Puut pystyssä pitävä ligniini muuttui teollisuuden hylkiöstä rahoittajien suosikiksi

Selluteollisuuden vanhan hokeman mukaan ligniinillä voi tehdä kaikkea paitsi rahaa. Helsingin yliopistossa tiedetään, ettei se pidä paikkaansa.

Nyt myös yritykset ovat huomanneet pohjoisen luonnon yhden yleisimmän aineen monet mahdollisuudet. Jo 1800-luvulla tiedettiin, että ligniini liimaa puun kuidut yhteen. Ligniinin määrä onkin yksi tärkein syy, joka erottaa puut ruohokasveista.

Paperiteollisuudelle ligniini on ollut aina ongelma, sille puusta on kelvannut lähinnä paperinvalmistuksen raaka-aine eli sellu.       

Paperitehtaissa ligniini eli jopa kolmasosa puusta on lähinnä poltettu energiaksi. Sitä ennen se on kuitenkin pitänyt erottaa työlään ja runsaasti kemikaaleja ja energiaa kuluttavien vaiheiden avulla. Kansankielellä sitä on sanottu sellunkeitoksi.

Juuri tästä prosessista sellutehtaista levisi etenkin aiemmin ympäristöön rikkivetyä, jota paikalliset kutsuivat rahan hajuksi. Tulevaisuudessa raha saattaa selluloosan lisäksi tai jopa sen sijaan löytyä ligniinistä. Se on huomattu myös paperiteollisuudessa.

– Sunilan tehdas Kotkassa on maailman ensimmäinen tehdas, jossa ligniiniä voidaan erottaa sekä tehtaan omaksi raaka-aineeksi että myyntiin, kertoo yliopistonlehtori Kristiina Hildén mikrobiologian ja biotekniikan osastolta.

Tutkimukseen halutaan nyt satsata

Viikissä ligniinin mahdollisuuksia bioteknisissä sovelluksissa on tutkittu vuosikymmeniä. Sinä aikana tutkimus on edennyt harppauksin. Ligniinistä on alettu valmistaa muun muassa liimaa, biomuovia ja jopa jotakin herkullista, kuten vanilliinia korvaamaan kallista luonnon vaniljaa.

mmtkd__Kristiina_Hildén

Kristiina Hildén

Lujuutensa ansiosta ligniinistä voidaan myös valmistaa kestävää, mutta aiempaa kevyempää hiilikuitua. Koska mahdollisuudet tuntuvat rajattomilta, ei ole ihme, että yhdestä metsäisen luontomme yleisimmästä aineesta ollaan innoissaan.

Hildén luotsaa Suomen Akatemian rahoittamaa konsortioita sekä työskentelee useissa muissa hankkeissa, joissa mikrobiologit, bioteknikot ja kemistit kehittävät yhdessä tehokkaita ja ekologisia tapoja muokata ligniiniä kantasienten ja niiden tuottamien entsyymien avulla.

– Ligniinistä ovat kiinnostuneet jälleen myös tutkimusrahoittajat. Uutta tutkimusta tarvitaan, sillä kasvimateriaalin käyttö biopolttoaineen ja biojalostamoiden raaka-aineena monipuolistuu jatkuvasti, kun fossiilisille raaka-aineille, siis öljylle ja hiilelle, täytyy löytää korvaajia, Hildén kertoo.

Uhanalainen talikääpä tekee työtä ilmaiseksi

Ekologinen, edullinen ja nopea tapa erottaa puusta ligniiniä ratkaisisi tukun ongelmia metsäteollisuudessa. Helsingin yliopistossa ligniinitutkimuksen kanssa käsi kädessä ovat kulkeneet ligniinin muokkaamiseen ja hajottamiseen pystyvät sienet. Ja kemia, jolle ligniinin koostumus muodostaa edelleen haasteita huolimatta yli sata vuotta jatkuneesta tutkimuksesta.

Helsingin yliopistossa yli 40 vuoden aikana vähitellen koottu ja ylläpidetty noin 1 500 kantasienen kokoelma on ollut ligniinitutkimuksessa korvaamaton.  

Etenkin Suomessa ligniinitutkimuksen tulevaisuus näyttää nyt valoisalta.

Laajassa yliopistojen, tutkimuslaitosten ja puunjalostusyritysten yhteistutkimuksessa parhaiten mekaanisen massan biologiseen esikäsittelyyn sopivaksi ja tehokkaasti ligniiniä hajottavaksi sieneksi paljastui uhanalainen talikääpä. Sen perimä selvitettiin vuonna 2015.

– Talikääpä on ronkeli, sillä se viihtyy hiiltyneillä puunrungoilla. Sen etuihin kuuluu, että se hajottaa ligniiniä, mutta jättää käytännössä selluloosan rauhaan, Hildén selittää.

Paperiteollisuudessa puuhakkeen käsittelyä sienten avulla kutsutaan biopulppaukseksi.  Laboratoriossa talikäävällä on saavutettu jopa viidenneksen energiansäästö paperimassan jauhatuksessa. Luonto kiittää toisellakin tapaa, sillä entsymaattinen valkaisu on vähentänyt ympäristöä kuormittavien valkaisukemikaalien käyttöä.

Etenkin Suomessa ligniinitutkimuksen tulevaisuus näyttää nyt valoisalta. Varjot alan kansainväliseen kehitykseen hiipivät kauempaa.

– Yhdysvalloissa on suunnattu viime vuosina paljon rahoitusta sienibiotekniikan tutkimukseen. Trumpin presidenttikausi näyttäisi muuttaneen kehityksen suuntaa, Hildén toteaa.

Vaihtoehtoisten faktojen maan takapakki ja fossiilisten energianlähteiden suosiminen kääntää tutkijoiden ja bioteollisuuden katseet Eurooppaan.  Luonnonvarojen vauhdikkaasti etenevä tutkimus ja tuotekehitys näyttävät toistaiseksi jäävän Euroopan vastuulle.

Lue lisää aiheesta: Kestävä kehitys