Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 Perinteistä muovia korvaavat materiaalit ja ratkaisut Ilkka Leinonen, Kirsi Kataja, Sirje Vares, Kirsi Immonen, Tarmo Räty, Esa-Jussi Viitala, Erkki Verkasalo, Katja Lähtinen, Marleena Hagner, Henrik Heräjärvi, Jari Viitanen, Pooja Yadav ja Ali Harlin Luonnonvarakeskus, Helsinki 2022 Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 Perinteistä muovia korvaavat materiaalit ja ratkaisut Ilkka Leinonen, Kirsi Kataja, Sirje Vares, Kirsi Immonen, Tarmo Räty, Esa-Jussi Viitala, Erkki Verkasalo, Katja Lähtinen, Marleena Hagner, Henrik Heräjärvi, Jari Viitanen, Pooja Yadav ja Ali Harlin Viittausohje: Leinonen, I., Kataja, K., Vares, S., Immonen, K., Räty, T., Viitala, E.-J., Verkasalo, E., Lähtinen, K., Hagner, M., Heräjärvi, H., Viitanen, J., Yadav, P. Harlin, A. 2022. Perinteistä muovia korvaavat materiaalit ja ratkaisut. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022. Luonnonvarakeskus. Helsinki. 104 s. Ilkka Leinonen ORCID ID, https://orcid.org/0000-0003-2778-5154 ISBN 978-952-380-402-9 (Painettu) ISBN 978-952-380-403-6 (Verkkojulkaisu) ISSN 2342-7647 (Painettu) ISSN 2342-7639 (Verkkojulkaisu) URN http://urn.fi/URN:ISBN:978-952-380-403-6 Copyright: Luonnonvarakeskus (Luke) Kirjoittajat: Ilkka Leinonen, Kirsi Kataja, Sirje Vares, Kirsi Immonen, Tarmo Räty, Esa-Jussi Viitala, Erkki Verkasalo, Katja Lähtinen, Marleena Hagner, Henrik Heräjärvi, Jari Viitanen, Pooja Yadav ja Ali Harlin Julkaisija ja kustantaja: Luonnonvarakeskus (Luke), Helsinki 2022 Julkaisuvuosi: 2022 Kannen kuva: Pixabay Painopaikka ja julkaisumyynti: PunaMusta Oy, https://luke.omapumu.com/fi/ Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 3 Tiivistelmä Ilkka Leinonen1, Kirsi Kataja2, Sirje Vares2, Kirsi Immonen2, Tarmo Räty1, Esa-Jussi Viitala1, Erkki Verkasalo1, Katja Lähtinen1, Marleena Hagner1, Henrik Heräjärvi1, Jari Viitanen1, Pooja Yadav1 ja Ali Harlin2 1Luonnonvarakeskus 2VTT Hankkeessa arvioitiin laajasti erilaisten perinteistä muovia korvaavien materiaalien ja ratkaisu- jen ominaisuuksia ja ympäristövaikutuksia. Erityisesti arvioitiin korvaavien materiaalien ja rat- kaisujen käytön potentiaalia perinteisen muovin korvaajina, materiaalien käytettävyyttä ja käyt- tökohteiden rajoituksia, sekä materiaalien ja niitä sisältävien tuotteiden ominaisuuksia ja vai- kutuksia ympäristön kannalta (ml. mahdollinen biohajoavuus ja kompostoitavuus). Myös ma- teriaalien ja niitä sisältävien tuotteiden kierrätettävyyttä ja suhdetta SUP-direktiiviin sekä mui- hin materiaaleja ja tuotteita koskeviin vaatimuksiin arvioitiin. Hanke tuotti yksityiskohtaisia tuloksia viidelle esimerkkituoteryhmälle, jotka olivat (1) kerta- käyttöinen muovinen salaattipakkaus, (2) yksittäispakattu makeistuote, (3) polystyreenivaah- dosta valmistettu eristelevy, (4) suojamuovi betonille tai puurakenteelle ja (5) kateviljelyn kate- peite. Tarkasteltavaksi valitut ruokapakkaukset (esimerkkituoteryhmät 1 ja 2) kuuluvat pääosin SUP- direktiivin piiriin, jolloin niihin kohdistuu SUP-direktiivin tuoteryhmäkohtaiset vaatimukset, mikä vaikutti oleellisesti korvaavien materiaalien arviointiin. Tutkimus toi selkeästi esiin sen, että ruokapakkauksiin sopivia biopohjaisia korvaavia muovilajeja ja kuitupohjaisia materiaaleja löytyy huomattavan useita. Niiden laajamittaisessa käyttöönotossa on monia hidasteita, joista esimerkkeinä monien korvaavien materiaalien korkeampi hinta ja rajoitettu saatavuus, sekä ny- kyisen muovinkierrätysprosessin asettamat esteet niiden kierrätykselle uusiksi tuotteiksi (jolloin siirtyvät energiajätteeksi). Yksi hankkeen tavoitteista oli tarkastella sitä, ovatko mahdolliset korvaavat ratkaisut ympäris- tön kannalta kestäviä, ja erityisesti sitä, mikä on niiden ilmastovaikutus verrattuna perinteisiin ratkaisuihin. Tähän tarkoitukseen valittiin LCA-lähestymistapa, juuri sen kokonaisvaltaisuuden vuoksi. Tarkasteluun valittu laaja tuotevalikoima mahdollisti aikaisempaa huomattavasti katta- vamman ilmastovaikutusten arvioinnin tuoteryhmien sisällä. LCA-tuloksissa korostui erityisesti fossiilisten ja biopohjaisten materiaalien erot laskennallisessa ilmastovaikutuksessa. LCA-tar- kastelu toi myös esille kierrätyksen ilmastohyödyt. Yleisesti hankkeen tutkimus toi kokonaisvaltaista konkreettista tietoa siitä, mitä asioita on otet- tava huomioon perinteisen muovin korvaamiseen liittyvissä toimenpiteissä kussakin esimerk- kituoteryhmässä. Uusien tuotteiden materiaalikoostumukset ja ympäristövaikutukset vaativat kuitenkin lisää selvityksiä, ja uutta tutkimusta tarvitaan erityisesti siihen, miten biopohjaisten tuotteiden valmistamiseen liittyvät biomassan ja maaperän hiilivarastojen muutokset (sekä hii- lipäästöt että hiilen sitominen) saataisiin paremmin huomioitua tuotetason ilmastovaikutusten arvioinnissa. Asiasanat: Muovi, toiminnallisuus, kierrätys, elinkaariarviointi, ympäristövaikutukset Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 4 Sisällys 1. Tausta ....................................................................................................................... 6 2. Tavoite ...................................................................................................................... 7 3. Muovien käyttö: yleistä tarkastelua ..................................................................... 8 3.1. Muovien tarve ja käyttö ................................................................................................................................ 8 3.2. Biomuovien markkinat ja niiden ennustettu kehitys ......................................................................... 8 3.3. Muovien käyttö rakentamisessa ............................................................................................................. 11 4. Korvaavien materiaalien suhde SUP-direktiiviin ............................................... 13 5. Suhde muihin materiaaleja ja tuotteita koskeviin vaatimuksiin ja aloitteisiin .......................................................................................................... 15 6. Biohajoavuus: yleistä tarkastelua ........................................................................ 21 6.1. Muovin biohajoavuuden määritelmä ................................................................................................... 21 6.2. Biohajoavuuden standardit ...................................................................................................................... 21 7. LCA-laskennat: yleiset periaatteet ja menetelmät ............................................ 24 7.1. Käytetty laskentamenetelmä ................................................................................................................... 24 7.2. LULUC- ja biogeeniset kasvihuonekaasupäästöt LCA-laskennassa .......................................... 26 8. Tuoteryhmäkohtaiset tulokset ............................................................................ 28 8.1. Pakkaaminen / kertakäyttöiset muoviset salaattipakkaukset ..................................................... 28 8.1.1. Materiaalit kertakäyttöisissä muovisissa salaattipakkauksissa .......................................... 28 8.1.2. Korvaavat materiaalit kertakäyttöisissä salaattipakkauksissa ............................................. 30 8.1.3. Elintarvikepakkauksiin liittyviä tuoteturvallisuusnäkökohtia: esimerkkinä PFAS- yhdisteet .................................................................................................................................................. 37 8.1.4. LCA-tulokset: salaattipakkaukset................................................................................................... 40 8.1.5. Yhteenveto korvaavien ja korvattavien salaattipakkausten ominaisuuksista .............. 44 8.2. Pakkaaminen / yksittäispakattu makeistuote .................................................................................... 49 8.2.1. Materiaalit yksittäispakatuissa makeistuotteissa .................................................................... 49 8.2.2. LCA-tulokset: makeiskääreet ........................................................................................................... 57 8.2.3. Yhteenveto korvaavien ja korvattavien makeiskääreiden ominaisuuksista .................. 57 8.3. Rakentaminen / polystyreenivaahdosta valmistettu eristelevy .................................................. 61 8.3.1. Polystyreenin ominaisuudet ............................................................................................................ 61 8.3.2. Polystyreenin käyttö ja mahdolliset korvaavat materiaalit eri rakenneratkaisuissa .. 61 8.3.3. Polystyreenin käyttö routasuojauksena ...................................................................................... 68 8.3.4. Polystyreenin käytöstä poisto ......................................................................................................... 70 8.3.5. Rakentamisen vaihtoehtoisten ratkaisujen saatavuus riittävyys ja hinta ....................... 70 Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 5 8.3.6. LCA-tulokset: rakentaminen ............................................................................................................ 72 8.3.7. Yhteenveto korvaavien ja korvattavien eristelevyjen ominaisuuksista ........................... 74 8.4. Rakentaminen / suojamuovi betonille tai puurakenteille ............................................................ 78 8.4.1. Rakennustyömaiden pakkausmuovit ........................................................................................... 78 8.4.2. Betonin jälkihoito/suojamuovi ....................................................................................................... 79 8.4.3. Muovisuojaus työmaalla ................................................................................................................... 80 8.4.4. Rakennusmuovien keräys ja kierrätys .......................................................................................... 80 8.4.5. Esimerkkejä polyeteenimuovin kierrätyslaitoksista ................................................................ 81 8.4.6. Yhteenveto korvaavien ja korvattavien suojamateriaalien ominaisuuksista ................ 85 8.5. Maanviljelys / kateviljelyn katepeite ..................................................................................................... 87 8.5.1. Katepeitteiden käyttö ja markkinat .............................................................................................. 87 8.5.2. Perinteistä muovia korvaavat materiaalit katepeitteissä ...................................................... 88 8.5.3. Kriittisiä näkökantoja korvaavien katemateriaalien käyttöön ............................................ 91 8.5.4. Yhteenveto korvaavien materiaalien ominaisuuksilta verrattuna korvattaviin katemateriaaleihin ............................................................................................................................... 91 8.5.5. Muovisten katepeitteiden kierrätys .............................................................................................. 97 9. Yhteenveto ............................................................................................................. 98 Viitteet ........................................................................................................................ 102 Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 6 1. Tausta Työn ja sen tavoitteiden taustalla ovat lukuisat EU:n linjaukset, politiikkapaperit ja direktiivit sekä näiden kansallinen implementointi. Muovien kierrätyksen lisääminen ja ekologisesti kes- tävien korvaavien materiaalien kehittämisen tarve fossiilipohjaisille muoveille on kirjattu eri ta- voin mm. EU-komission Green Deal -ohjelmaan, Komission kiertotalouden toimintasuunnitel- maan ja muovistrategiaan ja näiden tuloksena myös EU-regulaatioon, kuten SUP-direktiiviin. Esim. kiertotalouden toimintasuunnitelmaan on sisällytetty tavoitteita asettaa pakollisia vaati- muksia muovien kierrätysraaka-ainesisällölle pakkauksissa, rakennusmateriaaleissa ja ajoneu- voissa, ja korvaavia ratkaisuja tarvitaan. Edellä mainitut strategiat, erityisesti kierrätystavoitteet, otetaan käytäntöön mm. uuden jätedirektiivin ja sitä toimeenpantaessa uudessa jätelaissa ja – asetuksessa. Jätelain muutos hyväksyttiin heinäkuussa 2021. Myös kansallisesti laaditussa Muo- vitiekartassa on kirjattu vastaavan kaltaisia tavoitteita, ja tämä työ vastaa haasteisiin liittyen perinteisten muovien korvaamiseen uusilla ratkaisuilla ja materiaaleilla. Kuten Muovitiekart- taankin on kirjattu, esimerkiksi biopohjaisia uusia ratkaisuja tulee edistää, mutta vain mikäli ne ovat ekologiselta suorituskyvyltään parempia kuin perinteiset ratkaisut. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 7 2. Tavoite Hankkeessa arvioitiin kanssa laajasti erilaisten perinteistä muovia korvaavien materiaalien ja ratkaisujen ominaisuuksia ja ympäristövaikutuksia, erityisesti • käytön laajuutta ja potentiaalia perinteisen muovin korvaajina ja/tai uusissa käyttökohteissa (Luvut 3, 8.1.2, 8.2.1, 8.3.2, 8.3.3, 8.4.1, 8.4.2, 8.4.3, 8.5.1, 8.5.2) • kyseisten materiaalien ja niiden raaka-aineiden riittävyyttä ja keskinäisiä suhteita (Luvut 3, 8.1.1, 8.1.2, 8.1.3, 8.1.5, 8.2.1, 8.3.5, 8.5.2, 8.5.4) • materiaalien käytettävyyttä ja käyttökohteiden rajoituksia (Luvut 3.3, 8.1.1, 8.1.2, 8.2.1, 8.3.1, 8.3.2, 8.3.3, 8.4.1, 8.4.2, 8.4.3, 8.5.1, 8.5.2) • materiaalien ja niitä sisältävien tuotteiden ominaisuuksia ja vaikutuksia ympäristön kannalta (ml. mahdollinen biohajoavuus ja kompostoitavuus) (Luvut 6, 7, 8.1.1, 8.1.2, 8.1.4, 8.2.1, 8.2.2, 8.3.6, 8.5.4) • materiaalien ja niitä sisältävien tuotteiden kierrätettävyyttä ja vaikutuksia jätehuollon kannalta (Luvut 8.1.1, 8.1.2, 8.1.5, 8.2.1., 8.3.5, 8.4.4, 8.4.5, 8.5.5) • suhdetta SUP-direktiiviin vaatimuksiin (Luvut 4, 8.1.1, 8.1.2, 8.2.1) • suhdetta muihin korvaavia materiaaleja ja tuotteita koskeviin vaatimuksiin ja aloitteisiin (Luvut 5, 8.1.5., 8.2.3, 8.5.5) Näitä ominaisuuksia arvioidaan tässä raportissa sekä yleisellä tasolla (Luvut 3–7) että erikseen eri tuoteryhmille sovellettuna (Luku 8). Projektin aloituskokouksessa 10.11.2020 (YM & Luke & VTT) esimerkkituotteiden valinnasta päätettiin alustavasti, että tutkittavat esimerkkituotteet valitaan muovin käytön volyymejä eri tuotesektoreilla mukaillen seuraavasti: • 1–2 tuotetta pakkaussektorilta (esim. elintarvikepakkaamisen sektoreilta makeistuotteet ja/tai valmisruoat) • 1–2 rakennustuotetta (esim. EPS tai XPS valmistettu eristelevy ja/tai suojamuovit betonille/puurakenteille) • 1 tuote tekstiilisektorilta • 1 tuote jostakin seuraavista sektoreista: Autoteollisuus, Sähkölaitteet, Kuluttajatuotteet, Maanviljelys, Muu käyttö (esim. kateviljelyn katepeite tai kertakäyttöiset muoviset juomakupit) Yhdessä hankkeen ohjausryhmän kanssa (hankkeen valvoja Merja Saarnilehto, Tarja-Riitta Blau- berg, Päivi Piispa ja Sarianne Tikkanen) tutkimuksessa tarkasteltavat esimerkkituotteet ja rat- kaisut täsmennettiin seuraavasti: 1. Pakkaaminen / kertakäyttöiset muoviset salaattipakkaukset 2. Pakkaaminen / yksittäispakattu makeistuote 3. Rakentaminen / polystyreenivaahdosta valmistettu eristelevy 4. Rakentaminen / suojamuovi betonille tai puurakenteille 5. Maanviljelys / kateviljelyn katepeite (tähän sisältyy perinteisen synteettisen kuitukangastuotteen korvaaminen) Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 8 3. Muovien käyttö: yleistä tarkastelua 3.1. Muovien tarve ja käyttö Pakkausteollisuus on suurin muovinkäyttäjä Euroopassa (noin 40 % kaikesta käytetystä muo- vista) ja toiseksi suurin sektori on rakennusteollisuus (n. 20 %). Maatalousmuovit edustavat noin 3 % kokonaiskäytöstä. Sekä kuluttajakaupassa että yritykseltä-yritykselle-liiketoiminnassa ylei- nen piirre on, että pakkausten laadusta tai toiminnallisuudesta ei olla valmiita tinkimään, mutta samalla toivotaan saataville ympäristöä vähemmän kuormittavia ratkaisuja. Biomuovien globaali valmistusmäärä on tällä hetkellä (2021) 2,23 miljoonaa tonnia vastaten noin 0,6 % muovien valmistuksen vuosittaisesta kokonaisvolyymista. Biomuoveilla tarkoitetaan sekä uusiutuvista lähtöaineista peräisin olevia muoveja, että biohajoavia muoveja, joista osa voi olla valmistettu käyttäen fossiilisia raaka-aineita. Biomuoveista biohajoavien osuus on noin 60 %. Lähiaikojen kasvun ennustaan olevan suurinta PLA:n (polylaktidi) ja PHA-tyyppisten (polyhyd- roksyalkanoaatti) muovien valmistusmäärissä. Bio-pohjainen polyetyleenitereftalaatin (PET) korvaaja polyetyleenifuranoaatti (PEF) on tulossa markkinoille vuonna 2023, mikä voi muuttaa kokonaiskuvaa jonkin verran. 3.2. Biomuovien markkinat ja niiden ennustettu kehitys Biomuovien globaali markkina ei ole vielä kovin suuri, noin 10 miljardia dollaria, mutta sen on vuonna 2020 arvioitu kasvavan vuosina 2021‒2028 nopeasti, noin 17 prosentin vuosivauhtia. Vuonna 2030 markkina olisi siten jo 30 miljardia dollaria, mikä tarkoittaisi noin 6‒7 prosenttia kaikista muoveista. Erityisen nopea kasvun odotetaan olevan Euroopassa ja biohajoavissa laa- duissa, mikä johtuu paitsi EU:n lisääntyvästä sääntelystä myös monien eurooppalaisten yritys- ten ja kuluttajien vapaaehtoisista pyrkimyksistä vähentää fossiilisten muovien käyttöä. Euroo- pan osuus biomuovien markkinoista on jo nyt merkittävä, noin 44 prosenttia. Suurin kysyntä on Saksassa. Biohajoamattomien muovilajien kysynnän odotetaan kasvavan mm. elektroniikka- ja autoteollisuudessa sekä kuluttajatuotteissa kuten kasseissa, mukeissa, kalvoissa ja pulloissa.1 Biomuoveja tuotetaan eri puolilla maailmaa, mutta joidenkin muovilajien osalta tuotanto on varsin keskittynyttä. Raaka-aineiden saatavuus määrittää usein tuotannon sijainnin ja laajuu- den. Esimerkiksi maailman suurin PLA-muovin tuotantolaitos (150 000 t/v) sijaitsee Yhdysval- tain keskilännessä (Nebraskassa), jossa maissia on runsaasti saatavilla. Suuria tuotantolaitoksia on myös Euroopassa ja Brasiliassa, jossa pääraaka-aine on ruokosokeri. Maailman suurin bio- muovien tuottajamaa on kuitenkin Kiina. Vuonna 2020 Aasian osuus biomuovien globaalista tuotannosta oli Kiinan vetämänä 46 %, Euroopan 26 %, Pohjois-Amerikan 17 % ja Etelä-Ameri- kan 10 % (european-bioplastics.org).2 Biomuovialalla on sekä suuria että pieniä tuottajia. Tunnetuimman biomuovin eli PLA:n merkit- tävin tuottaja on yhdysvaltalainen NatureWorks, jonka omistavat yhdessä jättimäinen yhdys- valtalainen maatalous- ja elintarvikealan yhtiö Cargill ja Thaimaan valtion öljy-yhtiö PTT. PLA:n toiseksi suurin tuottaja on hollantilainen Total-Corbion, jonka päätuotanto 75 000 t/v tapahtuu 1 https://www.european-bioplastics.org 2 https://www.european-bioplastics.org Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 9 pääosin Thaimaassa, mutta ovat laajentamassa tuotantoaan Ranskaan. Raaka-aineena on mm. sokeriruoko ja tärkkelyspitoiset kasvit. Yhtiö on myös ottamassa käyttöön kemiallisesti kierrä- tettyä PLA:ta. Muun muassa kartonkimukien ja -lautasten pinnoittamisessa, juomapilleissä sekä terveyden- hoidossa käytettyä PHA-muovia tuotetaan vielä erittäin vähän. Muovilaadun globaali markkina on noin 60 miljoonaa dollaria ja suurimman tuottajan (Danimer Scientific) kapasiteetti on par- haillaan etenkin Kiinassa toteutettavien isojen laajennusten jälkeenkin vuonna 2023 yhteensä vain noin 30 000 tonnia. PHA:n globaalin tuotannon odotetaan kuitenkin kasvavan nopeasti muun muassa siksi, että PHA hajoaa myös meressä. Tosin lopputulos riippuu käytetyistä raaka- aineista (Meereboer ym. 2020). Lisäksi on arvioitu, että kylmissä merissä PHA:n tai joidenkin sen lajien hajoaminen voi kestää kauan. Erilaisia PHA-lajeja on raportoitu olevan toistasataa, ja tällä hetkellä on vielä epäselvää, mitkä niistä tulevat jatkossa olemaan kaupallisesti laajemmin saatavilla. Vuonna 2025 PHA-muovien tuotannon arvon odotetaan olevan noin 120 miljoonaa euroa (marketsandmarkets.com), mutta näin suuren tuotantomäärän toteutumista on myös epäilty, koska PHA:n valmistaminen on parin vuosikymmenen intensiivisestä kehitystyöstä huolimatta edelleen teknisesti vaativaa. PHA:n päämarkkina on Eurooppa, mutta tuotantolaitokset sijait- sevat nykyään pääosin Yhdysvaltain etelävaltioissa ja Kiinassa. Raaka-aineet ovat hyvin moni- naiset: sokerit, kasviöljyt ja erilaiset sivuvirrat ja orgaaniset jätteet. Danimer Scientificilla pää- raaka-aine on rypsiöljy (danimerscientific.com), jota on joissakin markkinakommenteissa pi- detty liian kalliina PHA:n kaupallisen kilpailukyvyn kannalta. Toisaalta halvempia raaka-aineita tai raaka-aineyhdistelmiä käytettäessä tuotteen biohajoavuus ei enää olekaan selvää (Meere- boer ym. 2020). PHA:n raaka-aineena voidaan käyttää myös fossiilisia jäteöljyjä, mutta niilläkin on myös muita käyttökohteita. BioPE:n selvästi suurin tuottaja on brasilialainen Braskem, jonka kapasiteetti on 200 000 t/v. Braskemin tuotetta käytetään myös Suomessa, mm. suurten elintarvikeyhtiöiden kartonkitöl- keissä, ja sen raaka-aine on ruokosokeri. Braskem kutsuu tuotettaan nimellä ”Green PE” ja ker- too, että se on ollut markkinoilla noin kymmenen vuotta. Vertailun vuoksi todettakoon, että Braskem tuottaa fossiilista PE:tä noin 20 kertaa enemmän kuin bioPE:tä (braskem.com). Suo- messa UPM tuottaa Lappeenrannassa mäntyöljystä raaka-ainetta bioPE-muoviin, jota käyte- tään muun muassa nestepakkauskartonkien kierrekorkeissa. Kyseistä muovia ei kuitenkaan val- misteta Suomessa eikä se ole biohajoavaa. Belgialainen FUTERRO tuottaa 80 000 t/v maitohappoa ja 30 000 t/v PLA:ta Kiinassa, mutta ovat laajentamassa tuotantoaan. Biomuovialan muita merkittäviä tuottajia ovat Novamont (Italia), Teijin (Japani), Toray (Japani), Toyota Tsusho (Japani), M&G Chemicals (Italia), Showa Denko (Japani), Sabic (Saudi-Arabia), BASF (Saksa), DuPont (Yhdysvallat), Lanxess (Saksa) ja Solvay (Belgia). Osa yhtiöistä tuottaa biomuoveja, osa niiden komponentteja ja osa molempia. Useat suuret öljy- ja petrokemian yhtiöt ovat mukana biomuovia tuottavissa yrityksissä. Toisaalta osa on myös myynyt osuuksiaan niissä. Biomuovit ovat yleensä kalliimpia kuin fossiiliset muovit. Markkinalähteiden mukaan esimer- kiksi PLAn hinta on 20‒50 prosenttia ja PHA:n 20‒80 prosenttia korkeampi kuin fossiilisten verrokkien. UPM:n bio-PE-korkin hinta on lähes kaksinkertainen fossiilisesta muovista valmis- tettuun. Tosin asia riippuu jossain määrin siitä, mitä muoveja ja siten myös tuotantoprosesseja verrataan keskenään, mitä raaka-aineita prosesseissa käytetään ja mikä näiden raaka-aineiden hintataso on vertailuhetkellä. Öljyn ja maakaasun hintojen nopean kohoamisen seurauksena monien fossiilisten muovien hinnat ovat nousseet viimeisen vuoden aikana erittäin paljon, joi- denkin muovilajien jopa yli kaksinkertaistuneet, mutta toisaalta energian, keinolannoitteiden ja Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 10 muiden tuotantopanosten kallistuminen vaikuttaa suoraan tai viiveellä myös biomuovien ja nii- den raaka-aineiden hintoihin. Monien biomuovien valmistus vaatii useita välivaiheita ja kohta- laisen paljon energiaa, eikä niiden tuotantoprosesseja ole vielä pystytty optimoimaan samalla tavalla kuin petrokemianteollisuuden valmistamien fossiilisten muovien. Myös mittakaavaetuja puuttuu, koska useimmat nykyiset biomuovien tuotantolaitokset ovat kohtalaisen pieniä. Kun öljyn ja maakaasun hinnat olivat hyvin alhaalla 2010-luvun puolivälissä, useita biomuovien tuotannon laajennussuunnitelmia lykättiin tai niistä luovuttiin. Sen sijaan investoitiin erittäin paljon fossiilisen muovin tuotannon laajentamiseen, koska näiden muovien hinnat olivat kor- kealla. Öljyn ja maakaasun hinnan kohottua mielenkiinto biomuovituotannon laajentamiseen on taas virinnyt, ja paljon uusia investointeja on tulossa tai suunnitteilla. Kokonaiskuvan kan- nalta on kuitenkin hyvä huomata, että myös fossiilisten muovien tuotanto lisääntyy, ja vaikka niiden tuotannon kasvuvauhti on pienempi kuin biomuoveissa, niin fossiilisten muovien tuo- tannon lähtötaso on niin paljon korkeampi, että niiden tuotantomäärän ennustetaan kasvavan selvästi enemmän kuin biomuovien. Vuonna 2021 muovien globaali markkina on noin 600 miljardia dollaria, ja sen ennustetaan kasvavan 3‒4 prosentin vuosivauhtia (grantviewresearch.com). Vuonna 2028 markkina olisi jo noin 750 miljardia dollaria. Biomuovien tuotannon ja markkinoiden ennusteisiin liittyy jonkin verran epävarmuutta. Tämä johtuu ennen muuta kolmesta seikasta. Ensinnäkin biomuovien kysyntään ja tuotantoon vai- kuttavat muoveja koskevan sääntelyn sisällöt ja laajuus, jotka puolestaan ovat kytköksissä yh- teiskuntien ja kansalaisten (kuluttajien) preferenssien kehitykseen. Yksi keskeinen kysymys on, missä määrin Yhdysvalloissa ja Aasian väkirikkaissa valtioissa tullaan seuraamaan Euroopan unionin esimerkkiä muovituotteiden sääntelyssä ja miten tämäntyyppinen sääntely ja sen myötä teknologiset ratkaisut tulevat jatkossa kehittymään esimerkiksi koskien muovien mekaa- nista ja kemiallista kierrätystä. Toinen keskeinen biomuovien markkinakehitykseen vaikuttava seikka on eri raaka-aineiden hinta, johon myös yhteiskuntien politiikoilla, esimerkiksi tuilla ja normipohjaisella sääntelyllä voidaan merkittävästi vaikuttaa. Tällä hetkellä fossiilista tuotantoa ja sen myötä myös perinteis- ten muovien valmistusta tuetaan laajasti monissa yhteiskunnissa. Toisaalta monissa maissa tue- taan voimakkaasti myös mm. maissin, ruokosokerin, kasviöljyjen ja eläinrasvojen tuotantoa, joka suoraan tai epäsuorasti. Kolmas olennainen kysymys liittyy biomuovien raaka-aineiden kestävyyteen, erityisesti maan- käytön mahdollisiin epäsuoriin ympäristövaikutuksiin. Tällä hetkellä suurin osa biomuoveista on niin sanottuja ensimmäisen sukupolven tuotteita, jotka valmistetaan ruoaksi tai rehuksi so- veltuvista raaka-aineista kuten maissista, sokeriruo’osta, sokerijuurikkaasta, perunasta, kassa- vasta, erilaisista kasviöljyistä (mm. rypsi, rapsi, soija) tai viljasta. Usein kyseessä ovat monokult- tuurit ja tehoviljely. Toisen sukupolven raaka-aineita ovat lignoselluloosapohjaiset jakeet ja sel- laiset kasviöljyt ja rasvat, jotka eivät yleensä ainakaan suoraan sovellu ruoaksi tai rehuksi. Usein ne ovat muiden tuotantoprosessien sivuvirtoja [mm. olki, sokeriruon kuitu (bagasse), maissin varsi ja lehdet (corn stover), sokerijuurikkaan kuitu, elintarviketeollisuuden ja ravintoloiden jä- terasvat], muuta orgaanista jätettä tai sellaista teollisten tuotantoprosessien tuottamaa sivuvir- taa, joka ainakin vielä nykyään luokitellaan säädöksissä jätteeksi (mm. mäntyöljy, palmuöljyn rasvahappotisle). Myös niiden käytön ympäristövaikutukset biomuovien valmistuksessa ovat osin epäselviä, koska usein niille löytyy myös sellaista vaihtoehtoista käyttöä, jolla voidaan saa- vuttaa ilmasto- ja muita ympäristöhyötyjä muilla tavoin. Lisäksi on epäselvää, kuinka paljon tällaisten sivuvirtojen teollinen hyödyntäminen kannustaa epäsuorasti lisäämään esimerkiksi Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 11 palmu- ja muiden kasviöljyjen, maissin ja sokeriruo’on tehotuotantoa. Useiden lignoselluloo- sapohjaisten raaka-aineiden käyttöön liittyy myös teknistaloudellisia ja kaupallisia haasteita. Tämä ei ole biomuovialalla uutta, sillä markkinalähteiden mukaan esimerkiksi PLA:n johtavalta tuottajalta NatureWorks-yhtiöltä kesti yli 20 vuotta ennen kuin se sai liiketoimintansa voitol- liseksi. Käänne tapahtui vasta muutama vuosi sitten. PHA:n tuotantoa ei ole vielä saatu kannat- tavaksi ainakaan Yhdysvalloissa, vaikka kehitystyöhön on investoitu erittäin mittavia summia. Kolmannen sukupolven raaka-aineita biomuoveille ovat esimerkiksi levät, mutta niiden hyö- dyntäminen ei ole vielä saavuttanut kaupallista mittakaavaa. 3.3. Muovien käyttö rakentamisessa Rakentamisessa käytetään paljon erilaisia muovilajeja, vaikka muovien käyttö suhteessa muihin rakennusmateriaaleihin on pieni (Häkkinen, T., Kuittinen, M., Vares, S., 2019). Toisaalta rakenta- minen on pakkausmuovien jälkeen yksi suurimpia muovin käyttökohteita (20,4 % muovien käy- töstä Euroopassa ja sama suuruusluokka koskee myös Suomea) (PlasticsEurope, 2020). Raken- tamisen muovit green deal -sopimuksessa 2020–20273 tavoitellaan rakentamisen toimitusket- juissa ja rakentamisessa käytettävien kalvomuovien (polyeteenipohjaiset muovit sekä kiriste- ja kutistekalvomuovit PE-HD, PE-LD ja PE-LLD) erilliskeräyksen lisäämistä, tehokkaampaa uudel- leenkäyttöä ja kierrätystä sekä kulutuksen vähentämistä. Sopimuksen päättymisvuonna 2027 tuotetusta kalvomuovista 40 prosenttia tulisi pohjautua kierrätettyyn raaka-aineeseen. Eniten käytetty muovilaji rakentamisessa on polyvinyylikloridi (PVC), seuraavaksi eniten käyte- tyt muovit ovat korkeatiheyksinen polyeteeni (PE-HD) ja vaahdotettu polystyreeni (EPS). Muoveja käytetään ja muovijätettä syntyy koko rakennuksen elinkaaren ajan (rakentaminen, käytönaikaiset osien korjaukset ja vaihto, sekä elinkaaren päätösvaihe, jossa koko rakennus puretaan ja rakennusmateriaaleista tulee jätettä). Tähän projektiin on valittu tarkasteltavaksi kaksi rakennusmuovin käyttökohdetta; lämmöneris- temuovi, polystyreenistä valmistettu eristelevy ja betonipintojen- sekä puurakenteiden suo- jauksessa käytetty polyeteenikalvo. Nämä muovit kuuluvat muoviperheeseen (Thermoplastics), joita voidaan kierrättää, lämmittää, muotoilla uudelleen ja jäähdyttää toistuvasti. Polystyreenistä valmistettu eristelevy EPS ja XPS ovat molemmat polystyreenipohjaisia lämmöneristeitä. Niitä käytetään ra- kennusalalla lämmöneristeenä julkisivuissa, seinissä, katoissa, lattioissa, kevyenä täyte- materiaalina teiden ja rautateiden rakentamisessa sekä routasuojana. Niiden koostumus on samaa, mutta valmistusmenetelmä ja suorituskyky eroavat toisistaan. 3 https://sitoumus2050.fi Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 12 Muovikalvon käyttö tuotteiden suojaukseen Kuljetuksen ja varastoinnin ajaksi puuelementit kääritään polyeteeniperäiseen muovi- kalvoon (PE-LD). Vasta elementin nostossa paikalleen tämä suojakalvo poistetaan. Sil- loin kun rakentamisen aikana ei käytetä suojakatosta, asennuksen jälkeen seinäraken- teen yläpuoli päällystetään uudestaan muovikalvolla, tämä poistetaan vasta välipohjan asennuksen yhteydessä. Muovikalvon käyttö betonipinnan kosteuden haihtumisen ehkäisemiseksi Muovikalvoa käytetään betonivalun jälkeen ehkäisemässä betonin nopeaa kuivumista. Muovikalvona on käytössä polyeteenimuovi (PE-LD). Muovikalvon lisäksi voidaan käyt- tää muita suojaamisen vaihtoehtoja, ja niillä kaikilla on omat hyvät ja huonot puolensa. Markkinat Euroopan polystyreenimarkkinan (EU28+NO/CH) vuoden 2020 markkinavolyymin on arvioitu olevan 1,8 Mt. Vaikka Covid 19 on vaikuttanut muovituotantoon ja tarpeeseen, seuraavan vii- den vuoden aikana on ennustettu markkinakasvua yli neljä prosenttia (ennustejakso 2021— 2026) (Europe Expanded Polystyrene EPS Market | 2021 - 26 | Industry Share, Size, Growth - Mordor Intelligence. Polyeteenin tarve (PE-LD ja PE-LLD) (alhainen ja keskitiheä muovi) vuonna 2019 on ollut 8,5 Mt. