Enemmän biopolttoainetta samasta määrästä puuta? Vetyä aivan uusin prosessein? Päivänpolttavia biotalouden ratkaisuja etsitään LUT-yliopiston uudessa erotustekniikan laboratoriossa. Toimintaa Lahdessa johtaa apulaisprofessori Kristian Melin.
Biotaloudessa hyödynnetään luonnosta saatavia uusiutuvia materiaaleja sekä kehitetään niihin liittyviä innovaatioita ja teknologioita. Nykyaikaisilla erotusprosesseilla arvokkaat raaka-aineet saadaan erotettua nykyisin jätteinä pidettävistä sivuvirroista.
LUT-yliopisto vauhdittaa biojalostusta Lahdessa
Kun apulaisprofessori Kristian Melinille esittää kysymyksen hänen työnkuvastaan LUT-yliopistolla, saa melko poikkeuksellisen kolmikantavastauksen.
Melinin työ sisältää miehen oman kuvauksen mukaan tutkimusta, opetusta ja yhteiskunnallista vaikuttamista.
Kaikki tutkijat eivät koe yhteiskunnallista vaikuttamista yhtä vahvasti omakseen, mutta avoimin mielin uusiin haasteisiin suhtautuvalle Melinille rooli istuu luontevasti.
Kun viime keväänä tuli kutsu television aamulähetykseen kertomaan, kuinka jätepuusta voisi syntyä autoihin polttoainetta, oli se yksi uran huippuhetkistä.
LUT-yliopistossa oli juuri löydetty kilpailukykyinen tapa tuottaa polttoainetta vähäpäästöisesti. Raaka-aineeksi sopivat metsäteollisuuden sivutuotteet tai energiapuu, joista tuotetaan etikkahappoa.
Yhdessä vedyn kanssa siitä saadaan etanolia hiilineutraalin liikenteen tarpeisiin.
– Vaikka tutkimustulos olisi tieteellisesti miten hieno, siihen voi olla vaikea tarttua ja nähdä sen merkitys. Kun löysimme tämän menetelmän, jolla saadaan paljon enemmän biopolttoainetta samasta määrästä puuta, oli se helposti lähestyttävä aihe. Polttoaine oli kallista, mutta sähkö vielä toukokuussa 2022 halpaa, Melin kertoo.
LUT-yliopiston tutkimusryhmän tuloksista kiinnostui moni muukin media. Vähemmällä enemmän on kiinnostava lupaus. Prosessi- ja tehdassuunnittelussa taas puhutaan usein kustannuksista, jotka perinteisesti eivät jätä kylmäksi.
Laboratoriossa tutkitaan puuhakkeen jalostamista eri kuitutuotteiksi. Näitä voidaan käyttää vanhoissa tutuissa sovelluksissa, kuten kartongissa ja paperissa, mutta myös esimerkiksi tekstiiliteollisuudessa.
Innovaation käytäntöön viemiseen on jo koitettu saada EU:lta hankerahoitusta, mutta vielä ei ole tärpännyt. Kristian Melin ei kuitenkaan lannistu. Hän jos kuka tietää, että tulevaisuuden ratkaisuissa laboratoriosta tehdastuotantoon on pitkä matka.
Tutkimusryhmässä se on usein juuri Melin, joka istuu tietokoneella tekemässä laskelmia sekä kannattavuudesta että uuden menetelmän energia- ja materiaalitehokkuudesta teollisessa mittakaavassa.
– Alkuun uusi menetelmä on usein aikaisempaa kalliimpi. Tämä jarruttaa uusien menetelmien käyttöönottoa. Paljon käydään nyt keskustelua siitä, että puuta käytetään liikaa. Arvokasta raaka-ainetta pitäisikin käyttää tehokkaammin.
Uudesta teknologiasta tulisi tehdä mahdollisimman kilpailukykyinen eikä se ole aina helppoa. Esimerkiksi maakaasua korvaavia ratkaisuja on Melinin mukaan ollut tutkijoiden ajatuksissa jo ainakin kymmenen vuotta. Vasta nyt niihin on saatu kunnolla vauhtia, kun maakaasun saatavuudesta on tullut riittävän suuri ongelma.
Pelkillä laskelmilla ei uusia tehtaita käynnistetä. LUTin uudessa laboratoriossa voidaan tehdä kokeellista työtä tutkimushallissa myös laboratoriolaitteita isommilla koelaitteella.
