Biopohjaiset muovikomposiitit voivat tarjota vastauksen kiristyviin kestävyysvaatimuksiin yhä useammalla alalla. Siksi niiden tulee myös täyttää yhä haastavampien käyttökohteiden kriteerit. Monialainen kehityshanke on tarttunut muun muassa biokomposiittien palonkestoon, säänkestoon ja kierrätykseen.

Muovikomposiitit tarjoavat kevyen, lujan ja korroosionkestävän vaihtoehdon kohteissa, joissa on perinteisesti käytetty metalleja. Erityisesti liikenteessä komposiiteilla tavoitellaan energiankulutuksen ja siten hiilidioksidipäästöjen vähentämistä. Valtaosa komposiittimateriaaleista valmistetaan kuitenkin edelleen öljypohjaisista muoveista ja epäorgaanisista lujitekuiduista, kuten lasikuidusta.

Markkinoilla on myös biokomposiitteja, joita valmistetaan esimerkiksi lujittamalla biopohjaisia muoveja kasvikuiduilla tai sahajauholla. Ne pärjäävät monille perinteisille komposiiteille keveydessä ja lujuudessa mutta kestävät yleensä heikommin tulipaloa ja eri sääolosuhteita, kuten kosteutta ja UV-säteilyä.

”Jotta biokomposiitteja voisi käyttää esimerkiksi julkisten tilojen rakenteissa, laivoissa ja sähkölaitteiden kuorissa, palonkestoa ja säänkestoa on kehitettävä nykyistä paremmaksi”, sanoo VTT:n erikoistutkija Kirsi Immonen.

Uusia turvallisia lisäaineita komposiitteihin

”Komposiiteissa on tyypillisesti käytetty palosuoja-aineita, joista osa on jo kielletty ympäristölle haitallisina ja osaa ollaan EU:ssa kieltämässä. Tarvitsemme siis uusia turvallisia lisäaineita, jotka sopivat biokomposiitteihin”, Immonen kertoo.

Biopohjaiset palosuoja- ja sääsuoja-aineet ovat yhtenä kehityskohteena kaksivuotisessa ABiCo-hankkeessa, jonka tavoitteena on kehittää kiertotalouteen sopivia biokomposiittimateriaaleja.

Hankkeeseen osallistuvat tutkimuslaitokset ja yritykset kattavat yhdessä biokomposiittien koko valmistusketjun alkaen raaka-aineiden ja lisäaineiden kehittämisestä biokomposiittien käyttöön ja kierrätykseen.

”Yhdessä voimme varmistaa, että kehittämämme biokomposiitit sopivat eri menetelmillä prosessoitaviksi ja myös kierrätettäviksi. Biokomposiittien kierrättäminen on lähtökohtaisesti helpompaa kuin esimerkiksi lasikuitukomposiitin kierrättäminen, mutta taloudellisesti kannattava kierrätysjärjestelmä vaatisi toki nykyistä enemmän kierrätykseen tulevaa materiaalia.”

Paras biokomposiitti kuhunkin käyttötarkoitukseen

Kehityshankkeessa valittiin testimuoveiksi biopohjainen polyeteeni ja kierrätetty polypropeeni sekä lujitteiksi sellukuitu ja sahajauho. Molemmat muovit ovat kestomuoveja eli lämmittämällä uudelleen muovattavia muoveja. Polypropeenin toimittaa hankkeeseen NG Nordic, joka kierrättää suomalaisten kotitalouksien muovipakkausjätettä muoviteollisuuden uusioraaka-aineeksi.

”AbiCo-hankkeen yritysjäsenenä ohjaamme kehitystyötä läheltä ja voimme sopia tulosten hyödyntämisestä, kun kehitämme uusiomuoveista uusia biokomposiitteja uusiin käyttötarkoituksiin”, summaa NG Nordicin tuoteasiantuntija Kari Aaltonen.

NG Nordicin valikoimassa on uusiomuovisia Circo-komposiittimateriaaleja, joissa voi olla lujitteina lasi- tai luonnonkuituja perinteisten mineraalitäyteaineden lisäksi. Asiakkaat ovat hyödyntäneet yhtiön biokomposiitteja muun muassa kalusteissa.

”Parhaaseen tulokseen pääsemme, kun aloitamme yhdessä asiakkaan kanssa puhtaalta pöydältä. Silloin tuotteen suunnittelija voi ottaa materiaalin huomioon alusta alkaen ja hän saa myös materiaaliin toivomiaan ominaisuuksia”, Aaltonen kertoo.

Materiaali- ja tuotekehittäjien yhteistyöllä syntyvät myös ABiCo-hankkeen demotuotteet. Lisäksi tutkijat varmistavat, että hankkeessa noudatetaan kiertotalouslähtöisen muotoilun (circular design) periaatteita. Tavoitteena on näin varmistaa tuotesuunnittelun alusta alkaen, että materiaalit kiertävät mahdollisimman pitkään ja jätettä syntyy mahdollisimman vähän.

ABiCo-hankkeeseen osallistuvat

• Åbo Akademi, VTT, LUT-yliopisto, LAB-ammattikorkeakoulu ja Itä-Suomen yliopisto
• NG Nordic, Metsä Group, Durat Tonester, Brightplus, Vaisala, Pihla, Meyer Turku, Syklo Biocomposites ja TK-Tiimi
• koordinaattorina CLIC Innovation

Teksti: Marianna Salin

Kuva: Kirsi Immonen. Esimerkki ABiCo-projektissa valmistetuista biokomposiittimateriaaleista.