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 13 4. Korvaavien materiaalien suhde SUP-direktiiviin Polymeeristen pakkausmateriaalien maailmassa haaste suhteessa SUP-direktiiviin tulee esille, kun tarkastellaan Kuvaa 1. Kuva 1. Polymeeriset pakkausmateriaalit ja suhde SUP-direktiiviin (Muokattu kuvasta Euro- pean-bioplastics.org/bioplastics/materials/) Kuvan 1 perusteella SUP-direktiiviin mukaisesti hyväksyttyjä materiaaleja ovat lähinnä paperiin ja kartonkiin perustuvat ratkaisut. Kyseisissä pakkauksissa on kuitenkin pakattavan tuotteen näkökannalta tuotteen säilymiseen liittyviä ominaisuuksia, jotka eivät ole ongelmallisia lyhyissä säilytysajoissa, mutta voivat nousta haasteeksi pidemmän säilytyksen vaativissa elintarvikkeissa. Monet kertakäyttöiset muoviset salaattipakkaukset tarvitsevat vain lyhyen säilytysajan, esimer- kiksi kaupan tiskiltä kotiin ja kotisäilytyksen (1–2 vrk), jolloin paperi- ja kartonkipohjaisista rat- kaisuista voisi löytyä ratkaisuja. Sen sijaan yksittäispakattu makeistuote kuten suklaa- tai ener- giapatukka vaatii useamman kuukauden, jopa vuoden säilytysajan vaihtelevissa kosteus- ja lämpötila- sekä mekaanisen kontaktin olosuhteissa. Tällöin pelkkä paperi- tai kartonki ei vält- tämättä riitä tarjoamaan suojaa (barrier-ominaisuuksia) kosteuden, hapettumisen ja rasvankes- ton kannalta, ja pakkausmateriaali joudutaan vähintäänkin pinnoittamaan tai etsimään moni- kerrosratkaisuja. SUP-direktiivin sisältämät varsinaiset tuotekiellot ja merkintävaatimukset astuivat voimaan 3.7.2021 ja ne sisältyvät uudistettuun jätelakipakettiin. SUP-direktiivin vaatimukset ja tuotteet, joita se koskee, on kootusti esitetty mm. Suomen Pakkausyhdistyksen sivuilla ja alla olevassa taulukossa (Taulukko 1). (Suomen Pakkausyhdistys, Jätelaki muuttuu https://www.pak- kaus.com/jatelaki-muuttuu/, haettu sivuilta 24.9.2021). Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 14 Taulukko 1. SUP-direktiivin vaatimukset ja tuotteet, joihin se kohdistuu. Taulukko otettu Suomen Pakkausyhdistyksen sivuilta. (Huom. Taulukon tuotevaatimuksissa ei ole esitetty muovipullojen kierrätetyn muovin pitoisuuden vaatimusta: PET muovipulloista 25 % vuonna 2025 ja kaikista muovipulloista 30 % vuonna 2030 laskettuna kaikista markkinoille saatetusta pulloista). Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 15 5. Suhde muihin materiaaleja ja tuotteita koskeviin vaatimuksiin ja aloitteisiin SUP-direktiivin lisäksi pakkauksia ja varsinkin uusia materiaaleja ja niiden hyödyntämistä kos- kevaa lainsäädäntöä löytyy myös jätelaista ja sen nojalla annetusta kaatopaikka-asetuksesta, jolla rajoitetaan orgaanisen aineen kaatopaikalle sijoittamista, Pakkausdirektiivistä ja EU:n kier- totaloutta koskevasta toimintasuunnitelmasta. Komissio esitti maaliskuussa 2020 uuden kier- totaloutta koskevan toimintasuunnitelman4, jonka tavoitteena on vihreä siirtymä eli muuttaa tuotanto- ja kulutustapoja kestäviksi ja kiertotalouden mukaisiksi. Muutoksia tavoitellaan tuot- teiden koko arvoketjuun ja keskeisessä roolissa ovat tuotesuunnittelu, jätteen syntymisen eh- käiseminen sekä kierrätys ja jätehuolto. Toimet kohdistetaan keskeisiin tuoteryhmiin tai mate- riaaleihin mm. muoveihin ja pakkauksiin. Lisäksi toimintasuunnitelman tavoitteena on lisätä kasvua, kilpailukykyä ja EU:n globaalia johtajuutta kiertotaloudessa. Toimintasuunnitelma on EU:n vuodeksi 2050 asettaman ilmastoneutraaliustavoitteen mukainen, ja tavoite on osa vih- reän kehityksen ohjelmaa (EU Green Deal). Kestäviin tuotteisiin siirtyminen edellyttää myös tuotesuunnittelua ja komissio ehdottaakin ekosuunnitteludirektiivin soveltamista myös muihin kuin energiaan liittyviin tuoteryhmiin.5 Alla on esitetty materiaaleihin liittyvät oleellisimmat osat edellä mainituista säädöksistä. Jätelaki (646/2011, viimeisimmät muutokset 15.7.2021/714)6 - Jätteen määritelmä: Tässä laissa tarkoitetaan jätteellä ainetta tai esinettä, jonka sen haltija on poistanut tai aikoo poistaa käytöstä taikka on velvollinen poistamaan käytöstä. - 9§ (15.7.2021/714) Tuotteita koskevat huolehtimisvelvollisuudet ja kiellot: - Tuotteen valmistajan on tämän lain tavoitteiden saavuttamiseksi huolehdittava siitä, että: 1) valmistuksessa käytetään säästeliäästi raaka-aineita ja raaka-aineina käytetään jät- teitä, jätteestä valmistettuja raaka-aineita tai käytettyjä tuotteita tai niiden osia; 2) valmistuksessa vältetään ympäristölle ja terveydelle haitallisia aineita sisältävien raaka-aineiden käyttöä ja ne korvataan haitattomammilla raaka-aineilla; 3) tuotantomenetelmä valitaan siten, että valmistuksessa syntyy mahdollisimman vähän jätettä ja syntyvä jäte on terveydelle ja ympäristölle mahdollisimman haitatonta; 4) tuotetta ei pakata tarpeettomasti; 5) tuote on resurssitehokas, elinkaareltaan ja käyttöiältään kestävä, korjattava, päivitet- tävä ja uudelleenkäytettävä sekä jätteenä kierrätettävä ja siitä ja sen käytöstä syntyy mahdollisimman vähän jätettä; 4 https://eur-lex.europa.eu/legal-content/FI/TXT/?qid=1583933814386&uri=COM:2020:98:FIN 5 https://www.europarl.europa.eu/news/fi/headlines/society/20210128STO96607/miten-eu-aikoo-saa- vuttaa-kiertotalouden-vuoteen-2050-mennessa 6 https://www.finlex.fi/fi/laki/ajantasa/2011/20110646 Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 16 6) tuotteesta ei jätteenä aiheudu vaaraa tai haittaa terveydelle tai ympäristölle tai ros- kaantumista eikä huomattavaa haittaa tai vaikeutta jätehuollon järjestämiselle; 7) kriittisiä raaka-aineita sisältävä tuote on mahdollisuuksien mukaan uudelleenkäytet- tävä ja jätteenä kierrätettävä. - Tuotteen valmistajan on tarpeen mukaan huolehdittava siitä, että: 1) tuotteessa on sen ominaisuuksia selventävät ja käyttöä, lajittelua, uudelleenkäyttöä, jätehuoltoa ja tuottajavastuun kohdentamista helpottavat merkinnät tai että siihen lii- tetään tiedot näistä seikoista; 2) tuotteen käyttäjille tiedotetaan tuotteeseen tehdyistä merkinnöistä ja niiden merki- tyksestä sekä lajittelun, uudelleenkäytön ja jätehuollon järjestelyistä; 3) jätehuollon toimijoille annetaan tarpeelliset tiedot tuotteen tai sen osien uudelleen- käytöstä, purkamisesta ja kierrätyksestä sekä vaarallisten aineiden ja osien sijainnista tuotteessa; 4) saatavilla on varaosia, käyttöohjeet, tekniset tiedot taikka muut välineet, laitteet tai ohjelmistot, jotka mahdollistavat tuotteen laadukkaan korjauksen ja turvallisen uudel- leenkäytön. - Tuotteen markkinoille saattajan ja jakelijan on tämän lain tavoitteiden saavutta- miseksi mahdollisuuksien mukaan varmistuttava siitä, että tuote täyttää 1 mo- mentin 4–7 kohdassa säädetyt vaatimukset ja että tuote merkitään sekä siitä tiedotetaan ja annetaan tietoja 2 momentin mukaisesti. - Jos tuotteen valmistuksessa, käytössä tai käytöstä poistamisessa syntyy jätettä, jonka on todettu tai voidaan perustellusti odottaa aiheuttavan huomattavaa haittaa tai vaikeutta jätehuollon järjestämiselle taikka vaaraa tai haittaa tervey- delle tai ympäristölle, näiden tuotteiden valmistus, markkinoille saattaminen, vienti tai käyttö voidaan kieltää tai rajoittaa taikka asettaa sille ehtoja. - 15 § (15.7.2021/714) Jätteiden erilliskeräysvelvollisuus - Lajiltaan ja laadultaan erilaiset jätteet on etusijajärjestyksen toteuttamiseksi ke- rättävä toisistaan erillään, eikä niitä saa sekoittaa muihin jätteisiin tai materiaa- leihin. - Jätteiden erilliskeräysvelvollisuudesta voidaan poiketa vain, jos jokin seuraavista edellytyksistä täyttyy: 1) erilaisten jätteiden yhteiskeräys ei heikennä niiden laatua eikä vähennä mahdollisuuksia valmistella ne uudelleenkäyttöön, kierrättää ne tai hyödyntää ne muulla tavoin etusijajärjestyksen mukaisesti; 2) erilliskeräys ei johda parhaaseen mahdolliseen kokonaistulokseen, kun otetaan huomioon jätteen jätehuollon kokonaisvaikutukset ympäristöön; 3) erilliskeräys ei ole teknisesti toteutettavissa, kun otetaan huomioon jätteen keräyksen hyvät käytännöt; Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 17 4) erilliskeräyksen kustannukset olisivat kohtuuttomia ottaen huomioon mahdollisuudet parantaa erilliskeräyksen kustannustehokkuutta, erilliskerätyn jätteen ja siitä jalostetun uusioraaka-aineen myynnistä saatavat tulot sekä kustannukset, jotka syntyvät lajittele- mattoman jätteen keräyksen ja käsittelyn kielteisistä ympäristö- ja terveysvaikutuksista. Jäteasetus (978/2021), erityisesti sen luku 4, jossa uudet jätteiden erilliskeräystä ja hyödyntä- mistä koskevat vaatimukset. 7 Pakkausjäteasetus (1029/2021), erityisesti 7 ja 8 §:ssä asetetut kierrätystavoitteet sekä 10 § vastaanoton järjestäminen.8 - Orgaanisen jätteen kaatopaikkakiellon soveltaminen (VN3347/2018, 25.6.2018) o Säännökset, joilla rajoitetaan biohajoavan ja muun orgaanisen tavanomaisen jät- teen hyväksymistä tavanomaisen jätteen kaatopaikalle tulivat sovellettaviksi 1.1.2016. Niiden mukaan jätteen orgaanisen aineksen pitoisuus saa olla enin- tään 10 prosenttia. Pakkauksia ja pakkausjätteitä koskeva direktiivi 94/62/EY ja viimeisin muutos 2018/8529 sisältäen päivitettyjä toimenpiteitä pakkausjätteen syntymisen ehkäisemiseksi ja pakkausjät- teen uudelleenkäytön, kierrätyksen ja muunlaisen hyödyntämisen edistämiseksi tällaisen jät- teen loppukäsittelyn vähentämiseksi, jotta voidaan edistää siirtymistä kiertotalouteen. EU-maiden olisi kannustettava lisäämään markkinoille saatettavien uudelleenkäytettävien pak- kausten (pakkaus, joka on tarkoitettu, suunniteltu ja saatettu markkinoille kestämään elinkaa- rensa aikana useita käyttökertoja ja joka täytetään tai käytetään uudelleen alkuperäiseen tar- koitukseen) osuutta sekä pakkausten uudelleenkäyttöjärjestelmiä ympäristön kannalta järke- vällä tavalla elintarviketurvallisuutta tai kuluttajien turvallisuutta vaarantamatta. Tämä voi sisäl- tää: • panttijärjestelmiä • määrällisiä tavoitteita • taloudellisia kannustimia • markkinoille saatettavien uudelleenkäytettävien pakkausten vähimmäisosuudet kunkin pakkaustyypin osalta jne. EU-maiden on myös toteutettava tarvittavat toimenpiteet kierrätystavoitteiden saavutta- miseksi. Nämä tavoitteet vaihtelevat pakkausmateriaalin mukaan. Tähän tarkoitukseen nii- den on sovellettava uusia laskentasääntöjä, joita käytetään vuoteen 2025 ja vuoteen 2030 mennessä saavutettavia kierrätystavoitteita koskevaan raportointiin. Tavoitteet o Vähintään 65 prosenttia kaiken pakkausjätteen painosta on kierrätettävä viimeistään 31. joulukuuta 2025 mennessä. Kierrätystavoitteet kunkin materiaalin osalta ovat: • 50 prosenttia muovista 7 https://ym.fi/-/uusi-jateasetus-velvoittaa-nykyista-tehokkaampaan-erilliskeraykseen-ja-kierratykseen 8 https://ym.fi/-/pakkausjatteille-uudet-tiukat-kierratystavoitteet 9 https://eur-lex.europa.eu/legal-content/FI/TXT/?uri=LEGISSUM%3Al21207 Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 18 • 25 prosenttia puusta • 70 prosenttia rautametalleista • 50 prosenttia alumiinista • 70 prosenttia lasista • 75 prosenttia paperista ja kartongista. o Vähintään 70 prosenttia kaiken pakkausjätteen painosta on kierrätettävä viimeistään 31. joulukuuta 2030 mennessä. Tähän sisältyvät • 55 prosenttia muovista • 30 prosenttia puusta • 80 prosenttia rautametalleista • 60 prosenttia alumiinista • 75 prosenttia lasista • 85 prosenttia paperista ja kartongista. Olennaiset vaatimukset EU-maiden on varmistettava, että markkinoille saatetut pakkaukset täyttävät direktiivin liitteessä II olevat olennaiset vaatimukset: • pakkauksen koko ja paino rajoitetaan mahdollisimman pieniksi siten, että varmiste- taan edelleen pakatun tuotteen vaadittava turvallisuuden, hygienian ja hyväksyttä- vyyden taso kuluttajan kannalta; • vaarallisten aineiden ja ainesten pitoisuudet pakkausmateriaalissa ja sen osissa pi- detään mahdollisimman vähäisinä; • suunnitellaan uudelleen käytettäviksi ja hyödynnettäviksi sopivia pakkauksia. Tämä voi käsittää materiaalin kierrätyksen tai orgaanisen kierrätyksen sekä energian tal- teenoton suunnittelun. Muutetussa direktiivissä selvennettiin kompostoimalla hyödynnettävien pakkausten sekä biologisesti hajoavien pakkausten välistä eroa ja täsmennettiin, että oxo-hajoavia muovipakkauksia (muovipakkaus, joka lisäaineensa ansiosta hajoaa mikropartikkeleiksi, mikä puolestaan lisää mikromuovien esiintymistä ympäristössä) ei katsota biologisesti hajoaviksi pakkauksiksi. On myös syytä huomata, että SUP direktiivin artikla 5 kieltää kaikkien oxo-hajoavasta muovista valmistettujen tuotteiden saattamisen markkinoille. Kielto on kansallisesti voimassa (VNA 771/2021, 19.8.2021). Euroopan komissio tutkii parhaillaan keinoja tiukentaa olennaisia vaatimuksia uudel- leenkäytettäväksi suunnittelun ja pakkausten laadukkaan kierrätyksen parantamiseksi ja perusvaatimusten täytäntöönpanon valvonnan vahvistamiseksi. Pakkausten hyödyntämisjärjestelmät EU-maiden olisi varmistettava sellaisten järjestelmien käyttöön ottaminen, joilla varmis- tetaan käytettyjen pakkausten ja/tai pakkausjätteen palauttaminen ja/tai keräys sekä kerättyjen pakkausten uudelleenkäyttö tai hyödyntäminen, mukaan lukien kierrätys. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 19 Tuottajan vastuu • Jäsenvaltioiden on vuoteen 2024 mennessä varmistettava, että on perustettu tuot- tajan vastuuta koskevia järjestelmiä10 kaikkia pakkauksia varten. Tuottajan vastuuta koskevilla järjestelmillä varmistetaan käytettyjen pakkausten ja/tai pakkausjätteen palauttamisen ja/tai keräyksen rahoitus tai rahoitus ja järjestäminen, jotta ne voi- daan ohjata käsiteltäväksi tarkoituksenmukaisimpien jätehuoltoratkaisujen mukai- sesti, sekä kerättyjen pakkausten ja pakkausjätteen uudelleenkäyttö tai kierrätys. EU:n vihreän kehityksen ohjelma (EU Green Deal) on etenemissuunnitelma toimille, joiden avulla Euroopasta tulee ilmastoneutraali maanosa vuoteen 2050 mennessä. Materiaalien käy- tön kannalta tämä tarkoittaa fossiilisten raaka-aineiden käytön vähentämistä tai kierrätyksen tehostamista. Ensimmäisessä vaiheessa on julkistettu rahoitussuunnitelma ja EU:n ilmastolaki (24.6.2021), Euroopan uusi teollisuusstrategia sekä EU:n kiertotalouden toimintasuunnitelma. Se sisältää myös kestävän elintarvikejärjestelmän luomisen ja biodiversiteetin suojeluun liittyviä toimia. 11 EU:n kiertotalouden toimintasuunnitelma kattaa muun muassa muovit ja pakkaukset. Vuonna 2018 julkaistiin muoveja kiertotaloudessa koskeva EU:n strategia, jossa pyritään estä- mään mikromuovien käyttö. Tämä strategia sisälsi aloitteen lisättyjen mikromuovien rajoitta- misesta, jota Euroopan kemikaalivirasto (ECHA) on valmistellut mutta komissio ei ole vielä an- tanut ko. aloitetta. Pakkausten osalta säännöillä pyritään varmistamaan, että vuoteen 2030 mennessä kaikkien EU:n markkinoilla olevien pakkausten uudelleenkäyttö tai kierrätys on ta- loudellisesti kannattavaa.12 EU:n rakennustuotedirektiivin päivitys on myös meneillään ja tällä tulee olemaan vaikutusta rakennustuotteiden kierrätystavoitteiden asetannassa. • EU:n kiertotalouden uusi toimintasuunnitelma (2020), sisältää useita, osin jo aiempaan kiertotalousohjelmaan sisältyneitä muovitoimia. Näistä esimerkkinä voidaan mainita seuraavat: • Toimenpiteet, joilla puututaan tarkoituksellisesti lisättyihin mikromuoveihin ja tahattomiin muovipäästöihin • Vaatimukset sen varmistamiseksi, että kaikkia EU:n markkinoilla olevia pakkauksia voi käyttää uudelleen tai kierrättää vuoteen 2030 mennessä (pakkausjätedirektiivin uudelleentarkastelu) • Kierrätysmuovisisältöä koskevat pakolliset vaatimukset pakkauksille, rakennusmateriaaleille ja ajoneuvoille • Politiikkakehys biohajoaville ja biopohjaisille muoveille • Kertakäyttömuoveja koskevien toimenpiteiden käyttöönotto • Globaalin, muovin koko elinkaaren huomioivan muovisopimuksen tukeminen ja globaalin kiertotalousalustan toiminnan käynnistäminen 10 https://eur-lex.europa.eu/legal-content/FI/TXT/?uri=LEGISSUM%3Al21207#keyterm_E0003 11 https://www.europarl.europa.eu/news/fi/headlines/society/20200618STO81513/euroopan-vihrean- kehityksen-ohjelma 12 https://www.europarl.europa.eu/news/fi/headlines/society/20210128STO96607/miten-eu-aikoo-saa- vuttaa-kiertotalouden-vuoteen-2050-mennessa Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 20 Komission ensi vuoden (2021) työohjelmaan sisältyy mm. a) Biopohjaisia, biohajoavia ja kompostoitavia muoveja koskeva poliittinen kehys (muu kuin lainsäädäntö, Q2 2022) b) Mikromuovien rajoittaminen (muu kuin lainsäädäntö, Q4 2022) c) Toimenpiteet mikromuovien vapautumisen vähentämiseksi ympäristössä (lainsäädäntö, mu- kaan lukien vaikutusten arviointi, Artikla 114 TFEU, Q4 2022) EU:n Rakennustuoteasetus (entinen Rakennustuotedirektiivi) esittää rakennustuotteille seitse- män perusvaatimusta, joista kolmas sisältää hygienian, terveyden ja ympäristön liittyviä vaati- muksia ja seitsemäs luonnonvarojen kestävää käyttöä. Tämän mukaan luonnonvarojen kestä- vää käyttöä koskevassa perusvaatimuksessa on erityisesti otettava huomioon rakennuskoh- teessa käytettyjen materiaalien ja osien kierrätettävyys purkamisen jälkeen, rakennuskohteen kestävyys sekä ympäristöystävällisten raaka-aineiden ja uusiomateriaalien käyttö. Resurssien kestävän käytön ja rakennuskohteen ympäristövaikutusten arvioimiseksi pitäisi käyttää ympä- ristötuoteselosteita (Environmental Product Declarations), aina, kun sellaisia on saatavilla. Jotta kiertotalous ja kestävä kehitys tulisi vielä paremmin otettua huomioon, ’Uusi kiertotalou- den toimintasuunnitelma’ (COM(2020) 98 final, Bryssel 11.3.2020) ehdottaa Rakennustuote- asetuksen päivitystä. Tähän sisältyy mm. ehdotus kierrätyssisältöä koskevien vaatimusten käyt- töönotolle tietyissä rakennustuotteissa. Komissio valmistelee parhaillaan Rakennustuote- asetuksen uudistamista. Yhteenvetona tämän lainsäädännön pohjalta voidaan todeta, että tarkasteltavaksi valitut pak- kaukset kuuluvat pääosin SUP-direktiivin piiriin ja muovin käyttöä niissä tuoteryhmissä tulee vähentää tai muoville tulee löytää vaihtoehtoisia materiaaleja. Jos kuitenkin muoveja käytetään (esimerkiksi uudelleen käytettävässä pakkauksessa), niin muovit on pyrittävä kierrättämään mahdollisuuksien mukaan. Muovien energiakäyttö on myös mahdollinen. Tässä tapauksessa biopohjaisten muovien kasvihuonekaasupäästöt ovat laskennallisesti erilaiset kuin fossiilisten, joskin lopputulos riippuu hyvin paljon laskentatavasta. Tätä vaihtoehtoa tarkastellaan lähem- min luvussa 7 sekä tuotekohtaisten tulosten yhteydessä. Kaatopaikkasijoitus ei myöskään ole toivottavaa, vaikka säädökset sallivatkin pienen määrän loppusijoituksen kaatopaikalle. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 21 6. Biohajoavuus: yleistä tarkastelua 6.1. Muovin biohajoavuuden määritelmä Täydellinen biohajoavuus tarkoittaa orgaanisen kemiallisen yhdisteen hajoamista mikro-orga- nismien avulla hapen läsnä ollessa hiilidioksidiksi, vedeksi, muiden läsnä olevien alkuaineiden kivennäissuoloiksi (mineralisaatio) ja uudeksi biomassaksi, tai hapen puuttuessa hiilidioksidiksi, metaaniksi, kivennäissuoloiksi ja uudeksi biomassaksi. 13 Koska biohajoavuus on ajasta ja ym- päristöstä riippuvaista, tulisi biohajoavuutta käsiteltäessä aina määritellä aika ja olosuhteet, jossa materiaalin on tarkoitus hajota. Kompostissa tai maaperässä biologisesti hajoava materi- aali ei välttämättä hajoa biologisesti esimerkiksi vesiympäristössä. Ollakseen biohajoava, tuot- teen kaikkien komponenttien on oltava biohajoavia. Koska biohajoavuus on aika- ja olosuhde- riippuvaista, on sille olemassa erilaisia standardeja eri olosuhteisiin, kuten hajoaminen kom- postoitaessa, maaperässä ja meriympäristössä. (Biomuoviopas 2020). Biopohjaisuus ei ole biohajoavuuden edellytys eikä päinvastoin. Biohajoavuus ei ota kantaa materiaalin raaka-aineeseen vaan se voi olla fossiilipohjainen (esim. PBAT), biopohjainen (esim. PLA) tai niiden sekoitus. Biopohjaisten muovien lähtöaineet ovat moninaisemmat kuin perin- teisten muovien. Lähtöaineina voi olla esimerkiksi tärkkelykset, proteiinit, kautsu, guttaperkka, kaseiini tai selluloosa. Toistaiseksi biopohjaisista raaka-aineista valmistetaan muoveja murto- osa fossiilisiin verrattuna. Suomessa tutkitaan paljon selluloosan käyttöä muovin raaka-ai- neena. Vaikka muovi tuotettaisiin biopohjaisista raaka-aineista, se voi olla ominaisuuksiltaan samanlaista kuin öljypohjainen muovi, jolloin ympäristöön joutuessaan se ei maadu. Ympäristön mikro-organismeilla, jotka käyttävät ravinnokseen pääasiassa orgaanista ainesta, on tärkeä rooli biohajoamisessa. Kompostoituva-termistä poiketen biohajoava ei tarkoita juu- rikaan muuta, sillä lähes kaikki orgaaniset materiaalit hajoavat biologisesti tietyssä ajassa. Kom- postoinnissa mikrobit hajottavat orgaanisen aineksen kompostiksi, jota voidaan käyttää mo- neen hyödylliseen tarkoitukseen, kuten maanparannukseen ja lannoitukseen. Jotta kompos- tointi onnistuu, orgaanisessa jätteessä täytyy olla sopivasti lämpöä, vettä ja happea. 6.2. Biohajoavuuden standardit Jotta tuotetta voidaan pitää täysin kompostoituvana, sen täytyy täyttää kaikki euroop- palaisen standardin UNI EN 13432 ja/tai yhdysvaltalaisen standardin ASTM D6400 vaati- mukset. Molemmissa edellytetään, että biohajoavat/kompostoituvat tuotteet hajoavat täydel- lisesti kompostointiympäristössä tietyssä ajassa, eivätkä ne tuota haitallisia jäämiä. Eurooppalainen standardi EN 13432 ”Vaatimukset pakkauksille, jotka ovat hyödynnettävissä kompostoinnin ja biohajoamisen avulla. Testausmenettely ja arviointiperusteet pakkauksen hy- väksynnälle” ratkaisee tämän ongelman määrittämällä, mitä ominaisuuksia materiaalilta vaadi- taan, jotta sitä voidaan pitää ”kompostoituvana”, ts. että se voidaan kierrättää orgaanisesti (kompostoimalla ja/tai anaerobisesti mädättämällä). Standardi koskee muovipakkauksia ja lig- noselluloosamateriaaleja. Standardi ei koske muoveja, joita ei käytetä pakkaamiseen ku- ten jätteiden keräykseen käytettyjä pusseja, jotka kuuluvat standardin UNI EN 14995 13 SFS-EN 13432 Pakkaukset. Vaatimukset pakkauksille, jotka ovat hyödynnettävissä kompostoinnin ja biohajoamisen avulla. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 22 alaisuuteen. Teknisestä näkökulmasta katsottuna se on identtinen standardin UNI EN 13432 kanssa, mutta kattaa pakkaamisen lisäksi myös muita käyttötarkoituksia. Näin ollen muovit, jotka noudattavat standardia UNI EN 13432, noudattavat myös standardia UNI EN 14995, ja päinvastoin. Maataloudessa käytetyt muovit kuuluvat standardin UNI EN 17033 alaisuu- teen. Nämä standardit ovat tärkeimmät tekniset standardit biohajoavien materiaalien valmis- tajille, viranomaisille, kompostoijille, sertifiointielimille ja kuluttajille. Eurooppalaisen standardin EN 13432 mukaisesti kompostoituvalla materiaalilta vaaditaan seu- raavat ominaisuudet: • Biologisesti hajoava. Määritetään mittaamalla kompostoituvan materiaalin todellinen metabolinen muuntuminen hiilidioksidiksi. Tämä ominaisuus voidaan mitata kvantitatiivisesti standardoidulla testimenetelmällä EN 14046 (joka on julkaistu myös standardissa ISO 14855: biohajoavuus valvotuissa kompostointiolosuhteissa). Hyväksyttävä taso on 90 %, ja se täytyy saavuttaa kolmessa kuukaudessa. • Hajoaminen. Materiaali pilkkoutuu ja katoaa valmiiseen kompostiin niin, että sitä ei voi havaita silmin (visuaalisen epäpuhtauksien puuttuminen). Tätä mitataan kompostointitestillä (EN 14045). Testimateriaalia hajotetaan orgaanisen jätteen kanssa kolme kuukautta. Tämän jälkeen syntynyt komposti siivilöidään 2 mm:n siivilällä. Yli 2 mm:n suuruisia testimateriaalin jäänteitä ei katsota hajonneiksi, ja niitä täytyy olla alle 10 % alkuperäisestä massasta. • Ei negatiivisia vaikutuksia kompostointiprosessiin tai kompostin laatuun (esim. maataloudellisen arvon väheneminen ja haitalliset vaikutukset kasvien kasvuun). Raskasmetallipitoisuudet alle ennalta määrätyn maksimiarvon. Kasvien kasvutesti (OECD-testi 208, muokattu) tehdään kompostinäytteillä, joissa testimateriaali on hajonnut. Tulos ei saa poiketa vertailukompostin tuloksesta. Muita kemiallisfysikaalisia parametreja, jotka eivät saa poiketa vertailukompostista hajoamisen jälkeen, ovat pH, suolapitoisuus, haihtuvat kiintoaineet, typpi, fosfori, magnesium ja kalium. • Nämä kaikki vaatimukset tulee täyttää samanaikaisesti, jotta materiaali voidaan määrittää kompostoituvaksi. Biohajoava materiaali ei välttämättä ole kompostoituva, sillä kompostoituvan materiaalin täytyy myös hajota yhdellä kompostointikerralla. Toisaalta materiaali, joka hajoaa yhdellä kompostointikerralla mikroskooppisiksi palasiksi, jotka eivät ole täysin biohajoavia, ei ole kompostoituva. Eurooppalaisen standardin EN 13432 lisäksi joillakin mailla on myös omia standardejaan, kuten yhdysvaltalainen standardi ASTM D6400 ja australialainen standardi AS4736 (standardien välillä on vain vähäisiä eroja). Esimerkiksi TÜV Austria ja DIN Certco ovat kehittäneet omat kriteeris- tönsä biohajoavuudelle tietyissä ympäristöissä ja myöntävät näihin sertifikaatteja, jolloin tuot- teeseen voi liittää sertifikaatista kertovan, kyseisten laitosten myöntämän merkin. Näiden stan- dardien laajalti käytetty ja tunnustettu ”OK biodegradable soil -kriteeristö” on ollut pohjana uudelle, vuonna 2018 julkaistulle standardille EN 17033 (Plastics - Biodegradable mulch films for use in agriculture and horticulture - Requirements and test methods), jossa määritellään kriteerit ja testimenetelmät biohajoaville maatalouskalvoille: > 90 % polymeerien sisältä- mästä orgaanisesta hiilestä on muunnuttava hiilidioksidiksi kahden vuoden kuluessa (keinote- koinen standardimaa laboratorio-oloissa). On huomioitava, että EN 13432 ja ASTM D6400 kertovat teollisesta kompostoituvuudesta, jossa lämpötila ym. korkeammat kuin kotitalouskompostoinnissa. Biohajoavuuden standar- dointi ja testaaminen luonnon olosuhteissa on vaikeaa, koska olosuhteet vaihtelevat merkittä- västi paitsi eri vuodenaikojen, niin myös eri maiden välillä. Uusi, vuonna 2020 ilmestynyt Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 23 standardi ISO 22403 määrittelee tavat, joilla voidaan osoittaa, onko muovilla potentiaalia hajota meriolosuhteissa. Tässä hankkeessa tarkasteltujen materiaalien standardien mukainen biohajoavuus on esitetty tarkemmin tuoteryhmäkohtaisten tulosten yhteydessä Taulukoissa 4, 8 ja 20. