Kemianteollisuuden ajankohtaisia haasteita ovat päästötavoitteet, tiukentuva sääntely sekä huoli Euroopan resilienssistä ja kilpailukyvystä. VTT:n kestävien kemikaalien tutkimus- ja tuotekehityspalvelut mahdollistavat esimerkiksi monomeerien ja polymeerien tuotannon biopohjaisista, kierrätetyistä ja kotimaisista vähähiilisistä raaka-aineista. VTT auttaa kemianteollisuuden yrityksiä ja startup-yrityksiä kehittämään kestäviä kemikaaleja nopeammin. Voimme auttaa niin raaka-aineen ja kohdemolekyylin tasolla kuin teollisen mittakaavan tuotannon ja prosessien kehittämisessäkin.
Lyhyesti
VTT yhdistää kemian ja biotekniikan toisiaan täydentäviksi keinoiksi kehittää kestäviä kemikaaleja. Vahva analytiikkaosaaminen ja monipuolinen tutkimusinfrastruktuuri tukevat kehitystyötä alkuvaiheen tutkimuksesta tuotannon pilotointiin asti.
Olemme työskennelleet monenlaisten raaka-aineiden parissa. Näihin kuuluvat mm. lignoselluloosapohjaisen biomassan jakeet, sellun- ja biojalostuksen sivuvirrat, maatalouden ja elintarviketeollisuuden jätevirrat, jätemuovit ja hiilidioksidi.
VTT:n kattava patenttiportfolio mahdollistaa vaivattoman lisensoinnin ja teknologiansiirron teollisuudelle. Harva hanke lähtee nollasta liikkeelle, koska hyödynnämme olemassa olevaa osaamista.
Miksi kestäviin kemikaaleihin kannattaa panostaa nyt
Fossiilisiin raaka-aineisiin perustuvat kemikaalit muodostavat edelleen ylivoimaisen osan käytetyistä kemikaaleista. Paine korvata ne kestävillä ja vähähiilisillä vaihtoehdoilla kasvaa jatkuvasti, mutta muutos etenee hitaasti. Kestävät kemikaalit ovat kalliimpia, eivätkä vapaaehtoiset sertifioinnit ole kasvattaneet niiden kysyntää riittävästi.
Kestävien kemikaalien yleistymisen pullonkaula on niiden kustannus. Petrokemian tuotantoprosesseja on hiottu yli sadan vuoden ajan. Vain viidesosa öljytynnyristä päätyy sivuvirtoihin ja jatkojalostukseen. Fossiiliset raaka-aineet ovat tasalaatuisia ja prosessit pitkälle hiottuja. Kestävämpi raaka-aine ei pysty kilpailemaan fossiilisen vaihtoehdon kanssa, jos sen kustannukset ovat viisinkertaiset.
VTT pyrkii etsimään sovelluksia ja raaka-aineita, joissa kustannusero on kurottavissa umpeen. Taloudelliset realiteetit huomioidaan työssämme heti alusta lähtien.
Kestävien kemikaalien kehitystä vauhdittaa tällä hetkellä erityisesti tarve vahvistaa resilienssiä. Eurooppalainen teollisuus on riippuvainen tuontikemikaaleista, kriittisistä materiaaleista ja komponenteista. Kotimaisten arvoketjujen katoamisesta on tullut strateginen haaste.
Uusiutuvista, kierrätetyistä ja kotimaisista raaka-aineista tuotetut kestävät kemikaalit voivat vahvistaa teollisuuden resilienssiä. Suuret teolliset toimijat etsivät keinoja ottaa uusiutuvia raaka-aineita käyttöön nykyisissä prosesseissaan. Jatkojalostajat pyrkivät vastaamaan asiakkaiden ja sääntelyn vaatimuksiin. Startup-yritykset puolestaan haluavat tuoda kestäviä kemikaaleja uusiin käyttötarkoituksiin. Autamme kaikkia näitä toimijoita saavuttamaan tavoitteensa.
Kaksi polkua samaan lopputulokseen
Kestäviä kemikaaleja voidaan tuottaa pääasiassa kahdella eri tavalla: fermentoinnilla tai kemiallisella synteesillä. Molemmat prosessit voivat johtaa samaan molekyyliin. Sopivin tuotantotapa riippuu raaka-aineesta, kohteesta ja taloudellisesta kannattavuudesta.
