Selluloosa venyy moneksi

16.5.2018/Text: Ville Hynninen

Ville Hynninen

Mielikuvissa selluloosa on usein yhtä kuin puu ja paperi. Selluloosasta voidaan kuitenkin valmistaa lukuisia erilaisia materiaaleja, joilla on vaihtelevia ja mielenkiintoisia ominaisuuksia, joita harvemmin tulee ajatelleeksi. Tulevaisuudessa selluloosapohjaiset materiaalit voivat korvata monia öljypohjaisia synteettisiä materiaaleja ja tuotteita hyvinkin edistyneissä käyttökohteissa.

Pystymetsästä presidentinlinnaan

Selluloosa on maapallon yleisin polymeeri, jota puiden ja kasvien lisäksi tuottavat esimerkiksi tietyt bakteerilajit. Monipuolisuutensa, uusiutuvuutensa ja myrkyttömyytensä vuoksi se on houkutteleva raaka-aine tulevaisuuden materiaalien valmistamiseksi. Metsäisessä Suomessa selluloosaa on tyypillisesti hyödynnetty runsaasti paperin valmistuksessa, mutta viimeistään viime itsenäisyyspäivänä myös uudenlaiset selluloosamateriaalit hyppäsivät näyttävästi koko kansan tietoisuuteen Jenni Haukion koivuperäisestä selluloosakuidusta valmistetun iltapuvun myötä. Selluloosassa on siis todistetusti paljon potentiaalia edustus- ja salonkikelpoiseksi materiaaliksi.

Jotta tulevaisuudessa yhä edistyneempiä selluloosamateriaaleja voidaan valmistaa, tarvitaan tarkkaa tietoa selluloosan erilaisten alayksiköiden ja komponenttien vuorovaikutuksista ja pakkautumisesta sekä niiden muokkaamisesta. Oma tutkimustyöni lähestyy näitä ongelmia keskittymällä nanoselluloosapohjaisten komposiittimateriaalien kehittämiseen ja niiden rakenteen analysoimiseen.

Rakenne ratkaisee

Tutkimustyössäni yhdistän selluloosaperäisiä kovia nanopartikkeleita joustaviin selluloosapolymeereihin, jolloin sekoitussuhteesta ja –menetelmästä riippuen voidaan valmistaa seoksia, jotka olomuodoltaan vaihtelevat juoksevan nesteen, joustavan geelin tai kiinteän rakenteen välillä. Sopivassa olomuodossa komposiitit pystyvät myös reagoimaan esimerkiksi ympäristön lämpötilaan, minkä seurauksena niiden sisäistä rakennetta, mekaanista lujuutta ja optisia ominaisuuksia voidaan säädellä. Kaikki tämä on riippuvaista siitä, kuinka ja millaisin vuorovaikutuksin materiaalien sisäinen rakenne järjestäytynyt.

Aikaisemman tiedon perusteella käyttämäni materiaalit voivat pakkautua nestekidemäiseen muotoon, joka osittain muistuttaa hämähäkinseitin rakennetta. Luonnon erittäin kestävät materiaalit sisältävät usein vastaavanlaisia nestekiteisiä rakenteita, mistä kertoo myös hämähäkinseitin terästä suurempi suhteellinen kestävyys. Tästä yhteensattumasta johtuen päädyin valmistamaan selluloosakuituja myös omista nanoselluloosakomposiiteistani. Valitettavasti hämähäkinseitin lujuus jäi kuitenkin saavuttamatta eikä rouva Haukion iltapuvun Ioncell-kuitujen käytettävyyteen pystytty vastaamaan, mutta valmistamani kuidut osoittautuivat kuitenkin selluloosakuiduiksi poikkeuksellisen venyviksi ja sitkeiksi. Niiden sisäisen rakenteen ja ominaisuuksien välistä suhdetta selvitettiin myös onnistuneesti, kuten toivottua. Tällä hetkellä kuidut ovat herättäneet enemmänkin kiinnostusta ja johtaneet uuteen, hieman yllättäväänkin, yhteistyöprojektiin, jonka tuloksista voin toivottavasti kertoa lisää vielä tämän vuoden aikana.

Yllätyksiä selluloosan taholta on siis odotettavissa myös tulevaisuudessa.

 

Kirjoittaja Ville Hynninen on tohtorikoulutettava Aalto-yliopiston Teknillisen fysiikan laitoksella. Hänen tutkimuksensa keskittyy nanoselluloosamateriaaleihin ja toiminnallisiin komposiitteihin. Hän sai Tekniikan edistämissäätiöltä kannustusapurahan väitöskirjatyöhönsä keväällä 2018.

 

Uusimmat artikkelit

Tänään juhlimme eurooppalaista säätiöpäivää!

Kirjoittajalta Martta Lindström / 1.10.2026

Tänään juhlimme eurooppalaista säätiöpäivää!   Tämän vuoden teema on Ihmisten ja planeetan parhaaksi ja mikäpä voisikaan kuvailla Tekniikan edistämissäätiön tavoitetta paremmin. Säätiömme tukee tutkimusta ja tutkijoita, joiden työllä on potentiaalia kehittyä tulevaisuuden läpimurtoteknologioiksi. Uskomme näiden tulevaisuuden teknologioiden olevan avainasemassa aikamme suuriin haasteisiin vastaamisessa kestävästi. Vuonna 2025 jaoimme lähes miljoona euroa tekniikan alan tutkimukseen Suomessa. Suurin…

Vaihto-opinnot yhdistivät energiaa, ympäristöä ja lääketiedettä

Kirjoittajalta Tekniikan edistämissäätiö / 17.9.2026

Vaihto-opinnot yhdistivät energiaa, ympäristöä ja lääketiedettä   Kuva: Kevin Hede Kestäviä teknisiä ratkaisuja syntyy, kun eri alojen osaamista uskalletaan yhdistää. Tämä oli tärkein oivallukseni Erasmus-vaihdossa Padovan yliopistossa Italiassa keväällä 2026. Opintoni veivät minut uusiutuvan energian ja ympäristösuunnittelun lisäksi yllättävän aiheen äärelle: 3D-bioprinttaukseen ja syöpätutkimukseen. Opiskelen kemia- ja prosessitekniikkaa Åbo Akademissa, ja vaihto-opinnot olivat osa maisterintutkintoani.…

We engineered cyanobacteria to produce a plastic building block at record levels from sunlight and CO₂

Kirjoittajalta Tekniikan edistämissäätiö / 17.8.2026

We engineered cyanobacteria to produce a plastic building block at record levels from sunlight and CO₂ Text: Lauri Kakko   Kuva: Lauri Kakko How cyanobacteria became efficient chemical factories My doctoral research focused on turning the cyanobacterium Synechocystis into a better producer of 3-hydroxybutyrate (3HB). 3HB is a simple molecule that can be used to…