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 24 7. LCA-laskennat: yleiset periaatteet ja menetelmät 7.1. Käytetty laskentamenetelmä Eri ratkaisujen ilmastovaikutuksia tarkasteltiin elinkaariarvioinnin (Life Cycle Assessment, LCA) avulla, käyttäen standardien ISO 14040 ja14044 mukaisia menetelmiä. Tuotteiden ilmastovai- kutuksia vertaillaan tässä raportissa ilmastoa lämmittävällä vaikutuksella, siten kuin hallitusten välinen ilmastopaneeli on sen vuonna 2013 määritellyt (IPCC GWP 2013 v.1.03). Se muuttaa erilaiset kasvihuonekaasupäästöt yhteismitallisiksi hiilidioksidiekvivalenteiksi (kg CO2 eq.) GWP arvo on kaikkien mitattujen tai arvioitujen kasvihuonekaasupäästöjen summa ja se voidaan il- moittaa joko materiaaliyksikköä (paino, tilavuus), valmistettua tuotetta (kappalemäärä) tai toi- minnallista yksikköä (esimerkiksi vaaditun eristyskyvyn täyttävä seinäneliö) kohden. GWP:n las- kenta tulisi perustua aina tarjontaketjukohtaiseen resurssien käytön ja suorien emissoiden in- ventaariin, mutta vertailtaessa erilaisia materiaaleja joudutaan usein turvautumaan geneeriseen tietokantatietoon ja erityisesti uusien ja harvinaisempien materiaalien osalta valmiiksi lasket- tuihin GWP arvoihin. Tämä heikentää merkittävästi lopputuloksen luotettavuutta, sillä eri las- kelmissa käytetty rajaukset voivat vaikuttaa merkittävästi lopputuloksiin. Lisäksi GWP arvon las- kentatavat ovat muuttuneet merkittävästi 2000-luvun aikana. IPCC GWP 2013 v.1.03-metodi erottelee fossiiliset ja biogeeniset hiilidioksidin päästöt ilmake- hään. Molemmilla on ilmakehässä samanlainen lämmittävä vaikutus. Kasvisperäinen biogeeni- sen hiilidioksidi tulkitaan kuitenkin osaksi ilmakehän ja kasvien välistä hiilenkiertoa, joka on ainakin pitkällä ajalla tasapainossa, eikä tässä metodissa vaikuta ilmaston lämpenemiseen. Sen sijaan fossiilinen päästö tulee maaperään varastoituneesta uusiutumattomasta lähteestä ja lisää absoluuttisesti ilmakehään joutuvan hiilidioksidin määrää ja emissio vaikuttaa suoraan GWP arvoon. Tässä raportissa vertailtavien fossiilisten, kasviperäisten ja mineraalisten materiaalien välillä biogeenisten ja fossiilisten päästöjen ero on merkittävä. Sen vuoksi raportissa tarkastel- laan myös materiaalien ja tuotteiden valmistuksesta ja käytöstä poistosta syntyviä biogeenisiä hiilidioksidipäästöjä. Näitä ei kuitenkaan lasketa yhteen fossiilisten päästöjen kanssa ilmastoa lämmittävänä vaikutuksena. On kuitenkin syytä huomata, että jos biopohjaisen raaka-aineen hyödyntäminen vaikuttaa pitkällä aikavälillä biogeenisiin hiilivarastoihin (biomassan ja maape- rään varastoitunut hiili), esimerkiksi maankäytön muutosten seurauksena, nämä muutokset tu- lisi laskea osaksi ilmastoa lämmittävää vaikutusta (LULUC-GWP). LULUC-päästöjen selvittämi- nen vaatii tuotekohtaista tarkastelua esim. raaka-aineen alkuerästä ja tuotantotavoista. Lisäksi vakiintunutta menetelmää biogeenisten hiilivarastojen muutosten arvioimiseen ei vielä ole käy- tössä. Tämän vuoksi LULUC-päästöjä ei ole tämän raportin laskelmissa huomioitu, mutta niiden potentiaalisesta merkityksestä keskustellaan tulosten yhteydessä. LULUC-päästöjen nykyisiä laskentamenetelmiä ja niihin liittyviä haasteita yleisellä tasolla kuvataan myös lyhyesti kappa- leessa 7.2. Yleisesti tässä hankkeessa ilmastovaikutusten laskennassa on käytetty yhdenmukaisuuden vuoksi ja mahdollisuuksien mukaan ecoinvent v. 3.7 aineistoja materiaaleista, valmistusproses- seista ja jätteen käsittelystä. Rakennustuotteiden ilmastovaikutukset ja jäteskenaariot on ke- rätty ensisijaisesti rakentamisen päästötietokannasta (co2data.fi). Systeemirajana jätteenkäsit- telyssä on joko käytöstä poisto tai siirtyminen uuteen käyttötarkoitukseen (ns cut-off periaate). Jätteen käsittelymenetelmäksi on valittu materiaalikohtaisesti nykyisin käytössä oleva mene- telmä siten, että esimerkiksi muovit ja puuperäinen jäte pääsääntöisesti poltetaan. Kompostoi- tuvat materiaalit ohjataan kompostiin ja mädätykseen. Mineraalipohjaiset materiaalit, joita ei Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 25 voi polttaa tai kierrättää haudataan maahan. Koska nykyisin jo osa käytöstä poistetusta muo- vista kierrätetään, kierrätyksen ilmastovaikutuksia tarkastellaan erikseen. Maantieteellisesti PE ja PP muovien valmistuksen oletetaan tapahtuvan Suomessa, siten että ecoinvent 3.7 materiaaliprosessin verkkosähkön käytössä on kotimaiset päästöt (154 g CO2 eq. kWh-1). Muiden makeiskääreissä ja salaattipakkauksissa käytettävien materiaalien osalta on käytetty saatavuuden mukaan Euroopan, Euroopan ilman Sveitsiä, Sveitsin tai globaalia mark- kinaprosessia, joka kuvaa eri lähteistä olevan materiaalin saatavuutta kyseisellä alueella. Muo- vituotteiden suulakepuristuksessa tai lämpömuovauksessa, on käytetty ecoinvent v.3.7 proses- sia, mutta kotimaisella verkkosähkön profiililla. Kartonki ja paperituotteissa vastaavia ecoinvent prosesseja on muokattu niin, että käytetty puumateriaali vastaa pohjoismaisen metsänhoidon ja puunkorjuun ilmastovaikutuksia. Sähkön käytön profiili on kotimainen verkkosähkö. Tuotteille, joista ei ole saatavilla yksikköinventaaria ecoinvent tietokannasta, on ilmastovaiku- tukset inventoitu joko valmistajan oman ilmoituksen tai tieteellisen kirjallisuuden perusteella. Näin on erityisesti biopohjaisten muovien osalta. PureFibre-tuotteen osalta on käytetty valmis- tajan omien laskelmien tavoin Ruotsin sähköprofiilia, joka koostuu lähes kokonaan (98 %) pääs- töttömiksi luokitelluista energialähteistä (vesivoima, ydinvoima, tuuli, biomassa). Mikäli ilmoi- tetusta GWP arvosta on vähennetty materiaalin sitoutunut biogeeninen hiili, ilmoitettua ilmas- tovaikutusta on korjattu vastaamaan vaikutusarvioinnissa käytettyä IPCC GWP 2013 v.1.03 me- todia. Rakentamisen tuotteille ensisijainen lähde on SYKE:n ylläpitämä rakentamisen päästötie- tokanta. EU on asettanut kierrätettävän pakkausmuovin kokonaistavoitteeksi 50 % vuoteen 2025 (ks. kappale 5) kun nykytaso Suomessa on 42 %. Pakkausmuovituotteiden kierrätysjärjestelmä kier- rättää nykyään 27,5 % pakkausmuoveista, jos yleisesti kierrätettyjä PET-pulloja ei oteta huomi- oon (Muoviteollisuus ry), ja tätä kierrätysastetta on käytetty perustasona tämän hankkeen LCA- laskelmissa. Lisäksi LCA laskelmissa tarkastellaan 50 % tavoitetta keräysasteesta PE-kalvoille ja PET-rasioille. Koska noin 20 % kerätyistä muovipakkauksista joudutaan hylkäämään (Dahlén et al., 2013), tämä keräysaste vastaa näille tuotteille 40 % kierrätystä; se on merkittävästi vaati- vampi kuin EU:n tavoite, joka sisältää myös PET-pullot. Kierrätyksestä hylätty muovi, samoin kuin valmistusjätteet hävitetään polttamalla. Kierrätyskelpoinen muovi korvaa neitseellisen muovin käyttöä, jonka valmistuksesta olisi syntynyt ilmastoa lämmittäviä päästöjä. Nämä las- kennalliset emissiot lasketaan raportissa kierrätysjärjestelmän tuottamaksi ilmastohyödyksi (materiaalikrediitti). Kierrätettävän muovin lajitteluun ja puhdistukseen arvioidaan kuluvan säh- köä 3,01 kWh kg-1 (Dahlén et al., 2013), sitä vastaava GWP on tässä raportissa 0,464 kgCO2 eq, joka vähennetään mahdollisesta materiaalikrediitistä. Ruotsissa tehdyn raportin (Liljenström & Finnveden (2015) mukaan muovin kierrätyksen elin- kaariarvioinneissa on ollut yleistä olettaa korvaussuhde 1:1 (Lazarevic et al., 2010). Muita ehdo- tuksia ovat 1:0,8 suuritiheyksiselle polyeteenille (HDPE) ja 1:0,7 pienitiheyksiselle polyeteenille (LDPE) (Carlsson, 2002), 1:0,95 (Raadal et al., 2008), 1: 0,8 (Schmidt ja Strömberg, 2006) ja 1:0,81 (Rigamonti et ai., 2009). Monet substituutiosuhteista perustuvat oletuksiin, eikä näiden oletus- ten taustalla olevia perusteluja ole selkeästi dokumentoitu (Lazarevic et al., 2010). FTI ja Profu (2013) käyttivät analyysissaan korvaussuhdetta 1:1. Tämä suhde perustui muovin kierrättäjien tietoihin, joiden mukaan kierrätysmuovin laatu oli samaa luokkaa kuin neitseellisen muovin. Korvaussuhde koskee sekä jäykkää että ei-jäykkää muovia. Kierrätetty HDPE voi Carlssonin (2002) mukaan korvata neitseelliset muovit suhteessa 1:1. Kierrätettyä HDPE:tä käytetään pää- asiassa ruiskupuristetuissa tuotteissa, joissa on paksut seinät, eikä se siksi ole herkkä raaka - aineen mahdollisesti heikentyneelle laadulle. Ohutseinäiset tuotteet, kuten muovipussit, voivat Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 26 kuitenkin olla herkkiä uudelleenrakeistetun aineen laadulle. Suurempi määrä kierrätettyä kuin neitseellistä muovia tarvittaisiin saman lujuuden ja toiminnallisuuden takaamiseksi. Siinä ta- pauksessa korvaussuhde 1:0,7 on kohtuullinen. Tässä hankkeessa tarkasteltiin myös erilaisten kertakäyttöisten rakennusmuovien ja maatalou- den katepeitteiden korvaavia ratkaisuja. Käytössä olevien PE ja PP kalvojen ilmastovaikutukset on mahdollista arvioida, mutta korvaavien tuotteiden materiaalikoostumuksesta ja valmistuk- sesta ei ole olemassa riittäviä tietoja. Lisäksi erityisesti kasvatuspeitteiden ongelmana on funk- tionaalisen yksikön määrittely, sillä osa korvaavista materiaaleista pitäisi uudelleen käyttöä var- ten kerätä pelloilta kasvukauden jälkeen, tai kyntää maahan. Tämän vaatimista resursseista ja vaikutuksista pitkällä ajalla peltojen käyttöön ei ole olemassa riittävää tietoa. 7.2. LULUC- ja biogeeniset kasvihuonekaasupäästöt LCA- laskennassa LCA-laskentojen yleiset standardit ISO14040 ja 14044 eivät määrittele erikseen LULUC-päästö- jen (maankäytön muutoksista aiheutuvat päästöt) laskentaohjeita. Sen sijaan hiilijalanjäljen las- kentastandardi ISO14067 määrittää, että suorien maankäytön muutosten aiheuttamat hiiliva- rastojen muutokset pitää ottaa laskennassa huomioon. Tämä sisältää sekä välittömän hiilen poistuman, että hiilivaraston asteittaisen muutoksen maankäytön muutoksen seurauksena. Tämä muutos tulee allokoida tuotteille, jotka tuotetaan kyseisellä maa-alueella tarkastelujak- son aikana. On kuitenkin syytä huomata, että esimerkiksi metsikön (tai pellon) kiertoajan kulu- essa tapahtuvaa korjuuta (esimerkiksi hakkuut) ja uudelleenkasvua ei lasketa maankäytön muu- tokseksi, eikä näistä tekijöistä johtuvia hiilivaraston muutoksia huomioida LCA-laskennassa. Myös ISO14067 jättää avoimeksi monia hiilivarastolaskennan kannalta keskeisiä kysymyksiä, kuten tarkastelun referenssitason ja aikaskaalan. Nämä tekijät on määritelty tarkemmin esim. PAS2050:2011-ohjeistuksessa, joka on otettu laskennan perusteeksi myös Euroopan komission Product Environmental Footprint (PEF) ohjeissa, ja myös JRC:n ohjeistuksessa ”Life Cycle As- sessment (LCA) of alternative feedstocks for plastics production”14 . PAS2050:2011 –ohjeen mu- kaan maankäytön muutoksia huomioiva ajanjakso on joko 20 vuotta tai koko kiertoaika, riip- puen siitä, kumpi jakso on pitempi. Näin ollen voidaan ajatella, että metsätalouden tuotteita tarkasteltaisiin soveltaen kiertoajan pituista tarkastelujaksoa, kun taas 20 vuoden jakso sovel- tuisi peltokasveista saatavaan materiaaliin. Ohjeistuksen mukaan maankäytön muutoksista ai- heutuvat hiilivarastojen muutokset kohdennetaan koko muutosta seuraavalle tarkastelujak- solle, ja tuotteille, jotka valmistetaan tarkastelualueelta saatavista raaka-aineista kyseisenä ai- kana. On tärkeää myös huomata, että PAS2050 ja PEF –ohjeiden mukaan yli 20 vuotta (tai kier- toajan pituista jaksoa) aikaisempia maankäytön muutoksia ei huomioida tuotteen aiheuttamien kasvihuonekaasupäästöjen laskennassa. Yleisesti voidaan todeta, että jos biopohjaisen raaka-aineen tuotanto johtaa hiilivarastojen muutokseen joko pysyvän maankäytön muutoksen seurauksena tai toimenpiteiden muutosten seurauksena siten, että metsän tai pellon hiilivarastot pienevät pysyvästi, raaka-ainetta ei näissä tapauksissa voi tulkita täysin uusiutuvaksi. Tällöin näissä muutoksissa ilmakehään vapautunut hiilidioksidi pitäisi huomioida LCA-laskennoissa, ja laskea mukaan tuotteiden ilmastovaikutuk- siin. Jos biopohjainen materiaali on täysin uusiutumaton, kaikki sen poltossa vapautuva hiili 14 https://publications.jrc.ec.europa.eu/repository/handle/JRC125046 Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 27 lasketaan kasvihuonekaasupäästöksi, samoin kuin fossiilisten materiaalien osalta. Joissain ta- pauksissa biopohjaisten materiaalien käytön aiheuttamat päästöt voivat olla tuotteen sisältä- mää hiilimäärää kohden jopa suuremmat kuin fossiilisten. Esimerkiksi niiden tuottaminen voi vapauttaa tuotteisiin sitoutuneen hiilen lisäksi myös muuhun biomassaan ja maaperään varas- toitunutta hiiltä. Tyypillinen esimerkki tällaisista maankäytön muutosten päästöistä on Etelä- Amerikassa tapahtuva sademetsien raivaaminen pelloksi. Näillä alueilla tuotetuilla viljelykas- veilla maankäytön muutosten seurauksena aiheutuvat kasvihuonekaasupäästöt ovatkin tämän laskentamenettelyn mukaan moninkertaiset verrattuna muihin tuotannossa syntyviin päästöi- hin. Biogeenistä hiiltä on varastoituneena biomassan ja maaperän lisäksi myös biopohjaisissa tuot- teissa. Yleisesti näiden tuotteiden hiilivarastojen muutoksia ei huomioida LCA-laskennassa siksi, että nämä varastot katsotaan olevan suhteellisen lyhytaikaisia, eikä lyhytkiertoisen hiilen vaiku- tusta kasvihuonekaasutaseisiin pidetä merkittävinä. Kuitenkin mm. PAS2050:2011 ja PEF –oh- jeistusten mukaan tuotteisiin varastoitunut hiili lasketaan hiilen sidonnaksi (eli negatiivisiksi päästöiksi), jos tuotteen käyttöikä on yli 100 vuotta. Näin ollen biopohjaiset tuotteet voidaan tulkita nettohiilensitojiksi, jos hiili pysyy niissä varastoituneena yli 100 vuotta, ja toisaalta niiden valmistus ei aiheuta maankäytön muutoksista johtuvia hiilipäästöjä, joiden suuruus ylittää tuot- teeseen sitoutuneen hiilen määrän. Tuotteisiin varastoituneen hiilen merkitystä kasvihuonekaa- sutaseiden kannalta tarkastellaan erikseen tuoteryhmäkohtaisten tulosten yhteydessä. Edellä tarkasteltujen suorien maankäytönmuutosten lisäksi biopohjaisten tuotteiden valmistus voi aiheuttaa myös epäsuorista maankäytön muutoksista johtuvia päästöjä. Tästä esimerkkinä on biopolttoaineiden ja biomateriaalien valmistaminen peltokasveista, jolloin kyseistä pelto- aluetta ei voi käyttää ruoan tuotantoon. Tämä saattaa aiheuttaa painetta lisätä ruoantuotannon peltoalan määrää, ja johtaa esimerkiksi metsien raivaamiseen pelloksi. Edellä mainitut PAS2050 ja PEF –ohjeistukset toteavat kuitenkin yksiselitteisesti, että epäsuoria maankäytön muutoksia ei tule huomioida LCA-laskennassa, koska niiden vaikutukset ovat hyvin tulkinnanvaraisia. Toi- saalta biopolttoaineiden RED II –direktiivi edellyttää myös epäsuorien maankäytön muutosten huomioimisen, ja määrittää alustavat päästökertoimet viljakasveille, sokerille ja öljykasveille. Nämä kertoimet sisältyvät myös edellä mainittuun JRC:n biomuoviohjeistukseen. Yhtenäisten ohjeiden puuttumisen ja tarkastelumenetelmiin ja raaka-aineiden alkuperään liittyvien epävar- muuksien takia epäsuoria maankäytön muutoksia ei tarkastella tämän hankkeen LCA-lasken- noissa, mutta tulevaisuudessa on syytä kehittää laskentamenetelmiä niin, että suorat ja epä- suorat maankäytön muutokset voitaisiin yhdenmukaisemmin huomioida erityyppisille tuot- teille ja myös eri sektoreiden välisessä päästötarkastelussa. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 28 8. Tuoteryhmäkohtaiset tulokset 8.1. Pakkaaminen / kertakäyttöiset muoviset salaattipakkaukset 8.1.1. Materiaalit kertakäyttöisissä muovisissa salaattipakkauksissa Tässä osiossa käsitellään salaattipakkauksia, joita käytetään sekä kaupassa, ravintolassa, pika- ruokalassa tai muualla elintarviketeollisuuden tuotantolaitosten ulkopuolella annosteltavien ns. annossalaattien, että salaattivihannesten pakkaamiseen. Valmiiksi syötäväksi valmistettujen sa- laattien pakkaukset on rajattu sellaisiin tapauksiin, joissa salaattia ei ole pakattu suojakaasuun, sillä suojakaasun käyttö asettaisi esimerkiksi kuitupakkauksille liian vaativat reunaehdot. Toi- saalta suojakaasu vaikuttaa myös annosten säilyvyyteen, mikä täytyy ottaa tulosten tarkaste- lussa huomioon. Edellä mainitut tyypilliset salaattipakkaukset voidaan karkeasti jaotella kahteen eri tyyppiin, joissa tavallisimmin käytetyt muovilaadut ja pakkausten valmistusmenetelmät poikkeavat sel- keästi toisistaan: 1. lämpömuovattu jäykkärakenteinen salaattirasia, jossa mukana suljettava kansi joko integroituna sarana-tyyppisesti pohjarasiaan tai erillisenä kalvona pakkauksen pin- nalla, 2. ohut pakkauskalvo joko kääreenä tai kuumasaumattuna pussina. Edellä kuvatun lämpömuovatun salaattipakkauksen materiaalina käytetään tyypillisimmin lä- pinäkyvää, kirkasta polyetyleenitereftalaattia (PET) joko amorfisessa muodossa (A-PET) tai gly- kolimodifioituna (PET-G). Materiaalin amorfinen kiderakenne tai pehmentäminen muokkaa- malla glykolilla mahdollistaa kalvon lämpömuovauksen syviin kuppimaisiin rakenteisiin ja antaa joustoa, jota tarvitaan mm. saranarakenteissa. Jäykkä pakkausrakenne suojaa salaattia mekaa- nisessa käsittelyssä ja suljettu rasia antaa hygieenistä suojaa, säilyttää salaatille sopivan kos- teuden, estää valmissalaatteja leviämästä lattialle esimerkiksi paketin putoamistilanteessa, mahdollistaa tuotetietotarrojen kiinnityksen ja läpinäkyvyys mahdollistaa salaatin sisällön tar- kastelun avaamatta pakkausta. Pakkauksissa käytössä oleva PET on suurimmalta osin öljypoh- jaista, vaikka markkinoille on tullut PET-muovi, jossa 30 % raaka-aineesta on lähtöisin uusiutu- vista luonnonvaroista. Kyseisen osittain uusiutuvista raaka-aneista lähtöisin olevan muovin määrä tulee vähitellen kasvamaan eri tuotteissa, sillä se on materiaaliominaisuuksiltaan hyvin samanlainen kuin öljypohjainen PET ja voidaan käyttää vastaavissa sovelluksissa. Tällä hetkellä bio-PET:n osuus on noin 0,5 % PET:n valmistuksesta, mutta käytön vuosittainen kasvuennuste on 11–28 % riippuen lähteestä. PET ei ole biohajoava tai kompostoituva, mutta on täysin kier- rätettävä materiaali sekä mekaanisesti että kemiallisesti. Sen talteenottoon ja kierrätykseen on jo olemassa olevat menetelmät esimerkiksi RINKI-pakkauskierrätyspisteiden kautta. PET muo- vien ominaisuuksia on esitetty Taulukossa 2. Ohut, päältä avonainen, lämpösaumattu pakkauskalvo salaattien ja yrttien ympärillä on tyypil- lisimmin joko lineaarisesta polyeteenistä (LDPE) tai polypropeenista (PP) valmistettua kalvoa. LDPE:stä valmistettua kalvoa voidaan käyttää myös lämpömuovatun salaattiastian kannessa kuumasaumattuna hygieniasuojana ja kosteuden säilyttäjänä. Avonaisena salaattien kääreenä se antaa tuotteelle helpompaa kuljetuksen aikaista käsiteltävyyttä ja osittaista hygieniasuojaa sekä auttaa salaattinippua pysymään koossa kuljetuksen aikana. Kääreeseen tyypillisesti paine- taan kaikki tarvittava tuotetieto. Kalvot soveltuvat käytettäväksi automatisoiduissa pakkausko- neissa ja ovat hyväksyttyjä elintarvikekontaktiin. Molempien muovien keräys kierrätykseen on Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 29 mahdollista RINKI-pakkauskierrätys-pisteiden kautta ja molemmista pystytään jo nyt valmista- maan uusiomuovia uudelleen käytettäväksi; sekä LDPE:n että PP:n mekaaninen kierrätettävyys on hyvä. Useat suuret globaalit muovinvalmistajat kehittävät myös kemiallisen kierrätyksen me- netelmiä. Lisää LDPE ja PP muovien ominaisuuksia on esitetty alla (Taulukko 2). Kaikki edellä mainitut materiaalit (PET, LDPE ja PP) kuuluvat SUP-direktiivin piiriin. Lämpömuo- vattujen, kovien annospakkauksien kulutusta on vähennettävä ja niiden sekä kalvomaisten an- nospakkausten kohdalla sovelletaan laajennettua tuottajavastuuta. Taulukko 2. Tällä hetkellä kertakäyttöisissä muovisissa salaattipakkauksissa yleisimmin käy- tettyjen muovien tyypillisiä ominaisuuksia. Materiaali Sovelluskohtaiset vaati- mukset, jotka materiaali täyttää Suhde SUP- direktiiviin Tyypillinen määrä pak- kauksessa Fysikaalisia ominaisuuksia Kalvot Astia PP, BOPP (Öljypohjainen) Ref. matweb.com Mekaaninen suojaus Kosteussuoja/ hengittävyys (mahdollinen rei’itys) Estetiikka / läpinäkyvyys Laaja käyttölämpötila Repäisylujuus Soveltuu automaattipakkaami- seen Painettavuus Ruokakontakti hyväksyntä Kuumasaumattava SUP materiaali Määrä 40 g/m2, (~45 µm), määrä pakkauksessa (ar- vio) 2 x 25 x 20 cm2 → 4 g Tyypillinen pak- suus OPP 20-45 µm - Kalvon vetolujuus (myötö): 6–28 MPa Venymä (myötö): 7–33 % Kimmomoduuli: 0,7–7,5 GPa Tiheys: 0,895–0,92 g/cm3 Käyttölämpötila: -18…+130°C Läpinäkyvyys: 85–90 % LDPE: LDPE tai po- lyolefiini mokerros- kal-vo (öljypohjai- nen) Ref. matweb.com Mekaaninen suojaus Kosteussuoja/ hengittävyys (mahdollinen rei’itys) Estetiikka / läpinäkyvyys (osittai- nen) Laaja käyttölämpötila Repäisylujuus Soveltuu automaattipakkaami- seen Painettavuus Ruokakontakti hyväksyntä Kuumasaumattava SUP materiaali Määrä 40 g/m2, (~45 µm), määrä pakkauksessa (ar- vio) 2 x 25 x 20 cm2 → 4 g Tyypillinen pak- suus LDPE 15-60 µm - Kalvon vetolujuus (myötö): 3–38 MPa Venymä (myötö): 5–520 % Kimmomoduuli: 0.14–0.48 GPa Tiheys: 0.91–0.94 g/cm3 Käyttölämpötila: -20…+90°C (80°C) Läpinäkyvyys: 55–90 % (läpikuultava, vaalea) PET film (Öljypohjainen) www.m-pet- film.de/en/film-ty- pes Mangaraj, et. al. 2009 Mekaaninen suojaus Kosteussuoja/ hengittävyys (mahdollinen rei’itys) Estetiikka / läpinäkyvyys Laaja käyttölämpötila Repäisylujuus Soveltuu automaattipakkaami- seen Painettavuus Ruokakontakti hyväksyntä Kuumasaumattava SUP materiaali Tyypillinen pak- suus 12–300 µm Vetolujuus (myötö): 220–270 MPa Venymä (myötö): 70–110 % Kimmomoduuli: 2.8–5.0 GPa Tiheys: 1,37–1,38 g/cm3 Käyttölämpötila: -40…+220°C Läpinäkyvyys: 89–90 % (kirkas, läpinäkyvä) A-PET Amorfinen PET, käyttö lämpömuova- tuissa pakkauksissa PETG (Glykoli modi- fioitu PET) lämpö- muovattavat pak- kaukset (Öljypohjainen) Lämpömuovautuvuus Mekaaninen suojaus Kosteussuoja/ hengittävä (mah- dollinen rei’itys) Estetiikka/ läpinäkyvyys Soveltuu automaattipakkaami- seen Painettavuus Ruokakontakti hyväksyntä Kuumasaumattava Voi olla uudel- leensuljettava -> riittääkö kier- tämään SUP-di- rektiivin? Täysin kierrätet- tävä pakkaus, mutta SUP-lis- talla - Tyypilli- nen pak- kauk-sen paino 30 g Vetolujuus (myötö): 55 MPa Venymä (myötö): 4 % Kimmomoduuli: 2,1–2,4 GPa Iskulujuus 1–10 kJ/m2 Tiheys: 1.33–1.35 g/cm3 Käyttölämpötila: -40…+70°C (60°C) Läpinäkyvyys: >87 % (kirkas läpinäkyvä) matweb.com www.petresin.org Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 30 Fossiilisia muoveja valmistetaan yleensä öljystä petrokemian prosesseissa, mutta niitä voidaan valmistaa myös maakaasusta. Esimerkiksi Yhdysvalloissa maakaasun käyttö muovin valmistuk- sessa on yleistynyt sitä mukaa kun liuskekaasun tuotanto on kasvanut. Suurin syy maakaasun käyttöön muovien valmistuksessa on sen runsas saatavuus ja öljyä edullisempi hinta. Maakaa- sun merkitys muovien raaka-aineena kuitenkin vaihtelee maittain ja maanosittain. Fossiilisten muovien saatavuus on yleensä hyvä, ne ovat hinnaltaan edullisia ja niillä on hyvät toiminnalliset ominaisuudet. Viimeisen vuoden aikana monien fossiilisten muovien hinnat ovat kuitenkin kohonneet selvästi fossiilisten raaka-aineiden hinnan noustua, muovien globaalin ky- synnän lisäännyttyä ja erilaisten logistiikkahäiriöiden takia. Myös muovien tuottajien voittomar- ginaalit ovat tällöin kasvaneet; esimerkiksi syksyllä 2021 useat suuret eurooppalaiset fossiilisten muovien tuottajat ovat raportoineet tavanomaiseen nähden kaksinkertaisista marginaaleista. 8.1.2. Korvaavat materiaalit kertakäyttöisissä salaattipakkauksissa Kertakäyttöisissä salaattipakkauksissa käytettävien materiaalien mahdollisia korvaajia voidaan tarkastella useasta lähtökohdasta. Jos tarkastelun kriteerinä on ainoastaan suhde SUP-direktii- viin ja oletusarvona, että kyseisen kertakäyttöpakkauksen tulee täyttää sellaisenaan ja suorana korvaavana tuotteena (vain materiaalia vaihtamalla) SUP-direktiivin vaatimukset, rajoittuu ma- teriaalilista hyvin lyhyeen. Mahdollisia pakkausmateriaaleja ovat tuolloin paperi-, kartonki- ja metallipohjaiset (esimerkiksi alumiinivuoka) ratkaisut. Kyseisiin materiaaleihin liittyy kuitenkin myös haasteita esimerkiksi riittävästä kosteussuojasta, pakkaukseen painosta ja myös mahdol- lisista ympäristövaikutuksista. Taulukossa jäljempänä (Taulukko 3) on esitelty edellä mainittujen lisäksi myös mahdollisia uu- siutuvista raaka-aineista lähtöisin olevia materiaaleja, jotka voisivat tulla kyseeseen korvaavina pakkausmateriaaleina edellyttäen, että pakkaus on suunniteltu useita kertoja käytettäväksi (ei SUP-direktiivin alainen) ja että materiaali voidaan kierrättää jo olemassa olevien keräys- ja pak- kausmateriaalien kierrätysmenetelmien kautta materiaalina uudelleen käytettäväksi. Tällöin ky- seeseen tulevat myös biopohjaiset muovit, jotka voidaan hyödyntää uudelleen kierrättämällä, sekä kartongit ja paperipohjaiset materiaalit, jotka on pinnoitettu käyttösovelluksen vaatimus- ten mukaisesti. Näin esimerkiksi kartongit saavat riittävän ja tarvittavan kosteussuojan. Ominaisuudet, jotka kertakäyttöisen salaattipakkauksen tulisi minimissään täyttää ovat: 1. Mekaaninen suoja, joka mahdollistaa tuotepakkauksen käsittelyn ja hygieenisen siirron matkalla tuottajalta kuluttajalle. 2. Kosteudenkesto, joka estää kasvisten sisältämän kosteuden ja annossalaatissa olevia kastikkeita imeytymästä pakkauksen rakenteeseen sekä säilyttää kosteustasapainon tuotteessa. 3. Rasvankesto/öljynkesto kastikkeita sisältävissä salaattiannoksissa. 4. Ruokakontaktiin hyväksytty materiaali 5. Soveltuvuus automaattisiin pakkauslinjoihin 6. Painettavuus, tuotetietojen painamiseksi pakkaukseen. Myös erillisten kierrätyksessä irrotettavien tarrojen käyttö mahdollista. Tarrojen ja liimojen on tällöin myöskin oltava SUP-direktiivin mukaisia. 7. Kuumasaumautuvuus, sekä pussimuotoisen pakkauksen saumojen sulkemiseen, että joissain tapauksessa pakkauksen kannen sulkemiseen. 8. Esteettisyys / läpinäkyvyys, joko kokonaan tai pakkauksessa olevan ikkunan läpinäkyvyys, mikä mahdollistaa tuotteen sisällön ja tuoreuden tarkastelun avaamatta pakkausta. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 31 Edellä mainitut numeroinnit ovat samat kuin Taulukossa 3 sarakkeessa Sovelluskohtaiset vaati- mukset. Taulukko 3. Mahdollisia korvaavia materiaaleja öljypohjaisille PE-, PP- ja PET-muoveille ker- takäyttöisissä salaattipakkauksissa, joissa ei ole käytetty suojakaasua pakkaamisessa. Materiaali Sovelluskohtaiset vaatimukset, jotka materiaali täyttää Suhde SUP- direktiiviin Tyypillinen määrä pak- kauksessa Biohajoavuus luonnossa / teollisesti Kierrätys Fysikaaliset ominaisuu- det ym. Bio-PE (LDPE) 100 % biopohjai- nen Kemiallisesti vastaava kuin öljypohjainen LDPE ja täyttää samat vaatimukset 1–8. SUP materiaali Sama kuin LDPE 4 g EI/ EI Kierrätys ok Ainoa ero öljypohjaiseen LDPE:n nähden on biopohjai- suus. Teknisesti joitain eroja lähinnä prosessoitavuuteen liittyen Bio-PET 30 % biopohjai- nen Kemiallisesti vastaava kuin öljypohjainen PET. Yhteensopiva PET-kier- rätys-menetelmien kanssa. Täyttää vastaa- vat vaatimukset kuin öl- jypohjainen PET eli 1–8. SUP materiaali. Uudelleen sul- jettavan pak- kauksen status SUP:n suhteen selvitettävä Sama kuin PET:llä, Tyypillinen paksuus 12–300 µm EI/ EI Kierrätys ok Ainoa ero öljypohjaiseen PET:n nähden on biopohjai- suus. Teknisesti joitain eroja lähinnä prosessoitavuuteen liittyen. Tällä hetkellä bio-PET- laadut sopivampia kalvoiksi kuin lämpömuovaukseen 20–40 % kalliimpi kuin öljy- pohjainen. PLA 100 % biopohjai- nen Saatavana kalvoina ja lämpömuovaukseen soveltuvana. Täyttää vaatimukset 1– 8. Estetiikka: hieman kel- lertävä materiaali. SUP materiaali Kierrätettävissä oleva polyes- teri. Useita me- netelmiä kehit- teillä. Jonkin verran sallitaan myös PET-kier- rätyksessä. Määrä 50 g/m2 (45 µm), tyypilli- nen pakkaus 2x (25cmx20 cm) → 5 g Tyypillinen kalvon paksuus 10–80 µm Lämpö- muovat- tuna 30 g EI/ KYLLÄ Kierrätys teori- assa ok. Useita menetelmiä ke- hitteillä. Logis- tiikka? Vetolujuus (myötö): 45–90 MPa Venymä (myötö): <5 % Kimmomoduuli: 3–7 GPa Iskulujuus (Izod notched): 16 J/m Tiheys: 1,24–1,27 g/cm3 Käyttölämpötila: 0–40°C (55°C) (saatavilla myös lajeja, jotka kestävät korkeampia lämpötiloja) Läpinäkyvyys: <95 % riippuu laadusta ja prosessoinnista, läpinäkyvä) Total-Corbion ; Naser 2021 PBS, PBSA, PBAT Kokonaan tai osit- tain biopohjaisia lajeja riippuen po- lyesterityypistä (Valmistajat mm. BASF ja MCPP) Kompostoituvia kalvoja Paperin pinnoitteena antamassa barrier-omi- naisuuksia Käytetään monessa tuotteessa seostettuna PLA:n kanssa Täyttää vaatimukset 1–7. Estetiikka: osa materi- aaleista kellertäviä, sa- meita. SUP materiaali Määrä 50 g/m2 (45 µm), tyypilli- nen pakkaus 2x (25cmx20 cm) → 5 g Voidaan val- mistaa min 10 µm pak- suuteen 30 g (PLA- seos) KYLLÄ Kotikompostissa ja maaperässä / KYLLÄ Muovina kierrä- tys teoriassa ok. Ei kerätä erik- seen. Pulpperoitavissa paperin kierrä- tyksessä. Vetolujuus (myötö): 35–44 MPa Venymä: 560–740 % Kimmomoduuli: 0,2–0,6 GPa Iskulujuus (Izod): 24 J/m (PBAT) Tiheys: 1.24-1.26 g/cm3 Vicat A/50 91°C (PBAT) HDT 89°C (bioPBS) Läpinäkyvyys: <82% BASF; PTT-MCC (MCPP) PHA Useita lajeja ko- vista joustaviin Tässä tarkaste- lussa joustava PHBV 100 % biopohjai- nen. Kompostoituvia kalvoja Paperin pinnoitteena antamassa barrier-omi- naisuuksia Täyttää vaatimukset 1– 7. Estetiikka: PHBV-kalvo läpikuultava, kellertävä SUP materiaali Määrä 50 g/m2 (45 µm), tyypilli- nen pakkaus 2x (25cmx20 cm) → 5 g 30 g PHBV voi lämpö- muovata KYLLÄ kotikom- postissa, maape- rässä ja meressä / KYLLÄ Ei PHBV:lle omaa kierrätys- menetelmää. Biohajoava Vetolujuus: 19–40 MPa Venymä: 2–13 % Kimmomoduuli: 1,5–3,5 GPa Tiheys: 1,25 g/cm3 Käyttölämpötila: -25–65°C (100°C) Läpikuultava, kellertävä Hyvä kosteus ja aromi-barrier, melko hyvä happi-barrier Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 32 Raaka-aineina hii- lihydraattipitoinen jäte ja CO2 mah- dollisia. Rajoitettu saatavuus suuren kysynnän ja pienten valmis- tusmäärien vuoksi. Useita pie- niä valmistajia ja valmistus- määrät kasvussa. Termoplastinen selluloosa: Cellu- lose acetate (CA) (Celanese grades Clarifoil® and BlueRidge®, oth- ers Dexel, Tenite acetate) Osa CA-kalvoista bio- hajoavia Täyttää vaatimukset 1–8 (varmistettava laji- kohtaisesti) SUP materiaali. Tyypillinen paksuus 14–115 µm (Clarifoil®) KYLLÄ kotikom- postissa/ KYLLÄ Ei olemassa ole- vaa omaa kierrä- tysmenetelmää. Teoriassa ok Vetolujuus: 12–110 MPa Venymä: 15–55 % Kimmomoduuli: 1–4 GPa Tiheys: 1,28–1,3 g/cm3 Käyttölämpötila: -20–55°C (95°C) Kristallinkirkas, läpinäkyvä Hyvä CO2 ja O2 barrier, hyvä rasvankesto, melko hyvä kos- teudenkesto celanese.com goodfellow.com Termoplastinen selluloosa: muut laadut (CAB, CAP) Biopohjaisuus noin 40–50 % (Esimerkiksi: Cel- lidor® B, Tenite Buty-rate; Eastman CAP, Cellidor® CP ja Woodly®) Graafiset kalvot Lämpömuovatut tuot- teet (CAP ja Woodly) Täyttää vaatimukset 1–8 (varmistettava laji- kohtaisesti) SUP materiaali 30 g EI / EI Ei olemassa ole- vaa omaa kierrä- tysmenetelmää. Teoriassa ok Vetolujuus: 20–60 MPa Venymä: 60 % Kimmomoduuli: 0,3–2 GPa Tiheys: 1,23–1,25 g/cm3 Käyttölämpötila: -40–60°C (100°C) Läpinäkyvä, kirkas Hyvä rasvankesto, melko hyvä kosteudenkesto ja säänkesto. Regeneroitu sel- luloosa (e.g. Cel- lophane™) 100 % biopohjai- nen Kalvona sellaisenaan il- man pinnoitetta vain kohtalainen kosteuden- kesto. Ei kuuma- saumautuva Täyttää vaatimukset 1, 3–6 ja 8 Ilman muovi- pinnoitetta tai kuuma- saumausomi- naisuuttu ei SUP materiaali Tyypillinen paksuus 9–50µm. Tiheys: 1,5 g/cm3 - KYLLÄ / KYLLÄ Teoriassa kierrä- tettävä, mutta ei kerätä erikseen. Poltto ok Vetolujuus: 55–125 MPa Venymä: 18–70 % Kimmomoduuli: 3–5 GPa Tiheys: 1,5 g/cm3 Käyttölämpötila: pakka- sesta...>150°C Läpinäkyvä, lasinkirkas Hyvä CO2 ja O2 barrier, hyvä rasvankesto Heikko kosteudenkesto, jota voidaan parantaa pinnoitella. Goodfellow.com natureflex.com Kiillotettu perga- miinipa-peri (Glassine paper) 100 % biopohjai- nen (Esim. Alhström- Munksjö Lami- bak™, UPM Brilli- ant™, Golde™, Honey™ Kosteudenkesto voi- daan tuoda esim. Sili- konipinnoitteella. Ei kuumasaumautuva Täyttää vaatimukset 1, 3–6 Estetiikka: läpikuultava Ilman muovi- pinnoitetta ei SUP materiaali Tyypillinen paino 50–90 g/m2 (50 g/m2 on noin 40 mikronia paksu) - KYLLÄ/ KYLLÄ Kierrätys pape- rinkeräyksen kautta Ilman, veden ja rasvankes- tävä. Voidaan silikonipinnoit- taa parempien barrier-ominai- suuksien saavuttamiseksi. Läpinäkyvyys 40–50 % Vetolujuus 2,9–8,2 kN/m Käyttölämpötila pakka- sesta.