Moderni tutkimuskeskus Lahteen syntyi yhteistyössä ANDRITZ Oy:n kanssa. Näin on päästy varmistamaan, että laboratoriotoiminta palvelee alusta asti alueen biotalousklusteria. Kyseessä on LUTin historian suurin yritystoimeksianto.
Tutkimusta, joka palvelee teollisuutta
Näköalapaikkaa tutkijan vaikuttamistyöhön Melinille on ehtinyt kertyä monelta puolelta pöytää. Kun selvitetään, miten uusi menetelmä viedään isoon mittakaavaan, tarvitaan vahvaa taustaa mallinnus- ja suunnittelupuolelta. Ja juuri sitä Meliniltä löytyy.
Omaa uratarinaa on värittänyt kaksi yllätystä.
Melin valmistui kemian tekniikan diplomi-insinööriksi vuonna 2004. Heti diplomityön jälkeen hän lähti töihin alan teollisuuden palvelukseen. Nesteellä työskentely vei ruotsalaiseen kemian alan yritykseen ja tutkimuspainotteisiin projekteihin.
Yrityksen toiminta kuitenkin loppui vuonna 2008, ja koko Suomen porukka sai hakea muita töitä.
– Väitöskirja oli ajatuksen tasolla kiinnostanut jo pitkään, mutta samalla se oli hyppy tuntemattomaan. Tuossa kohtaa sen aika tuli. Otin yhteyttä lukemani pääaineen professoriin ja avautui väikkärimahdollisuus kiinnostavasta aiheesta.
Tämä kiinnostava mahdollisuus oli yllätyksistä ensimmäinen ja se on viitoittanut vahvasti Melinin tutkijanuraa.
Mikä Meliniä sitten tutkijana kiinnosti? Tiivistetään kiinnostus vaikka näin: Miten puusta voidaan tehdä biopolttoaineita mahdollisimman paljon, ja kuinka tuotanto hoidetaan kestävästi ja kannattavasti?
Yritysmaailmassa työskentely oli antanut erinomaista pohjaa väitöstyölle. Melin onkin huomannut, että mielenkiinto syvenee aina konkretian kautta. Oma tutkimustyö tuntui palkitsevalta, kun pystyi koko ajan peilaamaan ratkaisuja teollisuuden tarpeisiin.
Kansainväliseen tutkijaverkostoon Melin solahti sujuvasti seuraavan työnantajansa VTT:n erikoistutkijana. Samaan aikaan saattoi olla käynnissä kymmenenkin erilaista hanketta, joista monet olivat EU-projekteja.
Lahden kampuksella ympäristön asialla
Melin viihtyi työssään, mutta viiden VTT-vuoden jälkeen tuli vastaan uran toinen yllätys.
– Nykyinen kollegani vinkkasi, että Lahdessa avautuisi apulaisprofessorin paikka. Kyselin paikasta lisätietoa ja selvisi, että LUT-yliopisto aikoo vahvistaa biojalostukseen suuntautuvaa tutkimusta täällä Lahdessa. Toiminnalle tarvittaisiin käynnistäjää ja se tuntui heti omalta jutulta.
Melinin työ alkoi keskellä pandemiaa vuonna 2020. Marjatta ja Eino Kollin Säätiön merkittävällä rahoituksella pystyttiin palkkaamaan neljä biotalouden professoria neljäksi vuodeksi uutta tutkimustoimintaa vauhdittamaan.
Mukkulan kampuksen laboratoriossa on nyt maailman luokan fasiliteetit ja osaaminen.
Tällä hetkellä Melin on itse mukana neljässä hankkeessa, joihin liittyen erotustekniikan laboratoriossa tehdään tutkimuksia. Lisäksi hän on mukana noin kymmenen diplomityön ohjauksessa sekä opettaa useammalla eri kurssilla.
– Vetytalous on nyt kuuma peruna. Meillä on käynnissä projekti, jossa kartoitetaan uusia menetelmiä vedyn tuotantoon hyödyntäen teollisuuden sivutuotteita. Uudessa laboratoriossa pystymme tekemään myös tulevaisuuden kuitutuotteisiin liittyvää tutkimusta ja kokeilemaan prosessin eri vaiheita pienessä mittakaavassa.
