Puun käyttö on murroksessa – tutkijat miettivät nyt, mitä keksitään seuraavaksi puusta syntyneiden syöpälääkkeiden jälkeen

Professori Reijo Lappalaisen mielestä puun hyödyntämisessä eletään nyt kenties samankaltaista murrosta kuin öljyssä, kun siitä keksittiin ryhtyä valmistamaan muoveja, kumia ja lääketuotteita.

Kotimaa
Puunrungossa näkyvä pakkasen aiheuttama halkeama.
Kalle Niskala / Yle

Moni muistaa mummon tai ukin sipaisseen haavaan pihkaa, jotta ruhje paranisi. Puun hyödyntäminen onkin tunnettu kansanperinteessä jo vuosisatoja. Nyt myös kemianteollisuus haluaa hyödyntää puissa olevia uuteaineita entistä tehokkaammin.

Professori Reijo Lappalaisen monitieteinen työryhmä tutkii Itä-Suomen yliopistossa puun hienokemikaaleja, jotka ovat luonnossa syntyneitä puhtaita kemiallisia aineita. Niitä voidaan erottaa puista uuttamalla tai kuivatislaamalla. Lappalaisen tutkimusryhmässä on osaamista kemian, biokemian, farmasian ja fysiikan laitoksilta.

Puiden sisältämiä arvokkaita aineita voisi verrata esimerkiksi marjojen sisältämiin ainesosiin.

– Vastaavan tyyppisiä aineita löytyy molemmista, mutta tottakai koostumus on erilainen. Puissa on hyvä puoli se, että puubiomassaa ja eri puita on valtavasti, vertaa Lappalainen.

Pohjoisen metsissä on poikkeuksellisia yhdisteitä

Puun hienokemikaaleja hyödynnetään jo lääketeollisuudessa. Haavan umpeutumiseen ei tarvitse enää hakea pihkaa kuusen juurelta, koska nykyisin kaupallistettuja kuusenpihkatuotteita käytetään haavojen ja sairaalabakteerien hoitoon myös virallisen terveydenhoidon puolella.

Hienokemikaaleja hyödynnetään myös syövän hoidossa, kuten kuusesta saatavaa HRM-lignaania ja lännenmarjakuusen nilaosasta saatavaa paklitakselia.

– Ne ovat jo hyvin tutkittuja, Itä-Suomen yliopiston sovelletun fysiikan laitoksella työskentelevä professori Lappalainen sanoo.

Viime vuosina puun hienokemikaaleja hyödyntävien tuotteiden kehitys on kiihtynyt, koska puun hienojakeita on opittu tuntemaan paremmin.

Havumetsävyöhykkeen puissa on poikkeuksellinen molekyylikirjo

Reijo Lappalainen

– Aikaisemmin pienin hyödynnettävissä oleva osa puusta oli selluloosamolekyylien kimppu. Nyt on menty nanoselluloosaan ja mikroselluloosaan, jotka ovat pidemmälle hajotettuja, tarkentaa Luonnonvarakeskuksen puutieteen professori Erkki Verkasalo.

Kun pieniä hienojakeita tunnetaan paremmin, voidaan luoda kokonaan uusia yhdisteitä, joiden ominaisuuksia ei ole tähän mennessä tunnettu. Suomella voisi kilpailussa olla kotikenttäetua, koska kylmät olosuhteet ja valoisat pitkät kesät ovat synnyttäneet pohjoisessa kasvaviin puihin arvokkaita yhdisteitä, joita ei ole muiden alueiden puustossa.

– Havumetsävyöhykkeen puissa on poikkeuksellinen molekyylikirjo, sanoo professori Reijo Lappalainen.

Lääkkeiden lisäksi puun hienokemikaaleja hyödynnetään elintarviketeollisuudessa. Esimerkiksi kaupasta ostettujen savuaromilla maustettujen ruokien valmistamiseen ei ole sytytelty leppälastuja, vaan niihin on lisätty nestemäistä savuaromia, jonka valmistuksessa on hyödynnetty puun hienokemikaaleja.

– Savuaromi on tavallaan lisäaine, mutta hyväksytty EU-tasolla elintarviketeollisuudessa, professori Lappalainen sanoo.

Toinen jo käytössä oleva puun hienokemikaaleista valmistettava aromin kaltainen mauste on vanilliini, jota valmistetaan puunjalostusteollisuuden sivutuotteena.

Syksyinen metsämaisema Aulangolla
Tiina Kokko / Yle

Puun yhdisteitä hyödynnetään pinnoitteissa ja liimoissa

Männystä, koivusta tai lepästä kovassa kuumuudessa tislattu terva on tuttu suoja-aine, jota on vuosisatoja sudittu veneiden ja laivojen pintaan. Professori Lappalainen kertoo, että nykyisin tähtäimessä ovat uudenlaiset kaupalliset suoja-aineet, joissa hyödynnetään puiden sieniä ja bakteereja ehkäiseviä aineita.

