Hiilikädenjälki ja ligniini

Toimintojen ja tuotteiden haitallisia ilmastovaikutuksia mitataan hiilijalanjäljellä. Myönteisiä ilmastovaikutuksia kuvaava vastaava suure on hiilikädenjälki. Esimerkki teollisuudenalasta, jonka hiilikädenjälki on suurempi kuin hiilijalanjälki, on mekaaninen puunjalostusteollisuus. Kemiallisella puolella ligniini on vaihtoehto fossiilisten materiaalien korvaajaksi.

Hiilijäljen yksikkönä voi olla esimerkiksi hiilidioksidiekvivalenttitonni vuotta kohti. Tämä tarkoittaa sitä, että kunkin päästölähteen Ilmastovaikusta verrataan laskennallisesti hiilidioksidimäärään, joka tuottaa samansuuruisen ilmastovaikutuksen. Suomen kasvihuonekaasupäästöt ovat nykyään yhteensä kertaluokkaa 50 miljoonaa hiilidioksidiekvivalenttitonnia vuodessa [1], koko maailmassa 58 miljardia tonnia vuonna 2019 [2]. Suomessa suurimmat hiilidioksidipäästöt liittyvät energian tuotantoon ja kulutukseen (71

Hiilikädenjälki

Yksittäisellä tuotteella tai toimialalla voi olla suurempi myönteinen kuin kielteinen vaikutus ilmastonmuutokseen. Hiilijälki voi siis olla myös positiivinen. Tällöin puhutaan hiilikädenjäljestä. Näin on muun muassa mekaanisessa puunjalostuksessa. Otetaanpa esimerkiksi satavuotinen perheyritys, viime syksynä pörssin mennyt Koskisen oyj. Lähes puolet sen liikevaihdosta on sahatavaraa [3], suuri osa asiakkaan toiveiden mukaan mitallistettua ja jatkojalostettua. Yrityksen tuottaman sahatavaran hiilikädenjälki on lähes 28-kertainen hiilijalanjälkeen verrattuna (kuva 1). Tämä perustuu siihen, että sahatuotteisiin sitoutunut hiili ei vapaudu ympäristöön, vaan jää rakenteisiin vuosiksi, vuosikymmeniksi, jopa vuosisadoiksi.

Lähes yhtä suuri osuus kuin sahatavaralla Koskisen oyj:n liikevaihdosta on vanerin ja lastulevyn tuotannolla Sen vastaava hiilijälkissuhdeluku ei ole läheskään yhtä häikäisevä – vain kolminkertainen – mutta kokonaisuuden kannalta lastulevytuotannolla on suuri merkitys, sillä se käyttää sahalla ja vaneriviilutuksessa syntyvät purut ja lastut, jotka ennen menivät poltettaviksi.   

Ligniini

Kemiallisesti ligniini on ryhmä rakenteeltaan vaihtelevia heterogeenisia aromaattisia polymeerejä (kuva 2), kokeellisesti määritetty moolimassa 6000–54000 eristämismenetelmästä riippuen. Ligniiniä on kaikissa kasveissa, eniten puissa. Se on yksi kolmesta puun päärakennusaineesta selluloosan ja hemiselluloosan ohella. Ligniini vastaa puun mekaanisesta lujuudesta, sillä se liimaa selluloosakuidut ja hemiselluloosan yhteen. Sen tehtävänä on myös suojata kasvisoluja mikrobeilta. [5] Havupuissa ligniiniä on lähes kolmannes (30

Ligniiniä saadaan pääasiassa selluloosan valmistuksen sivutuotteena. Puuhaketta keitetään lipeäliuoksessa, johon selluloosa ei liukene, mutta valtaosa ligniinistä (yli 90

Suomessa tuotetaan selloosaa runsaat 8 miljoonaa tonnia vuodessa, koko maailmassa noin 190 miljoonaa tonnia ja vastaavasti ligniiniä 70 miljoonaa tonnia. Valtaosa ligniinistä (88

Ligniiniä voidaan erottaa puumassasta myös fraktioimalla. Tässä menetelmässä lignoselluloosan ainesosat erotetaan ligniiniin, selluloosaan ja hemiselluloosaan. Ligniini voidaan sen jälkeen eristää keittoliuoksesta puhtaampana kuin muilla menetelmillä, näin saatu ligniini on rikitön ja sillä on matala sokeripitoisuus. [10]

Uuden sukupolven tuotteita

Ihan viime vuosina ligniiniä on tutkittu paljon ja kehitetty uusia käyttötapoja [10]. Aalto-yliopiston analyysin [11] mukaan se ”voi esimerkiksi

• korvata vanerissa, kova- ja lastulevyissä sekä laminaateissa käytettäviä formaldehydi-fenolihartsiliimoja osittain tai kokonaan
• olla raaka-aineena biokemikaaleille ja toiminnallisille pinnoitteille, jotka parantavat esimerkiksi tuotteiden säänkestoa
• olla tulevaisuudessa hiilikuidun raaka-aineena esimerkiksi autoissa ja lentokoneissa sekä
• toimia materiaalina biomuovien ja nestemäisten polttoaineiden valmistuksessa.”

Mahdollisuudet ovat siis moninaiset [12].