Fermentointi ja isäntäorganismien muokkaus
Suunnittelemme ja kehitämme mikrobeja, jotka muuntavat biopohjaisia materiaaleja tai jätevirtoja kohdemolekyyleiksi. Skaalaamme prosessit myös teolliseen mittakaavaan. Kohteita ovat mm. erikoiskemikaalit, maitohappo sekä biomonomeerit, joita käytetään korkean suorituskyvyn polymeerien raaka-aineina. VTT:n oma mikrobikantakokoelma, robotiikka-alustat, synteettisen biologian työkalut sekä bioprosessikehityksen huippuosaaminen nopeuttavat kehitystyötä.
Kemian ja polymeerien synteesi
Tuotamme biomassajakeista, sivuvirroista ja jätemuoveista mm. monomeerejä ja erikoiskemikaaleja katalyyttisen ja prosessikemian avulla. Kemialliset prosessit sopivat erityisen hyvin polymeerien valmistukseen soveltuvien molekyylien tuotantoon tekstiili-, pinnoite- ja komposiittikäytössä. Näissä sovelluksissa kemiallinen synteesi tuottaa usein puhtaimman, toimivimman ja taloudellisesti järkevimmän ratkaisun. Työmme kattaa myös erikoiskemikaalit, kuten rasvahapot ja muut uutteet kosmetiikka-, elintarvike- ja lääketeollisuuden käyttöön.
Koska tiimit toimivat saman katon alla, asiantuntijamme voivat arvioida vaihtoehdot puolueettomasti. Joskus oikea vastaus on menetelmien yhdistelmä, ja joskus suositus on vaihtaa tapaa ensimmäisen määrittelytyön jälkeen.
Näin voimme auttaa kestävien kemikaalien kehityksessä
- Kemianteollisuuden yritykset haluavat yleensä parantaa jo olemassa olevaa fermentointi- tai synteesiprosessia. Joskus tavoite on strateginen: uusiutuvan raaka-aineen tuominen osaksi tuotelinjaa.
- Kiristyvän sääntelyn ja tuottajavastuun kanssa kamppailevat jatkojalostajat ja brändinomistajat etsivät usein nykyistä vastaavia monomeerejä pienemmällä hiilijalanjäljellä. Autamme heitä löytämään toimivat keinot.
- Startup- ja kasvuvaiheen yritykset tarvitsevat yleensä infrastruktuuria auttamaan valmiin prosessin tai molekyylin skaalaamisessa. VTT:n kanssa toteutettava pilottihanke auttaa startupeja pienentämään riskejä.
Räätälöimme jokaisen hankkeen ja yhteistyön yksilöllisesti. Useimmat hankkeet tuottavat tuotantokannan tai -prosessin, jonka voit ottaa käyttöön omassa laitoksessasi. Saat dataa seuraavan investointipäätöksen tueksi.
Osa hankkeista tuottaa satoja litroja materiaalia jatkotestauksiin. Toisinaan jo esiselvitys osoittaa, ettei tietty kohde ole vielä toteuttamiskelpoinen. Joka tapauksessa saat kirjallisen dokumentaation siitä, mitä testattiin, mikä toimi, mikä ei ja miltä hankkeen taloudellinen elinkelpoisuus vaikuttaa.
Asiakkaanamme voit vierailla laboratorioissamme hankkeen keskeisten testien aikana ja nähdä käytännössä, miten työ etenee.
Raaka-aineet, joiden parissa työskentelemme
VTT:llä on kokemusta ja osaamista laajasta joukosta erilaisia raaka-aineita.
Sellu- ja paperiteollisuuden biomassa, kuten hemiselluloosa ja ligniini, sekä mustalipeän kaltaiset sivuvirrat synnyttävät jatkuvasti uusia kiinnostavia hankkeita.
Myös maatalouden ja elintarviketeollisuuden jätevirtojen mahdollisuuksia tutkitaan säännöllisesti. Esimerkiksi appelsiininkuoret olivat raaka-aineena FDCA-reitissä, joka mahdollisti kasvipohjaiset PEF-pullot. Sama logiikka pätee moneen muuhunkin jätevirtaan: matalan arvon sivuvirta voidaan muuttaa esimerkiksi tärkeäksi monomeeriksi, joka mahdollistaa arvokkaiden polymeerien tuottamisen.
Depolymeroidut jätemuovit ovat myös aktiivinen tutkimusalue. Olemme auttaneet jalostamaan monomeerejä uudelleen raaka-ainelaatuisiksi, jotta niitä voidaan jälleen käyttää kemianlaitosten prosesseissa. Myös hiilidioksidin hyötykäyttö on osa kokonaisuutta.