>150°C upm.com https://www.jbmpackagin g.com/what-is-glassine/ Muovattava kar- tonki/kuitu Stora Enso Pure- Fiber™ Tai Södran ja Huhtamäen Fresh-materiaali Täyttää todennäköisesti vaatimukset 1–6, ei kuumasaumautuva, ei läpinäkyvä Ei SUP KYLLÄ / KYLLÄ Kierrätys keräys- paperin joukossa Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 33 Paperi tai kar- tonki, joka disper- siopäällystetty biohajoavalla pin- noitteella ja muo- vikansi tai muovi- ikkuna pakkauk- sessa (esim. PLA) (Kartonki tyyppiä SE Foodbox tai UPM Asendo Pro) Täyttää vaatimukset 1–8 Dispersiopääl- lysteen SUP- linjausta ei vielä ole. Kosteus-suojan suhde SUP-di- rektiiviin vaatii keskustelua Dispersio- päällystetty kartonki ja PLA-ikkuna: Paperi 900 cm2 (7 g, 80 g/m2) ja ik- kuna 120 cm2 (0,7 g, 60 g/m2). Pinnoitettu kartonki ja PLA-kansi: paino25 g, kansi 10 g KYLLÄ (astia) / KYLLÄ Kierrätys karton- kikeräyksen kautta Pinnoite rejektinä polttoon Kaupallisesti saatavilla useita barrier-pinnoitettuja tuotteita Kartonki-pakkaus, jossa kansi/ik- kuna regeneroitu selluloosakalvo (Kartonki tyyppiä Kotkamills Aegle Pro tai Isla) Todennäköisesti vaatii kosteussuojan Ei kuumasaumattava il- man pinnoitetta Täyttää vaatimukset 1, 3–6 ja 8 (reg. Selluloo- sakalvo) Dispersiopääl- lysteen SUP- linjausta ei vielä ole. Kannen liimaus pohjaan valit- tava ei SUP- materiaalien joukosta. Regeneroitu selluloosa- kalvo kan- tena tai ikku- nana Dispersio- pinnoitettu kartonki ja reg. sellu- loosa kansi. Astia 25 g ja kansi 2 g KYLLÄ / KYLLÄ Kierrätys karton- kikierrätyksen kautta. Kansi voi- daan kompos- toida Nanoselluloosa- kalvo kaasu-bar- rier-kalvona Kaasu-barrier-kalvo Läpikuultava, vaatii kosteussulun Täyttää vaatimukset 1 ja 6 Ei SUP materi- aali Ohut kalvo - KYLLÄ / KYLLÄ Kierrätettävissä kuten paperi Ei kaupallisesti saatavilla Alumiinivuoka ik- kunallisella kar- tonkikannella Täyttää vaatimukset 1–8 Ei SUP materi- aali (Alumiini- vuoka) Kannen ikku- nan status riip- puu valinnasta Alumiini- vuoka 20x25cm levystä: 27–60 g Kansi kar- tonki+ ik- kuna: 60 g EI / EI Kierrätys metal- lin-kierrätyksen- kautta Kansi kartonki- kierrätys Kaupallisesti saatavilla elintar- vikepakkaamiseen Tiheys 2.7 g/cm3 (Al) Bio-pohjainen PE-kalvo on valmistettu uusiutuvista materiaaleista. Se on suoraan korvaava materiaali öljypohjaiselle LDPE-kalvolle tai BOPP-kalvolle ja sillä on hyvin samankaltaiset suo- jausominaisuudet. Käyttölämpötilaltaan, mekaaniselta lujuudeltaan ja läpinäkyvyydeltään se jää hieman jälkeen BOPP:stä, mutta pystyy täyttämään todennäköisesti salaattipakkauksessa tarvittavat minimivaatimukset. Bio-PE on kuitenkin SUP-materiaali ja näin ollen todennäköisesti mahdollinen vain siirtymävaiheessa. Lisää tietoja materiaalista löytyy valmistajalta (Braskem)15. Raaka-aineena käytetään lähinnä ruokosokeria, mutta muut raaka-aineet ovat myös mahdolli- sia. UPM tuottaa Lappeenrannassa raaka-ainetta bio-PE:n valmistukseen mäntyöljystä, mutta mäntyöljyn saatavuus on rajallinen ja sillä on myös useita vaihtoehtoisia käyttökohteita. Bio-PET:iä valmistetaan tällä hetkellä kaupallisesti lähinnä 30-prosenttisesti uusiutuvista raaka- aineista eli polyetyleenitereftalaatin etyleeni on korvattu uusiutuvista raaka-aineista, lähinnä sokeriruo’osta, lähtöisin olevalla etyleenillä. Polymeerin tereftalaatti on vielä toistaiseksi öljy- pohjainen, vaikka teknologia jo senkin korvaamiseksi uusiutuvalla raaka-aineella on olemassa. Bio-PET on täysin yhteensopiva olemassa olevien PET:n kierrätysmenetelmien kanssa ja logis- tiikka myös PET-pakkausmateriaalin keräämiseksi Suomessa on olemassa RINKI-kierrätyspis- teiden kautta. Se on kuitenkin SUP-materiaali, joten ei sovi tulevaisuudessa käytettäväksi ker- takäyttöisissä salaattipakkauksissa. Lämpömuovatun jäykän pakkauksen pakkaussuunnittelulla 15 https://www.braskem.com.br/imgreen/bio-based-en Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 34 voidaan ehkä vaikuttaa pakkauksen statukseen esimerkiksi suunnittelemalla pakkaus moni- käyttöiseksi, jolloin se ei olisi SUP-direktiivin alainen. Lisää tietoja bio-PET:stä löytyy esimerkiksi Plastic Europen sivuilta16 tai Assoziation ökologischer Lebensmittelhersteller e.V.- sivuilta17. PLA (polylaktidi) on biohajoavista ja biopohjaisista polymeereistä tällä hetkellä yleisimmin käy- tössä oleva materiaali. Sen tuotanto kattaa noin 25 % biohajoavien muovien tuotannosta ja noin 14 % kaikkien biomuovien tuotannosta. Tuotantomäärä vuonna 2019 oli 190000 tonnia ja sen odotetaan kaksikertaistuvan 3–4 vuoden välein (European Bioplastics organisation 2019, Naser 2021). Vaikka PLA hajoaa mikrobien toiminnan vaikutuksesta ja luokitellaan biohajoaviin muoveihin, se vaatii teollisen kompostoinnin olosuhteet (mm. lämpötila yli 70°C) hajotakseen, joten se on suhteellisen stabiili polymeeri käyttöolosuhteissa. Perus-PLA:n maksimi käyttöläm- pötila on melko alhainen (<55°C), mutta modifioituja korkean lämpötilan lajeja voidaan käyttää myös kuumille tuotteille (jopa 120°C18). PLA:sta valmistettuja lämpömuovattuja jäykkiä vuokia käytetään jo nyt elintarvikkeiden pakkaamiseen (esimerkiksi tomaattipakkauksissa). PLA sovel- tuu sekä kirkkaisiin läpinäkyviin kalvoratkaisuihin (jotka voidaan liittää lämmön avulla alustaan) että lämpömuovattuihin jäykkiin pakkauksiin. Sitä voidaan käyttää myös paperin pinnoitteena antamaan tarvittava kosteussuoja. PLA on sekä mekaanisesti että kemiallisesti kierrätettävissä oleva materiaali, jota ei Suomessa kuitenkaan tällä hetkellä kerätä erikseen pakkauskierrätyk- sessä ja valmisteta uusiotuotteeksi. PLA on SUP-materiaali, joten se ei sovellu tulevaisuudessa kertakäyttöisten salaattipakkausten materiaaliksi. PET-muovin tavoin pakkaussuunnittelulla voi vaikuttaa myös PLA- pakkauksen uudelleen käytettävyyteen. Lisää PLA:sta löytyy esimerkiksi valmistajien Total-Corbion19 ja Natureworks20 sivuilta sekä Naser et. al. 2021 review artikke- lista21. PBS, PBSA ja PBAT ovat polybutyleenisukkinaatti, -adipaatti tai –tereftalaatti-pohjaisia bioha- joavia polyestereitä. Niistä osaa valmistetaan jo 100-prosenttisesti uusiutuvista raaka-aineista, mutta kustannus-/raaka-aineen saatavuussyistä osa on vielä öljypohjaisia. Rakenteeltaan line- aarisemmat PBS ja PBSA polymeerit on sertifioitu kotikompostissa biohajoaviksi sekä maape- rässä biohajoaviksi (https://www.m-chemical.co.jp/en/products/departments/mcc/sustaina- ble/product/1201025_7964.html), sen sijaan tereftaalihappoa sisältävä PBAT hajoaa vain teol- lisessa kompostissa (https://plastics-rubber.basf.com/global/en/performance_polymers/pro- ducts/ecoflex.html). Kaikkia näitä käytetään erilaisissa kalvosovelluksissa pakkauksista katekal- voihin joko sellaisenaan tai muihin polymeereihin seostettuna ja ominaisuudet sovellusten vaa- timusten mukaan räätälöitynä. Näiden polymeerien heikkoutena on alhainen lämmönkesto eli sulaminen alkaa jo >110°C ja HDT/Vicat arvot noin 90°C. Lisää PBS ja PBSA polymeereistä löy- tyy joko yllä mainituilta valmistajien sivuilta tai review-artikkelista Rafiqah et al. 202122. PBAT muistuttaa ominaisuuksiltaan LDPE:ia, mutta on siis teollisessa kompostissa biohajoava. Sen vetolujuus on 32–36 MPa, venymä noin 700 % ja kimmokerroin 20–35 MPa. Tällä hetkellä on kehitteillä myös reittejä valmistaa PBAT kokonaan lähtöisin uusiutuvista raaka-aineista. Lisää 16 https://www.plasticseurope.org/en/about-plastics/what-are-plastics/large-family/bio-based-plastics 17 https://biokunststofftool.de/materials/bio-pet/?lang=en 18 http://www.corbion.com/media/77166/corbion-purac-pla-high-heat-themesheet.pdf 19 www.total-corbion.com 20 www.natureworksllc.com 21 https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2021/ra/d1ra02390j 22 https://doi.org/10.3390/polym13091436 Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 35 tietoa löytyy esimerkiksi PBAT:ta koskevasta review-artikkelista23. Yhteensä näiden valmistus- volyymit ovat suurempia kuin PLA:lla ja pääsovellukset joustopakkauksissa ja maatalouden kal- voissa (Bioplastics facts and figures 201924. Nämä ovat SUP-direktiiviin kuuluvia materiaaleja, eikä niille toistaiseksi ole olemassa toimivaa kierrätysmenetelmää. Teoriassa nämä ovat kyllä mekaanisesti ja kemiallisesti kierrätettäviä materiaaleja. PHBV (polyhydroksybutyraattivaleraatti) kuuluu PHA (polyhydroksyalkanoaatti)-polymeerei- hin, jotka on valmistettu mikrobiologisin menetelmin fermentoimalla solujen sisällä käyttämällä raaka-aineena erilaisia sokeri- ja rasvalähteitä. Materiaalit on siis valmistettu teollisesti käyttäen hyväksi luonnon omia menetelmiä ja rakennusaineita. PHA:t ovat tyypillisesti veteen liukene- mattomia, myrkyttömiä ja kudosyhteensopivia sekä mikrobien toiminnan vaikutuksesta hel- posti biohajoavia kompostissa, maaperässä ja meressä. Meressä niiden biohajoavuuden totea- minen on kuitenkin perustunut useilla valmistajilla standardiin ASTM D 6691, jossa meriveden lämpötila on +30 °C, mikä tarkoittaa, etteivät ne hajoa kylmissä vesissä standardin mukaisen kuuden kuukauden kuluessa. PHA-polymeereistä löytyy sekä hyvin kiteisiä, koviin ruiskuvalu- kappaleisiin sopivia lajeja, että amorfisempia, kalvoihin sopivia materiaaleja, kuten PHBV. Naser et al. review-artikkelista (Naser et al. 2021, DOI: 10.1039/d1ra02390j) käy selville, että PHBV- kalvolla on parempi hapenkesto ja kertaluokkaa heikompi vedenkesto kuin LDPE- tai PP-kal- volla, mutta paremmat barrier-ominaisuudet kuin PLA:lla. PHBV:tä on tutkittu myös paperin pinnoituksessa antamalla pakkausmateriaalille veden- ja hapenkestävyyttä ja säilyttämällä sen biohajoavuusominaisuudet. PHBV sulaa lämpötilassa 136–162 °C, mikä tekee siitä melko alhai- sessa lämpötilassa prosessoitavan materiaalin. Sen lasisiirtymäpiste on -1°C, mikä tekee siitä amorfisen materiaalin normaalikäyttöolosuhteissa. PHA:n valmistusmäärät ovat vielä tois- taiseksi melko pieniä johtuen prosessin haasteista. Valmistajia markkinoilla on kuitenkin useita ja mahdollisuus käyttää muista prosesseista tulevia orgaanisia sivuvirtoja tekee PHA-polymee- reistä hyvin mielenkiintoisen myös tulevaisuutta ajatellen. PHBV on SUP-materiaali siitä huoli- matta, että se on biohajoava myös luonnossa. Omaa olemassa olevaa kierrätysmenetelmää PHBV:lle ei ole. Tekniseltä kannalta se on kierrätettävissä mekaanisesti. Lämpömuovattavat (termoplastiset) selluloosapohjaiset muovit, kuten selluloosa-asetaatti (CA), selluloosa-asetaattibutyraatti (CAB) ja selluloosa-asetaattipropionaatti (CAP) ovat esi- merkkejä tyypillisistä kaupallisista selluloosaestereistä, joista voidaan valmistaa lämpömuovat- tavaa kalvoa PET-kalvon korvaajaksi. Sellaisenaan nämäkin ovat hyvin jäykkiä, joten lämpömuo- kattavuuden parantamiseksi ne sisältävät tyypillisesti 10–30 % pehmitinaineita, jotka nykyisissä tuotteissa ovat pääosin ftalaattivapaita estereitä. Selluloosapohjaiset muovit ovat vanhimpia teollisia muoveja ja ovat olleet käytössä jo noin 100 sadan vuoden ajan eli reilusti ennen öljy- pohjaisia valtamuoveja. Raaka-aineina selluloosaestereissä käytetään pääasiassa puuvillaa, puuta tai hamppua. Ne ovat tyypillisesti läpinäkyviä, naarmutuksen kestäviä, antistaattisia, UV- kestäviä ja niillä on hyvät touch-feel-ominaisuudet. Valmistajia ovat Celanese, Eastman, Albis Plastics, Daicel ja Rotuba. CAB ja CAP ovat tyypillisesti hyvin kestäviä ja biohajoamattomia ma- teriaaleja, mutta CA-materiaaleista löytyy myös biohajoavia lajeja kuten jotkut Celanesen BlueRidge™ laadut25 ja Daicelin CAFBLO™26. Yksittäisen lajin biohajoavuuden toteaminen on 23 https://doi.org/10.1016/j.aiepr.2020.01.001 24 https://www.european-bioplastics.org/ 25 https://www.celanese.com/engineered-materials/products/blueridge 26 https://www.daicel.com/cell_ac/en/cellulose/marine_biodegradable.html Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 36 monesti hankalaa, koska lopputulos vaihtelee lajin mukaan, eivätkä valmistajat useinkaan ra- portoi kaikkien kaupallisten lajien koostumusta ja biohajoavuutta. Lisäksi on huomattava, että monien muiden biomuovien valmistajien tapaan esimerkiksi Daicel käyttää TÜV Austrian MA- RINE biohajoavuus -standardia, jossa meriveden lämpötila on varsin korkea, +30 C (6 kk, vä- hintään 90 % hajoaa). Kuten muutkin muovit, myös selluloosapohjaiset muovit ovat SUP-ma- teriaaleja, joten ne eivät ole ensisijaisia PET:n korvaajia. Niitä ei myöskään tällä hetkellä kerätä erikseen kierrätykseen uusiomateriaaliksi. Näille polymeereille on kyllä jo olemassa sopivia kier- rätysmenetelmiä mm. Eastmanin ja Celanesen kehitystyön tuloksena27, Celanese patent US20100175691A1) tai muita kaupallisia toimijoita, kuten Power Plastic Recycling28. Puhdas materiaali on myös mekaanisesti kierrätettävissä. Muovattavat kuitumateriaalit kuten Stora Enson PureFiber™ on Formed fiber-teknologialla valmistettu muotoon puristettu kuitutuote, joka ei valmistajan mukaan sisällä muovia, voidaan kierrättää keräyspaperin joukossa ja on hyväksytty elintarvikekontaktimateriaaliksi. Se sopii käytettäväksi mukeissa, kulhoissa, kahvikupin kansissa ja muissa kertakäyttöisissä ruokapak- kauksissa. Tässä tarkasteltavassa käyttökohteessa se voi korvata PET-vuoan, joskaan tuotteen barrier-ominaisuudet eivät ilmeisesti kestä pitkäaikaista neste- tai rasvakontaktia29. Muovattava kuitumateriaali löytyy myös Södralta, joka yhteistyössä Huhtamäen kanssa on EU- Fresh-projektissa kehittänyt täysin biopohjaisen ja biohajoavan tuotteen korvaamaan PET-vuo- kia. Tuote on ollut markkinoilla kesästä 201930. Fresh-vuoan sisäpinta on päällystetty biola- minaatilla, jonka koostumusta ja raaka-aineita yhtiö ei ilmoita. (https://www.huhta- maki.com/en/fresh/huhtamaki-fresh-faq/). Regeneroitu selluloosa on muovin kaltainen läpinäkyvä materiaali, joka on valmistettu liuot- tamalla selluloosakuitu ja regeneroimalla se liuoksesta kuiduksi tai kalvoksi. Prosessoitavuuden kannalta se saattaa sisältää myös joitain prosentteja pehmittimiä ja muita lisäaineita. Viskoosi- prosessi on yksi tapa valmistaa regeneroitua selluloosaa. Muita prosesseja ovat Lyocell-pro- sessi, karbamaatti-prosessi, Ioncell-prosessi ja Biocelsol-prosessi. Cellophane™ on Futamuran kauppanimi kyseiselle kalvolle. (McKeen L.W. (2017) Environmentally Friendly Polymers; Per- meability Properties of Plastics and Elastomers (4th Ed.) https://doi.org/10.1016/B978-0-323- 50859-9.00013-0) CellophaneTM on sellaisenaan biohajoava lasinkirkas, luja (moduli 5200MPa) ja lämmönkestävä kalvo sekä luontaisesti antistaattinen. Sillä on hyvä hapen ja rasvankesto, mutta keskinkertainen vedenkesto, eikä se ole lämpömuovattavissa. Vedenkestoa ja lämpö- muovausominaisuuksia voidaan kalvoon tuoda pinnoittamalla se esimerkiksi nitroselluloosalla tai PVDF:lla. Futamura valmistaa regeneroitua puupohjaista selluloosakalvoa myös nimellä Na- tureFlex™, joka on uudempi, väitetysti ympäristöystävällisempi versio Cellophan™:sta, valmis- tajan omien LCA laskelmien mukaan 43 % alhaisemmilla CO2-päästöillä jo vuonna 2014 31. Sillä 27 https://www.icis.com/subscriber/icb/2019/04/04/10344102/eastman-develops-plastic-waste-recy- cling-technology/#_= 28 https://powerplasticrecycling.com/cellulosic-plastics/) 29 https://www.storaenso.com/fi-fi/products/formed-fiber 30 https://www.huhtamaki.com/en/project-fresh/ 31 http://www.futamuragroup.com/jp/sustainability/carbon-footprint/ Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 37 on hyvät lämmönkesto ja barrier-ominaisuudet kuten Cellophan™:illa ja saatavilla myös pin- noitettuja, kuumasaumattavia lajeja. Materiaali on sertifioitu kompostoituvaksi kotikompos- tissa ja maaperässä sekä biohajoavaksi meressä. Sillä on myös ruokakontaktihyväksyntä. Glassiinipaperi on kalanteroimalla kiillotettua läpinäkyvää tai läpikuultavaa (läpinäkyvyys noin 50 %), ohutta, sileää ja lujaa paperia, joka on myös rasvan, ilman ja vedenkestävää, ei kuiten- kaan täysin veden- tai rasvankestävää. Sitä käytetään etiketteihin, tarroihin irrokepaperina, elin- tarvikepakkauksissa leivonnaisten pakkaamiseen ja taideteosten suojaamiseen. Ilman pinnoi- tetta se on lähes 100 % selluloosapohjainen materiaali ja siten täysin biohajoava sekä kierrä- tettävissä paperinkierrätyksen mukana.32(Kjellgren 2005 Licentiate thesis33) Samankaltainen paperi silikonilla pinnoitettuna on leivinpaperi (parchment paper), jonka ras- van-, veden- ja lämmönkestoa on parannettu pinnoitteella. Kolmas samankaltainen paperi on vahapaperi tai voipaperi, jossa kiillotettu paperi on pinnoitettu elintarvikehyväksytyllä vahalla (fossiilisista raaka-aineista valmistettu parafiini tai soijaöljypohjainen vaha) antamaan lähinnä rasvan ja kosteudenkestoa, mutta ei samantyyppistä lämmönkestoa kuin leivinpaperilla. Voi- paperi ja leivinpaperi voidaan käyttää uudelleen, mutta pinnoitteensa vuoksi kumpikaan ei so- vellu paperinkierrätykseen. Luonnonvahapinnoitteinen voipaperi voidaan kompostoida, sen si- jaan silikonipinnoitteinen leivinpaperi yleensä ei. (Deshwal et.al. 2019, Hubbe, M. A., and Prus- zynski, P. (2020).) Tosin Suomessa esimerkiksi Fredman (ent. Eskimo) ja Metsä ilmoittavat, että heidän valmistamansa leivinpaperit voidaan kompostoida; ainakin jälkimmäisen brändituot- teella (Saga) on myös kompostoituvuussertifikaatti (TÜV Austria, Industrial ja Home). Leivinpa- perin lajitteluohjeet kuitenkin vaihtelevat Suomessa paikkakunnittain: osa kunnista ohjaa lei- vinpaperit biojätteisiin, toiset kunnat puolestaan ohjeistavat lajittelemaan ne sekajätteeseen. Pinnoitteina käytetyistä luonnonvahoista yleisin on karnaubavaha, jonka raaka-aine on kaurnaubapalmun (Copernicia prunifera) lehdet. Kyseinen viuhkalehtinen palmu kasvaa Brasi- lian koillisosissa. Karnaubavahan vuotuinen tuotanto on noin 20 000 tonnia (vuonna 2012) (De Freitas ym. 2019), joten kovin laaja-alaista sen käyttö pakkausten ja papereiden pinnoitteina ei voi olla. Lisäksi karnaubavahaa käytetään jo nykyään moniin eri tarkoituksiin muun muassa elintarvike- ja kosmetiikkateollisuudessa, esimerkiksi makeisissa ja huulipunissa, sekä muissa teollisissa sovelluksissa, mm. autovahoissa. 8.1.3. Elintarvikepakkauksiin liittyviä tuoteturvallisuusnäkökohtia: esimerkkinä PFAS-yhdisteet Elintarvikepakkauksiin liittyy myös tärkeitä tuoteturvallisuusnäkökohtia. Viime aikoina on eri- tyisesti noussut esiin kysymys elintarvikekontaktimateriaalien sisältämistä per- ja polyfluoroal- kyyliyhdisteistä (PFAS), koska monilla näistä kemikaaleista on todettu olevan erittäin haitallisia vaikutuksia ihmisille ja ympäristölle (esim. Bokkers ym. 2017, Schrenk ym. 2020). PFAS-yhdisteitä on käytetty – ja käytetään edelleen – hyvin yleisesti sekä kuluttajatuotteissa että teollisuudessa: elintarvikepakkauksissa, keittiövälineissä, astioissa, vettä ja likaa hylkivissä tekstiileissä, vahoissa, maaleissa lääkkeissä, kosmetiikassa, palonsammutusvaahdoissa ja elekt- roniikassa. Niitä käytetään myös torjunta-aineissa sekä öljy- ja kaivosteollisuudessa. PFAS-yh- disteitä käytetään myös paperin ja kartongin lisäaineina, joiden tehtävä on luoda rasvaa ja vettä 32 https://www.ecoenclose.com/blog/what-is-glassine/ 33 https://www.diva-portal.org/smash/get/diva2:5289/FULLTEXT01.pdfDivision Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 38 kestävä kalvo (barrier) pakkausratkaisulle, ts. ne jäävät lopputuotteeseen ja voivat olla suorassa elintarvikekontaktissa. PFAS-yhdisteet voidaan lisätä selluun sen valmistusprosessin aikana (in- ternal sizing) tai paperin tai kartongin pintaan päällysteaineina (external sizing). (Trier ym. 2011, 2017, Bokkers ym. 2018). Elintarvikepakkausten osalta erityisen suurta huolta ovat aiheuttaneet PFAS-yhdisteet kierrä- tyskartongissa, jota valmistetaan runsaasti muun muassa Keski-Euroopassa. Sitä myös tuodaan Eurooppaan paljon tuotepakkauksina muun muassa Kiinasta, minkä seurauksena paperi-, kar- tonki- ja muut kuitupakkauksissa käytetyt materiaalit ja lisäaineet päätyvät kiertoon Euroo- passa. Elintarvikekontaktimateriaalien turvallisuutta sekä materiaaleissa käytettäviä yhdisteitä, mu- kaan lukien PFAS-yhdisteet, säädellään Euroopassa sekä kemikaalilainsäädännön että elintar- vikelainsäädännön kautta. Unionin tasolla viranomaisena toimivat Euroopan kemikaalivirasto (ECHA) sekä Euroopan ruokaturvallisuusvirasto (EFSA). Jäsenvaltioilla voi olla kansallista sään- telyä niillä osa-alueilla, joissa harmonisoitua sääntelyä ei vielä ole.34,35 Lisäksi Euroopan neu- vosto on antanut ohjeita PFAS-yhdisteiden käytöstä elintarvikekontaktimateriaaleissa.36 Vaikka monet jäsenmaat pyrkivät neuvoston ohjeita noudattamaan, ne eivät ole oikeudellisesti vel- voittavia. Muutamien PFAS-yhdisteiden (PFOS ja sen johdannaiset) käyttöä on rajoitettu kansainvälisen Tukholman sopimuksen mukaisesti jo vuodesta 2009. Rajoituksia on sen jälkeen joiltakin osin tiukennettu sekä EU:ssa että Yhdysvalloissa, molemmissa viimeksi vuonna 2020, mutta nyt niitä ollaan uuden tutkimustiedon perusteella edelleen tiukentamassa ja laajentamassa. Osaltaan tähän on kannustanut EU-komission vuonna 2020 julkistama kemikaalistrategia ja siihen liittyvä laaja toimenpideohjelma sekä Yhdysvalloissa myös presidentti Bidenin hallinto ja sen linjauk- set.37,38 EU:n kemikaalistrategian mukaan ”komissio aikoo kieltää ryhmänä kaikki PFAS-yhdisteet palonsammutusvaahdoissa ja muissa käyttötarkoituksissa ja sallia niiden käytön vain silloin, kun ne ovat yhteiskunnan kannalta välttämättömiä”. PFAS-yhdisteet pyritään kieltämään nimen- omaan ryhmänä, koska yhdisteitä on erittäin paljon ja tutkimustiedon mukaan haitalliset vai- kutukset näyttäisivät lähtökohtaisesti koskevan hyvin laajaa joukkoa näitä yhdisteitä. Ainakin Euroopan Unionissa ja joissakin Yhdysvaltain osavaltioissa uudet rajoitukset tullevat koskemaan myös PFAS-yhdisteiden käyttöä kaikissa elintarvikekontaktimateriaaleissa lukuun ottamatta ”välttämättömäksi” katsottua käyttöä. Tällä hetkellä muovilla ja toisaalta paperi- ja 34 https://www.ruokavirasto.fi/yritykset/elintarvikeala/valmistus/pakkaukset-ja-muut-elintarvikekontak- timateriaalit/kontaktimateriaaleja-koskeva-lainsaadanto/ 35 https://mmm.fi/docu- ments/1410837/1875432/Lains%C3%A4%C3%A4d%C3%A4nt%C3%B6+2021+kontaktimateriaa- lit+MMM.pdf/cfcab79a-609a-04f3-d436- 9a3d0baf4c25/Lains%C3%A4%C3%A4d%C3%A4nt%C3%B6+2021+kontaktimateriaa- lit+MMM.pdf?t=1609843977905 36 https://www.edqm.eu/en/news/edqm-releases-guidance-paper-and-board-materials-and-articles- food-contact 37 https://eur-lex.europa.eu/resource.html?uri=cellar:f815479a-0f01-11eb-bc07- 01aa75ed71a1.0010.02/DOC_1&format=PDF 38 https://www.epa.gov/pfas/epa-actions-address-pfas Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 39 kartonkituotteilla on tässä suhteessa erilaiset säännöt Unionin sisämarkkinoilla: elintarvikekon- taktissa olevien muovien (ml. muovikalvojen) osalta PFAS-yhdisteiden käyttöä säännellään EU:ssa niin sanotun positiivilistan avulla yhtenäisesti ja varsin tarkasti, mutta paperi- ja karton- kituotteilla ole vastaavaa yhtenäistä sääntelyä. Niitä koskevat Unionin tasolla vain yleiset kon- taktimateriaalien turvallisuutta koskevat asetukset (mm. ns. kehysasetus (EY) 1935/2004 ja GMP-asetus (EY) 2023/2006).39 Elintarvikekontaktissa olevien paperi- ja kartonkipakkausten osalta jäsenvaltioissa noudatetaan keskenään hyvinkin erilaisia määräyksiä (Bokkers ym. 2018). Koska EU-tason PFAS-sääntely ei tällä hetkellä koske elintarvikekontaktissa olevia papereita ja kartonkeja (em. yleis- ja erityis- vaatimuksia lukuun ottamatta) ja tutkimustieto PFAS-yhdisteiden haitallisista vaikutuksista on koko ajan lisääntynyt, Tanska kielsi 1.7.2020 lähtien kaikki PFAS-yhdisteet näissä tapauksissa. Kielto on voimassa, jos elintarvikepapereissa ja -kartongeissa ei käytetä sellaista barrier-ker- rosta, joka estää PFAS-yhdisteiden siirtymisen paperista ja kartongista elintarvikkeeseen.40 Määräys koskee myös regeneroidusta selluloosasta valmistettuja materiaaleja. Suomessa elintarvikeviranomaiset eivät kerää tietoa, missä määrin Suomen markkinoilla ole- vissa elintarvikepakkauksissa ja niiden kontaktimateriaaleissa on käytetty PFAS-yhdisteitä.41 Saadakseen tietoa PFAS-yhdisteiden käytöstä ja käyttökohteista Ruotsin kemikaalivirasto (Ke- mikalieninspektionen) määräsi yritykset 1.1.2019 lähtien raportoimaan viraston rekisteriin sel- laisista tuotteista, joihin on tarkoituksellisesti lisätty PFAS-yhdisteitä (Goldenman ym. 2019). Velvoite tuli käytännössä voimaan helmikuussa 2020.42 ”Tarkoituksellisesti” on kirjattu mää- räykseen sen vuoksi, että esimerkiksi monissa paperi- ja kartonkituotteissa – erityisesti keräys- kuiduista valmistetuissa – on yleensä jonkin verran PFAS-yhdisteitä.43 Alankomaat ja Saksa ovat vastikään esittäneet ECHA:lle, että PFAS-yhdisteiden käyttörajoituk- sia tulisi laajentaa ja tiukentaa huomattavasti myös kemikaaliasetuksen määräyksillä. Ruotsi, Tanska ja Norja ovat tukeneet aloitetta. ECHA kerää parhaillaan tietoa päätöksensä tueksi44, mitä myös EU:n vuonna 2020 hyväksytyn kemikaalistrategian toteutus edellyttää. Sopeutuakseen tiukentuvaan sääntelyyn monet pakkaus- ja kemianalan yritykset ovat viime vuosina pyrkineet kehittämään ja ottamaan käyttöön vaihtoehtoja PFAS-yhdisteitä sisältäville ratkaisuille paperi- ja kartonkituotteiden ei-muovisissa elintarvikekontaktipinnoissa. Esimer- kiksi Kemira Oyj on ilmoittanut, että osin edellä mainituista syistä se kehittää biopolymeereistä 39 Bokkers ym. 2018; Merja Virtanen, ylitarkastaja, Ruokavirasto, suull. 16.11.2021, Elina Pahkala, johtava asiantuntija, maa- ja metsätalousministeriö, suull. 16.11.2021 40 https://www.sgs.com/en/news/2020/05/safeguards-07320-denmark-bans-pfas-chemicals-in-food- contact-paper-and-board 41 Merja Virtanen, ylitarkastaja, Ruokavirasto, suull. 16.11.2021 42 https://www.kemi.se/archives/news-archive/news/2018-11-05-the-swedish-chemicals-agency-is-in- troducing-a-requirement-to-report-pfass-to-the-products-register 43 Esimerkiksi Huhtamäen kierrätyspaperista valmistettuja ruokakulhoja markkinoidaan Yhdysvalloissa kertoen, että niihin ei ole valmistusprosessissa tarkoituksellisesti lisätty PFAS-yhdisteitä (”with no inten- tionally added PFAS chemicals used in the manufacturing process”). https://www.kenerson.com/l/huh- tamaki-brio-bowls/ 44 https://echa.europa.eu/hot-topics/perfluoroalkyl-chemicals-pfas Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 40 valmistettuja biohajoavia pinnoitteita paperi- ja kartonkipakkauksille.45 Vuoden 2020 lopussa se teki tätä koskevan yhteistyösopimuksen yhdysvaltalaisen Danimer Scientific -yhtiön kanssa. Kyseessä on Danimerin valmistama PHA-biomuovipinnoite, joka Kemiran ilmoituksen mukaan valmistetaan rapsin tai soijan siemenistä saatavista kasviöljyistä ja jota tullaan käyttämään esi- merkiksi pahvimukien dispersiopinnoitteena.46 Glennin ym. (2021) mukaan PFAS-yhdisteille ei ole vielä löydetty teknisesti toimivia, edullisia, kompostoituvia ja ympäristöystävällisiä korvaajia elintarvikekontaktipapereissa ja -karton- geissa. PLA on kohtalaisen edullinen ratkaisu laminoinnissa, mutta sen rajoitteet liittyvät joihin- kin teknisiin ominaisuuksiin ja kompostoitavuuteen sekä raaka-aineiden (erityisesti maissin) tuotannon kestävyyteen. PLA-pohjaisia ratkaisuja on kuitenkin hyvin monenlaisia. Useat tärk- kelys- ja selluloosapohjaiset ratkaisut ovat lupaavia, mutta niidenkin teknisiä ominaisuuksia ja kustannuskilpailukykyä johdutaan vielä kehittämään. Kasviproteiinipohjaisista ratkaisuista soija on tällä hetkellä kaupallisesti tärkein, mutta soijankin käyttöön voi liittyy merkittäviä ympäris- töhaittoja ennen muuta epäsuorien maankäyttövaikutusten ja intensiivisten viljelykäytäntöjen takia. Myös jotkut painopapereissa käytetyt kemikaalit ja lisäaineet antavat mahdollisuuksia uudentyyppisille ratkaisuille, mutta niidenkin osalta tarvitaan vielä tutkimus- ja kehitystyötä. OECD:n (2020) raportin mukaan PFAS-yhdisteitä korvaavien ratkaisujen suurin este on loppu- tuotteen korkeampi hinta. 8.1.4. LCA-tulokset: salaattipakkaukset Salaattipakkausten ilmastovaikutuksia on esitetty kuvissa 2-5. Oletuksena on, että salaatti kul- jetetaan kotiin kääreessä tai pussissa, jonka pinta-ala on kaikissa vaihtoehdoissa 0,1 m2. Salaat- tikääreiden valmistuksen (”portilla” = päästöt siihen mennessä, kun tuote lähtee tehtaan por- tilta) ja käytöstä poiston ilmastovaikutukset esitetään Kuvassa 2. Joissain tapauksissa valmis- tuksen päästöjen vaihteluväli on sisällytetty tarkasteluun (”portilla, yläraja”). Tähän vaihteluun vaikuttavat mm. erilaiset ratkaisut materiaalien määrissä. Kuvan 2 ei ole sisällytetty energian talteenoton ja kierrätyksen ilmastohyötyjä, joita tarkastel- laan erikseen alempana. Biomuovien selvästi korkeampi valmistuksen ilmastovaikutus näkyy kääreen korkeampana GWP arvona, jos käytöstä poistoa ei oteta huomioon. Vaihtoehdoista vain pergamiinikääreiden valmistuksen ilmastovaikutus on alempi kuin PE kalvolla. Koska PE muovista valtaosa poltetaan, poltosta vapautuvat fossiilisen CO2:n päästöt lisäävät merkittä- västi ilmastovaikutusta, ja näin kokonaisvaikutus muodostuu suuremmaksi, kuin valtaosalla korvaavista biopohjaisista ratkaisuista (poikkeuksena pinnoitettu sellofaani), joilla polton pääs- töjä ei lasketa mukaan ilmastovaikutukseen. Lisäksi monet biopohjaiset muovit voidaan kom- postoida tai mädättää, Kompostoinnissa vapautuu myös hiilidioksidia, mutta biopohjaisilla tuotteilla myöskään tätä ei lasketa mukaan kokonaisilmastovaikutukseen. Mädätyksessä va- pautunut metaani voidaan hyödyntää energiantuotannossa, mutta tätä vaihtoehtoa ei tarkas- teltu tässä raportissa. Kuvan 2 tuloksista on myös syytä huomata, että tarkastelussa mukana oleva täysin päällystämätön sellofaaniratkaisu ei ole toiminnallisesti samanlainen muiden esi- tettyjen ratkaisujen kanssa, sillä se ei sovellu tuotteen säilytykseen, vaan ainoastaan kotiinkul- jetukseen. Tästä syystä tätä ratkaisua ei voi suoraan verrata muihin ratkaisuihin tässä tarkaste- 45 www.kemira.com 46 https://www.kemira.com/company/media/newsroom/releases/kemira-announces-exclusive-part- nership-with-danimer-scientific-to-develop-biodegradable-coating-for-paper-and-board-industry/ Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 41 lussa. Selluloosa-asetaatin ilmastovaikutuksen laskenta perustuu patenttien perusteella lasket- tuun “kovaan” selluloosa-asetaattiin, eikä välttämättä edusta sellaisenaan pakkaukseen käytet- tävän asetaatin päästöjä. Tarvittavan energian ja eri raaka-aineiden ilmastovaikutuksen perus- teella myös “kalvomaisen” lopputuotteen ilmastovaikutusten mittaluokka on merkittävästi suu- rempi kuin verrokkien. Kuva 2. Raportissa tarkastelujen salaattikääreiden ilmastovaikutukset, g CO2e/0,1 m 2 kääre. Selluloosa-asetaatin arvio on suuntaa antava. Tuotteen käytöstä poistamisella, eli ohjaamisella joko kierrätykseen tai polttoon, on suuri mer- kitys ilmastovaikutuksiin. Kuvassa 3 tarkastellaan fossiilisten ja biopohjaisten salaattikääreiden ilmastovaikutuksia tilanteissa, joissa 1) kaikki materiaali menee polttoon, 2) kerättävän materi- aalin osuus on 27,5 % ja 3) kerättävän materiaalin osuus on 50 %. On syytä huomata, että näihin kerättävän materiaalien määriin sisältyy myös keräyksen jälkeen kierrätyksestä hylätty, polttoon ohjautuva osuus (20 %), joten todelliset kierrätysasteet tässä tarkastelussa ovat ilmoitettuja prosenttimääriä pienempiä. Tuloksista nähdään, että jo pelkästään energian talteenotossa pol- tossa voidaan ilmastovaikutuksia pienentää (korvaamalla fossiilisia polttoaineita energian tuo- tannossa), mutta tämä pieneneminen on vain murto-osa poltossa vapautuneiden fossiilisten CO2-päästöjen ilmastovaikutuksesta. Kierrätykseen ohjaamisella on merkittävästi suurempi il- mastohyöty kuin poltossa vapautuneen energian hyödyntämisellä. Tämä on seurausta kah- desta tekijästä: 1) poltettavan materiaalin osuus on pienempi, jolloin polton fossiiliset CO2- päästöt vähenevät, ja 2) kierrätysmateriaali korvaa korkeapäästöistä neitseellistä materiaalia tuotannossa. Kuvasta 3 nähdään myös, että kierrätyksen ilmastohyödyt toteutuvat myös biopohjaisella ma- teriaalilla, koska myös tässä tapauksessa kierrätysmateriaali korvaa neitseellistä materiaalia. Sen sijaan polton fossiilisiin päästöihin ei biopohjaisella materiaalilla ole vaikutusta, koska biopoh- jaisen CO2:n päästöjä ei lasketa mukaan kokonaisilmastovaikutuksiin. Toisaalta Kuvasta 3 näh- 122,3g 0 10 20 30 40 50 60 Salaattikääre 0,1 m2, ilmastovaikutukset g CO2 eq/kääre Portilla Portilla yläraja Käytöstä poisto GWP Biogeeninen emissio Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 42 dään, että myös biogeeniset CO2-päästöt vähenevät kierrätysasteen kasvaessa. Tämä vähene- minen voidaan tulkita siten, että osa lyhytkiertoisesta biogeenisestä hiilestä siirtyy pitkäaikai- sempaan varastoon, silloin, kun se kiertää