monille erilaisille muovituotteille.

Perinteisissä biokomposiiteissa puukuituja lisätään parantamaan esimerkiksi materiaalin mekaanisia ominaisuuksia tai ulkonäköä, ja samalla muovin käyttötarve vähenee. Näitä pääsääntöisesti biohajoamattomia materiaaleja ei kuitenkaan pysty kierrättämään uudeksi materiaaliksi, koska niille ei toistaiseksi löydy kannattavaa kierrätysjärjestelmää mekaaniseen kierrätykseen, vaan ne päätyvät energiahyötykäyttöön tai kaatopaikoille. Tämän vuoksi biokomposiitit, jotka pohjautuvat kompostoituviin materiaaleihin, tukevat kiertotaloutta tarjoamalla vaihtoehtoisen jätteenkäsittelytavan tuotteille, jotka eivät sovi kierrätykseen.

- Kompostoituvat materiaalitkin voidaan usein kierrättää mekaanisesti uusiomateriaaliksi, kunhan saavutetaan tarvittavat materiaalivirrat kannattavalle liiketoiminnalle, kertoo Heidi Peltola.

DI Heidi Peltola tutki väitöskirjassaan kompostoituvia polylaktidi (PLA) -pohjaisia puukuitukomposiitteja. Teollisen kompostointimahdollisuuden lisäksi kehitetyt puukuitukomposiitit ovat myös täysin biopohjaisia, mikä vähentää riippuvuutta öljystä ja pienentää materiaalin hiilijalanjälkeä.

Peltolan väitöskirjan päätavoitteena oli luoda lisää tietoa PLA-puukuitukomposiittien ominaisuuksiin vaikuttavista tekijöistä, jolloin näiden materiaalien laajempi kaupallinen hyödynnettävyys lisääntyy. Ominaisuuksia parantamalla kompostoituvia biokomposiitteja voi hyödyntää entistä parempaa suorituskykyä vaativissa sovelluksissa, sekä täysin uusissa käyttökohteissa.

- Tutkimuksessa huomattiin esimerkiksi, että puukuitupitoisia PLA-komposiitteja pystyy vaahdottamaan jatkuvatoimisella menetelmällä, mikä mahdollistaisi esimerkiksi vaikeasti kierrätettävien polystyreenivaahtojen korvaamisen, Peltola selittää.

Väitöstyön lopputuloksena on, että oikealla kuituvalinnalla, kuitukäsittelyillä ja tietyillä lisäaineilla voidaan saavuttaa merkittävä parannus puukuitulujitteisten biokomposiittien suorituskykyyn. Paperi- ja kartonkituotteissa käytettävien neitseellisten sellukuitujen lisäksi erilaiset kierrätetyt kuidut, kuten sanomalehdet ja nestepakkauskartonkien kuidut voivat toimia lujitteena biohajoaville komposiiteille.

- Toisin kuin joskus ajatellaan, kompostoituvat tuotteet voivatkin olla mekaanisesti lujia ja soveltuvat pitkänkin käyttöiän kohteisiin, kuten huonekaluihin, Peltola toteaa.

Peltola teki väitöstutkimuksensa Tampereella Teknologian tutkimuskeskus VTT:ssä, jossa hän toimi erikoistutkijana biokomposiitit ja prosessointi -tutkimusryhmässä. Hän on juuri aloittanut työt R&D päällikkönä Sulapac Oy:ssä, jossa kehitetään kierrätettäviä, mikromuovittomia materiaaliratkaisuja korvaamaan perinteisiä muoveja erilaisissa sovelluksissa.

Diplomi-insinööri Heidi Peltolan materiaalitekniikan alaan kuuluva väitöskirja Morphological Effects of Lignocellulosic Fibres on Poly(Lactic Acid) Biocomposites tarkastetaan julkisesti Tampereen yliopiston tekniikan ja luonnontieteiden tiedekunnassa torstaina 5.12.2019 kello 12 alkaen Tampereen yliopiston Sähkötalo S2-auditoriossa osoitteessa Korkeakoulunkatu 3, Tampere.  Vastaväittäjänä toimii TkT Maiju Hietala Brightplus Oy:stä. Kustoksena toimii professori Jyrki Vuorinen tekniikan ja luonnontieteiden tiedekunnasta.

Väitöskirjaan voi tutustua osoitteessa http://urn.fi/URN:ISBN:978-952-03-1363-0

TAMPEREEN YLIOPISTON TIEDOTE 26.11.2019

Kuva: Samuli Peltola