Autamme myös määrittämään omien sivuvirtojesi arvon ja löytämään kumppanin, joka voisi käyttää sivuvirtaa raaka-aineena kestävän kemikaalin valmistuksessa tai päinvastoin.
Miksi valita VTT kestävien kemikaalien tutkimus- ja kehityskumppaniksi?
Sekä fermentointi ja isäntäorganismien muokkaus että kemian ja polymeerien synteesi toimivat saman organisaation sisällä. Niiden rinnalla ovat oma analytiikka, mikrobikantakokoelma, robotiikka-alustat, synteettisen biologian työkalut sekä pilottimittakaavan fermentointi- ja kemiallisen prosessin infrastruktuuri. Sama organisaatio vie hankkeen seulonnasta pilottivaiheeseen.
Suosituksemme perustuu riippumattomaan arvioon. Voimme vertailla biologisia ja kemiallisia ratkaisuja rinnakkain samassa hankkeessa ja antaa asiakkaalle realistisen arvion siitä, kumpi toimii todennäköisemmin.
VTT:n kestävien kemikaalien IP-portfolio on rakennettu nimenomaan lisensointia ja teknologiansiirtoa varten. Hanke lähtee siis harvoin tyhjältä pöydältä: käytettävissä on usein relevanttia patentoitua teknologiaa, karakterisoituja kantoja tai prosessiosaamista, jotka voidaan tuoda yhteistyöhön mukaan. Näin päästään nopeammin käyttökelpoiseen tulokseen.
Kumppaninamme saat käyttöösi osaamisemme ja infrastruktuurimme. Lopullinen investointipäätös voidaan tehdä vasta, kun teknologia on todennettu ja hiottu toimivaksi. Vastaavan kyvykkyyden rakentaminen omaan organisaatioon vaatii asiantuntijoiden rekrytointia, laitteiston hankkimista ja menetelmien kehittämistä, ennen kuin yhtäkään hyödyllistä koetta voidaan ajaa. Jos teknologia ei osoittaudu toimivaksi, investointi menee hukkaan.
Kestävien kemikaalien asiakastarinat
Cargill/NatureWorks LLC
Yhteistyössä Cargillin ja NatureWorksin kanssa kehitimme uuden sukupolven hiivakantoja, jotka tehostivat kasvipohjaisen raaka-aineen jalostamista maitohapoksi ja edelleen biomuoveiksi. Ratkaisun ansiosta biomuovien teollisesta tuotannosta tuli kustannustehokkaampaa.
- Maitohapon tuotanto jopa 92 g/l ja teolliseen tuotantoon sopivampi isäntä
- Tutkittu ja tehokas prosessi kasvimateriaalin muuntamiseksi biomuoveiksi
- Alentuneet biomuovien tuotantokustannukset
Yhteistyössä kehitetty teknologia on ollut teollisessa käytössä yli vuosikymmenen. Tutkimus- ja tuotekehityspalvelumme on tarkoitettu juuri tällaisten pitkäaikaisten teollisten kumppanuuksien rakentamiseksi.
Yhteistyöhön kanssamme
-
Ota yhteyttä
Kerro raaka-aineesta, kohdemolekyylistä tai -tuotteesta sekä reunaehdoista: suorituskyky, kustannukset, aikataulu ja IP-tilanne. Ensimmäinen keskustelu käsittelee yleensä sitä, mikä reitti sopii ja mistä työ kannattaa aloittaa.
-
Tarjous
Määritämme työn laajuuden ja toimitamme selkeän tarjouksen tuotoksineen ja aikatauluineen. Lyhyt esiselvitys voi olla luonteva tapa aloittaa yhteistyö. Siinä tunnistetaan paras etenemistapa ja nostetaan esiin kustannus- ja teknologiariskit. Esiselvitys sopii asiakkaille, joille ei ole vielä selvää, onko biotekninen vai kemiallinen menetelmä parempi vaihtoehto.
-
Toteutus ja toimitus
Työ etenee seulonnasta konseptin todentamiseen ja pilotointiin sovittujen tuotosten ja päätöspisteiden mukaan. Olet tervetullut laboratorioihin keskeisissä testivaiheissa. Toimeksiannot kestävät tyypillisesti muutamasta kuukaudesta puoleentoista vuoteen sen mukaan, optimoidaanko olemassa olevaa prosessia vai rakennetaanko uusi kanta tai reitti tyhjästä.