tuotteissa, eli tällöin kierrätettävä tuote sitoo hiiltä ilmakehästä hiilivarastoihin. Tämän prosessin ilmastohyöty on siten vastaava, kuin fossiilisen hiilen päästöjen väheneminen kierrätyksen lisääntyessä. Kuva 3. Kierrätyksen ja energian talteenoton ilmastohyötyjen vaikutus salaattikääreiden koko- naisilmastovaikutukseen Salaattirasioiden valmistuksen ja käytöstä poiston ilmastovaikutukset esitetään Kuvassa 4. Tä- hän kuvaan ei ole sisällytetty energian talteenoton ja kierrätyksen ilmastohyötyjä, joita tarkas- tellaan erikseen Kuvassa 4. Tuloksista nähdään, että fossiilisesta materiaalista valmistetun rasian ilmastovaikutus on suurempi kuin biopohjaisten vaihtoehtojen. Tässäkin tapauksessa käytöstä poistamisella ja poltossa vapautuvilla fossiilisilla CO2-päästöillä on suuri vaikutus. -5 0 5 10 15 20 25 30 F-PE vain polttohyöty F-PE poltto ja 27,5 % kierrätysaste F-PE poltto ja 50% kierrätysaste B-PE vain polttohyöty B-PE poltto ja 27,5 % kierrätysaste B-PE poltto ja 50% kierrätysaste G W P , g C O 2 /k ä ä re Fossiilisen ja bio-PE -kalvon kierrätys- ja energiahyöty Valmistus Käytöstä poisto Kierrätyshyöty Energiahyöty (Biogeeninen emissio) Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 43 Kuva 4. Raportissa tarkastelujen salaattirasioiden ilmastovaikutukset, g CO2e / rasia Kuvassa 5 tarkastellaan fossiilisten ja biopohjaisten salaattirasioiden ilmastovaikutuksia kuten edellä tilanteissa, joissa 1) kaikki materiaali menee polttoon, 2), kierrätystä varten kerättävän materiaalin osuus on 27,5 % ja 3) kierrätystä varten kerättävän materiaalin osuus on 50 %. Myös tässä tapauksessa nähdään, että kierrätykseen ohjaamisella on suurempi ilmastohyöty, kuin poltossa vapautuneen energian hyödyntämisellä, koska polton fossiiliset CO2-päästöt vähene- vät, ja kierrätysmateriaali korvaa korkeapäästöistä neitseellistä materiaalia. Kuva 5. Kierrätyksen ja energian talteenoton ilmastohyötyjen vaikutus salaattirasioiden koko- naisilmastovaikutukseen 0 50 100 150 200 250 G W P , g C O 2 /r a si a Salaattirasiat, ilmastovaikutus Portilla Portilla yläraja Käytöstä poisto GWP (Biogeeninen emissio) -50 0 50 100 150 200 PET vain polttohyöty PET poltto ja 27,5 % kierrätysaste PET poltto ja 50% kierrätysaste B-PET(30%) vain polttohyöty B-PET(30%) poltto ja 27,5 % kierrätysaste B-PET(30%) poltto ja 50% kierrätysaste G W P , g C O 2 /r a si a Salattirasioiden kierrätys- ja energiahyöty Valmistus Käytöstä poisto Kierrätyshyöty Energiahyöty (Biogeeninen emissio) Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 44 8.1.5. Yhteenveto korvaavien ja korvattavien salaattipakkausten ominaisuuksista Yhteenvetona kertakäyttöisten salaattipakkausten korvaavista materiaaleista voidaan todeta, että pakkauksen ollessa kertakäyttöinen sen materiaalit kuuluvat yleensä SUP-direktiivin alai- siin materiaaleihin. Poikkeuksia ovat sellaiset paperi-, kartonki- ja metallipohjaiset ratkaisut, joita ei ole pinnoitettu muovilla. Esimerkkinä mahdollisista ratkaisuista on muovattava kuitu- kartonki, kuten Stora Enson PureFiber™. Läpinäkyvä kansi voi olla tuolloin valmistettu re- generoidusta selluloosasta, tarvittaessa täysin läpinäkyvää materiaalia. Osittainen läpinäkyvyys saadaan esimerkiksi pergamiinipaperilla. Nämä eivät kuitenkaan sovellu pitkän, vuorokausien, säilytysajan vaativiin pakkauksiin niiden puutteellisen kosteus- ja kaasusuojauksen vuoksi. Me- tallipakkauksissa haasteina ovat puolestaan paino ja mahdolliset ympäristövaikutukset. Jos pakkaus voidaan suunnitella uudelleenkäytettäväksi, voidaan korvaaviin materiaaleihin si- sällyttää myös muita taulukossa esiteltyjä uusiutuvista raaka-aineista lähtöisin olevia materiaa- leja, kuten biomuoveja sellaisenaan tai biomuovipinnoitteita antamaan tarvittavat suojausomi- naisuudet. Tällöin prioriteetti on materiaaleilla, joille on jo olemassa oleva kierrätyslogistiikka ja uudelleenkäyttö, kuten niin sanotut drop-in biomuovit bio-PE ja bio-PET, lähiaikoina tulevai- suudessa myös bio-PP tai PLA. Uudelleen käytettävän pakkauksen päätyessä polttoon kasvi- huonekaasupäästöjen kannalta suositeltava vaihtoehto on tällöin uusiutuvista raaka-aineista lähtöisin oleva muovi, joka täyttää pakkauksen sovelluskohtaiset vaatimukset. Korvaavien biopohjaisten salaattipakkausten ilmastovaikutukset eivät aina ole materiaalin val- mistuksen osalta pienempiä, kuin vastaavien fossiilisten tuotteiden, ja ratkaisujen erot tulevat- kin yleensä esille käytöstä poiston yhteydessä. Koska fossiilisista muoveista valtaosa poltetaan, poltosta vapautuvat fossiilisen CO2:n päästöt lisäävät merkittävästi ilmastovaikutusta, ja näin kokonaisvaikutus muodostuu suuremmaksi, kuin valtaosalla korvaavista biopohjaisista ratkai- suista, joilla polton päästöjä ei lasketa mukaan ilmastovaikutukseen. Tuloksista myös yleisesti havaitaan, että kierrätykseen ohjaamisella on suurempi ilmastohyöty, kuin poltossa vapautu- neen energian hyödyntämisellä, koska polton fossiiliset CO2-päästöt vähenevät, ja kierrätysma- teriaali korvaa korkeapäästöistä neitseellistä materiaalia. Eri ruokapakkausmateriaalien kierrätykseen liittyvistä haasteista käytiin hanketta varten keskus- telua Suomen Uusiomuovin edustajan kanssa, sekä myös yleisellä tasolla yritysten edustaiien kanssa vuoden 2021 PackSummit tapahtumassa. Yleinen ongelma pakkausten kierrätyksessä on komposiittipakkausten vaikea kierrätettävyys, sekä perinteisissä, että vaihtoehtoisissa rat- kaisuissa. Eri materiaalien erottaminen toisistaan saattaa olla hankalaa käytännössä, vaikka on- nistuisikin laboratorio-olosuhteissa. Tämän seurauksena suuri osa komposiittipakkausten ma- teriaaleista päätyy polttoon, mikä heikentää kierrätystulosta ja vaikeuttaa kierrätystavoitteisiin pääsyä. Tällä on myös merkittäviä vaikutuksia pakkausten ympäristökestävyyteen, koska mate- riaalien ohjaaminen polttoon lisää kasvihuonekaasupäästöjä huomattavasti kierrätykseen ver- rattuna. Tätä on demonstroitu tämän hankkeen LCA-tulosten yhteydessä (esim. kappale 8.1.4). Toisaalta yritysten edustajat viestittivät, että nykyisin on markkinoille tulossa entistä enemmän monomateriaalista valmistettuja ruokapakkausratkaisuja, jotka osaltaan auttavat ratkaisemaan kierrätyksen ongelmia. Korvaavien ja korvattavien salaattipakkausten tärkeimmät vertailtavat ominaisuudet on esitetty Taulukossa 4. Korvaavia ratkaisuja on verrattu korvattaviin, ja vertailussa on käytetty seuraavaa asteikkoa: 0 = sama kuin korvattava, + = parempi kuin korvattava, ++ = huomattavasti parempi kuin korvattava, - = huonompi kuin korvattava, - - = huomattavasti huonompi kuin korvattava. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 45 Taulukko 4. Yhteenveto korvaavien ja korvattavien salaattipakkausten ominaisuuksista Korvaavien kertakäyttö- salaatti-pakkausmateri- aalien suhde nykyisiin pakkaus-materiaaleihin Uudelleen- käyttö Soveltu-vuus kiertotalou- den järjestel- miin Teknologia ja sen antamat mahdollisuudet Kaatopaikka-sijoitus Teollinen kompos- tointi Bioha- joavuus maassa Bioha- joavuus meressä Energiakäyttö Sääntelystä tule- vat vaatimukset Tuote-suunnitte- lun antamat mah- dollisuudet Hinta (suhteessa nykyisin käytet- tyihin) Polypropeeni BOPP 0, Elintarvike- muovi eli ei uu- delleenkäyttöä Soveltuu ja kierrätetään. C-varasto Ref. Ei ha- joa Ref. Ei biohajoa Ref. Ei biohajoa Poltettava, öljypoh- jainen. SUP, pakkausdi- rektiivi? voidaan suunni- tella parem- min kiertäväksi 0 Polyeteeni LDPE 0, Elintarvike- muovi eli ei uu- delleenkäyttöä Soveltuu ja kierrätetään kts. edellinen Ref. Ei ha- joa Ref. Ei biohajoa Ref. Ei biohajoa Ref SUP, pakkausdi- rektiivi? voidaan suunni- tella parem- min kiertäväksi 0 Polyetyleeni teref- talaatti A-PET (vuoka) 0 teoriassa ok johonkin toi- seen tarkoituk- seen, mutta ei teollisesti Soveltuu ja kierrätetään. kts. edellinen Ref. Ei ha- joa Ref. Ei biohajoa Ref. Ei biohajoa Ref SUP, pakkausdi- rektiivi? voidaan suunni- tella paremmin kiertäväksi 0 Bio-PE 0 0, Soveltuu ja kierrätetään. + lisäarvo bio- pohjaisuudesta +, Kaatopaikalla varas- toi ilmakehästä sidot- tua hiiltä 0, Ei hajoa 0, ei biohajoa 0, ei biohajoa + Poltettava bio- pohjainen SUP, pakkausdi- rektiivi? + voidaan suunni- tella paremmin kiertäväksi ― Bio-PET 0 kts. PET 0, Soveltuu ja kierrätetään. +lisäarvo biopoh- jaisuudesta +, Kaatopaikalla varas- toi ilmakehästä sidot- tua hiiltä 0, Ei hajoa 0, ei biohajoa 0, ei biohajoa + Poltettava bio- pohjainen SUP, pakkausdi- rektiivi? + voidaan suunni- tella paremmin kiertäväksi ― PLA Kalvona ei Lämpö-muovat- tuna kts. PET 0, teoriassa ok. Ei kerätä erikseen tällä hetkellä + lisäarvo bio- pohjaisuudesta. Voidaan valmis- taa myös sivuvir- roista +, Kaatopaikalla varas- toi ilmakehästä sidot- tua hiiltä + 0 0 + Poltettava bio- pohjainen SUP, pakkausdi- rektiivi? + voidaan suunni- tella paremmin kiertäväksi ― PBS, PBSA, PBAT - -, teoriassa ok +kompostoitavat pakkaukset 0 (bio-hajoaa kaatopai- kalla). + + + + Poltettava, bio- pohjainen SUP, pakkausdirektiivi? 0 ― PHBV-kalvo - - + kompostoitavat pakkaukset - (bio-hajoaa kaatopai- kalla) + + + + Poltettava, bio- pohjainen SUP, pakkausdi- rektiivi? 0 ― Termoplastinen sellu- loosa CA (esim. Ce- lanese Clarifoil®) 0 kts. PET 0, teoriassa ok 0 (biohajoaa kaatopai- kalla), - + +Jotkut la- jit +Jotkut la- jit + SUP, pakkausdi- rektiivi? + ― Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 46 Termoplastinen sellu- loosa (CAB, CAP jne.) 0 kts. PET 0, teoriassa ok. Ei kerätä erikseen tällä hetkellä +, Puupohjainen raaka-aine 0 0, ei hajoa 0, Ei biohajoa 0, Ei biohajoa +, poltettava bio- pohjainen SUP, pakkausdi- rektiivi? +voidaan suunni- tella paremmin kiertäväksi ― Regeneroitu selluloosa (esim. Cellophane™) - 0, kierrätys pa- perinkierrätyk- sen mukana? +, Puupohjainen raaka-aine 0, (biohajoaa kaatopai- kalla) + + + +, poltettava bio- pohjainen Ei SUP ilman pin- noitetta 0 ― Kiillotettu pergamiinipa- peri/ glassiinipaperi - +, Paperinkier- rätys +, Puupohjainen raaka-aine 0, (biohajoaa kaatopai- kalla) + + + +, poltettava bio- pohjainen Ei SUP ilman pin- noitetta + + / 0 Muovattava kar- tonki/kuitu (esim. Stora Enso PureFi- ber(TM), Södra Fresh - +, paperinkier- rätys +, puupohjainen raaka-aine 0, (biohajoaa kaatopai- kalla) + + + +, Poltettava bio- pohjainen Ei SUP ilman pin- noitetta + Paperi/kartonki disper- siopäällystettynä + bio- muovi-ikkuna - + paperin- /kartongin kierrätys. Ikkuna - riip- puu materiaa- lista. +, uudenlaiset kuitupohjaiset pakkaukset 0, (biohajoaa kaatopai- kalla) + + (pa- peri/kar- tonki) Ikkuna riippuu tyypistä + +, poltettava bio- pohjainen Dispersiopäällys- teen SUP-linjausta ei vielä ole. Kosteussuojan ja ikkunan suhde SUP vaatii keskus- telua +, uudenlaiset kui- tupohjaiset pak- kaukset 0 / ― Kartonkipakkaus, jossa kansi/ikkuna re- generoitu selluloosa - +, kartongin kierrätys +, kts. edellinen 0, (biohajoaa kaatopai- kalla) + + + +, poltettava biopohjainen Ei SUP materiaalit. Kannen liimaus pohjaan valittava ei SUP-materiaa- lien joukosta. +, uudenlaiset kui- tupohjaiset pak- kaukset + Nanoselluloosa- kalvo barrier-kalvona - +, paperinkier- rätys +, kts. edellinen 0 + + + +, poltettava biopohjainen Ei SUP +, kts. edellinen ― Alumiinivuoka ikkunalli- sella kartonkikannella 0 + metallinkier- rätys + karton- gin kierrätys ? 0 /- ― ― ― ― Vuoka ei SUP. Kannen ikkunan status riippuu va- linnasta + ― Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 47 Taulukko 5. Yhteenveto joidenkin korvaavien tuotteiden raaka-aineista ja niiden markkinoista. Materiaali Raaka-aineet Tuotanto ja tuottajat Globaali markkina, miljardia Yhdysvaltain dollaria Saatavuus, riittävyys ja hinta Bio-PE Sokeriruoko (yleisin), sokerijuu- rikas, vehnä, kasviöljyt ja eläin- rasvat (mm. mäntyöljy, jäteras- vat, sivuvirrat) Globaali kapasiteetti n. 300 000 t/v. Suu- rin tuottaja Braskem (Brasilia, sokeri- ruoko): 200 000 t/v, myy tuotettaan yli 30 maahan, myös Suomeen. Tuotantoa ol- laan laajentamassa mm. Brasiliassa ja Thaimaassa. 1 Raaka-aineiden saatavuus rajoittaa tuotan- toa. Bio-PE:n hinta on ollut n. 30 % korke- ampi kuin fossiilisen PE:n. Mäntyöljystä val- mistetun PE:n hinta on lähes kaksinkertai- nen fossiiliseen verrattuna. Bio-PP Sokeriruoko, maissi, jäterasvat Tuotanto vielä pientä. Braskem, Borealis, Neste, LyondellBasell, NaturePlast, Mit- sui. 0,1 (biopohjaisten PP- muovien markkina) Kaupallista tuotantoa vasta vuodesta 2019. Kilpailu jäterasvoista ja -öljyistä kiristyy koko ajan, mikä nostaa tuotantokustannuk- sia. Bio-PET Sokeriruoko, maissi, melassi 5 (biopohjaisten PET- muovien markkina) Investointeja hidastaa odotus, että bioha- joava PEF tulee syrjäyttämään bio-PET:n markkinoilla. PEF-tuotannon aloittaminen kaupallisessa mittakaavassa on kuitenkin viivästynyt paljon. PLA Maissi (yleisin), sokeriruoko, so- kerijuurikas, kassava/tapioka, peruna. USA:ssa pääosin GMO- maissi. Globaali kapasiteetti n. 330 000 t/v. Tuotannosta valtaosa kolmessa maassa: USA, Thaimaa ja Kiina. Suurin markkina Eurooppa ja USA, suurin viejämaa USA. Suurin tuottaja NatureWorks (USA), 150 000 t/v. 1 Kysyntä ylitti tarjonnan selvästi jo 2019, jol- loin hinnat nousivat 20–50 %. Nyt uusi ka- pasiteetti saatu pääosin käyttöön mutta ky- syntä ylittää edelleen tarjonnan. Kiinan tuo- tanto lisääntymässä lähivuosina erittäin pal- jon. PLA on hinnaltaan selvästi halvin ja si- ten kilpailukykyisin biomuovi. PHA (polyhyd- roksi-alkanoaatit) Kasviöljyt ja -sokerit, esim. ryp- siöljy (yleisin), palmuöljy, maissi, sokeriruoko, sokerijuurikas, ruo- kajäte, jäteöljyt ja -rasvat. Globaali kapasiteetti 66 000 t/v. Suurin tuottaja Danimer Scientific (USA, ryp- siöljy). Pieniä tuottajia myös Kiinassa, Ja- panissa ja Euroopassa. 0,1 Saatavuus hyvin rajallinen, tuotanto vielä erittäin kallista. PHA on biomuoveista tällä hetkellä kalleinta, noin 2–4 kertaa kalliim- paa kuin fossiilinen muovi. Halvempia raaka-aineita (non-food ja non-feed) tarvi- taan. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 48 Taulukossa 5 on tarkasteltu korvaavien tuotteiden raaka-aineita ja niiden markkinoita. Termo- plastista selluloosaa, regeneroitua selluloosaa, nanosellua ja glassiinipaperia voidaan valmistaa periaatteessa mistä tahansa runsaasti selluloosaa sisältävästä raaka-aineesta, mutta yleisimmin sitä valmistetaan puusta. Muita vaihtoehtoja ovat muun muassa maatalouden sivuvirrat (esim. olki) ja muut kasvit (esim. bambu). Raaka-aineiden riittävyys tällaisiin korvaaviin materiaaleihin riippuu olennaisesti siitä, missä laajuudessa materiaaleja otettaisiin käyttöön ja mitä raaka-ai- netta niissä käytettäisiin. Kestävyyden kannalta ensisijaisia raaka-aineita lienevät useimmiten maa- ja elintarviketeollisuuden aidot sivuvirrat, joilla ei ole (merkittäviä) suoria tai epäsuoria haitallisia maankäyttövaikutuksia sekä sellaiset lähinnä puupohjaiset lignoselluloosat, jotka on tuotettu ekologisesti kestävästi. Tiukasti tulkittuina nämä vaatimukset voivat rajata puupohjais- ten raaka-aineiden käyttöä varsin paljon, mutta hieman lievemmin tulkittuna ne voivat avata merkittäviä mahdollisuuksia puupohjaisille raaka-aineille. Asiaa voidaan tarkastella yksinkertaisen esimerkin valossa. Huhtamäen mukaan Euroopassa käytetään vuosittain kuusi miljardia kertakäyttöistä vuokamaista take-away-ruokapakkausta. Jos kaikki nämä tehtäisiin selluloosasta ja vuoka painaisi 20 grammaa (ks. Stora Enson PureFi- ber), vuokiin tarvittaisiin yhteensä noin 120 000 tonnia sellua. Puuta kertakäyttövuokiin kuluisi arviolta vajaa 0,7 miljoonaa kuutiometriä. Vuoden 2020 Suomen teollisuuspuun kokonaishak- kuumääriin suhteutettuna tämä vastaisi noin prosenttia. Toisena vaihtoehtoja voidaan tarkastella tilannetta, jossa kaikki edellä mainitut vuoat lisäksi päällystettäisiin regeneroidulla selluloosalla rasvan- ja kosteudenkestävyyden parantamiseksi. Jos pinnoitteen paino olisi 5 grammaa yhtä vuokaa kohti, tähän kuluisi regeneroitua havusel- luloosaa noin 30 000 tonnia ja raakapuuta noin 230 000 kuutiometriä. Suhteutettuna raaka- puuta kuluisi vuokiin yhteensä tässä tapauksessa noin miljoonaa kuutiometriä, mikä vastaisi noin 1,7 prosenttia Suomen teollisuuspuun vuotuisesta kokonaishakkuumäärästä – tai vaihto- ehtoisesti noin kolme prosenttia Suomen kuitupuun hakkuumäärästä vuonna 2020. Oljen käyttöön pakkausmateriaalien ja siten myös biomuovien raaka-aineena liittyy monia avoimia kysymyksiä (Kasurinen ym. 2021). Tällä hetkellä olki pääosin kynnetään Euroopassa peltoon, mikä auttaa säilyttämän humusta ja sen rakennetta, hiilivarantoja ja mineraaleja, eten- kin kalia, ja sitä kautta menettely vähentää synteettisten lannoitteiden tarvetta. Tanskassa ja Englannissa, joissa maissa viljanviljely on hyvin intensiivistä, tilat erittäin suuria ja olkea syntyy paljon, sitä myös poltetaan energiaksi. Pieniä määriä olkea käytetään lannan kuivikkeena, ra- kentamisessa sekä bioetanolin ja bioetyleenin valmistuksessa. Joissakin kehittyvissä maissa (esim. Pohjois-Intiassa) olkea myös poltetaan suoraan peltoon mutta Euroopassa tästä käytän- nöstä luovuttiin jo 1980-luvulla. Kuten muidenkin raaka-aineiden kohdalla, myös oljen kohdalla tulee erottaa teoreettinen, tek- ninen, kestävä ja taloudellisesti saatavissa oleva potentiaali teollisena raaka-aineena. Nämä po- tentiaalit voivat vaihdella erittäin paljon paitsi keskenään, myös tarkasteltavan maantieteellisen alueen, maaperän fysikaaliskemiallisten ominaisuuksien, satotasojen sekä tilarakenteen mu- kaan. Erityisen suuri epävarmuus liittyy oljen kestävään hyödyntämiseen teollisena raaka-ai- neena. Biomassainventointien mukaan eniten olkea syntyy Ranskassa, Saksassa, Englannissa, Puolassa ja Italiassa, joilla alueilla jopa 65‒75 prosenttia oljesta voisi olla teknisesti saatavissa. Kestävä potentiaali on luultavasti selvästi pienempi, mutta arviot siitä vaihtelevat erittäin paljon, 15 prosentista 60 prosenttiin. Lopputulos riippuu jokseenkin täysin siitä, miten oljen kestävä Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 49 käyttö määritellään. Sen jälkeen tulee vielä arvioida, millä hinnalla ja missä määrin maanomis- tajat ovat valmiita olkea myymään, eli kuinka paljon olkea olisi taloudellisesti saatavilla. Suomessa olkea syntyy vuosittain noin 2,65 miljoonaa tonnia (kuiva-ainetta) (Pahkala ym. 2009). Eniten sitä syntyy Varsinais-Suomessa, Uudellamaalla ja Etelä-Pohjanmaalla, yhteensä noin 1,1 miljoonaa tonnia. Koska Suomessa viljakasvien sadot ovat pienempiä kuin Keski-Eu- roopassa, myös hehtaarikohtaiset olkimäärät jäävät jonkin verran pienemmiksi. Suomessa vilja- alat ovat myös alueellisesti enemmän hajallaan. Vaikka edellä esitetyt laskelmat ovat vain suuntaa antavia, ne auttavat hahmottamaan puupoh- jaisten (ja jossain määrin yleisemmin oljen ja muiden lignoselluloosapohjaisten) raaka-aineiden mahdollisuuksia korvata fossiilisia muoveja kertakäyttöisissä take-away-vuoissa. Jos muovisia pakkausmateriaaleja aletaan korvata puupohjaisilla useissa käyttökohteissa samanaikaisesti, tarvittavat raaka-ainemäärät kasvavat nopeasti edellä esitettyjä paljon suuremmiksi. Kysynnän kasvu todennäköisesti näkyisi myös raaka-aineen hinnan nousuna. Toisaalta jos vain osa muo- vituotteista korvataan, vaikutukset eivät luonnollisesti ole niin suuria. Kysymys on myös siitä, johtaako puusellun lisääntyvä käyttö kertakäyttöisissä take-away-ruo- kapakkauksissa siihen, että sellua ei tämän johdosta riitä johonkin muuhun nykyiseen tai uu- teen käyttöön, jolloin sitä korvattaisiin jollakin muulla raaka-aineella. Tämän kysymyksen ana- lysointi edellyttäisi hyvin laajaa näkökulmaa, joka kattaisi erilaisia raaka-aineita ja tuotteita ja niiden vaihtosuhteita ja korvaavuuksia. Tarkastelun tulisi sisältää erilaisia ajallisia ja alueellisia ulottuvuuksia samoin kuin hintoja ja ympäristövaikutuksia sekä niiden muutoksia, mikä tekee tehtävästä erittäin haastavan. Hieman yksinkertaistaen voidaan todeta, että vaikka paperintuotannon väheneminen Suo- messa (ja Euroopassa) luo mahdollisuuden käyttää sellua muihin tarkoituksiin, ei ole lähtökoh- taisesti lainkaan selvää, millaiseen käyttöön tämä vapautuva sellumäärä kannattaisi ohjata niin että ilmasto- ja muut ympäristöhyödyt sekä liiketaloudelliset kannusteet vaihtoehtoisiin sellun allokaatioihin verrattuna olisivat mahdollisimman suuria. Arviointia haittaa myös se, että ym- päristöhyödyillä ja -haitoilla ei tyypillisesti ole sellaisia markkinahintoja, joiden perusteella eri allokaatioiden taloudellista tehokkuutta voitaisiin yhteismitallisesti arvioida. Sama koskee tilan- netta, jossa ratkaisut perustuisivat sellun tuotannon ja siten myös hakkuumäärien lisäämiseen Suomessa tai jossakin muualla. 8.2. Pakkaaminen / yksittäispakattu makeistuote 8.2.1. Materiaalit yksittäispakatuissa makeistuotteissa Yleisin materiaali patukkakääreenä on bi-aksiaalisesti orientoitu polypropeenikalvo (BOPP). Kalvo on puhdasta polypropeenia lukuun ottamatta painatusta ja saumoissa käytettyä liimaa. Saumat on liimattava, koska BOPP-kalvoa ei voi kuumasaumata. Orientoitu kalvo valmistetaan normaalisti tasokalvonekstruusiomenetelmällä, minkä jälkeen kalvo venytetään mekaanisesti sekä kalvon kulkusuuntaan että kalvon kulkusuuntaa nähden poikittain. Näin tasokalvossa olevan polymeeriketjut muodostavat orientoidun rakenteen, mikä muokkaa kalvon makroskooppisia ominaisuuksia haluttuun suuntaan. Pakkaussovelluksen kan- nalta merkittävimpiä BOPP-kalvon ominaisuuksia ovat: Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 50 • kalvon paksuus huomioiden erinomaiset mekaaniset ominaisuudet: vetolujuus ja jäykkyys • kalvon läpinäkyvyys ja kirkkaus, joita voidaan säädellä • hyvä dimensiostabiliteetti • kalvon työstettävyys esimerkiksi pakkauslinjoilla • stabiili materiaali käytössä eli ei kutistu tai muuta muotoaan ulkoisen kosteuden tai lämpötilavaihtelujen vuoksi • edullinen materiaali • korkea sulamispiste sekä hyvä lämmönkesto • hyvä kemiallinen kestävyys (haitalliset kemikaalit, kosteus, öljyt ja rasvat) • voidaan painaa nopeilla painolinjoilla • kevyt materiaali • kierrätettävä Orientointiprosessi kuitenkin muuttaa polypropeenin ominaisuuksia joiltakin osin myös huo- nompaan suuntaan. Tärkeimmät BOPP-kalvon heikkoudet ovat • kaasunpidätys- eli kaasubarrier-ominaisuudet heikkenevät orientoinnissa • repeytyvyys- ja puhkeamislujuudet heikkenevät orientoinnissa • peruskalvo ei ole kuumasaumattavissa, mutta markkinoilla on jo useita pinnoitettuna kuumasaumattavia tuotteita. Taulukko 6. Biaksiaaliseti orientoidun polypropeenikalvon (BOPP) tyypillisiä ominaisuusia. BO-PP Arvo yksikkö WVTR (vesihöyryn läpäisy) 3,9–6,2 g/m2/24h (<50 µm kalvo) OTR (hapenläpäisy) 1550–2500 Ml/m2/24h (<50 µm kalvo) Tiheys 0,89–0,91 g/cm3 Tyypillinen paksuus 20–60 µm Repäisylujuus 125–394 g/mm Vetolujuus (MD/TD)* 150 / 250 MPa Venymä (MD/TD) 150 / 50 % Kiilto (Gloss) Up to 95 % Käyttölämpötila -20 – +120 °C MD = konesuunta, TD=poikittain konesuuntaan https://innoviafilms.com/files/documents/BB-320105-H-UK-v6.pdf https://www.toyobo-global.com/seihin/film/package/products/pylenot.html https://www.cosmofilms.com/blog/uses-and-attributes-of-bopp-films-its-pros-and-its- cons/ https://www.m-petfilm.de/en/service/comparative-data-for-plastic-films/ Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 51 Ominaisuudet, jotka yksittäispakatun makeistuotteen pakkauksen tulisi minimissään täyttää ovat: 1. Mekaaninen suoja, joka mahdollistaa tuotepakkauksen käsittelyn ja hygieenisen siirron matkalla tuottajalta kuluttajalle. 2. Kosteudenkesto (WVTR Water vapour transmission rate), joka estää tuotteen kuivumisen ja toisaalta myös ‘vettymisen’. 3. Alhainen hapen läpäisykyky eli happi-barrier (ORT Oxygen transmission rate), mikä estää tuotteen hapettumisen ja sitä kautta pilaantumisen. 4. Rasvankesto/öljynkesto, mikä estää tuotteen rasvan kulkeutumisen pakkauksen pinnalle esimerkiksi suklaapatukoissa. 5. Ruokakontaktiin hyväksytty materiaali 6. Soveltuvuus automaattisiin pakkauslinjoihin 7. Painettavuus, tuotetietojen painamiseksi pakkaukseen. Myös erillisten kierrätyksessä irrotettavien tarrojen käyttö mahdollista. 8. Liimattavuus / kuumasaumautuvuus, mikä mahdollistaa pakkauksen saumojen sulkemiseen. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 52 Taulukko 7. Mahdollisia öljypohjaisen BOPP:n korvaavia materiaaleja yksittäispakatun makeistuotteen (esimerkiksi suklaapatukka) pakkaamiseen. Vaa- timukset numeroituna yllä olevassa listassa. Materiaali Sovelluskohtaiset vaatimuk- set, jotka materiaali täyttää Suhde SUP-direktiiviin Tyypillinen määrä pakkauk- sessa Biohajoavuus luonnossa / teollisesti Kierrätys Fysikaaliset ominaisuudet ym. Tyypillinen materiaali PP (BOPP) Täyttää listan vaatimukset 1–8. SUP materiaali BOPP-kalvo paksuus 50 g/m2 (~60 µm). Suklaapatukka 1 cm x 2,5 cm x 10 cm. Pakkausala 11 cm x 15 cm = 165 cm2, massa 0,83 g EI / EI Soveltuu täysin muovinkier- rätykseen Saumojen liimaus aiheuttaa lisä- rasituksen ympäristölle. Liima vai- keuttaa kierrätettävyyttä, mutta ei estä sitä. WVTR 3,9-6,2 g/m2/day OTR 1550-2500 ml/m2/day Regeneroitu selluloosa (esim. Cellophane™ tai Natureflex™ (ei viskoosiprosessi)) Täyttää listan vaatimukset 1 ja 3–7. Kosteudenkesto pinnoitteella. Sulkeminen liimauksella ok, kuumasaumaus pinnoitteella. Ei SUP materiaali sellaise- naan. Pinnoitettuna riippuu pin- noitteesta Selluloosakalvo 45 g/m2 (30 µm). Pakkausala 165 cm2, massa 0,7 g (CHECK) KYLLÄ / KYLLÄ Saumat todennäköisesti liimattava -> lisärasitus ympäristölle Myös pinnoitettuja lajeja (metalli- pinta ja kuumasaumapinnoitus) WVP <10 g/m2/day (can be tai- lored) OTR <5 cm3/m2/day Hyvä rasvankesto Cellophane(TM) uncoated OTR 3 cm3/m2/day/atm WVTR 1700 g/m2/day Barrier-pinnoitettu paperi (bio- PP:llä tai bio-PE:llä) Täyttää listan vaatimukset 1–8. Sulkeminen liimauksella SUP-materiaali (laajennettu tuottajavastuu) Paperi 80 g/m2, Bio-PP tai bio- PE-kerros 15 g/m2 (~20 µm). Pakkausala 165 cm2, massa 1,3 g (paperi), 0,25 g (bio-PP tai bio-PE). EI / EI Paperi helposti kierrätettävä, jos pinta voidaan irrottaa re- jektiin Saumat liimattavissa tai kuuma- saumattavissa muovin puolelta. CPP: OTR 2300–2500 cc/m2/atm/day (20µm) VWTR 6-8 g/m2/day (20µm) Neelam 2019 Glassiinipaperi, joka voi olla barrier-pinnoitettu (silikonilla -> leivinpaperi; vahalla -> voipa- peri) Glassiinipaperi (Esim. Ahlst- rom-Muksjö LamiBak™, Uusi Täyttää listan vaatimukset 1–8 Sulkeminen liimauksella. Paperi ei SUP Silikonin suhde SUP-direktiiviin avoin. Paperi 80 g/m2, silikoni pin- noite 20 g/m2 (~20 µm). Pak- kausala 165 cm2, massa 1,3 g (paperi), 0,3 g (silikoni). Paperi: KYLLÄ / KYLLÄ Silikonipinnoitettuna EI / EI Pinnoittamattomana Pape- rinkierrätykseen soveltuva Silikoni on käytännössä Si-pohjai- nen muovi (Virallinen status?) LamiBak(TM) silikonipinnoitettu: WVTR 100–250 g/m2/day Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 53 tuote Ahlström-Munksjöltä Pu- reBarrier™) PureBarrier™ on pinnoitta- maton PureBarrier ™ 100 % selluloosa- kuiduista, kaupallistettu kahvikap- seleiden kansissa, parhaillaan ar- vioitavana monissa muissa ei-ruo- kasovelluksissa Paperi + metallifolio Täyttää listan vaatimukset 1–8. Sulkeminen liimauksella. Ei SUP materiaali (jos pape- rissa ei muovipinnoitetta) Paperi 80 g/m2, alumiinifolio 40 g/m2 (~15 µm). Pakkausala 165 cm2, massa 1,3 g (paperi), 0,65 g (alumiini). Paperi: KYLLÄ / KYLLÄ Alumiini: EI / EI Kierrätys paperin ja metallin- kierrätyksen kautta Saumat todennäköisesti liimattava sopivalla ei SUP-materiaalilla WVTR <0,01 OTR <0,01 Paperi pinnoitettu biomuovilla (esim. PHBV) Täyttää listan vaatimukset 1–8. Ruokakontakti hyväksyntä joil- lain laaduilla. Sulkeminen liimaamalla. SUP-materiaali (laajennettu tuottajavastuu) Paperi 80 g/m2. Pakkausala 165 cm2, massa 1,3 g (paperi) 20 µm PHBV pinnoite 0,4g KYLLÄ / KYLLÄ Paperin-/ kartongin kierrä- tykseen soveltuva. PHBV re- jektiin -> kompostointi, poltto, kierrätys Ei vielä kaupallinen tuote, mutta mahdollinen valmistaa ekstruusiopinnoittamalla PHBV: WVTR 2,36 gxmm/m2/day OTR 55,1 cc mm/m2/day Naser2021 OTR 247 cc-mil/m2/day WVTR 118 g-mil/m2/day Thellen 2008 Hyvä rasvabarrier Sängerlaub 2019 Paperi pinnoitettu vesipohjai- sella dispersiolla (esim. CH- Polymersin pigmenttipohjainen CHP BAR tai Imerys Bar- risurf®) Mitsubishin HiTec Barricote®- paperi elintarvikkeiden pakkaa- miseen Täyttää listan vaatimukset 1–8. Liimaus ok, myös kuumasau- maus Paperi ei SUP Dispersiopinnoitteen SUP-lin- jausta ei vielä ole, mutta mine- raalipohjaisena todennäköi- sesti ei SUP materiaali Paperin paksuus 80 g/m2. Pak- kausala 165 cm2, massa 1,3 g (pohjapaperi). Pinnoite riippuu paksuudesta ja levitysmenetel- mästä KYLLÄ / KYLLÄ Paperin- kierrätykseen soveltuva Barricote® pinnoitettu: WVTR 70 g/m2/day (38 C, 90% RH) OTR <100 cc/m2/day Paperi pinnoitettuna biovahalla (Solenis TopScreen™) Täyttää listan vaatimukset 1 ja 3–8. Happi ja vesihöyry-barrier to- dennäköisesti kohtuullinen. Sulkeminen liimauksella. Paperi ei SUP. Biovahapinnoit- teen status epäselvä. Jos vaha esiintyy sellaisenaan luon- nossa, eikä sitä ole kemialli- sesti muunneltu, ei kuulu SUP- direktiivin piiriin. Paperin paksuus 80 g/m2. Pak- kausala 165 cm2, massa 1,3 g (pohjapaperi). Pinnoite riippuu paksuudesta ja levitysmenetel- mästä KYLLÄ / KYLLÄ Paperin-kierrätykseen sovel- tuva Uusi pinnoite, jossa vähintään 35 % (->100 %) uusiutuvista raaka-ai- neista. Kompostoituva. Hapen, ve- sihöyryn ja rasvankesto riippuu laa- dusta. Myös kuumasaumattavia la- jeja. Paperi pinnoitettu bioORMO- CER® muutaman mikronin paksulla lakkakerroksella Täyttää listan vaatimukset 1–4, 6–8. Pinnoite saattaa olla SUP-ma- teriaali (status epäselvä) Pakkausala 165 cm2, tiheys 1,25 g/cm3, Pinnoitteen pak- suus 5µm -> massa 0,1g KYLLÄ / KYLLÄ Biohajoava pinnoitemateriaali Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 54 Ruokakontakti-status epä- selvä. Sulkeminen liimauksella. Mahdollisesti antimikrobinen Paperin-kierrätykseen sovel- tuva OTR 25 cm3/m2*day*bar (25 % moisture) WVTR <0.1 mg/cm2 (10 days 60°C) PBS / PBSA / PBAT /PLA /PHA / tärkkelys seos kalvona - useita valmistajia ja tuotteita Monet tuotteista täyttävät listan vaatimukset 1 ja 5–8. Barrier-ominaisuudet riippuvat tuotteesta SUP-materiaali Pakkausala 165 cm2, tiheys 1,25 g/cm3, kalvon paksuus 100 µm -> massa 2 g KYLLÄ / KYLLÄ Osa tuotteista biohajoava maaperässä ja meressä Useita kaupallisia tämän tyyppisiä seoksia ja kalvoja markkinoilla. Ominaisuudet riippuvat tuotteesta PBAT: OTR 1200 cm3/(m2*day*bar) WVTR 135 g/m2/day (23 C, 85 % r.h.) Costa 2020 Rafiqah 2021 BASF data sheet PLA-kalvo orientoituna Täyttää listan vaatimukset 1 ja 4–8. Barrier-vaatimukset täytyy varmentaa sovelluksen mu- kaan. PLA:lla kohtuulliset bar- rier-ominaisuudet