Hiilidioksidista voi tehdä muovia
04.05.2009
Maailman tämän hetken ehkä suurin ympäristöongelma, liika hiilidioksidi voidaan hyötykäyttää kemian teollisuuden raaka-aineena: VTT:llä on kehitetty menetelmä, jonka avulla siitä voidaan tehdä muovia. Johtava tutkija Salme Koskimiehen johtama projekti on kehittänyt hiilidioksidista pinnoitemuovin, jota voi käyttää muun muassa elintarvikepakkauksissa. Koskimies kertoo, että tällä tavoin valmistettu pinnoite säilyttäisi elintarvikkeita paljon paremmin kuin perinteinen nailonpohjainen pakkausmuovi.
Hiilidioksidin talteen ottamista varten tarvitaan todella suurten päästöjen teollisuuslaitos. Suomessa sellaisia ovat Rautaruukin Raahen terästehdas ja Neste Oilin öljynjalostamot, joissa ”yhdestä piipusta” tulevat kaasupäästöt olisivat helpoiten otettavissa talteen. Myös puunjalostusteollisuuden päästöjä voitaneen hyödyntää. Kun tehtaiden päästöt näin hyödynnettäisiin, ne myös vähentäisivät ympäristökuormitustaan.
Koskimiehen hanke on niin sanottua vihreää kemiaa, joka on tietopohjainen tapa ratkaista ja ehkäistä ympäristöongelmia.
Hiilidioksidia käytetty vielä vähän
”Hiilidioksidin käyttömahdollisuuksia ei ole vielä tutkittu paljon, koska sitä on vaikea aktivoida kemiallisesti. Tämä on yhä hyvin perustutkimuksellista. Hiilidioksidipohjaisia tuotteita ovat toistaiseksi vain urealannoitteet ja aspiriini”, kertoo Koskimies. Siitä voidaan tehdä myös bensiiniä, jos kaasu pystytään muuttamaan hiilimonoksidiksi. Se ei kuitenkaan ole vielä kannattavaa.
Lannoitteissa käytetään ureaa, joka valmistetaan nestemäisestä ammoniakista ja hiilidioksidista korkeassa paineessa ja lämpötilassa. Aspiriinissa taas on salisyylihappoa, joka valmistetaan fenolista ja hiilidioksidista.
Hiilidioksidin hyödyntämisessä tarvitaan niin sanottuja katalyyttejä, jotka nopeuttavat kemiallista reaktiota tietyssä lämpötilassa kuitenkaan itse kulumatta. Katalyytti osallistuu kemialliseen reaktioon, mutta ei ole sen alku- tai lopputuote. Katalyyttien ansiosta hiilidioksidille tapahtuvat reaktiot voivat tapahtua nopeammin ja matalammissa lämpötiloissa sekä alhaisemmissa paineissa.
Hankkeessa on katalyyttien osalta tehty yhteistyötä Helsingin yliopiston kanssa, joka on maailmanlaajuisesti erittäin menestynyt katalyyttien kehittämisessä. Siellä hanketta ovat johtaneet akatemiaprofessori Markku Leskelä ja professori Timo Repo, molemmat epäorgaanisen kemian laitokselta.
Teollisuudelta jo tilauksia
Koskimiehen hankkeessa pystyttiin kehittämään katalyyttinen menetelmä, jossa hiilidioksidista ja epoksideista valmistettiin karbonaatteja ja polykarbonaatteja. Näiden avulla pystytään korvaamaan muun muassa vaarallisena taistelukaasuna tunnetun fosgeenin käyttö tämän muovin valmistuksessa.
Lisäksi Martti Alkio käytti väitöskirjatyössään niin sanottua ylikriittistä tomografiaa, jossa korkean paineen avulla nesteytettyä hiilidioksidikaasua hyödynnetään ympäristöystävällisenä liuottimena. Tämän menetelmän avulla hän kehitti erotus- ja puhdistusmenetelmän, jota sovelletaan eräiden lääkeaineiden puhdistamiseen. VTT on jo saanut teollisuudelta tilauksia jatkokehittelyä varten.
Hanketta on toteutettu vuodesta 2005 Suomen Akatemian rahoituksella ja se jatkuu edelleen. Se on saanut myös COST-rahoitusta, joka edistää eurooppalaista tieteellisteknistä yhteistyötä.
VTT testaa keksintöjään pienoislaitteilla, kuten reaktoreilla.
Koskimies on jäänyt jo eläkkeelle ja hankkeen vetovastuu on siirtynyt professori Timo Revolle.
Teksti: Leena Vähäkylä
Kuvat: Mauri Ratilainen