LAB-ammattikorkeakoulu on aloittanut Kasvibiomassan hiili uusiutuviksi materiaaleiksi (Huuma) -hankkeen vuoden 2025 alussa. Hankkeessa mukana ovat Helsingin yliopisto ja Muovipoli, ja LAB toimii Helsingin yliopiston koordinoimassa ryhmähankkeessa osatoteuttajana.
HUUMA-hankkeessa valmistetaan PHA-muovia (polyhydroksyalkanoaatteja) erilaisista biohajoavista sivuvirroista ja jätteistä, testataan materiaalin prosessoitavuutta ja ominaisuuksia sekä etsitään kehitetylle materiaalille sopivia sovelluskohteita.
Sivuvirtojen ja jätteiden syntyperät ovat metsäteollisuudesta, elintarviketeollisuudesta ja yhdyskunnista. Hankkeen tavoitteena on edistää kiertotalouteen siirtymistä ja parantaa alueen kilpailukykyä uusilla innovaatioilla.
Mitä polyhydroksyalkanoaatit (PHA) ovat?
Muoveja valmistetaan maailmalla vuosittain valtavat määrät, ja niistä vain pieni osa on biomuoveja. Muovin tuotanto vuonna 2022 ylitti ensimmäistä kertaa 400 miljoonan tonnin rajan (Plastics Europe 2023). Biomuovien tuotantomäärän on ennustettu kasvavan seuraavan viiden vuoden aikana vuoden 2024 2,4 miljoonasta tonnista vuoteen 2029 mennessä 5,7 miljoonaan tonniin. Tästä määrästä PHA:n tuotannon osuuden on oletettu kasvavan nykyisestä 4,1 prosentista 17 prosenttiin (European Bioplastics 2024).
PHA kuuluu mikro-organismien valmistamiin polyestereihin, jotka muodostuvat luonnollisesti bakteereiden valmistamana, kun näille tarjoaa ravinnoksi erilaisia jätefraktioita. PHA-muovia on eri tyyppejä, ja tähän mennessä on tunnistettu yli 150 PHA-laatua niiden ainutlaatuisten monomeeriyksiköiden perusteella (Zhou et al. 2023). Polyhydroksyoktanoaatti, polyhydroksyvaleraatti, polyhydroksybutyraatti ja polyhydroksyheksanoaatti ovat tunnetuimpia PHA-tyyppejä, joista polyhydroksybutyraatti (PHB) on tunnetuin (Zhou et al. 2023, Kontro & Martikka 2022). PHA:lla on laaja valikoima erilaisia ominaisuuksia PHA-tyypistä riippuen, joten materiaali taipuu moneen käyttökohteeseen (Zhou et al. 2023). PHA on ominaisuuksilta kuten polypropeeni ja polyeteeni, mutta vain biohajoava. PHA:ta voidaan työstää samoilla menetelmillä kuin muita perusmuoveja, kuten ruiskuvalulla ja kalvopuhalluksella (Good Start Packaging, 2025). PHA-muovia käytetään myös 3D-tulostuksessa (Helian Polymers 2024b).
PHA:n valmistus ja käyttökohteet
Metsäteollisuuden jätevesissä, maatalouden jätteissä sekä muissa mahdollisissa orgaanisissa jätefraktioissa on jäljellä huomattavan paljon mm. sokeria ja sokeripolymeeripitoisia hiiltä sisältäviä ravinteita, kuten lignoselluloosaa, hemiselluloosaa, selluloosaa ja ligniiniä sekä niiden hajoamistuotteita. Niiden hyödyntämiselle on tunnistettu tarve, ja yksi hyvä mahdollisuus on biohajoavien tai kompostoitavien muovien raaka-aineiden, polyhydroksyalkanoaattien (PHA), tuotto bioreaktoreissa.
Jätevesilietteitä, metsäteollisuuden biohajoavaa jätettä ja yhdyskuntajätteitä syntyy valtavat määrät, joita hyödynnetään lähinnä energiana. PHA-muovia voidaan valmistaa erilaisista sivuvirroista ja biohajoavista jätteistä, kuten metsäteollisuuden kuori- ja puujätteestä, lietteestä ja muista jätteistä, yhdyskuntajätteestä, elintarviketeollisuuden jätevesilietteestä, maatalouden lietelannasta ja kasviperäisistä jätteistä, kuten oljesta. PHA-muovin valmistus ei siis kilpaile raaka-aineen lähteistä ruokatuotannon kanssa.
Kestävästi valmistettujen ja biohajoavien muovien valmistus säästää luonnonvaroja ja edistää materiaalitehokkuutta. Uusien innovatiivisten muovimateriaalien kehittäminen parantaa kilpailukykyä ja nostaa esimerkiksi metsäteollisuuden materiaalien jalostusarvoa, jos materiaalit saadaan hyödynnettyä PHA:n raaka-aineena energiahyödyntämisen sijaan.