eli todennä- köisesti 2 ja 3 myös ok. SUP-materiaali Pakkausala 165 cm2, tiheys 1,24 g/cm3, kalvon paksuus 100µm -> massa 2,046 g Ei / KYLLÄ Kierrätettävissä oleva poly- esteri. Useita menetelmiä kehitteillä. Jonkin verran sal- litaan myös PET-kierrätyk- sessä. Useita kaupallisia kalvonvalmista- jia. BO PLA film (Ingeo™ 4043D, 1mil film): OTR 550 cc-mil/(m2*24h*atm) WVTR 325 g-mil/m2/24h atm Paperi + sol-gel barrier-kerros (SiOx) Kosteus-, happi-, rasva- ja aroma-barrier Mekaaninen suoja Painettavuus ok Ei SUP materiaali Paperi 80 g/m2. Pakkausala 165 cm2, massa 1,3 g (paperi) Pinnoite muutamia mikromet- rejä? Paperi: KYLLÄ / KYLLÄ Sol-gel: EI / EI Ei kaupallinen tuote vielä Sol-gel pinnoite todennäköisesti ei haitallinen kompostoinnissa Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 55 Yksittäispakatun makeistuotteen, kuten suklaapatukan, kääreen päätyminen johonkin muuhun kuin hallitun kierrätysjärjestelmän piiriin on osoittautunut potentiaaliseksi riskiksi, mikä puoltaa myös vaihtoehtoisia biohajoavia materiaalivalintoja BOPP:n sijaan. Pakkauksen suunnittelu mo- nikäyttöiseksi on myös hyvin vaikeaa puoltaen näin lähinnä paperi- ja kartonkipohjaisia vaih- toehtoja eivätkä biomuovit tule tällöin kyseeseen. Edellisessä taulukossa on mainittuna myös mahdolliset biohajoavat biomuoviratkaisut. PHA-tyyppisten ja kyseisen tyyppisiä polymeerejä sisältävien muovikalvoseosten luonnossa hajoavuus on todennettu olevan samaa luokkaa tai nopeampi kuin selluloosan, joskin PHA-yhdisteiden biohajoavuuteen merissä liittyy selkeitä reunaehtoja kuten aikaisemmin on todettu (Meereboer et.al. 202047 and Schröpfer et.al. 201548 ). PLA-kalvo on otettu mukaan yhtenä tulevaisuudessa mahdollisesti täysin kierrätettävänä bio- pohjaisena muovimateriaalina. Teknisesti PLA:n kierrätys on mahdollista, mutta kierrätyksen kaupalliseen toimivuuteen ja ympäristövaikutuksiin liittyy vielä paljon avoimia kysymyksiä. Sellupohjaisissa paperi- ja kartonkiratkaisuissa suurimmat haasteet liittyvät barrier-ominai- suuksiin (kosteus, happi ja rasva) ja sitä kautta tuotteen säilymiseen syöntikelpoisena myynti- ketjussa ja oston jälkeen kuluttajan hallussa esimerkiksi taskussa tai kassin pohjalla ja hyvin eri lämpötila- ja kosteusolosuhteissa. Näin ollen pakkauskääre mitä todennäköisimmin vaatii jon- kinlaisen pinnoitteen barrier-ominaisuuksien varmistamiseksi. Ahlström-Munksjö on kehittänyt näitä haasteita ratkaisemaan uuden tuotteen PureBarrier™49,joka on täysin selluloosapohjainen ja biohajoava happi- ja rasvabarrier-materiaali. Yhtiön oman ilmoituksen mukaan PureBarrier ™ on kaupallistettu kahvikapseleiden kansissa ja espressojärjestelmien haudutusmateriaaleina ja on parhaillaan arvioitavana monissa muissa ei-ruokasovelluksissa (yhtiön Health & Beauty -liiketoiminta-alueella). Haettaessa materiaalien soveltuvuutta yksittäispakattujen makeistuotteiden pakkaukseksi löy- tyy vastaavuutta materiaaliominaisuuksien suhteen esimerkiksi kertakäyttökahvikuppien tuo- teryhmästä, josta kattavan yhteenvedon on tehnyt Triantafillopoulus et al. Kyseisessä artikke- lissa on koottuna hyvin monenlaiset paperin ja kartongin pinnoituksessa käytetyt ratkaisut PE:stä biomuoveihin ja uusiin vesipohjaisiin pinnoitemateriaaleihin. Mainittuna on mm. CH-Po- lymersin CHP BAR, Imeryksen Barrisurf® ja Soleniksen TopScreen™ CH-Polymers valmistaa useita barrier-pinnoitteita paperin ja kartongin pinnoittamiseen tuo- maan rasvan, öljyjen ja vedenkesto-ominaisuuksia. CHP BAR tuotteet on suunniteltu korvaa- maan PE, fluorikemikaalit ja vahat pikaruokapakkausten, kertakäyttökuppien ja -lautasten, pil- lien jne. pinnalla eli tuotteet on hyväksytty elintarvikekäyttöön. Tuote perustuu akrylaattimodi- fioituun pigmenttiin. Pinnoitettu paperi tai kartonkituote soveltuu kierrätykseen ja on bioha- joava teollisessa kompostoinnissa.50 Imeryksen Barrisurf™ HX on vesipohjainen mineraalipinnoite. Se perustuu suuren pinta-alan omaavaan tasomaiseen kaoliiniin (kaoliinisaveen/alumiinisilikaattiin), joka muodostaa tiiviin pinnan paperille antaen kosteus-, rasva-, aromi- ja happi-barrierin tuotteelle. Sideaineena on 47 https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2020/gc/d0gc01647k 48https://www.researchgate.net/publication/277964579_Biodegradation_evaluation_of_bacterial_cellu- lose_vegetable_cellulose_and_poly_3-hydroxybutyrate_in_soil 49 https://www.ahlstrom-munksjo.com/Media/releases/press-releases2/2021/ahlstrom-munksjo-laun- ches-purebarrier-an-innovative-compostable-oxygen-barrier-mono-material/ julkaistu 23.9.2021 50 https://ch-polymers.com/barrier-coatings/#products-for-online-offlne-coating Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 56 polymeerinen sideaine. Pinnoitettu tuote soveltuu kierrätykseen.51 Kaoliinisavea käytetään ylei- sesti myös painopapereiden pinnoitteena tuomaan niille ennen muuta tasaisuutta ja kiiltoa. Mitsubishi HiTec Paper on tuonut markkinoille kuumasaumautuvan ja printattavan barrier-pa- perin, joka on sertifioitu elintarvikkeiden pakkaamiseen. Se ei sisällä muovikalvoja, alumiinia, lakkaa, fluorivetyjä, kloorattuja hiilivetyjä tai optisia kirkasteita. Teknologia perustuu vesipoh- jaiseen pinnoitteeseen. Materiaali on kierrätettävissä sekä kompostoituva ja hajoaa merive- dessä. Barricote-lajeja on kuutta erilaista, mutta Mitsubishi kertoo, että mikään niistä ei sisällä muoveja, fluorovetyjä (PFAS, PFOS), kloorattuja hiilivetyjä (PVDC) tai optisia kirkasteita. Toi- saalta lajien tekniset ominaisuudet ja raaka-aineet vaihtelevat, ja tuotetiedoissa yhtiö tarkentaa niiden sisältävän ”suuren määrän uusiutuvia ainesosia (”high content of renewable ingre- dients”). Tämä viitannee siihen, että ainakin joissain Barricote-laaduissa voidaan käyttää myös fossiilisia ja/tai epäorgaanisia raaka-aineita kuten silikaatteja (silikonointia). Yhtiö ei kuitenkaan kerro koostumuksia tarkemmin. Tuotetiedoista myös ilmenee, että kaikki laadut eivät ole bio- hajoavia meressä. Barricote-tuotteet valmistetaan yhtiön Saksan tehtailla ja niitä käytetään mm. rasvaisten ruokien kääreissä (mm. pikaruokakääreissä) ja erilaisten kartonkipakkausten pinnoit- teina.52 Soleniksen TopScreen™ barrier-teknologia perustuu polystyreenimaleiinianhydridin imidointi- reaktioon kasviöljyjen läsnä ollessa, jolloin muodostuu core-shell rakenne, joka sisältää kasviöl- jyn. Kyseiset polymeeriset 0,1–0,15 mikronin kokoiset partikkelit muodostavat vesidispersion. TopScreen-lajeja on kuitenkin useita erilaisia, ja yhtiön oman ilmoituksen mukaan esimerkiksi vesitiiviissä laaduissa (water repellent), joita käytetään muun muassa kuppikartonkien pinnoit- teina, uusiutuvien raaka-aineiden osuus on enintään 35 prosenttia. Yhtiön tavoitteena on kas- vattaa se 50 prosenttiin. Yhtiön rasvojen ja öljyjen kestävässä pinnoitteessa (TopScreen Oil & Grease), jota käytetään erityisesti pikaruokaravintoloiden kartonkipakkauksissa ja paperikää- reissä, uusiutuvien raaka-aineiden osuus voi olla enimmillään 70 prosenttia. Yhtiön kolmannen TopScreen-laadun, Biowaxin pinnoite on täysin kasviöljypohjainen, mutta yhtiö ei ilmoita kas- viöljyn raaka-ainetta. Laadun ja käyttötarkoituksen kuvauksen perusteella kyse on kasviöljypin- noitetusta glassiinipaperista, jonka pinnoitteen läpäisyominaisuuksia voidaan säätää tarpeen ja tuotteen mukaan. TopScreen™ pinnoitetut paperit ovat kierrätettäviä, kompostoituvia ja hy- väksyttyjä elintarvikekontaktiin.53 BioORMOCER® on Frauhoferin kehittämä kirkas pinnoite, joka levitetään lakkatyyppisesti substraatin pinnalle. Se perustuu orgaanisen Tamarindin siemenkumin polysakkariineihin (Glyate®) ja epäorgaanisiin etoksisilaaneihin. Pinnoite on antistaattinen, antimikrobinen, antaa vesihöyry-, happi- ja aromibarrierin, tarttuu hyvin monenlaisille pinnoille ja on biohajoava54 (Emmert et.al. 2021). Tamarindi (Tamarindus indica) on hernekasveihin kuuluva puu, joka on peräisin trooppisilta Itä-Afrikan aroilta. Sitä kasvatetaan nykyään myös Aasiassa, Etelä-Ameri- kassa ja Karibian alueella. Puun hedelmä on iso palko, jonka sisällä on siemeniä. Tamarindin 51 https://product.statnano.com/product/9697/barrisurf%E2%84%A2. 52 https://www.mitsubishi-paper.com/fileadmin/user_upload/downloads/Barricote/barricote_Bar- rier_Papers_EN_9_2021.pdf 53 https://www.solenis.com/en/research-and-development/innovations/topscreen-biowax-based-bar- rier-coatings 54 https://www.isc.fraunhofer.de/en/fields-of-activity/applications/films-and- packaging.html#1212660331 Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 57 palkojen ja siementen käyttö on hyvin moninaista: niitä käytetään paitsi ravintona myös lisäai- neena elintarviketeollisuudessa, värjäyksessä tekstiiliteollisuudessa sekä liima- ja lääkeaineena. PBS, PBSA, PBAT, PLA, tärkkelys ja niiden seospolymeerit ovat valmistusmääriltään yksi suurim- mista biopolymeeri-luokista. Tämän tyyppisten seosmateriaalien valmistajia on useita, ja pak- kauspuolella niiden fokus on ollut lähinnä biohajoavat kalvot kuten muovipussit ja katemateri- aalit. Näistä on kerrottu lisää aiemmin salaattipakkausten osiossa. Polymeereinä ne kuuluvat kuitenkin SUP-materiaaleihin. 8.2.2. LCA-tulokset: makeiskääreet Suklaakääreiden valmistuksen (”portilla” = päästöt siihen mennessä, kun tuote lähtee tehtaan portilta) ja käytöstä poiston ilmastovaikutukset esitetään Kuvassa 6. Koska makeiskääreet pää- tyvät yleisesti sekajätteeseen, ja niiden kierrätys on ongelmallista, eri vaihtoehtoja käytöstä poistoa ei ole tässä tarkasteltu. Joissain tapauksissa valmistuksen päästöjen vaihteluväli on si- sällytetty tarkasteluun (”portilla, yläraja”). Tähän vaihteluun vaikuttavat mm. erilaiset ratkaisut materiaalien määrissä. Kuvasta nähdään, että tässä tapauksessa fossiilisen materiaalin ja bio- pohjaisten vaihtoehtojen erot eivät ole yksiselitteisiä. Regeneroituun selluloosaan (Naturflex) perustuva ratkaisu näyttää tarkastelussa suhteellisen korkeapäästöiseltä, erityisesti pinnoitetun materiaalin tapauksessa. Paperipohjaisten ratkaisujen päästöt ovat samaa suuruusluokkaa tai pienempiä kuin fossiilisen materiaalin, ja tämä johtuu erityisesti siitä, että käytöstä poistossa ei fossiilisia CO2-päästöja juurikaan esiinny biopohjaisten tuotteiden yhteydessä. Sen sijaan bio- muovipohjaisten ratkaisujen päästöt ovat kohtalaisen suuret, johtuen korkeapäästöisestä val- mistusprosessista. Kuva 6. Suklaakääreiden ilmastovaikutukset, kg CO2 ekv./kääre 8.2.3. Yhteenveto korvaavien ja korvattavien makeiskääreiden ominaisuuksista Yhteenvetona yksittäispakatun makeistuotteen (esimerkiksi suklaapatukka) pakkauksen kor- vaavista materiaaleista voidaan sanoa, että tällaisella pakkauksella on tyypillisesti tiukat vaati- mukset kosteus-, rasva- ja kaasusuojauksen (barrier-ominaisuudet) suhteen. Säilytysajat voivat olla jopa kuukausia vaihtelevissa lämpötila- ja kosteusolosuhteissa, ja tuona aikana tuotteen -0,002 0 0,002 0,004 0,006 0,008 0,01 0,012 G W P , k g C O 2 /k ä ä re Suklaakääreet, ilmastovaikutus Portilla Portilla yläraja Kuljetus Käytöstä poisto (Biogeeninen emissio) Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 58 tulisi säilyä muuttumattomana. Tällä hetkellä tyypillisin käytössä oleva pakkausmateriaali on biaksiaalisesti orientoitua polypropeenia, joka kuuluu SUP-direktiivin alaisiin materiaaleihin. Yksittäispakatun makeistuotteen pakkauksen suunnitteleminen sellaisenaan uudelleen käytet- täväksi on hyvin vaikeaa. SUP-direktiivin mukaisiksi muovia korvaaviksi vaihtoehdoiksi jäävät lähinnä erilaiset paperipohjaiset ratkaisut, joihin barrier-ominaisuudet on tuotu muovittomilla pinnoitteilla, kuten biovahat, mineraali- tai metallipinnoitteet. Esimerkiksi Ahström-Munksjö on tuonut markkinoille uuden tuotteen PureBarrier™ ja Wax Alternative Technologyn, jossa happi- ja kaasu-barrier perustuu kasvipohjaisiin öljyihin ja uusiutuviin raaka-aineisiin. Kasviöljyn alku- perää ei kerrota, mikä voi viitata siihen, että se on peräisin ruoka- tai rehukasveista. Myös rat- kaisut, jotka perustuvat regeneroituun selluloosaan voivat tulla kyseeseen. Tämän tyyppisillä pakkauksilla on suuri todennäköisyys päätyä luontoon, jolloin on suotavaa, että pakkaus hajoaa helposti luonnossa aiheuttamatta mikromuovihaittaa tai haittaa mahdol- lisista haitallisista pinnoitteista. Biomuoveista (jotka kylläkin kuuluvat SUP-direktiivin piiriin) löytyy useita esterityyppisiä helposti jopa meressä hajoavia ratkaisuja joko paperin pinnoituk- seen tai käytettäväksi sellaisenaan, esimerkiksi PHBV, PHBH tai PBS. On huomioitava, että näi- denkin muovien ilmoitettu biohajoavuus merissä 6 kuukaudessa perustuu useilla valmistajilla standardiin ASTM D 6691, jossa meriveden lämpötila on +30 °C (±2 °C), mitä lähestymistapaa voidaan pitää hyvin puutteellisena useimpien maailman merien ja erityisesti valtamerien kan- nalta. Kylmemmissä vesissä hajoaminen kestää pidempään. Ilmastovaikutusten osalta fossiilisen materiaalin ja biopohjaisten vaihtoehtojen erot eivät ole yksiselitteisiä. Regeneroituun selluloosaan perustuva ratkaisu näyttää tarkastelussa suhteellisen korkeapäästöiseltä, erityisestin pinnoitetun materiaalin tapauksessa, kun taas paperipohjaisten ratkaisujen päästöt ovat samaa suuruusluokkaa tai pienempiä, kuin fossiilisen materiaalin, mi- hin vaikuttaa fossiilisten CO2-päästöjen käytöstä poiston yhteydessä. Biomuovipohjaisten rat- kaisujen päästöt ovat kohtalaisen suuret, johtuen korkeapäästöisestä valmistusprosessista. Korvaavien ja korvattavien makeiskääreiden tärkeimmät vertailtavat ominaisuudet on esitetty Taulukossa 8. Korvaavia ratkaisuja on verrattu korvattaviin, ja vertailussa on käytetty seuraavaa asteikkoa: 0 = sama kuin korvattava, + = parempi kuin korvattava, ++ = huomattavasti parempi kuin korvattava, - = huonompi kuin korvattava, - - = huomattavasti huonompi kuin korvattava. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 59 Taulukko 8. Korvaavien ja korvattavien makeiskääreiden tärkeimmät vertailtavat ominaisuudet. Korvaavien yksittäispakatun ma- keistuote-pakkauksen materiaa- lien suhde nykyisiin pakkausma- teriaaleihin Uudelleen- käyttö Soveltuvuus kier- totalouden järjes- telmiin, Teknologia ja sen antamat mahdollisuu- det Kaatopaikka-sijoi- tus Teollinen kompos- tointi Bio-ha- joavuus maassa Bio-ha- joavuus meressä Energiakäyttö Sääntelystä tulevat vaatimukset Tuote-suunnit- telun antamat mahdollisuu- det Hinta (suh- teessa ny- kyisin käy- tettyihin) Polypropeeni BOPP 0, Elintarvike- muovi eli ei uudelleen käyttöä Soveltuu ja kierrä- tetään. kaatopaikalla C-va- rasto Ref. Ei ha- joa Ref. Ei bio- hajoa Ref. Ei bio- hajoa Poltettava, mutta öljypohjainen. SUP, pakkausdirek- tiivi? voidaan suunni- tella paremmin kiertäväksi 0 Barrier pinnoitettu paperi esim. Bio-PE:llä ok 0, elintarvike- pakkaus eli ei uudelleen +, Paperinkierrä- tys, jos pinta voi- daan erottaa + +, varastoi ilmake- hästä sidottua hiiltä - / + PE ei, paperi ok - - +, paperi biopohjainen SUP, pakkausdirek- tiivi? + voidaan suun- nitella paremmin kiertäväksi - Paperi pinnoitettuna biomuo- villa, PHBV-kalvo 0, elintarvike- pakkaus eli ei uudelleen +, Paperinkierrä- tys, jos pinta voi- daan erottaa +, uudet kuitu- pohjaiset pak- kaukset -, bio-hajoaa ei kaa- topaikalle + + + +, poltto ok biopohjainen SUP, pakkausdirek- tiivi? 0, uudet kuitu- pohjaiset pak- kaukset - Regeneroitu selluloosa (esim. Cellophane™) - 0, paperinkierrä- tys? + -, bio-hajoaa ei kaa- topaikalle + + + +, poltto ok biopohjainen Ei SUP ilman pinnoi- tetta 0, uudet kuitu- pohjaiset pak- kaukset - Kiillotettu pergamiini / glassiini- paperi (Uusi tuote Ahlström-Munksjö PureBarrier(TM) - +, Paperinkierrä- tys +, uudet kuitu- pohjaiset pak- kaukset -, bio-hajoaa ei kaa- topaikalle + + + +, poltto ok biopohjainen Ei SUP ilman pinnoi- tetta +, uudet kuitu- pohjaiset pak- kaukset + Paperi dispersiopäällystettynä vesipohjaisella dispersiolla (esim. CH-Polymersin pig-ment- tipohjainen CHP BAR tai Imerys Barrisurf®) Mitsubishin HiTec Barricote®- paperi elintarvikkeiden pakkaa- miseen - + paperinkierrätys. +, uudet kuitu- pohjaiset pak- kaukset -, bio-hajoaa ei kaa- topaikalle + + + +, poltto ok biopohjainen Dispersiopäällysteen SUP-linjausta ei vielä ole, mutta mi- neraalipohjaisena todennäköisesti ei SUP materiaali. +, uudet kuitu- pohjaiset pak- kaukset ? Paperi pinnoitettuna biovahalla (Solenis TopScreen™) - + paperinkierrätys. +, uudet kuitu- pohjaiset pak- kaukset -, bio-hajoaa ei kaa- topaikalle + + + +, poltto ok biopohjainen Ei SUP Kosteussuo- jan suhde SUP vaa- tii keskustelua +, uudet kuitu- pohjaiset pak- kaukset ? Paperi pinnoitettu bioORMO- CER® muutaman mikronin pak- sulla lakkakerroksella - +, paperinkierrätys +, uudet kuitu- pohjaiset pak- kaukset -, bio-hajoaa ei kaa- topaikalle + + + +, poltto ok biopohjainen Paperi ei SUP mate- riaali. Pinnoitteen status vaatii keskustelua +, uudet kuitu- pohjaiset pak- kaukset - Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 60 PBS / PBSA / PBAT /PLA /PHA / tärkkelys seos kalvona - useita valmistajia ja tuotteita - - + / 0 -, bio-hajoaa ei kaa- topaikalle + + + +, poltto ok biopohjainen SUP 0 - Paperi + metallifolio 0 (elintarvike- pakkaus) +, metallinkierrätys + paperinkierrätys + / 0 0 + paperi + paperi + paperi +, paperi Ei SUP 0 - PLA-kalvo biaksiaalisesti orien- toituna (BO-PLA) 0 (elintarvike- pakkaus) + teoriassa ok. Ei kerätä erikseen tällä hetkellä 0 - biopohjainen, kier- rätys suositeltava + - - +, potto ok biopohjainen SUP + voidaan suun- nitella paremmin kiertäväksi - Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 61 8.3. Rakentaminen / polystyreenivaahdosta valmistettu eristelevy 8.3.1. Polystyreenin ominaisuudet EPS ja XPS ovat polystyreenivaahdosta valmistettuja lämmöneristeitä. Niiden koostumus on sama-, mutta valmistusmenetelmä ja suorituskyky on erilainen: • EPS-vaahto valmistetaan laajentamalla pallomaisia helmiä käyttäen lämpöä ja painetta helmien yhteen sulattamiseksi (paisutettu tuote). • XPS-vaahdon valmistuksessa käytetään jatkuvaa puristusprosessia - valmistetaan suulakepuristettuna (tuloksena homogeeninen umpisoluinen poikittaisosa). EPS:iä ja XPS:ää käytetään rakennusalalla lämmöneristeenä julkisivuissa, seinissä, katoissa, lat- tioissa, kevyenä täytemateriaalina teiden ja rautateiden rakentamisessa sekä routasuojana. XPS eristeratkaisu on tarkoitettu vaativiin olosuhteisiin. XPS:n vaahto on tasaisempaa, vaahdon ilmataskut ovat pienempiä ja se on tiheän solurakenteen ansiosta vettä läpäisemätön (suljettu solurakenne). Usein saatavana eri värisenä (vaaleanpunainen, sininen, vihreä). Polystyreenieristeiden yleiset ominaisuudet: • hyvät lämmöneristeominaisuudet, lambda-arvo 0,032–0,038 W/mK. Uusissa ratkaisuissa jopa 0,030–0,034 W/mK (lisäaineina käytetään grafiittia, alumiinia, hiiltä). • erittäin kevyt, eristeen ominaispaino noin 15–40 kg/m3 (ilmaa saattaa olla jopa yli 95 %). • hyvät kestävyysominaisuudet (kestää kosteutta, jäätymistä, kuormitusta). (Routaeristeen tapauksessa tärkeä sulatus-jäädytyskestävyys) • kestää kosteutta (sisä- ja ulkokäyttöön, salaojissa johtaa vettä perustuksista ulospäin) • kestää puristusvoimaa, (60–500 kPa). Polystyreenin käyttökohde määrittää käytettävän polystyreenin laadun sekä tarvittavat suori- tustaso-ominaisuudet. Lattioissa, seinissä ja katoissa, jossa on palosuojavaatimukset, käytetään itsestään sammuvaa polystyreenilajia ja tämä on merkitty tuoteluokituksen lopussa, tuotetun- nuksella S. Tyypilliset EPS eristeen ovat: • lattiakäytössä EPS 60S, EPS 100, EPS 200, EPS 250, EPS 300, • seinissä EPS 60S, EPS 80S, EPS 100S • katoissa EPS 60S, EPS 80S, EPS 100S ja • routaristeissä EPS 120, EPS 200 ja EPS 300. 8.3.2. Polystyreenin käyttö ja mahdolliset korvaavat materiaalit eri rakenneratkaisuissa Rakennuksissa polystyreeniä käytetään pääasiassa lämmöneristeenä. Eristeen käyttömäärä riip- puu rakennuksen energiatehokkuuden määräyksistä. Rakennuksen energiatehokkuuden määräystenmukaisuus osoitetaan rakennuksen E-luvun las- kennan avulla. Rakennuksen lämpöhäviön tasauslaskennan avulla tarkistetaan, että vaipan, vuotoilman ja ilmanvaihdon yhteenlaskettu lämpöhäviö on enintään vertailuarvon suuruinen. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 62 Rakennusosien lämmönläpäisykertoimilla ei ole lainkaan enimmäisarvoja, vaan määräyksessä esitetään vertailuarvot rakennetyypeille. Asuinrakennuksille vaihtoehtoisena menetelmänä voidaan käyttää myös rakenteellisen ener- giatehokkuuden osoittamista, joka tehdään lämpöhäviölaskelmilla. Rakenteellisen energiate- hokkuuden osoittamisessa rakenteiden lämmönläpäisyn vertailuarvot (U-arvot) ovat paremmat kuin tasauslaskennan osalta. Tässä työssä vertailtiin perinteisiä EPS ja XPS eristeiden käytön ratkaisuja vaihtoehtoisiin ratkai- suihin, joissa muovieristeen sijaan käytettiin vaihtoehtoista lämmöneristettä. Perinteinen ja ver- tailtava ratkaisu mitoitettiin lämpöteknisiltä toiminnoilta yhteismitallisiksi (koko rakenteen läm- mönläpäisykerroin oli vakio, eristeen eristyskyvyn (lambda arvon) avulla laskettiin tarvittava eristyskerroksen paksuus ja määrä). Seuraavissa taulukoissa (Taulukot 9, 10 ja 11) on esitetty esimerkin omaisesti rakennetyyppejä (RTS:n RT kortisto), joissa on käytetty polystyreenieristeitä (EPS ja XPS) sekä myös vaihtoehtoi- sia ratkaisuja. RT korteissa esitetyt rakennetyypit soveltuvat käytettäväksi tavanomaisissa olo- suhteissa. Suunnittelijan tulee kuitenkin aina tarkistaa rakennetyyppileikkauksen soveltuvuus kyseisen kohteen toimivuusvaatimusten mukaan. Esimerkiksi erityisen vaativissa olosuhteissa rakenteisiin saattaa kohdistua sellaisia rasituksia, jotka vaativat rakenteilta poikkeavia ominai- suuksia. Tutkimuksen rajaukset: Laskenta perustuu teoreettiseen tarkasteluun, jossa vaihtoehtoisten ratkaisujen osalta vertail- tavana ominaisuutena oli vain lämmöneristyskyky. Jotta vertailuissa käytettyjä eristeitä voidaan ottaa ratkaisuissa käyttöön, tarvitaan vielä rakennusfysikaalisia kokeita ja näyttöä myös muiden ominaisuuksien vastaavuuden osalta. Mahdolliset korvaavat materiaalit: Tarkastelemme taulukoissa kevytsoran, mineraalivillan, ekovillan, vaahtolasin ja vaahtorainatun puukuitueristeen (Basajaun) mahdollisuuksia toimia vaihtoehtoisina materiaaleina eri käyttö- kohteissa. Näistä viidestä materiaalista neljä ensimmäistä ovat markkinoilla olevia materiaaleja. Puukuitueristeellä (Basajaun) tässä raportissa viitataan ei vielä kaupallistettuun VTT:n kehittä- mään vaahtorainattuun puukuitueristeeseen. Se on puolijäykkä ja huokoinen eristemateriaali, jonka tiheyttä ja paksuutta voidaan säätää. Puuraaka-aine voi olla esimerkiksi sahanpuru, joka kuidutetaan ennen vaahdotusprosessia. Vaahdotuksessa puukuidun, veden ja vaahdotuskemi- kaalin seosta sekoitetaan voimakkaasti, jolloin saadaan muodostettua kuituvaahtoa. Tämä puu- kuitueriste ei sisällä muovimateriaalia. Vaahtorainatun puukuitueristeen lämmönjohtavuus on kilpailukykyinen mineraalivillan kanssa. Periaatteessa kyseinen puukuitueriste on kierrätettä- vissä kuitufraktiossa. Erotuksena muihin erilaisella prosessilla valmistettuihin puukuitulevyihin, kutsumme tätä eristettä nimellä Basajaun puukuitueriste, koska tätä VTT:n kehittämää tekno- logiaa on jatkotutkittu Basajaun-nimisessä EU-projektissa. Koska vaahtorainattu puukuitueriste on vielä kehitysvaiheessa, tuotteen teknisiä ominaisuuksia ei ole julkisesti saatavana. Kuitenkin tuotteen ominaisuuksien kehitysvaiheen suuruusluokka- arvot ovat olemassa ja ne on esitetty Pöhler et al. artikkelissa (Pöhler, 2017). Silloinen kehitystyö esittää tuloksia tuotteelle, jossa käytettiin erityyppisiä puupohjaisia raaka-aineita. Artikkelissa esitetyt tuoteominaisuudet, eivät kuitenkaan ole vielä lopullisia, sillä vuoden 2017 jälkeen tuo- tetta on kehitetty edelleen. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 63 Pöhler et al. artikkelin mukaisen tuotteen kehitysvaiheen ominaisuudet ja havainnot ovat olleet seuraavat: • Tuotteen koekappaleita pystyttiin valmistamaan tiheysluokissa 20–90 kg/m3 (EN 1602:2013), • Mitattu lämmönjohtavuus (EN 12667, configuration b, 2001) tiheysluokassa 40–50 kg/m3 on ollut huonoimmillaan noin 0,037 W/mK ja parhaimmillaan noin 0,034 W/mK. Lämmönjohtavuuden osalta todettiin, että kun tuotteen tiheys kasvaa lämmönjohtavuus heikkenee. • Tuotteen puristuslujuus (EN 826:2013) on 2–8 kPa (‘stress at 10 % deformation’) kun koekappaleitten tiheysluokka on ollut 40–50 kg/m3 • Koekappaleitten painuma (French norm NF DTU 20.1 P1-2, 2008) noin 40 mm kappaleilla on ollut 0–2 cm. Käyttämällä TMP-raaka-ainetta eristeen valmistuksessa painuma oli 0 cm. • Ilmavirran vastus (‘air flow resistivity’) (ISO 9053 (1991) kasvoi tiheyden kasvaessaan ja oli paras melkein kaikissa tiheysluokissa, kun käytettiin TMP raaka-ainetta. Alla olevat laskennat on tehty vaahtorainatulle puukuitulevylle, jonka tiheys on 40 kg/m3 ja lämmönjohtavuus 0,037 kg/m3 (EN 12667) Tämä lämmönjohtokyky ei ole vielä λdesign arvo, U- arvon heikentymisestä johtuvat korjauskertoimet eivät olleet tiedossa, koska tuote on edelleen kehitysvaiheessa. Seuraavassa LCA laskennassa voidaan tämä korjaus ottaa huomioon erillisellä varmuuskertoimella, kertomalla esimerkiksi mitattu λ-arvo kertoimella 1,2 (oletuksena että kat- taa kaikki epävarmuustekijät)55. Tämän mukaan uusi λ-arvo olisi 0,044 W/m2K (0,037 * 1,2 = 0,044 W/m2K). Toisaalta kehitystyön tuloksena on pystytty tuottamaan myös tuote, jonka λ- arvo on ollut 0,034 W/m2K (silloin varmuuskertoimen kanssa uusi lambda arvo olisi 0,041 W/m2K). Mihin tuotteen lämmöneristyskyky lopulta asettuu, nähdään vasta kun tuote on markkinoilla. Lasketut tuotepainot ja alla olevat rakenneratkaisut eivät edustaa kirjoittajien suosituksia vaan ovat ainoastaan LCA laskentaa varten (jotta vertailua voidaan tehdä lämmöneristyskyvyn osalta tasavertaisina funktionaalisina yksikköinä). Eristeiden käyttömäärä on laskettu siten että eriste- kerros tuottaa samaan lämpövastuksen (R-arvon) kun perusratkaisussa käytetty EPS ratkaisu (eristekerroksen lämmönvastus on kerrospaksuuden ja lämmönjohtavuuden osamäärän kään- teisluku). Silloin, kun vaihtoehtoinen ratkaisu vaatii paksumman lämmöneristekerroksen, ja sillä on vaikutusta muihin käytettyihin materiaaleihin (esim. Termoranka), nämä materiaalipainot on otettu erikseen huomioon LCA:n laskennassa. 55 Tässä on oletettu, että käytetty epävarmuustekijä kattaa kaikki tarvittavat korjauskertoimet U-arvon laskemiseksi. Uutta ohjetta korjauskertoimien käyttöön ei ollut vielä tämän tutkimuksen tekoaikana jul- kaistu (RakMk C4 on kumottu ja RIL:in Lämmönläpäisykertoimen laskentaohje on vielä työn alla). Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 64 Taulukko 9. Perusratkaisun ja vaihtoehtoisten rakenneratkaisujen ominaisuudet: Yläpohja (YP). Rakenneratkaisut: RT ohjerakenteet ’Yläpohjaraken- teita’ (RT 83-11010, 29.9.2010). YP Perusratkaisu Perusratkaisun rakennekerrokset Perusratkaisun eristeen ominaisuudet Vaihtoehtoisen eristeratkaisun ominaisuudet Kevyesti liiken- nöity taso. Kään- netty rakenne (YP 401) - Betoni tai maakostea hiekka >40 mm - teräsbetonilaatta 80 mm - suodatinkangas - uritettu XPS 400 mm - vedeneriste - kallistusbetoni > 20 mm - kantava betonirakenne. Lämmöneristeenä suulakepuristettu polystyreeni (XPS): - λDesign 0,037 W/mK ja tiheys 35 kg/m3 - XPS:n käyttömäärä 14 kg/m2 Käännetyt rakenteet ovat vaativia lämmöneristeen käyttökohteita. Lämmönjohtavuuden lisäksi vaatimuksia on asetettu ainakin mitta- pysyvyydelle, lyhyt- sekä pitkäaikaiselle puristuslujuudelle, veden imeytyvyydelle ja jäädytys-sulatuskestävyydelle. Testituloksista saa- daan kertoimet, joitten avulla lasketaan heikentynyt U arvo (suunnit- telulämmönjohtavuus luku). Lämmöneristekyvyn osalta korvaavia tuotelaskentoja näille käännetyille rakenteille ei tehty, koska vaahto- rainatusta puukuitupohjaisesta eristeen vastaava tietoa ei ollut saa- tavana. Kantava betoni- rakenne, polysty- reenieriste (käännetty ra- kenne, multatila) (YP 402) - Maa esim. ruokamulta > 200 mm, - kevytsora > 150 mm, - betonilaatta 80 mm, - suodatinkangas, - XPS 400 mm, - vedeneriste VE80 (esim. bitu- mihuopa), - kallistusbetoni > 20 mm, - kantava betonirakenne. Lämmöneristeenä suulakepuristettu polystyreeni (XPS) - λDesign on 0,037 W/mK ja tiheys 35 kg/m3 - XPS:n käyttömäärä 14 kg/m2 Kantava betoni- rakenne (YP403) - Suojakiveys > 30 mm - bitumikermikate (VE40) - teräsbetonilaatta > 40 mm - suodatinkangas - lämmöneristeenä kevytsora > 750 mm ja polystyreenieristettä (EPS) 100 mm - höyrynsulku - kantava betonirakenne - sisäkatto. Yläpuolisena eristeenä kevytsora ja alapuolella EPS - kevytsora (esim. Lecasora katto 4–20 mm) λDesign 0,097 W/mk ja tiheys 265 kg/m3 - EPS:in λDesign 0,031 W/mK ja ti- heys 20 kg/m3 - EPS:n käyttömäärä 2,0 kg/m2 (100 mm) ja kevytsoran käyttömäärä 199 kg/m2 (750 mm) - eristyskerroksien R arvo on 10,96 Km2/W VAIHTOEHTO 1 Yläpuolisena eristeenä kevytsora ja alapuolella vaahtorainattu puu- kuitueriste (Basajaun): - puukuitueristeen λ on 0,037 W/mK, tämä korjauskertoimen kanssa on 0,044 W/m2K) (suluissa esitetään laskenta ilman korjauskertoi- men käyttöä) - tiheys 40 kg/m3, - vaahtorainatun puukuitueristeen käyttömäärä on 5,7 kg/m2 (4,8 kg/m2) - eristekerroksen paksuus on 142 mm (kasvu EPS:in nähden on 42 mm) (tai ilman korjauskerrointa kerrospaksuus on 119 mm ja kasvu EPS:in nähden 19 mm) * - lisäksi tarvitaan kevytsoraa, saman verran kuin EPS ratkaisussa (199 kg/m2) - eristekerroksien R arvo on 10,96 Km2/W Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 65 VAIHTOEHTO 2 - eristeenä vain kevytsora: - λdesign 0,097 W/mK ja tiheys 265 kg/m3 - kevytsoran määrä 282 kg/m2 - eristeen kerrospaksuus kasvaa 213 mm ja eristettä tarvitaan yh- teensä 1063 mm* - eristyksen R arvo on 10,96 Km2/W * vaihtoehtoiset ratkaisut kasvattavat rakennekerroksen paksuutta EPS:in nähden. Rakennekerroksen paksuuden kasvu voi olla voimakkaampi, jos tuotteiden eristystaso on huonompi, tai jos tuotteiden ominaispainot ovat isompia. Tässä oletuksena on, että vaihtoehtoisen eristeen kerrospaksuuden muutos ei vaikuta rakenteen toimivuuteen. Vertailtavana tässä vain eristyskyky LCA laskenta varten. