Innovatiiviset kevyet materiaalit, kuten vaahdot, komposiitit ja biomateriaalit, ovat kovaa vauhtia korvaamassa perinteisen alumiinin ja teräksen monilla eri teollisuudenaloilla. Kuljetusala sekä auto- ja ilmailuteollisuus, joille kustannustehokkuus ja matala hiilijalanjälki ovat tärkeitä, hyötyvät kevyistä materiaaleista.
Kaikki kevyet materiaalit ja erityisesti pakkausratkaisut, joilla voidaan vähentää polttoainekulutusta ja CO2-päästöjä houkuttelevat valmistajia. Olipa kyse sitten sähköistettyjen urheiluautojen tai lentokoneiden matkustamojen teknologiakehityksestä.
Kuluttajat pitävät kevyitä vaihtoehtoja usein edullisempina, tarkoituksenmukaisena ja ympäristön kannalta parhaana ratkaisuna. Ympäristöhyödyt eivät kuitenkaan ole aina yksiselitteisiä, kertoo Bathin yliopiston kestävän kemian tekniikan professori, Matthew G Davidson.
”Jos mietitään asiaa laajemmin, materiaalin ympäristövaikutukset koostuvasta monista yksittäisistä asioista, kuten raaka-aineet, valmistus, kuljetus ja käyttöikä, ja näiden osalta keveys on hyvästä. Uusilla komposiittimateriaaleilla on monia teknisiä hyötyjä, mutta haasteena on tehdä niistä vielä entistä kestävämpiä”, hän jatkaa.
Kiertotalous auttaa vähentämään materiaalien kestämätöntä käyttöä. Kuva: Etienne Girardet, Unsplash
Kierrätettävyyshaaste
Kiertotaloudessa jätteiden haittoja pyritään ehkäisemään vähentämällä niiden määrää sekä kierrättämällä ja käyttämällä jätettä uudelleen. Davidsonin kaltaiset asiantuntijat pitävät kiertotaloutta myös mahdollisena ratkaisuna siihen, miten kevyistä materiaaleista tehdään parempia ympäristölle. Monia uudempia materiaaleja, kuten polyuretaanivaahtoa ja hiilikuitukomposiitteja, ei kuitenkaan ole helppo kierrättää tai käyttää uudelleen.
”Yksi suurimmista haasteista on, että tyypillisesti auto- ja lentokoneteollisuudessa käytettävissä kevyissä komposiiteissa voi olla hiili- tai lasikuitua lämpökovettuvassa polymeerimatriisissa. Tämä on erittäin vaikea yhdistelmä kierrättää”, hän sanoo.
Tutkimusohjelmasta vastaava päällikkö Richard Court Newcastlen yliopiston tekniikan tiedekunnasta on samaa mieltä: ”Yleisesti ottaen, keveys vähentää polttoaineen kulutusta käyttöiän aikana. Vaahtojen tai komposiittien valmistuksessa käytettävän energian ja fossiilisten materiaalien tulee kuitenkin olla vähäisempää kuin niiden käyttöiän aikana kertynyt säästö. Muuten siitä ei ole hyötyä.”
Vaikka useimmat komposiitit poltetaan tai ne päätyvät kaatopaikoille, ranskalainen startup-yritys, Fairmat, on työstänyt skaalautuvaa ratkaisua esimerkiksi hiilikuitukomposiittijätteen kierrättämiseksi. Yrityksen tarkoituksena on myydä tämä puuta kevyempi materiaali uudelleen teollisille asiakkaille, jotka voivat käyttää sitä erilaisiin käyttötarkoituksiin, kuten tuoleihin, kannettaviin tietokoneisiin tai jopa autoihin.
