AFRYn näkökulma: Muotoonpuristetut kuitutuotteet edistävät kestävää kehitystä

Yhä kasvava ympäristötietoisuus lisää ympäristöä säästävien tuotteiden kysyntää. Kuluttajat ja yritykset etsivät ympäristöä kuormittamattomia vaihtoehtoja kulutustavaroiden pakkausmateriaaleille. Tämän vuoksi muotoonpuristetut kuitutuotteet ovat nousemassa yhdeksi lupaavaksi ratkaisuksi. Euroopassa kestävyystavoitteet ja kertakäyttömuovidirektiivi kasvattavat muotoonpuristettujen kuitutuotteiden markkinoita.

Muotoonpuristetut kuitutuotteet ovat pakkausmateriaalia, joka on valmistettu joko kierrätetystä kartongista tai ensiökuidusta. Nämä tuotteet valmistetaan tyypillisesti prosessilla, jota kutsutaan lämpömuovaukseksi. Prosessissa veteen sekoitettua sellua muotoillaan eri muotoihin lämmön ja paineen avulla. Tämä prosessi tuottaa vahvoja, ympäristöä säästäviä materiaaleja, jotka ovat biohajoavia, kompostoitavia ja kierrätettäviä ja ovat siten kestävä vaihtoehto perinteisille muovipakkauksille. Kuitutuotteiden poltossa ei vapaudu myrkyllisiä yhdisteitä. Lisäksi tuotteiden valmistuksessa syntyy vain vähän jätettä, koska sekä kuitu että vesi kierrätetään valmistuksen aikana. Eri tuotantoteknologioiden avulla valmistetaan erilaisia muotoonpuristettuja kuitutuotteita. Valinta ensiökuitujen ja kierrätettyjen kuitujen välillä tuo lisää vaihtelua.

Euroopassa muotoonpuristettujen kuitutuotteiden kehittämistä ohjaa kertakäyttömuovidirektiivi (Single-Use Plastics Directive, SUP 2019/904). Direktiivi pyrkii vähentämään tietynlaisten kertakäyttöisten muovituotteiden käyttöä. Direktiivi ohjeistaa EU:n jäsenvaltioita laatimaan direktiivin mukainen lainsäädäntö. Vain muutama maa on saanut lainsäädäntöprosessin valmiiksi ajallaan.

Muotoonpuristettujen kuitutuotteiden markkinatilanne

Maailmanlaajuiset muotoonpuristettujen kuitutuotteiden markkinat arvioidaan lähes kuudeksi miljoonaksi tonniksi vuodessa. Euroopan markkinat muodostavat noin 800 kt vuodessa. Tästä 30 % (240 kt vuodessa) pohjautuu ensiökuituihin. Pääasiallinen ensiökuitu on valkaistua sulfaattisellua (Bleached Softwood Kraft Pulp, BSKP) sen lujuus- ja jäykkyysominaisuuksien sekä sen sisältämien epäpuhtauksien, uuteaineiden ja tuhkan alhaisten määrien vuoksi. Kertakäyttömuovidirektiivin myötä Euroopan muotoonpuristettujen kuitutuotteiden markkinoiden odotetaan kasvavan 5,7 % vuodessa tai +0,6 Mt vuoteen 2030 mennessä.

Muotoonpuristettujen ensiökuitutuotteiden markkinat ovat kasvaneet sitä mukaa kun loppukäyttäjät ovat ottaneet tuotteet käyttöön, ja markkinoiden odotetaan kasvavan nopeasti, koska muovipakkauksien käyttöä pyritään vähentämään. Muovien korvaaminen elintarvikepakkauksissa lisää erityisesti ensiökuitutuotteiden kysyntää.

Muotoonpuristettujen kuitutuotteiden kategoriat

Muotoonpuristetut kuitutuotteet on jaoteltu pääasiassa neljään kategoriaan: paksuseinäiset, siirtomuovatut, lämpömuovatut (ohutseinäiset) ja prosessoidut.

Paksuseinäiset tuotteet

Paksuseinäiset tuotteet valmistetaan yleensä avoimissa muoteissa ja kuivataan uunissa. Toinen puoli on melko sileä, toinen puoli on karkea. Näitä käytetään tyypillisesti sellaisten tuotteiden pakkaamiseen, jotka eivät ole hauraita tai raskaita. Esimerkkinä taimitarhojen käyttämät kasvien ja kukkien kasvatusruukut.

Siirtomuovatut tuotteet

Siirtomuovatut tuotteet valmistetaan yleensä käyttämällä yhtä valumuottia ja yhtä siirtomuottia. Tuotteet kuivataan uunissa, jolloin yhdestä sivusta tulee sileä. Tuotteita käytetään yleisesti kanamunakartonkeihin, tarjottimiin ja elektroniikkatuotteiden pakkaamiseen.

