Julkaistu 02.03.2018

Kohti uutta muovitaloutta

Muovit ovat monimuotoisia. Niitä käytetään niin pakkauksissa, kulkuvälineissä kuin elektroniikassa ja terveysteknologiassa. Olemme astumassa uuteen muoviaikaan, jossa keskiöön nousevat kierrätys ja uudelleen käyttö sekä päästöjen minimointi ja biopohjaiset raaka-aineet
Kirjoittaja
VTT
Maija Pohjakallio vetää VTT:ssä tiimiä Materiaalien prosessointi ja kiertotalouden ratkaisut. Hän on työskennellyt bio- ja kiertotalouden parissa reilut viisi vuotta mm. Kemianteollisuus ry:n johtavana asiantuntijana. Maijan vuonna 1996 valmistunut väitöstyö käsitteli sähköä johtavia muoveja.

Ensin edettiin kasvipohjaisesti. Vuonna 1862 keksittiin käsitellä puuvillavanun selluloosakuituja typpihapolla, jolloin saatiin selluloosanitraattia. Sitä käytettiin esimerkiksi kalusteiden valmistukseen. 1900‐luvun alussa alettiin valmistaa muovia kaseiinista, joka on yksi maidon sisältämistä proteiineista. Kaseiinimuovia käytettiin muun muassa napeissa, neuloissa ja veitsenkahvoissa.

Muovia voi tehdä muustakin kuin öljystä

Öljypohjaiset muovit syrjäyttivät biopohjaiset edeltäjänsä 1960-luvulla. Nykyisin raakaöljystä käytetään muovien valmistamiseen noin 4-6 prosenttia.

Viime vuosina on jälleen alettu enenevästi hyödyntää luonnosta saatavia raaka-aineita, kuten tärkkelystä, selluloosaa, erilaisia sokereita ja kasviöljyjä. Esimerkiksi polylaktidia, jota hyödynnetään vaikkapa biojätteelle tarkoitetuissa roskapusseissa, tuotetaan maitohaposta, jota voidaan valmistaa muun muassa tärkkelyksestä.

Digitalisaatiokin tarvitsee muovia

Yksi syy muovien suosioon on, että koostumukseltaan ja ominaisuuksiltaan ne ovat monimuotoisia. Muovien ominaisuudet voidaan räätälöidä käyttökohteeseen sopiviksi, mikä tekee niistä monien materiaalikehittäjien suosikkeja. Muoveista puhuttaessa eniten sijaa saavat valtamuovit, kuten polyeteeni ja polypropeeni, joita käytetään paljon muun muassa pakkauksissa. Erikoismuovit, jotka on kehitetty esimerkiksi käytettäväksi ääriolosuhteissa, kuten formulakuskien haalareissa, palomiesten suojatakeissa, avaruusraketeissa ja satelliiteissa, jäävät usein vähemmälle huomiolle.

Eniten muoveja käytetään pakkauksiin. Euroopassa pakkausten osuus muovien käytöstä on noin 40 prosenttia. Muita suuria käyttökohteita ovat rakentaminen (20 %), autot (9 %) ja elektroniikka (6 %). Sähkö- ja elektroniikkajätteen tilavuudesta lähes kolmannes on muovia. On hyvä muistaa, että myös digitalisaatio, mukaan lukien tekoälyn kehittäminen, ei sekään ole mahdollista ilman elektroniikan muovikomponentteja.

Muovista polvi paranee

Terveysteknologiassa muovit ovat keskeisessä roolissa. Me keski-ikäiset saimme lapsena suuhumme elohopeaa sisältäneitä amalgaamisia hammaspaikkoja, mutta muovin ansiosta lastemme hammashoidossa näitä ei enää ole käytetty. Moni isovanhemmistamme joutui ehkä pitkäänkin kärsimään erilaisista lonkka- ja polvivaivoista, mutta omat vanhempamme ovat saaneet tarvittaessa kuluneiden nivelten tilalle uudet –muoviset – vaihto-osat.

Mitä eroa on muovilla ja polymeerillä?

Muovit koostuvat pitkistä ketjumaisista rakenneosista eli polymeereistä, ja erilaisista lisäaineista. Muovit nimetään sisältämänsä polymeerin mukaan, vaikka kyseisen polymeerin lisäksi muovit sisältävät myös muita aineita. Muovien ominaisuuksia muokataan seosaineilla, joita ovat muun muassa erilaiset pehmittimet, palon‐ ja mikrobienestoaineet ja väripigmentit. Täyteaineet, kuten kalsiitti, talkki ja kaoliini, vähentävät muovien kutistumista ja parantavat näin muovituotteen laatua. Muoveille on ominaista, että ne ainakin jossain valmistuksensa vaiheessa ovat muokattavissa lämmön ja paineen avulla.