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 66 Taulukko 10. Perusratkaisun ja vaihtoehtoisten rakenneratkaisujen ominaisuudet: Ulkoseinät ( US). Rakenneratkaisut: RT ohjerakenteet ’Ulkoseinära- kenteita’ (RT 82-11006, 29.9.2010) US Perusratkaisu Perusratkaisun rakennekerrokset Perusratkaisun eristeen ominaisuudet Vaihtoehtoisen eristeratkaisun ominaisuudet US 403 Kellarin te- räsbetoniseinä (EPS:illa) - Salaojituskerros > 300 mm - lämmöneriste 175–225 mm, jossa EPS (maanpin- nan alapuolella 225 mm (0–1 m) ja muualla 175 mm - vedeneriste bitumiliuos ja bitumikermi - teräsbetoni, > 150 mm -tasoite ja seinäpinta. Eristeenä EPS: - λ Design on 0,037 W/mK ja tiheys 35 kg/m3 - kerrospaksuus maanpinnan ala- puolella 225 mm ja käyttömäärä 7,9 kg/m2 - kerrospaksuus muualla 175 mm ja käyttö 6,1 kg/m2 -eristetason R-arvo maapinnan alapuolella on yhteensä 10,81 Km2/W) VAIHTOEHTO 1 - maanpinnan alapuolella vaahtolasinen eristelevy (Foam- glass tyyppinen): - vaahtolasilevy λ Design 0,038 W/m2K ja tiheys 100 kg/m3, - eristekerroksen paksuus maanpinnan alapuolella on 231 mm, kasvu EPS:in nähden 6 mm* - eristelevyn käyttömäärä on 23 kg/m2 - eristetason R-arvo, maapinnan alapuolella, on yhteensä 10,81 Km2/W) - Vaahtolasieristelevy on pinnoitettu. Pinnoituksen määrä riippuu levyn pak- suudesta, kohteesta, olosuhteista jne. Tässä oletettu, että käytetään primeria 0,3 l/m2 ja kaksikomponenttista pinnoitetta (bitumi + sementti) noin 4 kg/m2 US 601 Teräsrun- koinen seinä, (ter- moranka) - Ulkoverhous - tuuletusväli - tuulensuojalevy - kantava rakenne - lämmöneriste EPS - höyrysulku - rakennuslevy Eristeenä EPS: - λ Design 0,031 W/mK, ja tiheys 20 kg/m3 - kerrospaksuus 215 mm ja käyt- tömäärä 4,3 kg/m2 - eristyksen R-arvo on 6,9 Km2/W) VAIHTOEHTO 1 – vaahtorainattu puukuitueriste (Basajaun): - puukuitueristeen λ on 0,037 W/mK, tämä korjauskertoimen kanssa on 0,044 W/m2K) (suluissa esitetään laskenta ilman korjauskertoimen käyttöä) - -tiheys 40 kg/m3 - eristekerroksen paksuus on 305 mm, kasvu EPS nähden on 90 mm* (tai paksuus 257 mm ja kasvu EPS:in nähden 42 mm) -eristeen käyttömäärä on 12,2 kg/m2 (tai 10,3 kg/m2) - eristekerroksen R-arvo on 6,9 Km2/W VAIHTOEHTO 2 - ekovillalevy: - λDesign 0,039 W/mK ja tiheys 40 kg/m3 - eristeen kerrospaksuus on 271 mm, kasvu EPS:in nähden 56 mm* - eristeen käyttömäärä 10,8 kg/m2 - eristeen R-arvo on 6,9 Km2/W VAIHTOEHTO 3 - mineraalivilla: - λDesign 0,036 W/mK ja tiheys 30 kg/m3 - eristeen kerrospaksuus on 250 mm, kasvu 35 mm EPS:in nähden - eristeen käyttömäärä 7,5 kg/m2 - eristyksen R-arvo on 6,9 Km2/W * vaihtoehtoiset ratkaisut kasvattavat rakennekerroksen paksuutta EPS:in nähden. Rakennekerroksen paksuuden kasvu voi olla voimakkaampi, jos tuotteiden eristystaso on huonompi, tai jos tuotteiden ominaispainot ovat isompia. Tässä oletuksena on, että vaihtoehtoisen eristeen kerrospaksuuden muutos ei vaikuta rakenteen toimivuuteen. Vertailtavana tässä vain eristyskyky LCA laskenta varten. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 67 Taulukko 11. Perusratkaisun ja vaihtoehtoisten rakenneratkaisujen ominaisuudet: Alapohjaratkaisut (AP). Rakenneratkaisu: RT ohjerakenne ’Alapohja- rakenteita’ (RT 83-11009, 29.9.2010). Alapohja Perusratkaisu Perusratkaisun rakennekerrokset Perusratkaisun eristeen ominaisuudet Vaihtoehtoisen eristeratkaisun ominaisuudet Tuuletettu ala- pohja (AP409 ) Eristelaatan päällä lattiapäällys- tyseriste ja pintakäsittely - teräsbetonilaatta > 80 mm, - lämmöneriste, polystyreeni 220 mm - ontelolaatta - ryömintätila > 800 mm -salaojituskerros > 300 mm -suodatinkangas (N2) -perus tai täyttömaa EPS eriste (laatan päällä): - λDesign 0,039 W/mK ja tiheys 20 kg/m3, - käyttömäärä 4,4 kg/m2 (R-arvo on 5,64 Km2/W) VAIHTOEHTO 1 – vaahtorainattu puukuitueriste (käyttö vain laatan päällä) (Basajaun): - puukuitueristeen λ on 0,037 W/mK, tämä kor- jauskertoimen kanssa on 0,044 W/m2K) (su- luissa esitetään laskenta ilman korjauskertoimen käyttöä) - -tiheys 40 kg/m3 - eristekerroksen paksuus 248 mm (tai 209 mm), kerrospaksuus kasvaa 28 mm EPS:in nähden (tai eristekerros on pienempi 11 mm EPS:in nähden), - käyttömäärää on 9,9 kg/m2 (tai 8,4 kg/m2) - eristeen R-arvo on 5,64 Km2/W * vaihtoehtoiset ratkaisut kasvattavat rakennekerroksen paksuutta EPS:in nähden. Rakennekerroksen paksuuden kasvu voi olla voimakkaampi, jos tuotteiden eristystaso on huonompi, tai jos tuotteiden ominaispainot ovat isompia. Tässä oletuksena on, että vaihtoehtoisen eristeen kerrospaksuuden muutos ei vaikuta rakenteen toimivuuteen. Vertailtavana tässä vain eristyskyky LCA laskenta varten. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 68 8.3.3. Polystyreenin käyttö routasuojauksena Routasuojauksen tarkoituksena on pitää talvikaudella alla oleva maa sulana. Rakennusten ener- giatehokkuuden parantuessa rakennuksen alla olevan maanpohjan lämpötila laskee. Tämä lisää perustusten routasuojauksen tarvetta (Heikkinen, J. & Airaksinen, M. 2011). Kuva 7. Rakennuksen routasuojaus maanvaraisen alapohjarakenteen osalta (Heikkinen, J. & Airaksinen, M. 2011). Omakotitalon routasujauksen esimerkki osoittaa, että eri rakennuskohteen alueilla routasuo- jauksessa käytetään erityyppisiä EPS-levyjä. Esimerkiksi ajotiellä käytetään EPS 200 routalevyä, kun siihen tarvitaan parempaa lujuuden kestävyyttä, sen sijaan maanvaraisen betonilaatan alla riittää EPS 100. Routaeristeen paksuuteen vaikuttaa myös rakennuksen sijainti. Etelä-Suomessa maaperän pak- kastuntimäärä on parhaimmillaan 25 000 kh (kh = pakkastunti), kun Pohjois-Suomessa tämä voi olla jopa 65 000 kh. Seuraavissa taulukoissa (Taulukot 12–14) esitetään routasuojausmäärät, kun pakkastuntimäärä on 37000 kh56 ja routasuojauksena käytetään EPS 120 eristettä (tulokset esitetään eri lattiaeristeen paksuudelle ja eristeen määrille, nämä erikseen seinä- ja nurkka- alueella). Tuloksista nähdään, että routasuojauksen käyttömäärä vaihtelee paljon, riippuen käyttökoh- teesta ja lattiaeristystasosta. Esimerkiksi Helsingissä, rakennuksen seinäalueella eristystä tarvi- taan 1,3 kg/seinä-m, kun vastaava luku Rovaniemen alueella on jopa 2,5 x enemmän (3,3 kg/seinä-m). Rakennuksien nurkka alueilla paikkakuntakohtainen eristystason ero on vie- läkin enemmän (kun esimerkiksi lattiaeristys on 400 mm ja rakennuksen sijainti on Helsinki, nurkka alueelle tarvitaan routaeristystä 2,3 kg/seinä-m, vastaava luku Rovaniemessä on 3,5 x enemmän (11,4 kg/seinä-m). 56 (Routaeristys (eps-eriste.fi) Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 69 Taulukko 12. Lattiaeristeen paksuuden vaikutus routasuojaukseen (EPS määrään) kun raken- nuksen sijainti on Helsinki (viite. (Routaeristys (eps-eriste.fi)) Helsinki Lattiaeristeen paksuus 200 mm Lattiaeristeen paksuus 300 mm Lattiaeristeen paksuus 400 mm EPS 100 Lattia 4 kg/seinä-m 6 kg/seinä-m 8 kg/seinä-m routaeristeen (EPS 120) paksuus ja leveys seinäalu- eella sekä käyttömäärä 50 mm / 1,2 m 1,3 kg/seinä-m 50 mm / 1,4 m 1,5 kg/seinä-m 50 mm / 1,5 m 1,7 kg/seinä-m routaeristeen (EPS 120) paksuus ja leveys nurkka- alueella sekä käyttömäärä 100 mm / 1,2 m 2,6 kg/seinä-m 100 mm / 1,4 m 3,1 kg/seinä-m 100 mm / 1,5 m 3,3 kg/seinä-m Taulukko 13. Lattiaeristeen paksuuden vaikutus routasuojaukseen (EPS määrään) kun raken- nuksen sijainti on Jyväskylä (Routaeristys (eps-eriste.fi) Jyväskylä Lattiaeristeen pak- suus 200 mm Lattiaeristeen pak- suus 300 mm Lattiaeristeen paksuus 400 mm EPS 100 Lattia 4 kg/seinä-m 6 kg/seinä-m 8 kg/seinä-m routaeristeen (EPS 120) paksuus ja leveys seinäalu- eella sekä käyttömäärä 100 mm / 1,2 m 2,6 kg/seinä-m 100 mm / 1,4 m 3,1 kg/seinä-m 100 mm / 1,5 m 3,3 kg/seinä-m routaeristeen (EPS 120) paksuus ja leveys nurkka- alueella sekä käyttömäärä 200 mm / 1,2 m 5,3 kg/seinä-m 200 mm / 1,4 m 6,2 kg/seinä-m 200 mm / 1,5 m 6,6 kg/seinä-m Taulukko 14. Lattiaeristeen paksuuden vaikutus routasuojaukseen (EPS määrään) kun raken- nuksen sijainti on Rovaniemi (Routaeristys (eps-eriste.fi) Rovaniemi Lattiaeristeen paksuus 200 mm Lattiaeristeen paksuus 300 mm Lattiaeristeen paksuus 400 mm EPS 100 Lattia 4 kg/m-seinä 6 kg/m-metri seinä 8 kg/m-seinä routaeristeen (EPS 120) pak- suus ja leveys seinäalueella sekä käyttömäärä 100 mm / 1,5 m 3,3 kg/seinä-m 120 mm / 1,7 m 3,7 kg/seinä-m 130 mm / 2,0 m 4,4 kg/seinä-m routaeristeen (EPS 120) pak- suus ja leveys nurkka-alu- eella sekä käyttömäärä 200 mm / 1,5 m 6,6 kg/seinä-m 240 mm / 1,7 m 9,2 kg/seinä-m 260 mm / 2,0 m 11,4 kg/seinä-m Vaahtolasi ja kevytsora ovat käytössä infrarakentamisessa eriste- ja kevennysmateriaaleina. Alla olevassa vertailussa EPS eristeen rinnalla on käytetty vaihtoehtoisena routaeristeenä maanra- kennuksessa käytettyä kevytsoraa (esim. Leca-sora 4–32 mm kaltaista tuotetta) ja vaahtola- simursketta (esim. Foamit kaltaista tuotetta). Kevytsoran tiheytenä laskennassa on käytetty 300 kg/m3 ja lämmönjohtavuusarvoa 0,15 W/m2K (tuotteen vesipitoisuus on 30 paino-%). Vaahto- lasin osalta tiheytenä on käytetty 225 kg/m3 ja lämmönjohtavuusarvona 0,15 W/m2K (tuotteen vesipitoisuus on 30 paino-%). Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 70 Taulukko 15 esittää materiaalien painot LCA laskentaa varten, kun piharakenteen routaeris- teenä käytetään EPS 120 eristettä. Vaihtoehtoiset ratkaisut ovat kevytsoralla tai vaahtolasimurs- keella eristetty rakenne. Eristeiden käyttömäärä on laskettu siten, että eristekerros tuottaa sa- man lämpövastuksen (R-arvon) kuin perusratkaisussa käytetty EPS. Vaahtolasin ja kevytsoran toiminnallisuus todellisessa käyttökohteessa täytyy kuitenkin varmistaa erikseen. Taulukko 15. Piharakenteessa käytetyn routaeristerakenteen esimerkki. Perusratkai- sun rakenne- kerrokset Perusratkaisun ominaisuudet Vaihtoehtoisen ratkaisun ominaisuudet Pihatien routaeriste - Päällyste - tukikerros (murske 300– 500 mm) - EPS 120 Routa - kuivatusker- ros (sora tai murske yli 200 mm - pohjamaa Eristeenä EPS 120 Routa: - λ arvo 0,036 W/mK ja tiheys 22 kg/m3 - kerrospaksuus 100 mm - eristeen käyttö- määrä 2,2 kg/m2 - eristyksen R-arvo on 2,78 Km2/W VAIHTOEHTO 1 – kevytsoraeriste: - λ 0,15 W/mK (vesipitoisuus 30 paino-%) ja tiheys 300 kg/m3, - kerrospaksuus on 417 mm (kerrospaksuuden kasvu EPS 120 nähden on 317 mm) - kevytsoran käyttömäärä on 125 kg/m2 - eristyksen R-arvo on 2,78 Km2/W) VAIHTOEHTO 2 – vaahtolasimurske - λ 0,15 W/m2K (vesipitoisuus 30 paino-%) ja tiheys 225 kg/m3, - eristeen kerrospaksuus on 417 mm (kerrospaksuuden kasvu EPS 120 nähden on samaa kuin kevytsoratapauk- sessa, 317 mm) - Vaahtolasimurskeen käyttömäärä on93,8 kg/m2 - eristyksen R-arvo on 2,78 Km2/W 8.3.4. Polystyreenin käytöstä poisto Rakentamisessa käytetyt polystyreenilevyt eivät kuulu tuottajavastuun alaisuuteen. EPS-muo- vin keräyksestä vastaa Suomen Uusiomuovi Oy.CircHubs:in selvityksen mukaan57 alueellista tai valtakunnallista tietoa EPS-muovin kokonaismäärästä ei ole. Tällä hetkellä ei ole käytössä eril- liskeräystä ja kattavaa hyödyntämisjärjestelmää. Materiaalia kulkeutuu kuntavastuun alaiseen seka- ja polttokelpoiseen jätteeseen, muovinpakkauksien mukana tuottajavastuun alaisille toi- mijoille sekä yritysten jätteitä vastaanottaville yrityksille. Sekä EPS että XPS eristeiden ympäristöselosteissa58 ilmoitetaan materiaalin käytöstä poiston menetelmäksi energiahyödyntäminen suhteessa 1 kg/kg. EPS muovin kierrätettävyyttä on ko- keiltu onnistuneesti moottoritierakentamisesta meluvalleihin59 8.3.5. Rakentamisen vaihtoehtoisten ratkaisujen saatavuus riittävyys ja hinta Rakentamisen vaihtoehtoisen ratkaisujen materiaalien saatavuutta, riittävyyttä ja hintaa on tar- kasteltu Taulukossa 16. 57 https://circhubs.fi/tietopankki/eps-muovi/ 58 https://cer.rts.fi/wp-content/uploads/finnfoam-lmmneriste-xps_epd_bionovaoy_19-1-2017-allekirjoi- tettu-1.pdf https://cer.rts.fi/wp-content/uploads/ff-eps_epd_bionovaoy_19-1-2017-allekirjoitettu-1.pdf 59 https://eps-eriste.com/64-eps-keventeiden-uudelleenkaeyttoe-tierakenteesta-meluvalliin Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 71 Taulukko 16. Rakentamisen vaihtoehtoisen ratkaisujen materiaalien saatavuus, riittävyys ja hinta Betonira- kenne Perinteinen ratkaisu Vaihtoehtoinen ratkaisu Raaka-aine Kommentit Saatavuus, riittävyys ja hinta Yläpohja kantava (YP 403) EPS: 2 kg/m2 & ke- vytsora: 199 kg/m2 VAIHTOEHTO 1: vaahtorai- nattu puukuitueriste 5,7 kg/m2) & kevytsora 199 kg/m2) EPS: öljy/maakaasu -> polysty- reeni, pentaani + pinnoitusaineet Lecasora valmistetaan Kuusankos- kella (Saint-Gobain) Vaahtorainattu puukuitueriste (Basajaun), Ei mark- kinoilla ennen vuotta 2023. Hinta voinee olla kor- keintaan +20 % nykyisten tuotteiden hintoihin ver- rattuna. VAIHTOEHTO 2: vain kevyt- sora 282 kg/m2) Kevytsora/Lecasora: kotimainen savi Lecasoran eristepaksuus keskimäärin 1063 mm Lecasoran hinta riippuu raekoosta. Yläpohjaan so- piva Leca KS820, 1000 l, 333 kg, raekoko 8–20 mm, 179 €. Puhalluskulut päälle. Saatavuus hyvä. Ulkoseinä 1 (kellari) US 403 XPS/EPS: 7,9 / 6,1 kg/m2 Vaahtolasi maanpinnan ala- puolella (23,1 kg/m2) Käytetään Foamglass kaltaista eris- televyä Tuotteena Foamglass eristelevy Ulkoseinä 2 US 601 EPS: 4,3 kg/m2 VAIHTOEHTO 1: vaahtorai- nattu puukuitueriste (12,2 kg/m2 Basaujaun, ks. yllä Vaahtorainattu puukuitueriste (Basajaun), ks. ylllä VAIHTOEHTO2: ekovillalevy (10,8 kg/m2) VAIHTOEHTO 3: mineraali- villa (7,5 kg/m2) Ekovilla: Ekovilla valmistetaan koti- maassa, pääosin kierrätetystä puu- kuidusta esimerkiksi kierrätetyistä sanomalehdistä. Lisäksi palonesto- aineet (booriyhdiste). Lasivilla: yl. kierrätyslasi (toisinaan myös kvart- sihiekka, sooda & kalkkikivi) Sideai- neet? Kivivilla/ vuorivilla: emäksiset kivilajit Kivivilla eli vuorivilla valmistetaan pääasiassa emäksisistä kivilajeista. https://ekovilla.com/tuotteet/ekovilla- levy/ Lasivillaa valmistavat Suomessa muun muassa Saint-Gobain Isover Oy sekä Eko-Expert Oy. Kivivillaa valmistavat Suomessa muun muassa Paroc Group -konser- niin kuuluva Paroc Oy sekä Rockwool Oy. Ekovillalevy (100x564x870mm) 11,02 €/m2. Ekovil- lalevy (50x565x870mm) 6,04 €/m2. Saatavuus hyvä. Kivivillalevy PAROC eXtra 66 610x1170 7,43€/m2. Saatavuus hyvä. Lasivilla ISOVER Premium 33, 150x560x870mm, 13,30 €/m2. Saatavuus hyvä. Alapohja EPS: 4,4 kg/m2 Vaahtorainattu puukui- tueriste (Basajaun): 9,9 kg/m2) Basajaun, ks. yllä. Basajaun mahdollinen vain ylem- missä kerroksissa (laatan päällä, ei maakosketusta) Vaahtorainattu puukuitueriste (Basajaun), ks. yllä. Routasuo- jaus EPS: 2,2 kg/m2 VAIHTOEHTO 1: Kevytso- raeriste 125 kg/m2 VAIHTOEHTO 2: Vaahto- lasimurske 94 kg/m2 Kevytsora/Lecasora: kotimainen savi Kuten edellä. Routaeristeeksi sopiva Leca-sora KAP 4–20 mm, 1000 l, 143,90 €. Saatavuus hyvä. Foamit 20 1m3 179–265 €. Saatavuus hyvä. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 72 8.3.6. LCA-tulokset: rakentaminen Eri rakentamisratkaisujen materiaalien valmistuksen (”Eriste” = päästöt siihen mennessä, kun tuote lähtee tehtaan portilta) ja käytöstä poiston ilmastovaikutukset esitetään kuvissa 8–11. Laskelmissa on huomioitu vain vaihdettavien materiaalien ja vaihdon vaikutukset muihin ra- kenteeseen kuuluvien materiaalien määriin. Joissain tapauksissa valmistuksen päästöjen vaih- teluväli on sisällytetty tarkasteluun (”Eriste, (yläraja)”). Tähän vaihteluun vaikuttavat mm. erilai- set ratkaisut materiaalien määrissä ja tuotantotavoissa. Eristemateriaalien elinkaaren ulkopuo- lisia hyötyjä käytöstä poiston energiakäytöstä ei ole mallinnettu, sillä tulevaisuudessa käyttöön otettavia korvattavia energiaratkaisuja ei tunneta. Vastaavasti käytöstä poiston polttoskenaa- riota (ks. alaviite 59) voi pitää vain purkujätteen käsittelyn nykyisenä vaihtoehtona. EPS eristeen, kevytsoran, vaahtolasin, mineraalivilla ja selluloosalevyn ilmastovaikutukset pe- rustuvat Rakentamisen päästötietokannan tyypillisiin arvoihin. Vaahtolasilevyn ilmastovaikutus on saatu ecoinvent v3.8 tietokannasta. Basajaun eristelevylle ilmastovaikutukset on laskettu kahdella eri sähköntuotannon profiililla, 115 ja 500 g CO2 ekv./kWh. Turvelevy- ja kutteripu- rueristeen ilmastovaikutukset on saatu PaBiRa hankkeen tuloksista. US601 muutokset rangan syvyydessä on laskettu teräsprofiilin ympäristöselosteen muuntotaulukoiden ja Rakentamisen päästötietokannan perusteella. Käyttömäärät on laskettu Taulukoiden 9–11 ja 15 mukaisesti varmuuskertoimella huomioituna. Kuvista nähdään, että yleisesti biopohjaisilla eristeratkaisuilla on pienempi elinkaarinen ilmas- tovaikutus kuin fossiiliseen muoviin (XPS, EPS) perustuvilla ratkaisuilla. Tämä tosin sillä varauk- sella, että vaahtorainatun Basajaun levyn valmistuksessa käytettävä sähkö hankitaan matalan hiili-intensiteetin verkosta, kuten Suomesta. EPS levyn merkittävin yksittäinen vaikutus syntyy voimassa olevien ympäristöselosteiden mukaisesti lasketusta käytöstä poiston fossiilisesta CO2 päästöstä. Ei-fossiilisista ratkaisuista kevytsoraan perustuvat ratkaisut ovat myös suuripäästöi- siä, mikä johtuu korkeista valmistuksen päästöistä, ja siitä, että kevytsoraa tarvitaan suhteellisen suuria määriä vaadittavan toiminnallisuuden saavuttamiseksi. Basajaun levy on vielä tuotekehityksessä. LCA laskenta on tehty sillä oletuksella, että Taulu- koissa 9–11 lasketut materiaalimäärät ovat varmuuskertoimella korotettuna riittävät. Kuvassa 9 on esitetty tässä hankkeessa tarkasteltujen ratkaisujen lisäksi myös eräitä muita bio- pohjaisia ratkaisuja (kutterinlastu, turvelevy) joiden ilmastovaikutuksia on tarkasteltu ”Paikalli- set biopohjaiset rakennusmateriaalit” hankkeessa (PaiBiRa). Näiden ratkaisujen toiminnal- lisuuta ei ole määritelty samalla tavalla kuin tässä hankkeessa tarkasteltujen ratkaisujen, joten niiden tulokset eivät ole täysin vertailukelpoisia. Näistä ratkaisuista kutterinlastun pienet ilmas- tovaikutukset johtuvat siitä, että tämä tuote on katsottu sivuvirraksi, jolle valmistuksen päästöjä ei ole allokoitu. Turvelevyn korkeat päästöt johtuvat taas siitä, että turve on luokiteltu fossii- liseksi materiaaliksi, ja poltossa vapautuva CO2 fossiiliseksi päästöksi. Ulkoseinässä US 601 käytetty teräsprofiili lisää rakenteen muutoksesta johtuvia päästöjä 1–4,5 kg CO2 ekv. /m 2. Muutos on suurin vaahtorainatulla Basajaun levyllä, noin 20 % eristeen valmistuksen päästöistä. Jos rakenteena olisi puuranka, laskennallinen päästö kasvaa 0,06–0,29 kg CO2 ekv. /m 2 eristemateriaalista riippuen. Routasuojauksella ei ole käytännössä olemassa uusiutuviin materiaaleihin perustuvaa ratkaisua. EPS rakenne on selkeästi ilmastovaikutuksiltaan paras ratkaisu verrattuna kevytsoraan tai vaah- tolasimurskeeseen. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 73 Laskennassa mukana olevien biogeenisten CO2 päästöjen vaikutusta ei huomioida kokonais- päästöjen laskennassa. Nämä voidaan PAS2050:2011 ja PEF –ohjeistusten mukaan tulkita hiilen sidonnaksi, eli negatiivisiksi päästöiksi vain, jos tuotteen käyttöikä on yli 100 vuotta; edellyttäen että tuotteen raaka-aineiden hankinnassa ei aiheudu tätä suurempia maankäytön muutoksista johtuvia päästöjä. Kuva 8. Yläpohjan YP 403 eristeratkaisujen ilmastovaikutukset, kg CO2 ekv. /m 2 eristettä. Rat- kaisujen elinkaarinen vertailu edellyttää samaa suoritustasoa myös rakenteen käyttövaiheen aikana. Kuva 9. Ulkoseinien US 403 (maakosketus) ja US 601 (teräsrunkoinen termoranka) eristeratkai- sujen ilmastovaikutukset, kg CO2 ekv. /m 2 eristettä. Ratkaisujen elinkaarinen vertailu edellyttää samaa suoritustasoa myös rakenteen käyttövaiheen aikana. 0 10 20 30 40 50 60 YP 403 EPS eriste YP 403 Basajaun eristelevy YP 403 Kevytsoraeriste Yläpohja (YP403), ilmastovaikutus GWP kg CO2/m 2 Vaihtuvien materiaalien ja muuttuvien materimäärien kasvihuonekaasipäästöt Eriste Eriste (yläraja) Kuljetukset Käytöstä poisto Biogeeniset CO2-emissiot 0 10 20 30 40 50 60 Ulkoseinät (US403 ja US601) GWP kg CO2 / m 2 Vaihtuvien materiaalien ja muuttuvien materimäärien kasvihuonekaasipäästöt Eriste Eriste (yläraja) Kuljetukset Käytöstä poisto Biogeeniset CO2-emissiot Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 74 Kuva 10. Alapohjan AP 409 eristeratkaisujen ilmastovaikutukset, kg CO2 ekv. /m 2 eristettä. Rat- kaisujen elinkaarinen vertailu edellyttää samaa suoritustasoa myös rakenteen käyttövaiheen aikana. Kuva 11. Routasuojausratkaisujen ilmastovaikutukset, kg CO2 ekv. /m 2 eristettä. Ratkaisujen elinkaarinen vertailu edellyttää samaa suoritustasoa myös rakenteen käyttövaiheen aikana. 8.3.7. Yhteenveto korvaavien ja korvattavien eristelevyjen ominaisuuksista EPS ja XPS ovat polystyreenivaahdosta valmistettuja lämmöneristeitä. Niiden koostumus ja raaka-aineet ovat samoja, mutta valmistusmenetelmä ja suorituskyky ovat erilaisia. Vaahdotettua polystyreeniä käytetään rakentamisessa lämmöneristeenä, ääneneristeenä ja routasuojauksena. Polystyreeniperusteisia eristeitä valmistetaan käyttökohteen mukaan: käyt- tökohde, kuten seinä-, lattia-, katto- ja routaeristäminen, määrittää eristeen tekniset vaatimuk- set. Lämmöneristyksen lisäksi eristeeltä voidaan vaatia myös hyvää puristus- tai taivutuslu- juutta, keveyttä, kosteus- ja kuormituskestävyyttä sekä sulatus- ja jäädytyskestävyyttä. Tuottei- den ominaisuuksissa on myös valmistajakohtaisia eroja. 0 10 20 30 40 AP 409 EPS-eriste AP 409 Basajaun-eristelevy Alapohja (AP 409) GWP kg CO2/m 2 Vaihtuvien materiaalien ja muuttuvien materimäärien kasvihuonekaasipäästöt Eriste Eriste (yläraja) Kuljetukset Käytöstä poisto Biogeeniset CO2-emissiot 0 10 20 30 40 50 60 EPS-eriste Kevytsoraeriste Vaahtolasimurske Routasuojaus GWP kg CO2/m 2 Vaihtuvien materiaalien ja muuttuvien materimäärien kasvihuonekaasipäästöt Eriste Kuljetukset Käytöstä poisto Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 75 Rakennustuotteiden vertailu voidaan toteuttaa vain käyttämällä ratkaisuissa oikeita eristetyyp- pejä ja samoja toiminnallisia ominaisuuksia. Tässä työssä vertailut on tehty rakennetyypeittäin, ja ominaisuutena on ollut rakenneratkaisuissa samaa lämmöneristekyky (rakenteen U-arvo). Yläpohjaratkaisussa YP 403 polystyreenivaahtoeristeen vaihtoehtoina käytettiin joko vaahtorai- nattua puukuitueristettä (Basajaun) tai sitten kevytsoraa. Puukuitueristeen ominaispaino oli suurempi kuin polystyreenieristevaahdon, ja yläpohjan U-arvon olleessa sama puukuitueris- tettä joudutaan käyttämään enemmän. Yläpohjan eristys vain kevytsoralla kasvatti yläpohjara- kenteen kerrospaksuutta vielä enemmän, ja lopulta pelkän kevytsorakerroksen paksuus oli yli 1 metri. Tällaista ratkaisua voidaan käyttää, jos rakentamisen korkeudelle ei ole asetettuja raja- arvoja. Seinien osalta vaihtoehtoiset eristeratkaisut kasvattivat rakennekerroksen paksuutta (vaahto- rainattu puukuitueriste, ekovillalevy ja mineraalivillaeriste) verrattuna polystyreenieristeen käyttöön (seinien lämmöneristyskyky oli vakio, U-arvo = 0,17 W/m2K). Kun käytetään paksum- pia rakennekerroksia, sillä on vaikutusta rakennuksen pohjapinta-alaan. Kun seinäpaksuutta kasvatetaan rakennuksen ulkopuolelle, silloin siinä ei ole vaikutusta asuin-pinta-alaan, mutta jos rakennuksen pohja-pinta-ala on määritetty, sitten rakenteen paksuuden kasvu sisäpuolelle vähentää sisätilojen pinta-alaa. Routasuojauksen käyttökohde sekä paikkakunta määrittää mitä eristetyyppiä pitää käyttää. Vaihtoehdot polystyreenivaahdon käytölle ovat kevytsoraa tai vaahtolasimurske. Routaeristyk- sen käyttömäärään vaikuttaa alapohjan eristystaso. Esimerkiksi Helsingin alueella routaeristeen (EPS 120) käyttömäärä on 1,3–1,7 kg/seinä-m, mutta Rovaniemen alueella tarvittava eristeen määrä on 3,3–4,4 kg/seinä-m. Pihatien routaeristeen laskentatapaus osoittaa, että kevytsoraeristeen tai vaahtolasimurskeen käyttö lisää polystyreenieristeen käytön nähden eristekerroksen paksuutta. Routaeristekerrok- sen paksuuden kasvulla ei ole samanlaista vaikutusta kuin talonrakentamisessa. Molemmissa vaihtoehdoissa - kevytsora ja vaahtolasi - materiaalien käyttömäärät ovat paljon isommat, koska tuotteiden tilavuuspainot ja eristyskyvyt ovat hyvin erilaiset kuin polystyreenillä. Polystyreenieriste on hyvä ratkaisu talon eristämiseen sekä routasuojaukseen. Ennen korvaa- vien tuotteiden käyttöönottoa täytyy varmistaa niiden soveltuvuus käyttökohteeseen. Täytyy varmistaa, että vaihtoehtoinen tuote täyttää kaikki muut kohteessa vaadittavat ominaisuudet kuin vain lämmöneristyskyvyn. Yleisesti biopohjaisilla eristeratkaisuilla on pienempi ilmastovaikutus kuin fossiiliseen muoviin (XPS, EPS) perustuvilla ratkaisuilla. Tässä merkittävin yksittäinen tekijä on käytöstä poiston päästöt ja niiden yhteydessä vapautuva fossiilinen CO2. Ei-fossiilisista ratkaisuista kevytsoraan perustuvat ratkaisut ovat myös suuripäästöisiä, mikä johtuu korkeista valmistuksen päästöistä, ja siitä, että kevytsoraa tarvitaan suhteellisen suuria määriä vaadittavan toiminnallisuuden saa- vuttamiseksi. Basajaun-levy (vaahtorainattu puukuitueriste) valmistetaan esimerkiksi sahanpurusta (90 %), palonsuoja-aineesta (8 %) ja muista lisäainekemikaaleista. Periaatteessa pääraaka-aineena voi- daan käyttää mitä tahansa muutakin lignoselluloosaa sisältävää kuitua, esimerkiksi rakennus- jätepuuta. Raaka-aineen tulee kuitenkin olla riittävän halpaa, joten maa- ja metsäsektorien vä- häarvoiset sivuvirrat ja marginaalimaiden ylijäämätuotokset ovat ensisijaisia raaka-aineita. Sahojen käyttämästä tukkipuusta 10–15 prosenttia päätyy sahanpuruksi. Sahateollisuuden suu- ren tuotannon seurauksena sahanpurua syntyy Suomessa vuosittain merkittävästi. Vuonna Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 76 2020 metsäteollisuus käytti Suomessa tukkipuuta 24,7 miljoonaa kuutiometriä, mistä lasken- nallisesti syntyi purua 2,5–3,7 miljoonaa kuutiometriä. Yleensä puru poltetaan joko sahan omassa lämpölaitoksessa tai jossakin muussa lähellä sijaitsevassa energialaitoksessa. Joissakin tapauksissa sahanpurua käytetään raaka-aineena myös sellun tuotannossa. Sahanpurusta voi- daan valmistaa myös bioetanolia ja tulevaisuudessa ehkä kaupallisesti myös rehuaineksia esi- merkiksi kalankasvattamoille. Tosin bioetanolin tuotantoon sahanpurun hinta kuljetuksineen saattaa olla liian korkea. Sahanpurua käytetään myös lastulevyn valmistuksessa siten, että las- tulevystä noin 70 prosenttia on purua ja 30 prosenttia muita hakejakeita sekä sidosaineita ku- ten liimoja. Suomessa toimii yksi lastulevytehdas, jonka tuotantokapasiteetti on 100 000 m3. Basaujaunin kaltainen vaahtorainattu puukuitupohjainen eristelevy kehitettiin kymmenkunta vuotta sitten Saksassa. Myös se perustuu puumassan vaahdottamiseen (tai paisuttamiseen) il- mapuhalluksen avulla. Fraunhoferin mukaan sen kehittämä Woodfoam-eristelevy voidaan val- mistaa kokonaan uusiutuvista raaka-aineista: lehti- tai havupuusta, mekaanisen metsäteollisuu- den sivuvirroista tai esimerkiksi oljesta tai hampusta. Levyä voidaan muokata joko jäykäksi tai joustavaksi. Fraunhoferin mukaan valmistuksessa ei tarvita synteettisiä sidosaineita ja levy voi- daan kierrättää paperina. Palonestoaineita siihen voidaan lisätä. Vaikka Fraunhofer esitteli eris- televyn jo vuonna 2014, se kertoo edelleen optimoivansa tuotantoprosessia ja arvelee, että laajamittaiseen tuotantoon levy voisi päästä muutaman vuoden päästä. Vielä viisi vuotta sitten Fraunhofer kertoi, että raaka-aineet ovat 100 prosenttisesti uusiutuvia, mutta nykyään se il- moittaa, että ”melkein kaikki” niistä ovat uusiutuvia60. Fraunhofer on kehittänyt levystään myös muita versioita, esimerkiksi sellaisen hybridiratkaisun, jossa alumiinista valettuun pesusienimäiseen metallikehikkoon on ruiskutettu vaahdotettua puumassaa ja lopputuloksena saadun hybridilevyn pinnat on päällystetty metallilevyillä. Tällä tavoin on saatu kevyt itsekantava HoMe-levy (Holz-Metal). Toinen hybridiratkaisu perustuu sandwich-rakenteeseen: betonisen rakennusharkon sisällä oleva polyuretaanieriste on korvattu Woodfoam-eristeellä. Siitä on kehitetty myös toinen versio, jossa rakenteen betonisia ulkoker- roksia on vahvistettu tekstiilikuiduin (teräs-, hiili-, lasi- tai muiden polymeerikuitujen avulla), jolloin elementeistä on saatu ohuempia ja kevyempiä61. Korvaavien ja korvattavien eristelevyjen tärkeimmät vertailtavat ominaisuudet on esitetty Tau- lukossa 17. Korvaavia ratkaisuja on verrattu korvattaviin, ja vertailussa on käytetty seuraavaa asteikkoa: 0 = sama kuin korvattava, + = parempi kuin korvattava, ++ = huomattavasti parempi kuin korvattava, - = huonompi kuin korvattava, - - = huomattavasti huonompi kuin korvattava. 60 https://www.wki.fraunhofer.de/en/departments/hnt/profile/research-projects/wood-foam.html 61 https://www.wki.fraunhofer.de/content/dam/wki/en/documents/media-center/information-mate- rial/flyers-and-fact-sheets/hnt/FactSheet_HNT_New-hybrid-material-made-from-wood-and-metal-for- lightweight-construction_2019-02.pdf Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 77 Taulukko 17. Korvaavien ja korvattavien eristelevyjen ominaisuudet. Korvaavien raken- nuseriste-materiaa- lien suhde nykyi- siin materiaaleihin Uudelleenkäyttö Uusio-käyttö Energia- käyttö Kaato- paikkasi- joitus Bioha- joavuus maassa Kestävyys- käyttökoh- teessa Paino  Eristys- kyky  Hinta  EPS ja XPS  referenssit Mahdollista, mutta käy- töstä poistetulle tuotteelle ei ole käytössä erilliske- räystä sekä kattavaa hyö- dyntämisjärjestelmää. Leikkujätteet kerätään Ei ole käytössä eril- liskeräystä sekä kattavaa hyödyntä- misjärjestelmää Mahdollista ?  Eivät hajoa Hyvä Kevyt Hyvä ref Vaahtorainattu sel- lukuituperusteinen eristelevy seinissä (Basajaun) + mahdollista + mahdollista + + + + hengittävä rakenne ― altis kos- teudelle ― hieman paina- vampi 0 samaa ei tiedossa Kevytsora (maa- rakent., kattorat- kaisu) + mahdollista ? ― ei sovellu ? ― + ― ― paljon paina- vampi ― ― paljon huo- nompi 0 Vaahtolasilevy ja vaahtolasimurske (maarakent., kella- rin seinä) + mahdollista ? ― ei sovellu ? ― + ― ― paljon paina- vampi + + 0 Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 78 8.4. Rakentaminen / suojamuovi betonille tai puurakenteille 8.4.1. Rakennustyömaiden pakkausmuovit Rakennustyömailla syntyy jätemuovia muun muassa pakkauksista, asennuksien hukkapaloista ja betonivalun peitteenä käytetyistä muoveista. Rakennustyömaan muovin erilliskeräyksessä on merkittävä kasvupotentiaali. Rakentamisen muovit green deal -sopimus 2020–2027 on vauh- dittamassa rakennusalalla käytettyjen kalvomuovien kiertotaloutta. Vuonna 2020 joulukuussa solmitussa sopimuksessa esitetään toimenpiteet ja mittarit alalla toimiville yrityksille. Sopimuksen tavoitteena on: • lisätä kalvomuovien erilliskeräystä ja parantaa kierrätykseen valmistelua, • tehostaa kalvomuovien uudelleenkäyttöä ja kierrätystä • lisätä kierrätysmateriaaleista valmistettujen muovien käyttöä rakentamisen toimitusketjussa ja rakentamisessa • optimoida ja vähentää ympäristön kannalta kestävästi kalvomuovien kulutusta • lisätä kierrätettyjen kalvomuovien käyttöä kalvomuovien tuotannossa niin, että vuoden 2027 loppuun mennessä tuotannossa käytetyistä raaka-aineista 40 % on kierrätettyjä kalvomuoveja. Tämä vapaaehtoinen green deal -sopimus on voimassa 2027 saakka ja kattaa alkuvaiheessa rakentamisen toimitusketjun ja rakentamisen kalvomuovit (rakennustuotteiden pakkaami- seen ja sisällä tapahtuvaan suojaamiseen käytettävät muovit, joita kertyy muoveista volyymil- tään eniten uudis- ja korjausrakentamisen työmailla). Näin ollen sopimus on tarkoitettu raken- nustuotteiden valmistukseen, kalvomuovin tuotantoon, rakentamiseen ja urakointiin sekä jäte- huollon ja kierrätyksen alan toimijoille62. Eri muovien soveltuvuus lajitteluun, jatkokäsittelyyn sekä uusiomuovin markkinat (Suomen Uu- siomuovi) (Katri Luoma-aho 2020. Kaikki muovi kiertää -toimenpidesuunnitelma pakkausmuo- vin kierrätyksen edistämiseksi) on esitetty Taulukossa 18. 