Lämpömuovatut (ohutseinäiset) tuotteet

Lämpömuovatut (ohutseinäiset) tuotteet valmistetaan sileäpintaisissa muoteissa. Ne kuivataan ja puristetaan kuumissa muoteissa, jolloin uunikäsittelyä ei tarvita. Esimerkkeinä elintarvikepakkaukset ja kertakäyttölautaset.

Prosessoidut tuotteet

Prosessoidut muotoonpuristetut kuitutuotteet tarvitsevat toissijaisen tai erityisen käsittelyn ensisijaisen muovaamisen ja kovettamisen lisäksi. Näitä käsittelyjä voivat olla jälkipainatus, värjäys tai erityisten lisäaineiden lisääminen.

Kuivasellun muovaus

Kuivasellun muovaus kilpailee märkäprosessien kanssa. Kuivasellun muovauksessa käytetään kuivaa revintämassaa, jolla on parempi muotoiltavuus kuin paperilla tai kartongilla. Sellu jauhetaan ja levitetään rainaksi. Raina puristetaan ja pinnoitetaan tarpeen mukaan. Lopputuote valmistetaan loppupuristuksessa.

Tasapainoilu perinteisten ja uudempien teknologioiden välillä

Teknologiat optimaalisen tuotantotehokkuuden saavuttamiseen

Muotoonpuristettujen kuitutuotteiden valmistuksessa käytettävien koneiden koot vaihtelevat erittäin pienistä eräkäyttöisistä laitteista suuriin rinnakkaisiin tuotelinjoihin. Massanvalmistus säädetään tämän mukaisesti: joko erävalmistus tai jatkuvatoimiset järjestelmät, jotka toimittavat massaa useille koneille. Perinteinen veden ja massan sekoittamiseen perustuva prosessi on yleinen. Uusia teknologioita, kuten vaahtorainaus, kuivamuovaus ja ilman avulla tapahtuva kuidutus, on myös saatavilla. Lisäksi lopputuotteen lujuutta ja viimeistelyä parantavaa monikerrosteknologiaa on tutkittu laajasti.

Muotoonpuristettujen kuitutuotteiden raaka-aineina voidaan käyttää sekä kierrätettyjä kuituja että ensiökuituja. Kierrätetyistä kuiduista käytetyimpiä ovat aaltopahvi (Old Corrugated Container, OCC) ja sanomalehtipaperi (Old Newspaper, ONP). Ensiökuidut koostuvat usein lehtipuu- ja havupuumassoista. Havupuumassa tuo tuotteisiin lujuutta, lehtipuu takaa sileän pinnan. Ei-puuperäiset ensiökuidut, kuten sokeriruokojäte ja vehnän olki, ovat myös kasvattaneet suosiotaan. Raaka-aineen valinta riippuu halutusta tuotteen laadusta. Kierrätyskuiduista valmistettu paperi (Recycled Content Paper, RCP) sopii tyypillisesti matalamman laadun tuotteisiin, kun taas ohutseinäiset, lämpömuovatut tuotteet valmistetaan yleensä ensiökuiduista.

Rasva- ja vesitiiviys ovat tärkeitä ominaisuuksia muotoonpuristetuissa kuitupakkauksissa, erityisesti elintarvikepakkauksissa. Näitä ominaisuuksia voidaan saavuttaa sisäisellä liimauksella vähemmän vaativissa tuotteissa, kuten hampurilaislaatikoissa. Vaativampiin, pidempää säilyvyyttä edellyttäviin, tuotteisiin tarvitaan kemiallista pintakäsittelyä. Tuotteisiin, jotka edellyttävät hapen, höyryn tai muiden kaasujen esto-ominaisuuksia, voidaan käyttää biokalvolaminointia.

Per- ja polyfluoratut alkyyliyhdisteet (PFAS) ovat synteettisiä aineita, joita on käytetty laajasti paperi- ja kartonkipohjaisissa elintarvikepakkauksissa 1950-luvulta lähtien. PFAS-yhdisteet estävät rasvan, veden, kosteuden ja painovärin imeytymisen pakkausmateriaaliin. Tutkimukset ovat kuitenkin osoittaneet, että ihmisillä, jotka ovat altistuneet suurille PFAS-pitoisuuksille, on todettu terveyshaittoja kuten korkeaa kolesterolia, kives- ja munuaissyöpää sekä raskausajan kohonnutta verenpainetta. Uusien märkäpäässä lisättävien suoja-aineiden odotetaan korvaavan PFAS-yhdisteet. Suojaavaa teknologiaa kehitetään edelleen. Tällä hetkellä on epävarmaa, mikä teknologia ja suojaratkaisu tulee voittamaan. Tarve korvata muovi elintarvikepakkauksissa vauhdittaa ympäristöä säästävien suojaratkaisujen kehittämistä.

