I en vit burk i ett laboratorium vid Helsingfors universitet finns hemicellulosa. Det ser ut som ett finkornigt pulver och är Miia Kokkonens arbetsfält.
Kokkonen är doktorand i kemi och försöker i sin forskning hitta kemiska reaktioner som kan användas för att ur hemicellulosa få fram en råvara som lämpar sig för att tillverka plastprodukter.
Träets alla beståndsdelar utnyttjas inte
Hemicellulosa är ett av träets huvudsakliga beståndsdelar. De andra är cellulosa och lignin.
Cellulosa används till exempel inom pappersindustrin, men de två andra materialen utnyttjas inte på bästa möjliga sätt inom industrin. De bränns oftast och blir energi. Hemicellulosa ger inte mycket värmeenergi i jämförelse med annan trämassa.
– Ur kemiindustrins perspektiv går den på sätt och vis till spillo och orsakar utsläpp, eftersom förbränningen frigör koldioxid i atmosfären.
Nu vill Kokkonen ta vara på hemicellulosan. Hon skriver sin doktorsavhandling i samarbete med Borealis. Borealis är ett företag som fokuserar på ny teknik och cirkulär ekonomi, och som erbjuder polyolefinlösningar, det vill säga olika plastprodukter, för industrin och via det också till konsumenterna.
Kokkonen har en handledare från universitetet och två från Borealis.
– Plast görs oftast av olja, vilket inte är den mest miljövänliga råvaran. Hemicellulosa är förnybart och konkurrerar inte med livsmedelsproduktionen.
I sitt arbete undersöker Kokkonen hur sockerarterna i hemicellulosan kan spjälkas till mindre molekyler och sedan omformas till lämpliga slutprodukter. Hon utvecklar olika katalysatorer och undersöker hur det på lättaste sätt skulle gå att skapa de omständigheter som reaktionerna kräver. Katalysatorer är ämnen som påskyndar kemiska reaktioner. Samtidigt har Kokkonen som mål att skapa endast den produkt som eftersträvas utan biprodukter – detta kallar kemisterna för hög selektivitet.
De kemiska reaktionerna mellan hemicellulosan och katalysatorn sker inte vid rumstemperatur, utan i reaktorer i ett tryck högre än lufttrycket och i en temperatur på 100–200 °C. Kokkonen mäter först upp hemicellulosan och katalysatorn i en autoklav, ett starkt tryckkärl i metall, som hon sedan sätter in i ett dragskåp.
– När reaktionen är klar analyserar jag innehållet i reaktionsblandningen.
Kokkonen var redan på lågstadiet intresserad av matematik och fenomen inom kemi och fysik. Hon är intresserad av hur allt fungerar på molekylär nivå, och det är nu på den här nivån hon arbetar varje dag.
Hon använder sig av forskningslitteratur, men eftersom hon skapar nya katalysatorer måste hon också våga lita på sina egna antaganden och uppskattningar.
Kokkonen tänker att hon i bästa fall får vara med och skapa någonting som via företagssamarbete kan gagna hela samhället.
Å andra sidan kan hon också se vad som inte fungerar. Om en reaktion kräver en för hög temperatur och för högt tryck är det inte nödvändigtvis ekonomiskt lönsamt att använda den i en fabrik. Ur ett forskningsperspektiv kan det ändå vara ett intressant fynd som är värt att undersöka.
Fyra år tid
Efter sina magisterstudier skulle Kokkonen direkt ha velat hitta en arbetsplats vid ett företag. Men när hon såg en platsannons för en doktorandplats vid universitetet tänkte hon att det skulle vara intressant att kombinera bägge världar.
För närvarande deltar hon i pilotprojektet
Enligt Kokkonen har företag nytta av forskning på doktorsnivå, eftersom forskaren alltid sätter sig in i sitt forskningsämne i minsta detalj. Företaget bidrar å sin sida med ett praktiskt perspektiv: hur undersökningen kan omvandlas till affärsverksamhet.
– I laboratoriet skapar jag reaktioner med ämnesmängder på några milliliter. Men jag måste kunna slutleda mig till om de kan fås att fungera också på stor skala, i en fabrik där ämnesmängderna rör sig i flera ton.
Kokkonen har nu forskat i hemicellulosa i två år. Hon har åtminstone två år kvar att utreda hur materialet kan användas