VTT auttoi Metsä Groupia tunnistamaan, kartoittamaan ja arvioimaan edistyneitä prosessiteknologioita tuotannon sivuvirtoja varten. Tavoitteena on hyödyntää neitseelliset raaka-aineet täysimääräisesti ja avata uusia kaupallisia mahdollisuuksia.
Lyhyesti
Metsä Group halusi löytää uusia teknologioita, joilla sahanpuru ja kuori voidaan jalostaa korkeamman lisäarvon tuotteiksi.
VTT kartoitti yli 60 teknologiakonseptia ja teki teknistaloudellisen arvioinnin lupaavimmista termokemialliseen konversioon perustuvista vaihtoehdoista hyödyntäen omaa pilottidataansa ja prosessisimulaatioita.
Metsä Group sai objektiivisen, dataan perustuvan validoinnin yhtiön strategisen T&K-priorisoinnin ja pitkän aikavälin investointisuunnitelmien tueksi.
Metsä Group valmistaa tuotteita vastuullisesti hoidetuissa pohjoisissa metsissä kasvaneesta uusiutuvasta puusta. Yhtiö investoi kasvuun, uusien biotuotteiden kehittämiseen ja fossiilittomaan tulevaisuuteen. Metsä Groupin emoyhtiö Metsäliitto on noin 90 000 suomalaisen metsänomistajan omistama osuuskunta. Yhtiö jakautuu viiteen liiketoiminta-alueeseen, jotka edistävät uusiutuvien tuotteiden käyttöä ja kehittävät vaihtoehtoja fossiilisille materiaaleille.
Metsäteollisuuden materiaalitehokkuuden parantamista
Siirtymä kiertotalouteen on lisännyt materiaalitehokkuuden strategista merkitystä metsäteollisuudessa maailmanlaajuisesti. Perinteisesti teollisuuden sivutuotteita ja -virtoja on hyödynnetty alemman jalostusarvon käyttötarkoituksiin, kuten polttamiseen lämmön ja sähkön tuottamiseksi. Tiukentuvat ympäristömääräykset, yritysten kunnianhimoiset kestävän kehityksen tavoitteet sekä tarve vähentää teollisuuden toimitusketjujen hiilijalanjälkeä edistävät kuitenkin ajattelutavan muutosta.
Yritysten on entistä useammin löydettävä teknisiä ratkaisuja, joilla sivuvirrat voidaan muuntaa pitkälle kehitetyiksi, korkeakatteisiksi tuotteiksi, kuten biokemikaaleiksi, edistyneiksi materiaaleiksi ja uuden sukupolven polttoaineiksi.
Arvostimme suuresti sitä, että VTT toi omasta organisaatiostaan mukaan juuri oikeat asiantuntijat kullekin näistä teknologioista.
Skaalautuvia teknologioita suurille materiaalivirroille
Metsä Group tuottaa tehtaissaan huomattavia määriä sahanpurua ja kuorta. Vaikka näitä sivuvirtoja hyödynnetään jo nyt tehokkaasti ja kannattavasti uusiutuvina energialähteinä, yhtiön strategisena tavoitteena on löytää uusia keinoja, joilla neitseellisestä puuraaka-aineesta saadaan entistä suurempi arvo irti. Metsä Groupin T&K-johtajan Katariina Kemppaisen mukaan uusien jalostuskonseptien kattavan teknistaloudellisen vertailun tavoitteena oli löytää hyvin skaalautuvia teknologioita.
"Yksi tärkeimmistä kriteereistä oli riittävä volyymi: emme etsineet niche-ratkaisuja, jotka eivät sopisi yhteen sen kanssa, että tuotamme vuosittain satoja tuhansia tonneja sivuvirtoja", Kemppainen sanoo.
Metsä Group hyödynsi VTT:n erityisosaamista konseptien validoinnissa arvioidakseen teknologioita, jotka lähestyvät teknologisen valmiuden tasoa (TRL) 7 eli ovat lähellä kaupallista demonstrointia olevia konsepteja.