PHA-muovi on biohajoavaa, eli se hajoaa luonnossa erilaisissa ympäristöissä (Good Start Packaging 2025) eikä jätä jälkeensä haitallisia aineita, kuten mikromuovia (Helian Polymers 2024a). PHA:lla on runsaasti mahdollisuuksia tulevaisuudessa, kun otetaan huomioon, että se on täysin biohajoava ja bioperäisistä, ei-ruoantuotantolähteistä valmistettu muovi.
PHA:lla on erilaisia käyttökohteita, joista yksi on lääketiede. Biohajoavuuden ja hajoamistuotteiden myrkyttömyyden takia PHA:ta on käytetty laajasti eri lääketeollisuuden tuotteissa, kuten ompeleissa, lääkkeen jakelussa ja implanteissa (Zhang et al. 2018).
Suurin haaste PHA:n laajamittaisille muovimarkkinoille tuloon ovat korkeat tuotantokustannukset, johtuen materiaalin valmistuksen monimutkaisuudesta ja kalliista raaka-aineesta. Eri jätefraktioden hyödyntämisellä valmistuksessa voidaan tulevaisuudessa vaikuttaa materiaalin hintaan. (Zhou et al. 2023).
HUUMA-hankkeessa on tarkoitus kehittää PHA:n tuotantoprosessia, jossa hyödynnetään eri jäte- ja sivuvirtoja, kuten maatalous- ja metsäsektorin jätteitä, sekä yhdyskuntajätehuollon orgaanisia jätteitä. Tavoitteena on, että hankkeen myötä näitä jätevirtoja voisi hyödyntää tehokkaammin ja lisätä orgaanisen hiilen kierrättämistä biomuovituotteisiin.
LAB-ammattikorkeakoulu osallistuu hankkeeseen kehittämällä biomuovien prosessoitavuutta laboratorio-olosuhteissa ja tutkimalla niiden ominaisuuksia yhdessä Muovipolin kanssa. Lisäksi tehdään prosessointikokeiluja ja materiaalien soveltuvuuden arviointia eri sovelluksiin.
Kirjoittajat
Gatja Tiusanen toimii TKI-asiantuntijana ja projektipäällikkönä LAB-ammattikorkeakoulun teknologiayksikössä. Huuma-hankkeessa Gatja toimii LAB-ammattikorkeakoulun projektipäällikkönä.
Anna Keskisaari toimii tutkijana ja projektipäällikkönä LAB-ammattikorkeakoulun teknologiayksikössä. Huuma-hankkeessa Anna toimii asiantuntijana.
Lähteet
European Bioplastics. 2024. Bioplastics market development update 2024. Viitattu 4.6.2025. Saatavissa https://docs.european-bioplastics.org/publications/market_data/2024/EUBP_Market_Data_Report_2024.pdf
Good Start Packaging 2025. What are PHAs and bioplastic polyhydroxyalkanoates? Viitattu 4.6.2025. Saatavissa https://www.goodstartpackaging.com/guide-to-pha-bioplastic-polyhydroxyalkanoates/
Helian Polymers. 2024a. Helian Polymers. Home of PHA. Viitattu 4.6.2025. Saatavissa https://helianpolymers.com/
Helian Polymers. 2024b. Processing of PHA by 3D-printing. Viitattu 4.6.2025. Saatavissa https://helianpolymers.com/processing-of-pha-by-3d-printing/
Kontro, M. & Martikka, O. Polyhydroksyalkanoaatit. Muoviplast 1/2022. Viitattu 4.6.2025. Saatavissa 66844 Muoviplast 1-2022 v2.pdf
Plastics Europe. 2023. Plastics – the fast Facts 2023. Viitattu 4.6.2025. Saatavissa https://plasticseurope.org/knowledge-hub/plastics-the-fast-facts-2023/
Spratt, A. 2022. A forest filled with lots of tall trees. Unsplash. Viitattu 14.8.2025. Saatavissa https://unsplash.com/photos/a-forest-filled-with-lots-of-tall-trees-YOHNcFlGDGw
Zhang, J., Shishatskaya, E. I., Volova, T. G., Ferreira da Silva, L. & Chen, G.-Q. 2018. Polyhydroxyalkanoates (PHA) for therapeutic applications. Materials Science and Engineering: C. Vol. 86 (1), 144–150. Viitattu 4.6.2025. Saatavissa https://doi.org/10.1016/j.msec.2017.12.035
Zhou, W., Bergsma, S., Colpa, D. I., Euverink, G.-J. W. & Krooneman, J. 2023. Polyhydroxyalkanoates (PHAs) synthesis and degradation by microbes and applications towards a circular economy. Journal of Environmental Management. Vol. 341, 118033. Viitattu 4.6.2025. Saatavissa https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2023.118033