Yhteistyössä VTT:n ja Helsingin yliopiston kanssa valmistetaan parhaillaan antimikrobisia aineita. Syksyn lehdistä ja muista puutarhajätteistä syntyy bakteerien kasvua estävää liuosta, jota voidaan lisätä tekstiiliin.
Ominaisuuksista voitaisiin hyötyä esimerkiksi sairaalaympäristössä tai ulkoiluvaatteissa.
Millainen kaupallinen innovaatio tämän tutkimustyön tuloksista voisi Melinin mielestä syntyä?
– Esimerkiksi jokin spray, jolla tekstiilit käsiteltäisiin, jolloin vältyttäisiin käyttämästä ympäristölle haitallisia synteettisiä aineita. Kaikki tutkimushankkeemme liittyvät tavalla tai toisella ekologisempaan tulevaisuuteen.
Jokin aika sitten tutkittavana oli paksuuntumisaine guarkumi, jota käytetään lisäaineena muun muassa jäätelössä. Sitä valmistetaan guar-palkokasvista, joka kasvaa Intiassa. Laboratoriokokeissa tutkittiin, miten vastaavaa ainetta voisi tehdä suomalaisesta puusta.
Kun puuta käsitellään kuumalla vedellä, saadaan eroteltua paksuuntumisessa auttava osa. Tämä voisi toimia jopa elintarvikkeissa, mutta helpompi käytännön sovellus voisi Melinin mielestä olla esimerkiksi maali tai jokin muu vastaava tuote.
Diplomitöiden ohjausta ja aitoa vuorovaikutusta
Opettamisessa Meliniä kiinnostaa erityisesti konkreettinen ongelmanratkaisu yhdessä opiskelijoiden kanssa. Se tuntuu itselle sopivammalta opettamisen tavalta kuin perinteinen luennointi.
Erityisen palkitsevaa on se, että LUTin opiskelijat ovat niin eritaustaisia, jolloin apulaisprofessorikin oppii arjessa. Melin on esimerkiksi päässyt kuulemaan, millaista biomassaa käytetään Euroopan ulkopuolella, opiskelijoiden kotimaissa.
Asiat, joita Melin on opettanut, alkavat parhaimmillaan elää omaa elämäänsä.
– Eräällä kurssilla opetin, kuinka biomassaa kaasutetaan sodanaikaisen häkäpönttöteknologian idealla. Opiskelijani soveltaa parhaillaan kurssilla oppimaansa diplomityössään. Työn tilanneella yrityksellä on käytössä vastaava teknologia, jota pyritään nyt tehostamaan.
Toinen opiskelija pyysi kesätyöhakua varten Meliniltä lisämateriaalia, johon kannattaisi tutustua ennen työhaastattelua. Kesätyöpaikka avautui ja myöhemmin myös diplomityön aihe.
Nämä hetket ovat apulaisprofessorin arkisia tähtihetkiä, jotka tasapainottavat tutkimustyötä. Tutkimus on usein pitkäjänteistä työtä, jossa merkittäviä tuloksia ei synny hetkessä. Tasapaino työelämään taas löytyy luonnosta ja muun muassa Savonlinnassa sijaitsevasta kesämökistä.
Kristian Melinin oman työn merkityksellisyys syntyy vihreän siirtymän vauhdittamisesta.
Hän haluaa olla aktiivisesti poistamassa esteitä uusien teknologioiden tieltä. Uudet hiilituotteet voisivat olla seuraava kiinnostava tutkimusmaailma: kuinka sähköjohto voitaisiin korvata sähköä johtavilla puun hiiltä sisältävillä polymeereillä.
Entä mikä olisi absoluuttisesti kaikkein hienointa, mitä tutkijan uralla voisi vielä tapahtua?
Hienointa olisi saada omalla toiminnalla aikaan uutta, merkittävää vaikutusta vihreään siirtymään.
– Esimerkiksi jokin uusi tapa korvata nykyisiä tuotteita paremmilla, vaikka metsistä saaduilla tuotteilla. Näin syntyisi uutta, useita ihmisiä työllistävää liiketoimintaa, jossa liikeidea perustuisi nimenomaan tutkimuksen kautta tehtyyn keksintöön.
Teksti ja kuvat: Terhi Kangas