Laajasta kartoituksesta tarkkaan teknistaloudelliseen mallinnukseen
VTT käynnisti hankkeen laatimalla kattavan listauksen mahdollisista prosessiteknologioista kirjallisuuskatsauksen avulla, joka kattoi noin 60 erillistä tieteellistä lähdettä. VTT keräsi järjestelmällisesti keskeisiä tietoja muun muassa:
Tuotantokapasiteetista
Tarvittavista raaka-aineista
Prosessiolosuhteista
Käyttö- ja investointikustannuksista
Operatiivisista riskeistä
Päästöprofiileista.
Yhteistyössä toteutetun kartoitusprosessin jälkeen Metsä Group valitsi kolme lupaavinta termokemiallisen konversion teknologiaa yksityiskohtaista teknistaloudellista arviointia (TEA) varten.
Yhteistyön keskeinen etu oli mahdollisuus täydentää ulkoisia kirjallisuuslähteitä VTT:n omalla pilottitason ja laboratoriomittakaavan datalla.
"Tämä teki projektista asiakkaalle todella kustannustehokkaan, sillä meidän ei tarvinnut tutkia asiakkaan omia raaka-aineita tai suorittaa niillä testejä, vaan pystyimme hyödyntämään omaa olemassa olevaa dataamme", kertoo VTT:n vanhempi tutkija Lotta Sorsamäki.
Lisäksi VTT yhdisti asiakkaan tarkempaan tarkasteluun valittuihin teknologioihin erikoistuneiden asiantuntijoiden kanssa.
"Arvostimme suuresti sitä, että VTT toi omasta organisaatiostaan mukaan juuri oikeat asiantuntijat kullekin näistä teknologioista", Kemppainen sanoo.
Dataan perustuva viitekehys kestävälle liiketoiminnan kasvulle
Projektin aikana VTT tarjosi Metsä Groupille:
Globaalin kirjallisuusanalyysin ja kyvykkyydet teknologioiden kartoitukseen
VTT:n oman kokeellisen pilotoinnin ja laboratoriomittakaavan biomateriaalidataa
Edistyneen prosessimallinnuksen ja teknistaloudelliset arvioinnit.
VTT:n monialainen tiimi käytti prosessimallinnuksessa edistyneitä prosessisimulointiohjelmistoja – Aspen Plus -ohjelmistoa ja VTT:n kehittämää Balas-työkalua. Niiden avulla pystyttiin laatimaan yksityiskohtaiset massa- ja energiataseet, jotka muodostivat perustan kriittisen infrastruktuurin investointikustannusten laskemiselle. Lisäksi teknistaloudellisessa arvioinnissa tarkasteltiin teollisen integraation potentiaalia analysoimalla rajapintoja, joita tarvitaan uuden sivuvirtojen käsittelylaitoksen integroimiseksi suoraan Metsä Groupin olemassa olevan tehtaan infrastruktuuriin.
Hankkeen lopputuloksena saatiin objektiivinen, ulkopuolinen validointi uusille teknologiakonsepteille ja viitekehys Metsä Groupille tulevaa tutkimus- ja kehitystyötä sekä investointien kohdentamista varten. Kemppaisen mukaan saadut näkemykset luovat perustan, jonka pohjalta yritys voi tehdä tarkempia käyttökustannuslaskelmia ja arvioida konseptien laajennusmahdollisuuksia uusiksi hankkeiksi pitkällä aikavälillä.
VTT:n Sales Director Tiina Landau korostaa, että VTT:n osaaminen kattaa paljon muutakin kuin alustavan konseptikartoituksen ensivaiheen.
"Meillä on valmiudet tukea asiakkaitamme koko heidän matkansa ajan – VTT voi auttaa investointipäätöksen valmistelussa, kehittää uusia immateriaalioikeuksia, siirtää VTT:n olemassa olevaa IPR:ää ja luoda tarvittavat pilotointivalmiudet, jotta asiakkaat voivat luottavaisin mielin ottaa seuraavan askeleen", Landau sanoo.