Muotoonpuristetun kuidun kilpailuasetelma

Nykyään muotoonpuristetun kuidun valmistus on hajanaista ja paikallista liiketoimintaa. Mukana on useita pieniä muotoonpuristettuun kuituun keskittyneitä toimijoita, mutta vain muutamia kansainvälisiä, suuria ja monialaisia yrityksiä. Tyypillisesti muotoonpuristetun kuidun tuotantolaitoksissa on useita tuote- ja tuotantolinjoja, joiden tuotantomäärä on pieni perinteiseen paperin ja kartongin tuotantoon verrattuna. Vaikka tuotantomäärä vaihtelee käytetyn teknologian, laitteiston ja lopputuotteiden mukaan, toivotut katteet houkuttelevat uusia toimijoita, jotka harkitsevat muotoonpuristetusta kuidusta valmistettavien tuotteiden tuotantoa.

Muotoonpuristetun kuidun kilpailuasetelma on moniulotteinen. Muotoonpuristetusta kuidusta voidaan valmistaa useita eri tuotteita. Tuotteiden positiivinen kysyntä houkuttelee alalle uusia toimijoita kuten paperi- ja sellutehtaita. Jotkin tehtaat ovat äskettäin käynnistäneet pilottituotannon.

Euroopassa muotoonpuristetun kuidun kilpailuasetelma on pirstoutunut. Valmistajista suurin osa on pieniä, jotka operoivat alle kymmenellä koneella. Näiden yritysten tuotevalikoima on suppeampi kuin suurilla valmistajilla, kuten Huhtamäellä ja CDL-Omni-Pacilla. Kestävyysvaatimuksiin vastatakseen muovintuottajat pyrkivät puolustamaan asemaansa parantamalla kierrätystä ja siirtymällä monomateriaaleihin, eli vain yhdestä muovilajista valmistettuun materiaaliin.

Tuotantolaitoksen keskimääräistä kokoa tai tyyppiä ei voida selkeästi määritellä, mutta monilla muotoonpuristetun kuidun tuotantolaitoksilla on useita tuotantolinjoja. Suurimmissa laitoksissa voi olla jopa 15-25 linjaa. Tuotantomäärä vaihtelee käytetyn laitteiston, teknologian, kohdemarkkinoiden ja asennettujen tuotantolinjojen lukumäärän mukaan. Markkinoille pääsyn esteet ovat matalat; laitekustannukset eivät ole korkeat, ja valmistusprosessi on melko suoraviivainen. Tämä johtaa pirstaloituneeseen toimialarakenteeseen.

Keskeiset laitevalmistajat

Johtopäätökset

Muotoonpuristettujen kuitutuotteiden merkitys ympäristöä säästävänä vaihtoehtona perinteisille muovipakkauksille kasvaa jatkuvasti. Lisääntynyt ympäristötietoisuus ja sääntelypaineet, kuten EU:n kertakäyttömuovidirektiivi, vauhdittavat ekologisten pakkausratkaisujen kysyntää. Kierrätetyistä tai ensiökuiduista valmistetuilla muotoonpuristetuilla tuotteilla on useita etuja, kuten biohajoavuus, kompostoitavuus ja kierrätettävyys. Muotoonpuristettujen kuitutuotteiden markkinat ovat laajenemassa, ja erityisesti Eurooppaan odotetaan merkittävää kasvua. Tuotteiden monipuolisuus ja erilaiset tuotekategoriat – paksuseinäiset, siirtomuotoillut, lämpömuotoillut ohutseinäiset ja prosessoidut – mahdollistavat niiden soveltuvuuden monenlaisiin pakkaustarpeisiin.

Lisäksi tuotantoteknologioiden kehittyminen ja erilaisten raaka-aineiden, kuten puuta sisältämättömien ensiökuitujen käyttö parantavat muotoonpuristettujen kuitutuotteiden laatua ja tuotannon tehokkuutta. Tuotteet tuovat lupaavan ratkaisun pakkausten ympäristövaikutusten vähentämiseksi. Tämä on linjassa globaalien kestävän kehityksen tavoitteiden ja kuluttajien toivomien ympäristöä säästävien vaihtoehtojen kanssa.

Artikkelin oli kirjoittanut AFRYn Jari Peuhkuri. Tämä on käännös alkuperäisestä englanninkielisestä artikkelista.