Lineo® by Stora Enso on kuiva, rakeinen ligniinituote [13]. Sitä valmistetaan Stora Enson Sunilan tehtaalla Kotkassa noin 50 000 tonnia vuodessa. Se on kraftligniiniä eli siis sulfaattiselluloosaprosessin sivutuotetta. Ligniinin erottamisessa käytetään Valmet LignoBoost® ‑teknologiaa [14]. ”Sunilan tehdas on maailman suurin kraftligniiniä erottava tehdas. Tehtaalla ligniiniä on valmistettu teollisessa mittakaavassa vuodesta 2015.” [15] Osa poltetaan kuitenkin edelleen energiantuotannossa. Ympäristön kannalta sekään ei ole huono vaihtoehto, sillä se korvaa fossiilisia polttoaineita. Lineosta valmistetaan ligniinipohjaista sideainetta nimeltä NeoLigno, joka myöskin on Stora Enson tuotemerkki. Lineon ”teknisiä tietoja ei ole mahdollista antaa” julkisuuteen, sanoo Stora Enson viestintäjohtaja Satu Härkönen. Kysymisestä huolimatta hän ei myöskään kerro, missä NeoLignoa valmistetaan.

Zero on Koskisen Oyj:n kalustelevy. Sitä voidaan työstää samoin kuin lastulevyä. Sen puuaines (90

Ahokkaan oma ura on tiukasti sidoksissa Koskisen Oyj:hin. Hän on opiskellut Lappeenrannan teknillisessä yliopistossa kemianteollisuuden ja soveltavan kemian koulutusohjelmassa sekä työskennellyt Kemiran tutkimuskeskuksessa ja Reka Kaapeli Oy:ssa. Viimeiset 26 vuotta hän on ollut Koskisen Oyj:n palveluksessa useissa eri tehtävissä, päällimmäisenä levyteollisuuden tuotekehitys, mutta myös tuotepäällikön ja asiakkaiden teknisen tuen tehtäviä. Työ on ollut kiinnostavaa ja monipuolista. Erityisesti hän haluaa painottaa, että metsäala on varteenotettava vaihtoehto urasuunnitelmille ja tarjoaa tulevaisuudessakin monipuolisia, myös kansainvälisiä tehtäviä. Hän on toiminut myös Metsäteollisuuden koululähettinä.

Lähteitä ja lisää luettavaa

[1] Tilastokeskus (2021): Kasvihuonekaasupäästöt 2021 pysyivät edellisvuoden tasolla https://www.stat.fi/julkaisu/cktlcpwag38sg0c5561iqop0y

[2] United Nations Environment Programme UNEP (2021): Emissions Gap Report 2021, s. XVII https://www.unep.org/resources/emissions-gap-report-2021

[3] Koskisen Oyj: Vastuullisuusraportti 2021, s. 7 https://koskisen.fi/wp-content/uploads/2023/01/Koskisen-Vastuullisuusraportti-2021.pdf

[4] edellä mainittu, s. 36

[5] Freyberg, Carl (2020): Ligniini kemiallisessa metsäteollisuudessa ilmastonmuutoksen näkökulmasta. Kandidaatintyö. Lappeenrannan–Lahden teknillinen yliopisto. [6] National Library of Medicine, National Center for Biotechnology Information, PubChem, Compound Summary: Coniferyl alcohol https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Coniferyl-alcohol#section=2D-Structure

[7] National Library of Medicine, National Center for Biotechnology Information, PubChem, Compound Summary: Lignin https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/lignin, https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/lignin#section=Names-and-Identifiers, https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/lignin#section=Computed-Descriptors

[8] Wikipedia-artikkeli Ligniini https://fi.wikipedia.org/wiki/Ligniini

[9] YLE, Elävä arkisto: Lievestuoreen lipeälampi https://yle.fi/aihe/artikkeli/2007/01/05/lievestuoreen-lipealampi

[10] Salo, Juho (2022): Ligniinin uudet sovelluskohteet. Opinnäytetyö. Tampereen ammattikorkeakoulu. https://www.theseus.fi/bitstream/handle/10024/786419/Salo_Juho.pdf?sequence=2&isAllowed=y

[11] Aalto-yliopisto (2018): Ligniinin avulla eroon fossiilisista materiaaleista https://www.aalto.fi/fi/uutiset/ligniinin-avulla-eroon-fossiilisista-materiaaleista

[12] O’Brian, Hugh: Lignin is finding new high-value, low-carbon ways to replace fossil-based chemicals https://www.valmet.com/media/articles/pulping-and-fiber/creating-value-added-from-lining/

[13] Stora Enso: Korvaa fossiilipohjaisia raaka-aineita Lineo® by Stora Enso -ligniinillä https://www.storaenso.com/fi-fi/products/lignin/lineo

[14] Lignin extraction with LignoBoost® https://www.valmet.com/pulp/other-value-adding-processes/lignin-extraction/, https://www.valmet.com/pulp/other-value-adding-processes/lignin-extraction/lignoboost-process/

[15] Stora Enso: Biopohjainen sideaine, joka on valmistettu ligniinistä ja joka soveltuu lastulevyn ja eristeiden valmistukseen https://www.storaenso.com/fi-fi/products/bio-based-materials/neoligno-by-stora-enso

[16] Stora Enso (2022): Stora Enso has started lignin granulation https://www.storaenso.com/en/newsroom/news/2022/12/stora-enso-has-started-lignin-granulation

[17] STT Info (2022): Maailman ensimmäinen 100

[18] Stora Enso: A natural binding agent, ideal for particleboard https://www.storaenso.com/en/products/bio-based-materials/neoligno-by-stora-enso/particle-board, https://info.storaenso.com/webinar-recording-neoligno-koskisen?submissionGuid=b0cbee16-3aaf-4d2d-8ccc-06b10fab3c85