– Puissa on paljon luonnossa syntyneitä yhdisteitä, joiden avulla puut suojautuvat esimerkiksi tuholaisia vastaan.

Itä-Suomen yliopiston monitieteinen ryhmä sai hiljattain Tekesiltä rahoitusta puusta erotettavien arvokkaiden yhdisteiden kaupallistamiseen. Yksi työryhmän tutkimuskohde on bakteereja hylkivä hienokemikaali, jota voitaisiin hyödyntää pintojen käsittelyssä.

– Yllättävää on se, että huoneenlämmössä tällainen pinnoite ei liukene mihinkään happoihin, emäksiin tai liuottimiin. Eli se on erittäin kestävä.

Kokonaisuudessaan professori Lappalaisen johtaman hankeen tavoitteena on erottaa muutama puhdas hienokemikaali ja löytää aineille konkreettiset markkinat, ostajat ja loppukäyttäjät sekä kotimaasta että ulkomailta.

Puussa olevia yhdisteitä voidaan hyödyntää myös liimoissa ja maaleissa, kertoo Luonnonvarakeskuksen puutieteen professori Erkki Verkasalo. Puiden yhdisteitä käytetään parantamaan jotain tuotteen ominaisuutta. Puusta saatavat yhdisteet voivat esimerkiksi parantaa maalien korroosionestoa, elintarvikkeiden säilyvyyttä tai pidentää pesuaineiden käyttöikää.

Arvokkaita yhdisteitä saadaan sahanpurusta ja oksista

Tällä hetkellä puun hienokemikaaleja erotetaan pääosin puunjalostusteollisuuden sivuvirroista kuten sahanpurusta, oksista ja sellun keittoliemestä. Suuri osa sivuvirroista kuitenkin poltetaan edelleen energiaksi. Sekä professori Lappalainen että Verkasalo uskovat, että sivuvirtojen puuainesta hyödynnetään tulevaisuudessa enemmän.

Puun hyödyntäminen olisi voinut olla nopeampaakin, mutta parempi myöhään kuin ei milloinkaan

Reijo Lappalainen

– Iso visio on, että tulevaisuudessa Suomessakin otettaisiin arvokkaat aineet talteen ja poltetaan vain se, mistä ei ole mitään muuta hyötyä, sanoo professori Lappalainen.

Verkasalo uskoo, että tulevaisuudessa jätteitä hyödynnetään monipuolisemmin, mutta metsä- ja energiateollisuudelle jää edelleen valta-asema käyttää ensin hyödynnettävissä oleva puuaines.

Professori Lappalainen kertookin, että puhtaiden hienokemikaalien pitoisuudet ovat puissa niin pieniä, että vain tutkijaryhmät tai korkean tason kemian alan toimijat kaatavat puita pelkästään erottaakseen hienokemikaaleja.

Osa puiden luonnon aineista on kemiallisesti niin monimutkaisia, ettei niitä voi valmistaa synteettisesti.

– Joitakin voidaan valmistaa synteettisesti, mutta ne vaativat 12–35 erilaista vaihetta. Mutta osa on niin vaikeita, ettei niitä ainakaan lähitulevaisuudessa osata valmistaa synteettisesti.

Kasvillisuutta liki 50 hehtaarin Martinpuistossa.
Janne Ahjopalo / Yle

Puun hyödyntämisessä riittää töitä

Nykyisin puusta jalostetaan kemiallisesti myös tärpättiä, hartsia, alkoholia, bioöljyä ja etikkaa. Näiden aineiden valmistusta ei voi kuitenkaan verrata hienokemikaalien jalostamiseen, sillä arvokkaiden aineiden erottaminen ja tutkiminen vaatii erikoistuneempaa laitteistoa sekä osaamista.

Professori Lappalainen vertaa puun kemiallista hyödyntämistä öljynjalostusteollisuuden kehittymiseen.

– Vei aika pitkään ennen kuin raakaöljystä siirryttiin valmistamaan muoveja, polymeerejä, kumeja ja lääkeaineisiin soveltuvia tuotteita. Se vei kymmeniä vuosia, jopa sata vuotta.

Professori Lappalainen kertoo, että puiden arvokkaita yhdisteitä tunnetaan jo melko paljon, mutta niiden hyötyjä ei vain ole saatu laajasti käyttöön.

– Tutkimusta on tehty, mutta paljon olisi tehtävissä. On paljon, mitä ei ole hyödynnetty. Puun hyödyntäminen olisi voinut olla nopeampaakin, mutta parempi myöhään kuin ei milloinkaan, professori pohtii.