VETURI-ekosysteemissä nähtiin, että selluloosan uudet sovellukset ovat etenemässä vauhdilla kohti merkittäviä teollisia sovelluksia tekstiileissä, mikroselluloosafilmeissä sekä monissa muissa fossiilisia materiaaleja korvaavissa sovelluksissa. Kaikissa näissä sovelluksissa tarvitaan nopeita ja luotettavia teollisiin prosesseihin yhdistettäviä mittaus- ja kuidun karakterisointitekniikoita.
Lisäksi metsäbiojalostamojen vesikiertojen ja jätevesipäästöjen pienentäminen edellyttää nykyistä tarkempaa tietoa esimerkiksi ligniinin biohajoavuuden ja siihen vaikuttavien tekijöiden prosessinanalytiikasta.
”CEBIPRO on ollut merkittävä ekosysteemihanke Valmetin Beyond Circularity -ohjelmassa analysaattoreiden ja mittarien osalta. Valmetin T&K-toimintoihin hanke tuo merkittävää lisäarvoa, sillä se mahdollistaa uusien analyysimenetelmien kehittämisen ja hyödyntämisen erilaisissa teollisissa prosesseissa. Hankkeen aikana kerätyt tiedot ja havainnot ovat olleet hyödyllisiä osallistujille, ja parempi ymmärrys sekä analysointi tulevaisuudessa ovat kestävän kehityksen lähtökohtia. Yhteistyö ja tiedon jakaminen vahvistavat Valmetin asemaa innovaation kärjessä ja edistävät koko alan kehitystä myös jatkossa”, kertoo Valmet Automationin Heikki Korhonen.
NMR teknologiaa teollisiin mittauksiin
Hankkeessa on hyödynnetty matalakenttä-NMR-relaksometriaa, joka on nopea ja ei-tuhoava analyysimenetelmä. Tekniikka perustuu protonien relaksaatioaikojen mittaamiseen matalilla magneettikentillä, mikä mahdollistaa näytteen kosteuspitoisuuden, huokoisuuden, viskositeetin ja muiden rakenteellisten ominaisuuksien analysoinnin.
Kehityskohteena on menetelmän soveltaminen online-mittauksiin. Erityisesti sitä käytettiin mikrofibrilloidun selluloosan (MFC) tutkimiseen, mikä on perinteisillä laboratoriomenetelmillä haastavaa MFC:n erityisominaisuuksien vuoksi. Hankkeen aikana tehtiin patenttihakemus, joka liittyi MFC:n ja nanofibrilloidun selluloosan (NFC) online-mittaukseen ja valmistusmenetelmään.
Toisena NMR:n sovelluskohteena CEBIPRO-projektissa olivat prosessi- ja jätevedet. Analyysimenetelmänä käytettiin NMR-spektroskopiaa, jonka avulla tunnistettiin ja kvantifioitiin prosessiveden sisältämiä orgaanisia yhdisteitä sekä arvioitiin niiden biohajoavuutta. Erityistä huomiota kiinnitettiin prosessien kiertoveteen, jonka laadunhallinta on keskeistä resurssitehokkuuden ja ympäristöystävällisyyden kannalta.
Hankkeen proof of concept -testissä (PoC) mitattiin jatkuvatoimisesti vedenpuhdistamon prosessivesiä noin kolmen kuukauden ajan. Testauksen avulla voitiin arvioida menetelmän käytettävyyttä ja likaantumattomuutta todellisessa prosessiympäristössä. Testin tulokset todetaan hyvin lupaaviksi.
”NMR-teknologia on ollut jo pitkään Valmetin portfoliossa, mutta hankkeen aikana tehdyt havainnot ovat syventäneet ymmärrystämme ja osaamistamme NMR-teknologiaan entisestään. Tekniikan kehittyessä uudet sovelluskohteet, kuten mikrofibrilloidun selluloosan (MFC) ja nanofibrilloidun selluloosan (NFC) online-mittaukset sekä prosessi- ja jätevesien analysointi, ovat mielenkiintoisia sovellusalueita teknologialle ja mahdolliset tulevaisuuden mittaukset sopisivat hyvin meidän portfolioomme”, Heikki Korhonen Valmet Automationilta korostaa.
Koska mikrofibrilloitu selluloosa ja kartongin lujuus sekä resurssitehokkuus esimerkiksi kartonkituotteissa on tärkeä sovellusala, myös sitä tarkasteltiin Cebipro-projektissa.
Mikrofibrilloitu selluloosa (MFC) on lupaava lisäaine paperi- ja kartonkituotannossa, sillä se parantaa lujuusominaisuuksia ja mahdollistaa raaka-aineiden optimoinnin. Sen tehokas hyödyntäminen edellyttää kuitenkin tarkkaa ymmärrystä sen käyttäytymisestä prosessissa, erityisesti sen retentoitumisesta ja agglomeraation muodostumisesta kuituverkon sisällä.
”MFC yhdessä muun hienoaineen kanssa muodostaa retentiokemikaalin avulla agglomeraatteja, ja myös samanaikaisesti MFC:n jakeiden kiinnittyminen kuidun seinämään ilmenee kuidun mitatun paksuuden muutoksena. Merkittäviä kuituflokkeja kehittyy vasta kun retentiokemikaalin annosta lisätään. Tämän ilmiön hallinta on tärkeä osa tulevaisuuden tuotanto- ja tuotekonsepteja melko kalliiden kuitufibrillien käyttöä optimoitaessa esimerkiksi kartonkien lujuuden ja resurssitehokkuuden näkökulmista”, korostaa Jouni Matula Wetend Technologies Oy:stä.
VETURI-projektin rahoittajana toimi Business Finland, ja investointi oli osa Valmet Beyond Circularity -ekosysteemiä. Hanke toteutettiin 1.1.2023–30.4.2025 aikana.
Valmetin lisäksi mukana olivat Aquaflow Oy, Wetend Technologies Oy, Fiber-X Finland Oy, Stora Enso Oyj ja UPM-Kymmene Oyj.
