Biopohjaista hiilikuitumateriaalia kehitetään yritysyhteistyöllä

Blogi - Julkaistu 4.1.2021

Stora Enso ja saksalainen korkealaatuisten teollisuusviskoosikuitujen valmistaja Cordenka aloittivat yhteistyön biopohjaisten hiilikuitujen esiasteiden kehittämiseksi toukokuussa 2020. Yhteistyön tavoitteena on korvata öljypohjaisia raakamateriaaleja biopohjaisilla hiilikuiduilla, ja tarjota esimerkiksi teollisuuskomposiittien tuottajille kestävää ja hinnaltaan kilpailukykyistä uusiutuvista ja fossiilittomista materiaaleista valmistettua hiilikuitua.

Hiilikuidulla tarkoitetaan kuitua, joka koostuu yksittäisistä jatkuvista kuiduista, joiden hiilipitoisuus on 96-99 %. Hiilikuitu on erittäin vahva materiaali, jolla on hyvä elastisuus ja ne kestävät raskaita kuormia jopa kymmenkertaisesti teräkseen verrattuna. Hiilikuitua käytetään nykyään pääasiassa lentokoneiden rakentamisessa ja tuulimyllyjen siivissä, mutta myös ajoneuvoissa ja urheiluvälineissä, kuten polkupyörien rungoissa tai mailoissa. Nykyään hiilikuitua tehdään polyakryylinitriilistä (PAN), joka on öljypohjainen raakamateriaali ja, jolla on korkea hiilijalanjälki.

Biopohjainen hiilikuitu on myrkytön, uusiutuva ja jäljitettävä vaihtoehto

Stora Enso on kehittänyt hiilikuitujen valmistusteknologiaa laboratoriossa puupohjaisista raakamateriaaleista, kuten liukosellusta ja ligniinistä, joiden alkuperä voidaan jäljittää metsään asti. Biopohjaisessa hiilikuidun valmistusprosessissa kehruuliuos valmistetaan jalostamalla selluloosa viskoosiksi ja sekoittamalla se ligniinin kanssa. Liuos kehrätään esiastekuiduksi, joka muunnetaan hiilikuiduksi lämmön avulla. Puupohjaisista raakamateriaaleista tehty hiilikuitu on ympäristöystävällinen vaihtoehto, sillä kasvaessaan puut sitovat hiilidioksidia ilmakehästä, ja yhdessä puupohjaisten tuotteiden kanssa ne varastoivat hiiltä.

Hiilikuitujen kysyntä kasvaa vakaasti 10 %:n vuosivauhdilla. Merkittävimpien hiilikuidun käyttäjien mielenkiinto korvata öljypohjainen kuitu uusiutuvista ja kestävistä materiaaleista peräisin olevalla hiilikuidulla kasvaa jatkuvasti. Tänä päivänä tuulivoimateollisuus käyttää 20 % maailman hiilikuidun tuotannosta. Yhteistyön tuloksena kehitettyä hiilikuitua voitaisiin käyttää esimerkiksi korkeaa mekaanista suorituskykyä vaativissa teollisuussovelluksissa, kuten tuulivoimalaitosten roottorin siipien valmistuksessa käytettävissä pultruusiolla valmistetuissa laminaateissa. Tällaisia keveyttä vaativia teollisuussovelluksia löytyy myös liikenteestä ja rakennusteollisuudesta energiantuotannon lisäksi.

Fossiilittoman hiilikuidun esiasteen kehitysprosessi on nyt koelaitostuotannossa. Esiastekehitystyö toteutettiin erikoistuneilla teollisuuskehruulaitteilla Cordenkan Obernburgin tuotantolaitoksessa Saksassa.

Kestävämpi tulevaisuus kiertotaloutta edistämällä

Johtavana biotalouden toimijana Stora Enso haluaa edistää myös kiertotaloutta, jotta resurssit pysyvät käytössä mahdollisimman pitkään ja niistä valmistetaan materiaaleja muihin tarkoituksiin. Biopohjainen kiertotalous auttaa pitämään planeettamme terveempänä, kun raaka-aineena käytetyn puuaineksen sisältämä hiili sitoutuu lopputuotteisiin pitkäaikaisesti.

Biopohjaisen hiilikuidun valmistuksessa käytettävä ligniini on esimerkki Stora Enson tuotantoprosesseissa syntyvistä sivutuotteista. Stora Enson pitkän ajan visio kiertotaloudessa on maksimoida materiaalivirtojen arvo ja saavuttaa nollataso prosesseissa syntyvässä jätteessä. Ligniinin hyödyntäminen ei lisää puuvarojen käyttöä, vaan hyödyntää jo käytettävää puuta ja maksimoi siitä jalostettavien tuotteiden arvoa.