Varsinaisten muovimateriaalien lisäksi polymeerejä käytetään myös muun muassa tekstiilikuitujen, kosmetiikan, liimojen ja maalien valmistukseen. Niin sanottu mikromuovijäte kattaa kaiken polymeereistä tulevan ”mikrohiukkasjätteen”, eli sitä muodostuu useista erilaisista lähteistä.

Biohajoavuus voi riippua käyttöympäristöstä

Termiä biopohjainen muovi käytetään, jos polymeeriketjujen hiiliatomit ovat (pääosin) peräisin uusiutuvista lähteistä. Kaikki biopohjaiset muovit eivät kuitenkaan ole biohajoavia. Biohajoavuus tarkoittaa, että materiaali hajoaa tavallisten mikrobien toimesta tietyn ajan kuluessa. Haasteita lisää se, että vaikka materiaali olisi biohajoava tietyissä olosuhteissa, jossain toisissa olosuhteissa se voi olla biohajoamaton. Esimerkiksi edellä mainittua polylaktidia pidetään biohajoavana, mutta uusimmat tutkimustulokset antavat viitteitä siitä, että merien suolaisessa ympäristössä polylaktidin hajoaminen on hyvin hidasta.

Muovin uusi aika

Kiertotalous on muoveille uusi mahdollisuus. Materiaalin suorituskyvyn ohella on kiinnitettävä entistä enemmän huomiota sen kierrätettävyyteen ja uudelleen käyttöön. Uudessa kiertotalouteen perustuvassa muovitaloudessa materiaalikehittäjillä on keskeinen rooli. Tarvitaan erilaisia uusia teknologioita tuotteiden ja materiaalien rakenteen ”purkamiseen”, jotta niiden sisältämät raaka-aineet saadaan kestävällä ja turvallisella tavalla kiertoon. Myös päästöjen minimoimisessa ja luontoon jo päässeen jätteen siivoamisessa teknologiakehitys on avainasemassa.

Materiaalikehittäjät eivät luonnollisesti yksin pelasta maailmaa, vaan tarvitaan systemaattista toimintaa, johon koko ketju, myös kuluttajat, sitoutuvat. Hyvä alku on vähentää omaa kertakäyttökulutustaan ja lisätä jätevirtojensa lajittelua. Yhteiskunnan raameja on linjattu esimerkiksi EU:n muovistrategiassa sekä jätedirektiivien päivityksessä. Tämän vuoden aikana julkaistaan myös TEM:in ja YM:n työstämä kansallinen muovien tiekartta.

Vuonna 1961 presidentti Kennedy käynnisti Apollo-avaruusohjelman ja julisti vuotta myöhemmin kuuluisassa puheessaan: ”We choose to go to the moon! The challenge of space is one that we are willing to accept, one we are unwilling to postpone, and one which we intend to win.” Vuonna 1969 Neil Armstrong laskeutui kuun pinnalle. Uskon, että vahvalla visiolla, riittävällä resurssoinnilla ja yhteistyöllä myös uuden muovitalouden haasteet ovat ratkaistavissa.

Kiinnostavia yksityiskohtia

Tiesitkö?

  • Ensimmäisen muovin, selluloosanitraatin, keksiminen 1860-luvulla on säästänyt monen norsun hengen. Tätä materiaalia alettiin silloin käyttää raaka-aineena biljardipalloissa, jotka aiemmin oli valmistettu norsunluusta.
  • 25 viime vuoden aikana muovien käyttö autoissa on lisääntynyt yli 100 %, ja muoviosiensa ansiosta tavallinen henkilöauto on edeltäjiään yli 200 kg kevyempi.
  • Vuonna 1960 muovin globaali vuosittainen tuotanto oli noin 15 miljoonaa tonnia, vuonna 2014 peräti 311 miljoonaa tonnia, ja ennuste vuodelle 2050 on 1124 miljoonaa tonnia (lähde: Plastics Europe).
  • Euroopassa noin kolmannes jätemuoveista kierrätetään, noin kolmannes päätyy energiakäyttöön ja loput kaatopaikalle tai roskana luontoon. Vastaavat globaalit luvut ovat 9 % (kierrätys), 12 % (energiakäyttö) ja 79 % (kaatopaikalle tai roskana luontoon). (lähde: EU:n muovistrategia 2018)

Blogi on osa #materiaalista-juttusarjaamme, jossa eri materiaalien huippuasiantuntijat pureutuvat materiaalien kiertotalouteen. Lue muut jo julkaistut jutut täältä.

Mistä on kyse?