7.2.2018

MEDIATIEDOTE
7.2.2018
Åbo Akademi
Väitös

Väitös ympäristöystävällisistä pakkauksista nanoselluloosan avulla

M.Sc. Vinay Kumarin väitöskirja paperinjalostuksen alalta esitetään julkisesti tarkastettavaksi Åbo Akademin luonnontieteiden ja tekniikan tiedekunnassa torstaina 15.2.2018.

Väitöskirjan otsikkona on Roll-to-roll processing of nanocellulose into coatings.

Väitöskirjatyön tulokset mahdollistavat öljypohjaisten materiaalien, kuten muovin, jota esiintyy useissa päivittäispakkauksissa, korvaamisen täysin luonnonpohjaisilla ja ympäristöystävällisillä materiaaleilla.

Paperipakkaukset koostuvat usein useasta eri materiaalikerroksesta. Näiden tehtävänä on toimia suojakalvona, joka estää kaasujen, nesteiden, aromien, vesihöyryn, ym. kulkeutumisen pakkauksen seinämän läpi. Ei ole lankaan harvinaista, että kyseiset kerrokset koostuvat muovista tai alumiinista, mikä osaltaan aiheuttaa haasteita pakkausten kierrätyksen ja maatumisen osalta. Ympäristöystävällisten materiaalien käyttö biohajoamattomien sijaan voi vahvistaa kestävän kehityksen näkymiä. Nanoselluloosa, joka on lähtöisin puukuiduista, muodostaa tässä asiayhteydessä hyvin lupaavan materiaalin. Nanoselluloosakalvot nimittäin tarjoavat poikkeukselliset kestolujuusominaisuudet yhdistettynä erinomaisiin kaasu- ja nestebarriääriominaisuuksiin. Nanoselluloosakalvoilla varustettu paperi voi näin tarjota ekologisesti kestävän vaihtoehdon öljypohjaiselle muoville, joka usein käytetään pakkauksissa.

Nanosellulloosa valmistetaan mekaanisesti ja/tai kemiallisesti käsitellystä puumassasta, jossa selluloosakuidut hajotetaan pienempiin, nanoluokan osasiin. Nämä muodostavat korkeaviskoottisia suspensioita joutuessaan kosketukseen veden kanssa. Suspensioista ei kyetä muodostamaan pinnoitteita perinteisin keinoin, johtuen mm. näiden monimutkaisista virtausominaisuuksista, esimerkiksi juuri korkeasta viskositeetista. Lisäksi pinnoitettujen suspensioiden korkeat vesimäärät ovat haasteellisia teollisessa mittakaavassa toimiville kuivausyksiköille.

Nanoselluloosasuspensioiden päällystys paperille pystyttiin tässä työssä toteuttamaan ymmärtämällä ja modifioimalla suspensioiden virtauskäyttäytymistä. Työssä osoitettiin, että suspensioilla on pienentynyt virtausvastus, kun ne painetaan kapean suukappaleen läpi, korkeassa paineessa, ”slot die”-yksikössä. Tämän jälkeen matalaviskoottinen liuos muutetaan märäksi, toivotun paksuiseksi kalvoksi. Modifioitu päällystysprosessi kehitettiin erityisesti tätä työtä varten. Päällystysprosessi demonstroi menestyksekkäästi jatkuvaa nanoselluloosan rullalta rullalle-päällystystä paperipohjaisille materiaaleille. Tätä prosessia voidaan soveltaa myös isommassa skaalassa. Nanoselluloosakerros, jolla päällystys tehtiin, paransi huomattavasti paperin barriääri- (ilma, rasva ja öljy) ja lujuusominaisuuksia.

Tämä avaa uusia mahdollisuuksia potentiaaliselle kokonaan biohajoavien pakkausten tehdastuotannolle. Uusi päällystystekniikka sopii myös älypakkausten valmistukseen, koska tätä tekniikkaa voidaan käyttää sähköä johtavien, paksujen nanoselluloosapäällystyksien valmistukseen. Tämän työn tulokset luovat uusia malleja tämän alan tulevaisuuden tutkimukseen.

Päällystystekniikan saaminen teollisiin mittoihin vaatii lisää tutkimustyötä. Ratkaistavana on useita ongelmia, mm. pumppukapasiteetti ja leveämpien päällystysyksiköiden valmistus. Siitä huolimatta tämä prosessi vaikuttaa erittäin lupaavalta nanoselluloosan päällystykseen teollisella mittakaavalla. Tämä taas voi lisätä metsäteollisuuden kannattavuutta, auttaa taistelussa ilmastonmuutosta vastaan ja tukea kestävää kehitystä. Nanoselluloosapäällystyksien erinomaiset öljy- ja kaasubarriääriominaisuudet haastavat muovin käytön, ja päivä jolloin nanoselluloosapäällystetyt pakkaustuotteet ovat osa elämäämme on aivan kulman takana.

Vinay Kumar väittelee tohtoriksi torstaina 15. helmikuuta 2018 klo 12 osoitteessa Stora auditoriet, ASA-talo, Vänrikinkatu 3, Turku. Vastaväittäjänä toimii professori Julien Bras, Grenoble INP – Pagora, Ranska ja kustoksena professori Martti Toivakka, Åbo Akademi.

Vinay Kumar on syntynyt 10.9.1987 Imlotassa, Intiassa. Hän suoritti ylioppilastutkinnon 2004 JAT Senior Secondary School -koulussa, Rohtakissa, Intiassa, Bachelor of Technology (B.Tech.) -tutkinnon, Indian Institute of Technology -korkeakoulussa Roorkeessa, Intiassa 2010 ja Master of Science (Tech.) -tutkinnon Åbo Akademissa 2012.

Vinay Kumar on tavoitettavissa puhelimitse numerosta 040 670 3010 ja sähköpostitse osoitteesta vinay.kumar@abo.fi.

Tämän linkin kautta saat ladattua painokelpoisen kuvan väittelijästä:
http://web.abo.fi/pressmaterial/Vinay_Kumar.jpg
Kuva on tiedotusvälineiden vapaasti käytettävissä.

Ystävällisin ÅA-terveisin,
Mia Henriksson
Tiedottaja