Systeemiajattelu
Davidson kertoo, että kevyiden materiaalien ympäristövaikutusten mittaaminen ja ymmärtäminen, aina hankinnasta ja valmistuksesta elinkaaren loppuun asti, edellyttää yksityiskohtaista ympäristövaikutusten arviointia, koska kaikki kierrätettävät materiaalit eivät ole kestäviä eivätkä kaikki kestävät materiaalit ole kierrätettäviä.
Hän lisää, että elinkaariarvioinneissa voidaan korostaa ympäristövaikutuksia, jotka eivät aina ole välittömästi selviä: ”Yksi esimerkki oli biopolttoaineiden kestävä hyöty, kun nestemäistä polttoainetta irrotetaan fossiilisista polttoaineista. Se vaikutti pohjimmiltaan järkevältä toiminnalta, mutta nopeasti huomattiin, että se vääristi palmuöljymarkkinoita ja johti neitseellisen sademetsän tuhoutumiseen.”
Davidson varoittaa, että meidän on oltava varovaisia, ettemme tee samanlaisia virheitä kevyiden materiaalien kanssa. Tämän ei kuitenkaan pitäisi estää meitä pyrkimästä kohti kierrätettävyyttä. ”Sen avulla voimme edistää merkittävästi kestävän kehityksen tavoitteita. Meidän on vain otettava käyttöön asianmukaista uutta teknologiaa ja perustettava päätökset tietoon”, hän toteaa.
Materiaaleissa kuten UPM:n Formi EcoAcessa yhdistyvät kierrätettävyys ja keveys. Kuva: UPM
Vastuulliset kumppanit
Courtin mukaan sekä keveys että kierrätettävyys ovat olennaisen tärkeitä, ja niillä on keskeinen rooli siirryttäessä vähähiilisempään talouteen. ”Keveydellä on selkeitä etuja, sillä pienempi määrä materiaalia tarkoittaa pienempiä valmistuskustannuksia. Se on valmistajalle myös kilpailuetu, joka pohjautuu pienempään polttoainekulutukseen.”
Vaikka kyseessä ei todellakaan ollut mikään pikavoitto, UPM julkisti vuonna 2020 puupohjaisen biokomposiittimateriaalin, jonka raaka-ainepohja on 100 prosenttisesti uusiutuva. Uusi materiaali, UPM Formi EcoAce, sisältää sertifioituja puu- ja sellukuituja sekä sertifioituja uusiutuvia polymeerejä, joiden avulla arvoketju siirtyy lineaarisesta taloudesta kiertotalouteen.
“Kiertotalousratkaisujen toteuttaminen on haastavaa, mutta sillä on kuitenkin suuri merkitys. Useimmilla yrityksillä ei ole käytössään alan asiantuntijoita tai riittävää osaamista, ja niiden nykyisillä hankintaketjuilla on vaikeuksia toimia kiertotalouden mukaisesti. Yritys voi itse etsiä raaka-aineeksi sopivia kierrätettäviä materiaaleja, mutta epäonnistumisen riski on olemassa, kun niitä ei löydy”, Court toteaa.
Kiertotalouteen siirtyminen edellyttää yhteiskunnallista systeemitason muutosta, kun esimerkiksi raaka-ainelähteitä tulee katsoa aivan uudella tavalla. Tämä voi olla pelottavaa ja hankalaa yksittäisille yrityksille, ja siksi ne helposti jatkavat toimintaansa vanhaan malliin.
Davidson toteaa lopuksi, että teollisuuden on otettava huomioon molemmat näkökulmat: sekä keveys että kierrätettävyys. ”Yleisesti ajatellaan, että materiaalien kierto on ratkaisevan tärkeää kestävän tulevaisuuden kannalta. Tavoitteena pitää siis olla keino valmistaa kevyitä komponentteja, jotka ovat kestäviä ja kierrätettäviä. Emme voi jatkaa rajallisten luonnonvarojen käyttöä ja heittää niitä sitten pois. Se ei ole kestävän kehityksen mukaista.”
Pääkuva: Imthaz Ahamed, Unsplash
