Nanosellu on tulevaisuuden supermateriaali – niin lujaa, että sitä on testattu luotiliivien materiaaliksi

Tähän asti lujan mutta kevyen nanoselluloosan kaupallista hyödyntämistä on hidastanut tuotannon korkea hinta. Itä-Suomen yliopistossa on kehitetty nanosellun valmistukseen entistä halvempi ja nopeampi menetelmä.

nanotekniikka
Henkilö pitelee näytepulloa.
Tässä seoksessa on vain prosentti nanosellua ja 99 prosenttia vettä. Silti se ei ole liuos vaan vahva geeli.Yle

Maailmalla kehitetään kilpaa erilaisia tapoja hyödyntää ihmeaineeksi kuvailtua nanoselluloosaa. Nanoselluloosa on teknisessä mielessä kiinnostavaa sen takia, että se on erittäin lujaa, mutta silti kevyttä.

– Se on merkittävästi lujempaa kuin mitkään synteettiset vahvikekuidut. Lisäksi se on peräisin uusiutuvasta raaka-aineesta, eli puusta. Käytön jälkeen se on biohajoava, sanoo Itä-Suomen yliopiston metsätieteiden tutkija Antti Haapala.

Supermateriaalin lujuutta kuvastaa se, että painoonsa nähden nanoselluloosa on merkittävästi lujempaa kuin mikään teräslaatu. Nanosellua on kokeiltu jopa luotiliivien valmistuksessa.

Nanosellusta tehtyjen kaupallisten tuotteiden kehitys on edelleen kesken, mutta erilaisia pilotteja on käynnissä paljon. Esimerkiksi pakkausmateriaaleissa nanosellua on käytetty lujittamaan ja keventämään tuotteita. Sitä on testattu myös vedenpuhdistuksen kemikaalina, elintarviketuotannossa sakeutusaineena sekä puupohjaisena tekstiilikuituna.

Itä-Suomen yliopisto on kehittänyt halvemman valmistustavan

Haapalan tutkimusryhmä on kehittänyt tuotantomenetelmän, joka lyhentää merkittävästi nanosellun valmistusaikaa ja alentaa näin kustannuksia. Idea piilee siinä, että esikäsittelyn aika lyhenee, jolloin nanoselluksi jauhaminen tapahtuu myös nopeammin. Kustannustehokkaan valmistusmenetelmän käytännön testauksessa on ollut mukana Itä-Suomen yliopiston puumateriaalitieteen maisteriopiskelija Arnau Martorell Sala.

Nanoselluloosan tuotanto on keskittynyt Keski-Eurooppaan, Japaniin ja Pohjois-Amerikkaan. Suomessa on muutamia pilotteja.

– Edelleen kaupallinen tuotanto on aika pienessä mittakaavassa, osittain sen takia, että se on niin kovin kallista. Puolen kilon pakkaus, jossa nanosellua on alle kymmenen prosenttia, voi helposti maksaa useita satoja dollareita, sanoo Haapala.

– Siksi synteettiset kuidut ovat edelleen hallitsevassa asemassa markkinoilla, Haapala jatkaa.

Nyt pitäisi keksiä luovia käyttötarkoituksia

Aalto-yliopiston biotuotteiden ja biotekniikan laitoksen professori Thaddeus Maloneyn mukaan nanosellun valmistusmenetelmiä kehitetään parhaillaan eri puolilla maailmaa, myös Aalto-yliopistossa. Maloney ei ole perehtynyt Haapalan kehittämään valmistusmenetelmään, mutta hänen mukaansa kustannustehokas tuotanto vaatii entistä aktiivisempaa yhteistyötä tuotantolaitteiden valmistajien kanssa.

Maloneyn mukaan suurimpana haasteena nanosellun globaalissa läpilyönnissä ei ole tuotantomenetelmät, vaan uusien ja innovatiivisten käyttömahdollisuuksien keksiminen.

– Tähän mennessä nanosellun käyttösovellukset eivät ole olleet kovin luovia, vaan sitä on käytetty lähinnä paperi- ja pakkaustuotteissa. Nyt pitäisi keksiä käyttötarkoituksia, joissa nanosellu voi tehdä jotain sellaista, johon muut materiaalit eivät pysty, sanoo Maloney.

Haapalan ja Martorell Salan idea voitti Joensuun tiedepuiston järjestämän Start Me Up -liikeideakilpailun, jonka palkintona on 20 000 euroa sekä tuki patenttihakemukseen tekemiseen. Seuraavana vuorossa on teollisten kumppanuuksien etsiminen sekä patentin hakeminen.