62 https://sitoumus2050.fi/rakentamisen-muovit#/ Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 79 Taulukko 18. Kaikki muovi kiertää. Pakkausmuovin toimenpidekartta loppuraportti AFRY. Lajittelu Jatkokäsittely Markkinat LDPE-kalvo (myös green PE) Ok Ok Ok HDPE Ok Ok Ok PP kovat pakkaukset Ok Ok Ok PP-kalvo Ok Oka - A-PET Ok Ok Ok C-PET ja PET-G (Ok) - - PS Ok (Ok)b -c EPS d - - - PVC e ja PVDC Ok - - PLA ja muut biohajoavat - - - OXO-hajoavat - - - a) Uusiomuovista valmistettu PP-kalvo ei ole kirkas b) PS lajitellaan ns. ”sekamuovi” -ryhmään, jonka kierrätys on tapauskohtaista c) Käyttö vähäistä, rajalliset markkinat d) EPS (styrox) kuluttajapakkaukset; yrityspakkauksilla omat kierrätysjärjestelmänsä e) PVC ei sovi kuluttajapakkauskierrätykseen 8.4.2. Betonin jälkihoito/suojamuovi Betonoinnin jälkeen täytyy aloittaa betonin jälkihoito välittömästi, jotta sen halkeilu saadaan minimoitua. Lyhin jälkihoitoaika on yleensä kolme vuorokautta, mutta pakkasen, kulutuksen tai kemiallisen rasituksen alaiseksi joutuvilla rakenteilla sen tulee olla vähintään seitsemän vuoro- kautta. Nykyiset vaihtoehdot betonin jälkihoidolle ovat betonipinnan peittäminen muovikalvolla, kas- telu ja nestemäisten jälkihoitoaineiden käyttö. Kaikilla vaihtoehdoilla on omat hyvät ja huonot puolensa. Betonipinnan peittäminen muovikalvolla: • Tehdään mahdollisimman nopeasti valun jälkeen eli heti kun betoni kestää kävelemisen. • Estää kutistumahalkeamien synnyn. • Mahdollisuus suojata tuore pinta sateelta. Kun betonipinnalle ei kerry vesikerrosta, tapahtuu kuivuminen pinnoituskosteuteen nopeammin. Betonipinnan kastelu: • Ei voida käyttää talviolosuhteissa. • Jos laatan betonoinnissa on käytetty normaalibetonia nopeammin kuivuvaa betonia ja tavoitteena on pinnan aikainen pinnoittaminen niin jälkihoitona ei tällöin luonnollisestikaan kannata käyttää vesihoitoa. • Pintaa kastelemalla plastisia kutistumishalkeamia, jotka syntyvät heti valun jälkeen, ei voida ehkäistä, sillä kastelu tai sumuttaminen voidaan aloittaa vasta, kun vesi ei enää huuhdo sementtiä ja hienoainesta pinnasta. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 80 Nestemäisen jälkihoitoaineen käyttö: • Aine muodostaa betonin pinnalle lähes täysin kosteutta läpäisemättömän kalvon. • Jälkihoidon onnistuminen varmistetaan lisäksi muovipeitolla tai käyttämällä tehokkaita betonin pintaan telattavia jälkihoitoaineita. • Jos betonipinta käsitellään myöhemmin esimerkiksi maalamalla tai pinnoittamalla, jälkihoitoaine joudutaan poistamaan mekaanisesti tartunnan parantamiseksi. Jälkihoitoaineita on useita: jos käytetty aine on itsestään haihtuvaa, mekaanista käsittelyä ei tarvita. Betonisuojauksessa muovi likaantuu ja sen uudelleenkäyttö on harvinaista. Betonin jälkihoi- dossa käytetty muovi voidaan korvata voimapaperin kaltaisella tuotteella, johon on tuotu so- piva pinnoite. Myös tällöin täytyy varmistua, että kosteuden haihtuminen betonipinnalta on estetty tai minimaalinen, koska vain siten voidaan välttyä halkeamien muodostumiselta. 8.4.3. Muovisuojaus työmaalla Puurakentamisessa käytetään suojapeitteitä suojamaan työmaalle tuotua puutavaraa tai puu- rakenteita (kääremuovi). Suojapeitteiden tarve puutavaralle on lyhytaikainen, kun sen sijaan itse rakentamisessa tarve suojapeitteille on yleensä useita kuukausia. Julkisivujen suojauksessa käytetty peitemuovi on ohut ja voi käyttöaikana rikkoontua, jolloin uudelleenkäyttö ei ole vaihtoehto. Vaihtoehtoisen materiaalin täytyy kestää säärasitukset ja es- tää rakenteen / puutavaran kastuminen. Korjauskohteissa sen täytyy myös estää pölyjen leviä- minen ulkopuolelle. Tietyt paperituotteet voisivat olla potentiaalisia vaihtoehtoja muoville, mutta niiden toimivuu- desta ei löydy vielä julkista materiaalia. Kehitystyötä on meneillään. 8.4.4. Rakennusmuovien keräys ja kierrätys Suomen Uusiomuovi Oy on muovipakkausten virallinen tuottajayhteisö, jonka tehtävänä on vastata yli 2500 yrityksen lainmukaisen pakkausten tuottajavastuun toteutuksesta. Päätehtäviin kuuluvat muovipakkausten keräysverkoston ja kierrätyksen järjestäminen sekä pakkausten kier- rätettävyyden edistäminen. Muovin keräys on järjestetty keräystä hoitavien yhteistyökumppaneiden kautta kuten esim. Lassila &Tikanoja, Remio, Encore ympäristöpalvelut, ym. yhteensä 62 terminaalin kautta.63 Muovipakkausten talteenotto rakennustyömailta (mm. elementtien suojat, eristepakkaukset jne.) on ollut vähäistä. Rakennustyömaiden tilanpuute, työntekijöiden motivaatio, osaaminen sekä taloudellisten kannusteiden puute ei ole kannustanut muovin erilliskeräykseen. Myöskään tilaajat eivät ole yleensä edellyttäneet erilliskeräyksen järjestämistä. Trendi kuitenkin on, että rakennustyömaalla syntyvän pakkausmuovin erilliskeräys lisääntyy merkittävästi lähivuosina ra- kennusyritysten itselleen asettamien kierrätystavoitteiden ja Rakentamisen muovit green deal -sopimuksen 2020–2027 toimeenpanon ansiosta. Yrityspuolella esimerkiksi pakkauksissa käytettyä kalvomuovia kerätään talteen noin 90–95 %. Kierrätetylle hyvälaatuiselle PE-granulaatille löytyy markkinoita ja uusia kierrätyskohteita. 63 Suomen Uusiomuovi Oy:n terminaalit yrityspakkauksille | Suomen Uusiomuovi Oy Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 81 Haaste materiaalin hyödyntämiselle onkin uusiogranulaatin laatu sekä uusiotuotteen valmis- tusprosessi. 8.4.5. Esimerkkejä polyeteenimuovin kierrätyslaitoksista A-Kassi Ky valmistaa pakkausratkaisuja pakkaavalle, kuljettavalle ja varastoivalle teollisuudelle (myös rakennusmateriaalien suojaukset). Tuotteet voidaan valmistaa osin myös uusiomuovista. Materiaalina oman tuotannon hukkajakeet sekä yhteistyökumppaneiden korkealaatuinen PE- LD kierrätysmuovi. Art-Pak-Oy valmistaa Art-Pak Film:ia, joka on vahva käärekalvo sahatavaran suojaukseen. Siinä kierrätetty raaka-aine on osittain peräisin suljetun kierron prosessista, jossa vanha sahatavara- kääre muuttuu uudeksi sahatavarakääreeksi. Raniplast valmistaa sahatavarankäärettä ja kutistekalvoa osittain LDPE-uusiomuovista (Ra- niWPC, tehokas sahatavarakääre ja RaniShrink, Kestävä kutistekalvo vaativiin pakkaustarpei- siin)64. Tuotteena on myös suojakalvo betonivalujen suojaksi, RANI (RaniProtec, väritön 0,2 mm 3x45m 135 m²). Sauplast Oy valmistaa kotimaista vahvaa suojakalvoa muun muassa rakennusaikaiseen suo- jaamiseen ja peittelyyn. Raaka-aineena käytetään tuotannossa syntyvää hukkakalvoa ja sekä markkinoilta hankittua keräysmuovia. Sauplastin tuotannosta merkittävä osa on kierrätettyä materiaalia. Sauplast valmistaa kierrätysmuovista mm. suoja- ja peitekalvoja, arkkeja, huppuja, kasseja, säkkejä ja pusseja, niin irto- kuin rullatuotteina. Laitteita ja menetelmiä kehittämällä on päästy aiempaa kestävämpiin ja silti ohuempiin kalvoihin.65,66 Myös Amerplast on vastikään liittynyt Rakentamisen muovit green deal –sopimukseen. Fortumilla on kaksi muovinkierrätyslaitosta: Riihimäen Kuulojan laitos, joka vastaanottaa eril- liskerättyjä kuluttajapakkauksia ja prosessoi niistä uusioraaka-ainetta, sekä Riihimäen Kynttilä- tien laitos, joka vastaanottaa teollisuudesta erilliskerättyä muovijaetta, josta valmistetaan uu- siomuovituotteita kuten tolppia ja profiileja. Kierrätykseen kelpaava muovi päätyy uusiotuotteisiin ja rejekti ohjataan energiahyötykäyttöön. Molemmat laitokset käsittelivät vuonna 2018 (arvio) yhteensä n. 14 000 t muovia, josta kulut- tajapakkauksien osuus oli 10 000 t/v. Kuluttajapakkauslaitoksen kapasiteetti on 30 000 t/v (Smart&Clean-säätiön ’Kaikki muovi kiertää’-hankkeessa tehtyyn Fortumin haastatteluun v. 2018).67 Riihimäellä Fortumin kiertotalouskylässä toimii myös 100 000 tonnin kapasiteetin laitos, jossa pystytään mekaanisesti erottelemaan sekajätteestä eri jätelajit talteen (Circ Hub). Fortum Circo -kierrätysmuovi valmistetaan pääasiassa kotitalouksien muovipakkausjätteestä, joka lajitellaan ja jalostetaan Fortumin muovijalostamossa tasalaatuiseksi raaka-aineeksi. For- tum Circoa on saatavilla HDPE-, LDPE- ja PP-granulaattina. Nämä uusiogranulaatit soveltuvat 64 Tehokas kalvo puutavaran suojaukseen | Raniplast 65 https://www.sauplast.fi/kiertotalous/ 66 https://www.sauplast.fi/tuotteet/kierratysmuovituotteet/ 67 Kierrätystuotteet- ja palvelut | fortum.fi Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 82 osaksi olemassa olevia tuotantoprosesseja ja raaka-ainetta voidaan räätälöidä asiakaskohtaisiin tarpeisiin. Kujalan jätekeskuksessa, Lahdessa, otettiin vuonna 2016 käyttöön LATE-lajittelulaitos, joka täydentää syntypaikalla tapahtuvaa lajittelua mekaanisesti noin 65 000 tonnin vuosikapasitee- tilla. Muovi päätyy pääosin energiahyödyntämiseen. Lassila & Tikanoja: Muovinaattori käsittelee yrityksissä syntyviä muoveja. Merikarvian laitok- sen kapasiteetti on 20 000 tonnia muovia vuodessa.68 Laitoksen jätemuovin käsittelylinjastossa on käytössä uusi pesutekniikka, jonka avulla voidaan käsitellä entistä likaisempia ja haasteelli- sempia muoveja. Tehdas valmistaa yli 100 erilaista uusiomuoviraetta, joita hyödynnetään pää- osin kotimaisessa muoviteollisuudessa. Erityisesti kaupan alalla ja rakentamisessa syntyy valta- via määriä sellaista likaista jätemuovia, jonka kierrättäminen on aiemmin ollut hankalaa. Remeolla on uusi laitos Vantaalla, jossa käsitellään rakentamisen, kaupan yms. muoveja. Re- meo hyödyntää laitoksellaan ZENRoboticsin älyteknologiaa jakeiden erottelussa. Pohjanmaan Hyötyjätekuljetus Oy; Käytössä on keräysmuovin kaasutus- ja nesteytysproses- silaitos. Pilot-laitoksessa käsitellään muovia noin 800 tonnia/v ja siellä valmistetaan öljyä noin 3000 m3 vuodessa. Käyttää teollisuuden ja kaupan erilliskerättyä pakkausmuovia ja hylky- muovia. Yrityksen täyden mittakaavan laitoksessa valmistuisi öljyä 20 000 m3 vuodessa (Pilot- laitoksen ympäristölupa). Öljyn käyttötarkoitus olisi pääasiassa käyttö polttoaineena. Merkittävistä toimijoista Nesteen tavoitteena on käsitellä vuosittain miljoona tonnia jäte- muovia kemiallisesti nesteytystekniikalla vuodesta 2030 lähtien (Uusiouutiset 1/2020). Neste on muovitiekartassaan todennut, että parantuva lajittelu ja keräys lisäävät myös mekaaniseen kierrätyksen sopimattoman muovin määrää. Neste on antanut myös vapaaehtoisen sitoumuk- sen muovin kierrätyksen lisäämisestä, joka perustuu Euroopan komission kehotukseen vapaa- ehtoisista sitoumuksista kierrätetyn muovin käytöstä tai valmistuksesta. Uuden kemiallisen kierrätyslaitoksen rakentaminen pääkaupunkiseudulle on epätodennäköistä mutta muualle eteläiseen Suomeen hyvien kuljetusyhteyksien varrelle hyvin mahdollista. Rakennusmuovien kierrätyksestä haastateltiin muoviarvoketjun toimijoita. Vastaukset ovat esi- tetty Taulukossa 19. 68 Muovin kierrätys - Muovinaattori (lt.fi) Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 83 Taulukko 19. Kyselyvastauksia arvoketjun toimijoilta rakennusmuovien kierrätyksestä Mitkä tahot ottavat vastaan jätemuovia (EPS/XPS-levyt, be- tonin suojamuovit)? Kuinka suuri osa menee kierrätyslai- toksiin? Minne loput menee? Onko muovin tal- teenotto/kierrätys riittävän tehokasta? Jos ei, miten sitä voitaisiin parantaa? Onko kierrätetylle materiaaleille ja niistä valmistetuille tuotteille kysyntää markkinoilla? Mikä muu kuin epäpuh- taudet (alempi laatu) estää kysynnän? Kierrätetyt materiaa- lit ja vaihtoehtoiset materiaalit: Mitä es- teitä voi olla kaupal- listamiselle? Millaisena näette suo- malaisten yritysten ja tutkimuslaitosten edellytykset kehit- tää/innovoida muovia korvaavia materiaa- leja ja muita kiertota- lousratkaisuja suh- teessa kilpailijoihin? Millaisia innovaa- tio- ja yritystoimin- tamahdollisuuksia liittyy tuotteiden uudelleenkäyttöön kertakäytön vaihto- ehtona? R ak en nu st eo lli su us R T -Vuoden 2027 lop- puun mennessä tuo- tannossa käytetyistä raaka-aineista 40 pro- senttia tulisi olla kier- rätettyjä kalvomuovia; - GreenDeal sopimus U us io m uo vi o y -Pakkaukset jätehuol- toyhtiön kautta: L&T, Remio, Encore ympä- ristöpalvelut ym. -Yrityspakkauksille tarkoitettuja terminaa- leja yhteensä 62 kpl. Ottavat vastaan puh- taita muovipakkauk- sia ja kääreitä (PE- LD). -Yrityspuolella pak- kauksien kierrätys 90–95 %. -Uusiomuovilla kartoi- tusmuistio yrityspak- kauksille (Excel); Pakkausmuovin ke- räys on järjestetty hy- vin. Uusiomuovilla 62 vastaanottoterminaa- lia. EUn muovistrate- gia edellyttää, että vuonna 2030 kaikki muovipakkaukset on valmistettu kierrätet- täväksi tai uudelleen käytettäväksi. Kalvomuoville on markkinat olemassa, kuitenkin puhtaus vai- kuttaa Haaste uusiogranlaa- tin laatu ja uusiotuot- teen valmistuspro- sessi, jossa eri sää- döt kuin neitseellisesti valmistetulla muovilla. Myös uusiotuotteen laatu tärkeä. Uusia tuotekehityspro- jekteja menossa Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 84 La as ila ja T ik an oj a EPS/XPS ottavat vas- taan ainakin pari val- mistajaa kuten Bewi Finland ja Finnfoam sekä L&T Ympäristö- palvelut. Muista ei meillä tietoa. LD-PE ottavat vas- taan jätehuolto yrityk- set eli esim. L&T Ym- päristöpalvelut. L&T:llä menee kaikki kierrätyslaitoksiin muista emme valitet- tavasti osaa sanoa. Ei ole. Kierrätetyn materiaalin käyttäjiä ei ole riittävästi. Syn- typaikka lajittelua ei tehdä rakennustyö- mailla riittävästi vaan muovit ohjataan polt- toon. Ei ole. Kotimaiset val- mistajat ostavat use- asti kierrätys muo- vinsa mieluummin ul- komailta. Laatu ei ole ongelma. Esim. L&T:llä on oma pesu- laitteistonsa erilliske- rätylle kalvomuoville. Ei tiedetä mitä tarkoi- tetaan vaihtoehtoisilla materiaaleilla niin emme lähde arvaa- maan. Muovi on ma- teriaalina yksi maail- man parhaista, jos se vaan kerätään käytön jälkeen talteen ja kier- rätetään uudelleen raaka-aineeksi. Suomessa on mieles- tämme hyvin tieto tai- toa muovin korvaavien materiaalien kehittämi- seen. Mieleen tulee esim. tuotteiden vuokraus toiminta ja tuottei- den jakamisalustat eli yhteisomistus mahdollisuus Ja ck on F in la nd Otamme vastaan puhdasta EPS-jätettä uusiokäyttöä varten. Me käytämme kaiken vastaanottamamme puhtaan EPS-jätteen tuotantoprosessis- samme. Pystyisimme vastaan- ottamaan enemmän- kin EPS-jätettä. Kaikki vastaanotettu materiaali pystytään hyödyntämään tie- tyissä tuotteissamme Meillä tämä etenee konsernitasolla (Jackon monikansalli- nen toimija), toki Suo- messa varmasti samat edellytykset kuin muu- allakin Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 85 8.4.6. Yhteenveto korvaavien ja korvattavien suojamateriaalien ominaisuuksista Rakentamisen kalvomuovia voidaan mahdollisesti korvata voimapaperin kaltaisella tuotteella. Kun käyttökohteena on betonipinnan suojaus, täytyy varmistua, että kosteuden haihtuminen betonipinnalta on estetty tai minimaalinen. Pakkausmuovin korvaamisen paras vaihtoehto on käyttää kierrätysmuovia. Kierrätetylle hyvälaatuiselle PE-granulaatille löytyy markkinoita sekä myös uusia kierrätyskoh- teita. Haasteena materiaalin hyödyntämiselle on uusiogranulaatin laatu sekä uusiotuotteen val- mistusprosessi. Näyttää kuitenkin siltä, että ”Suomessa on varsin helposti saavutettavissa Ra- kentamisen muovit green deal –sopimuksen 40 prosentin tavoite kierrätyskalvomuoviraaka- aineen käytöstä uusiokalvomuovien tuotannossa. Tekniset valmiudet ovat olemassa muovite- ollisuudella, kuten Amerplast tai Raniplast” (kommentti: Muoviteollisuus ry:n toimitusjohtaja Vesa Kärhä, kiertoon rakentamisessa! -tilaisuus, Ympäristöministeriö,16.11.2021). Rakentamisen kalvomuovien keräys ja kierrätys tulee lähivuosina kasvamaan green deal -sopi- muksen toimeenpanon myötä. Green deal -sopimuksen ensimmäinen sopimuskausi ulottuu vuoteen 2027 asti ja se kattaa koko rakentamisen arvoketjun. Arvoketju kattaa rakennustuot- teiden valmistuksen, kalvomuovien tuotannon, rakentamisen toimitusketjun, eli kaupan ja ra- kennuskonevuokrausalan toimijat, urakoinnin, jätehuollon ja kierrätyslaitokset. Korvaavien ja korvattavien suojamateriaaliratkaisujen tärkeimmät vertailtavat ominaisuudet on esitetty Taulukossa 20. Korvaavia ratkaisuja on verrattu korvattaviin, ja vertailussa on käytetty seuraavaa asteikkoa: 0 = sama kuin korvattava, + = parempi kuin korvattava, ++ = huomatta- vasti parempi kuin korvattava, - = huonompi kuin korvattava, - - = huomattavasti huonompi kuin korvattava. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 86 Taulukko 20. Korvaavien ja korvattavien suojamateriaaliratkaisujen ominaisuudet. Korvaavien peite- kalvomateriaalien suhde nykyi- siin materiaaleihin Uudelleen- käyttöaste Uusio-käyttö- aste Energiakäyttö Kaatopaikkasi- joitus Bio-hajoavuus maassa Kestävyys käyttökoh- teessa Paino  Eristyskyky  Hinta  PE-LD  referenssi mahdol- lista mutta usein likainen ?  Käytetään ?  Ei hajoa Hyvä Kevyt Eristää hyvin kosteuden haih- tumisen ref pinnan kastelu ei vertailtavissa ei vertailtavissa ei vertailtavissa ei vertailtavissa ei vertailtavissa ei vertailtavissa ei vertailtavissa ―voidaan aloit- taa vasta myö- hemmin, haittana hiushalkeamat edullista nestemäinen jälki- hoitoaine ei vertailtavissa ei vertailtavissa ei vertailtavissa ei vertailtavissa ei vertailtavissa ei vertailtavissa ei vertailtavissa + eristää hyvin, mutta joudutaan poistamaan, jos tarvitaan pinnoi- tusta tai maa- lausta ? useita lajeja paperiratkaisu (kehitteillä) ? + 0 + Hajoaa 0 0 ? ref Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 87 8.5. Maanviljelys / kateviljelyn katepeite 8.5.1. Katepeitteiden käyttö ja markkinat Maanviljelyksen katepeite antaa viljelijälle mahdollisuuden parantaa sekä laadullisesti, että määrällisesti satoa ja vähentää tuholaistorjunta-aineiden, lannoitteiden ja kasteluveden käyt- töä. Perinteinen materiaali katepeitteille on polyeteenimuovi PE, mutta myös etyleeni-vinyy- liasetaattimuovia (EVA) ja polyvinyylikloridimuovia (PVC) käytetään. Nämä muovit eivät hajoa maaperässä ja ne pitäisi poistaa maasta jokaisen viljelykauden päätteeksi. Monissa maissa maa- perään jätettävä biohajoamaton katekalvo on suuri ongelma. Biohajoavien katepeitteiden ke- hittämisen lähtökohta on ollut vähentää maaperään kertyvää makro- ja mikromuovia. EU:n alu- eella arvioidaan perinteisestä katemuovista maahan jäävän 5–25 %69. Kiinassa arvioidaan kai- kista maatalousmuovikalvoista maaperään jäävän n. 19 %70. Katepeitteiden sijasta käytetään myös maatuvia katemateriaaleja kuten olkea, vesihyasinttia, kuorihaketta ja erilaisten viljelykasvien jäännösjätevirtoja71. Biohajoavien filmien ja paperipoh- jaisten materiaalien yleistymistä on hidastanut mm. niiden korkeampi hinta. Kun otetaan huo- mioon perinteisen muovin poiston kustannukset, muovijäänteiden ympäristövaikutukset ja vai- kutus maaperän tuottavuuteen, kustannuserot biohajoamattoman muovin ja biohajoavien ka- tepeitteiden välillä kaventuvat72. Vuonna 2014 maailmanlaajuisesti peitettiin 80 000 km2 viljelymaata katepeitteillä73. Euroopassa arvioidaan vuosittain käytettävän 85 milj. kg katemuovia.74 Tällä hetkellä muovisia katepeitteitä käytetään eniten Kiinassa ja Yhdysvalloissa. Kiinan osuuden katepeitteiden globaalista pinta- alasta on arveltu olevan jopa 60 prosenttia. Muovisten katepeitteiden käyttö on lisääntynyt viimeisten vuosikymmenien aikana erittäin nopeasti nimenomaan Kiinassa, jossa niiden pei- tossa on nykyään 20 miljoonaa hehtaaria, noin 13 prosenttia viljelymaasta75. Tämä vastaa Suo- men metsien pinta-alaa. Kiinassa erityisongelma on se, että käytetyt katepeitteet ovat yleensä hyvin ohuita, 4‒8 mikro- metriä, minkä vuoksi ne repeytyvät helposti eikä merkittävää osaa niistä käytännössä useinkaan saada poistettua viljelyksiltä. Lisäksi ongelmaa pahentaa se, että suuri osa näistä ohuista kat- teista on PVC:tä, jonka pehmentimenä käytetään jopa 50 % ympäristölle ja ihmiselle haitallisia ftalaatteja76. Tutkimusten mukaan joidenkin alueiden pelloilla ja peltomaassa on jopa 69 https://ec.europa.eu/environment/system/files/2021-09/Agricultural%20Plastics%20Final%20Re- port.pdf 70 https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acs.est.1c04369 71 https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-030-22301-4_1 72 https://www.mdpi.com/2073-4395/9/1/36 73 https://www.vttresearch.com/sites/default/files/julkaisut/muut/2014/VTT-R-00555-14.pdf 74 Novamont kertoo nettisivuillaan v. 2020: Approximately 85,000 metric tons of plastic mulching film are used in Europe every year, a total surface area of 460,000 hectares. 75 https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1748-9326/9/9/091001/meta 76 https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1748-9326/9/9/091001/meta Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 88 50‒200 kg/ha eri asteisesti pilkkoutunutta katemuovia. Kiinan hallitus onkin kannustanut vilje- lijöitä lisäämään hieman paksumpien, noin 10 mikromilliä paksujen muovikatteiden kuten myös biohajoavien katteiden käyttöä. Yhdysvalloissa ja Euroopassa käytetään yleensä 10‒20 mikro- metrin paksuisia katepeitteitä, so. noin 3‒5 kertaa paksumpia kuin Kiinassa, minkä takia ne kestävät paremmin ja voidaan saada paremmin kerättyä pois pelloilta. Katepeitteiden kokonaismarkkina on tällä hetkellä noin 4 miljardia USD77. Siitä biohajoavien katepeitteiden markkina oli vuonna 2019 noin 45 miljoonaa USD78. Karkeasti arvioiden vuonna 2019 biohajoavien katepeitteiden markkinaosuus oli siis 1‒2 %. Luku on samaa suuruusluokkaa kuin biomuovien osuus kaikista muoveista yleisesti. Euroopassa maatalousmuovien markkinoi- den ennustetaan kasvavan n. 5 % vuosittain ja pääasiallinen kasvu tapahtuu muovikalvojen kohdalla79. Merkittäviä biokatteiden valmistajia ovat mm. BASF (Saksa), BioBag (Norja, tehdas Virossa), Novamont (Italia), Organix (Yhdysvallat), Barbier (Ranska), Plastika Kritis (Kreikka), Imaflex (Ka- nada), Robert Marvel (Yhdysvallat) ja Armando Alvarez (Espanja). Kuitukangas katepeitteet (mulch textiles, mulch-mats) ovat yleensä polypropeenia PP. Myös PLA:sta valmistettuja kuitukankaita ja PLA:n ja PP:n sekotteita on markkinoilla. Kuitukangas ka- tepeitteitä valmistavat esimerkiksi Freudenberg Nonwovens (PP) ja DSTG (PLA). 8.5.2. Perinteistä muovia korvaavat materiaalit katepeitteissä Termoplastinen tärkkelys (thermoplastic starch TPS) oli v. 2015 yleisin katepeitteissä käytetty maassa biohajoava materiaali80. Muita biopohjaisia ja biohajoavia polymeerisiä katepeitemate- riaaleja ovat mm. tärkkelys, PLA, PBAT, selluloosa ja polyhydroksialkanoaatit81 sekä näiden eri- laiset seokset. Erilaisten viljelykatteiden toimivuutta ja markkinapotentiaalia arvioitaessa on huomattava, että markkinoilla nykyään toimivat suuret valmistajat tyypillisesti räätälöivät kate- tuotteitaan erilaisiin tarkoituksiin: eri kasveille, lämpötiloille, sademäärille ja erilaisiin säteilyolo- suhteisiin. Esimerkiksi ranskalainen maatalouskatteiden, muiden maatalousmuovien ja pak- kausmateriaalien valmistaja Barbier tarjoaa asiakkailleen opastusta oikeanlaisen viljelykatteen valintaan esittämällä auringonsäteilyn voimakkuuden maantieteellistä vaihtelua kuvaavan kar- tan. Suomessa on tehty julkista kehitystyötä paperipohjaisen katepeitteen kehittämiseksi pohjalta vuosina 2010–201382. Sittemmin Walki on alkanut valmistamaan paperipohjaista maatuvaa ka- tepeitettä83. Walki®Agripap on valmistettu voimapaperista, joka on päällystetty biohajoavalla päällystekerroksella, mikä hidastaa paperin muutoin liian nopeaa hajoamista. Walki®Agripap 77 https://www.industryarc.com/Research/Mulch-Films-Market-Research-505106 78 https://www.imarcgroup.com/biodegradable-mulch-films-market 79 https://ec.europa.eu/environment/system/files/2021-09/Agricultural%20Plastics%20Final%20Re- port.pdf 80 https://doi.org/10.1016/j.polymertesting.2018.02.019 81 https://doi.org/10.3389/fmicb.2018.00819 82 https://www.vttresearch.com/sites/default/files/julkaisut/muut/2014/VTT-R-00555-14.pdf 83 https://www.walki.com/case_stories/naturalmulchingpaperachievesexcellentresultsinfieldtests.html Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 89 hajoaa lopulta maaperässä84. Jos aiemmin mainittu maailmanlaajuisesti muovikatteilla peitetty 80 000 km2 viljelymaata peitettäisiin paperikatteella (paino 60–100 g/m2), tarvittaisiin vuosittain 4,8–8,0 milj. tonnia paperikatetta. Vertailuna Suomen paperin tuotanto vuonna 2020 oli 4,5 milj. tonnia85. Fossiilisesta muovista valmistettujen katepeitteiden ja biohajoavien katepeitteiden ohella käy- tetään myös orgaanisia, kiinteitä katemateriaaleja kuten olkea, vesihyasinttia, kuorihaketta, jär- viruokoa ja erilaisten viljelykasvien jäännös- tai sivuvirtoja86. Kiinteiden organisten katteiden osalta on huomattava, että esimerkiksi olki ja järviruoko kuluttavat typpeä maatuessaan (niillä on korkea C/N-suhde). Tämän takia ne eivät sovellu katteiksi kaikille kasveille ja maalajeille. Olki soveltuu esimerkiksi perunalle. Oljessa ei saa olla liikaa torjunta-ainejäämiä, jos sitä käyte- tään esimerkiksi luomutuotannossa. Tavallisesti olki on Suomessa järkevää palauttaa maahan – etenkin jos viljelyssä käytetään toistuvasti samaa viljelytekniikkaa ja yksivuotista kasvilajia. Tärkkelyksen ja esim. polyesterin seokset Mater-BI. Novamont myy katepeitteiden valmistukseen Mater-Bi materiaalia, joka on tärkke- lyksen ja polyesterin seos. Novamontin mukaan materiaali on saanut sertifioinnin maaperässä biohajoavuudelle87. Mater-Bi-lajeja on kuitenkin paljon erilaisia ja niiden ominaisuudet ja raaka-aineet vaihtelevat käyttötarkoituksen mukaan. BioBag myy Mater-BI:stä valmistettua kal- voa maassa biohajoavana katepeitteenä tuotenimellä BioAgri88. Sitä myydään useana eri lajina, valinta riippuu viljelykasvin ominaisuuksista. Briassoulis et al89 on tutkimuksissaan verrannut kahdentyyppisen kaupallisen maassa biohajoa- van katepeitemateriaalin (Mater-Bi/Novamont ja Ecovio/BASF) ominaisuuksia perinteiseen PE katepeitteeseen (LLDPE/Plastica Kritis). Briassoulisin mukaan tutkittujen biopohjaisten ja maassa biohajoavien kalvojen toiminnallisuus yleisellä tasolla oli tyydyttävä, mutta eroja me- kaanisissa ominaisuuksissa ja vesihöyryn läpäisevyyksissä oli. Kirjoittajien mukaan nämä uudet ympäristöystävällisemmät materiaalit kuitenkin tarjoavat mahdollisuuden uudenlaisiin kestä- viin maanviljelyskäytäntöihin. Bioskan mukaan sen biohajoavien katteiden pääraaka-aineet ovat maissi- ja perunatärkkelys, mutta yksityiskohtaisempaa tietoa raaka-aineista ei ole saatavilla. Salonen et al. (2017) testasivat ja vertailivat biohajoavia katteita fossiilipohjaiseen katemuoviin (ns. mansikkamuovi) vihannesviljelyn rikkakasvien torjunnassa Piikkiössä vuosina 2014 ja 2016. Testatut kalvot olivat Bioska Maatalouskalvo (paksuus 0,015 mm), BioAgri (0,018 mm), Valoska (0,015 mm) ja kaksi erilaista paperikatetta (Walkin ja StoraEnson materiaalit). Tutkimuksen joh- 84 https://www.uusipuu.fi/ratkaisut/biohajoava-viljelykate/ 85 Luonnonvarakeskus 2021. Tilastot >Taulukko: Massa- ja paperiteollisuustuotteiden tuotanto, ulko- maankauppa ja kulutus (1000 t), 2020 86 https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-030-22301-4_1 87 https://www.novamont.com/eng/mater-bi-certifications 88 https://biobagworld.com/products/agriculture/ 89 https://doi.org/10.1016/j.polymertesting.2018.02.019 Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 90 topäätökset olivat seuraavat: ”Katteiden käyttö on tehokas menetelmä vihannesviljelmien rik- kakasvien torjunnassa. Ympäristöhaitallisen ja käyttökustannuksiltaan kalliin muovin tilalle on markkinoilla hyviä biohajoavia katteita. Niitä käytettäessä on viljelytekniikan (kasvualustan muokkaus, katteen levitys, taimien istutus, hoitotoimet) muututtava, koska biohajoavat katteet eivät kestä vastaavia rasituksia kuin muovikalvo. Katteiden käyttö palvelee sekä luomutuotan- non että tavanomaisen tuotannon rikkakasvintorjunnan tarpeita sadon määrän ja laadun tur- vaamiseksi. Tavanomaisessa vihannesviljelyssä rikkakasvien kemiallisen torjunnan vaihtoehdot niukentuvat koko ajan ja tarve integroidun torjunnan ratkaisuille on ilmeinen.” PLA:n ja polyesterin seokset Pelkkä PLA katemateriaalina olisi liian haurasta ja hajoaisi maaperässä liian hitaasti. Siksi siihen lisätään erilaisia muita ainesosia - tyypillisesti sellaisia polymeereja, jotka tuovat viljelykatteelle joustavuutta ja jotka on todettu standardien mukaisesti biohajoaviksi (PBAT, PCL, PHA). Tällai- set polymeerit tai niiden komponentit valmistetaan yleensä kustannussyistä joko kokonaan tai osittain fossiilisista raaka-aineista. Ecovio. Kuten aiemmin jo Mater-BI:n kohdalla kerrotaan, Briassoulis et al.90 on tutkimuksissaan verrannut Mater-Bi:n (Novamont) ja Ecovion (BASF) ominaisuuksia perinteiseen PE katepeittee- seen (LLDPE/Plastica Kritis) ja todennut molemmat biopohjaiset ja maassa biohajoavat kalvot toiminnallisuudeltaan yleisellä tasolla tyydyttäviksi. Paperikatteet Markkinoilla on myös muutamia paperipohjaisia katepeitteitä. Niiden etu on, että ne eivät tuota makro- tai mikromuovia hajotessaan. Agripap-katemateriaalissa (Walki) voimapaperin ylä- ja alapintaan lisätään lakkakerros, jonka avulla paperikatteen hajoamista satokauden aikana hi- dastetaan. Käytännössä kyse on hydrofobisesta (vettä hylkivästä) pintakerroksesta, jonka koos- tumusta ja paksuutta voidaan vaihdella tarpeen mukaan. Agripapin pinnoitteen (lakan) raaka-aineista pieni osa on fossiilisperäistä, mutta sekin on val- mistajan mukaan mahdollista korvata biopohjaisilla. Alun perin tuotteessa oli tarkoitus käyttää hajoamisen hidastamiseen koivusta uutettua pyrolyysiöljyä, mutta sen käyttö katepeitteen val- mistusprosessissa osoittautui liian haastavaksi. Paperikate on muovituotteita kaksi tai kolme kertaa kalliimpi, riippuen otetaanko muovikatteiden poistokustannukset huomioon vai ei. Voi- mapaperista valmistettujen katteiden heikkoutena on myös niiden paksuus ja siten raskaus PE- kalvoihin verrattuna, mikä vaikeuttaa ja hidastaa katteiden asentamista. Walkin asiantuntijoiden mukaan Agripap voisi yleistyä, jos joku suuri elintarvikeyritys alkaisi vaatia sen käyttöä sopimusviljelijöiltään. Tämä puolestaan vaatisi sitä, että kuluttajat olisivat valmiita maksamaan näin tuotetuista elintarvikkeista pientä lisähintaa. Agripapin kaltaiselle tuotteelle löytyy myös muita mahdollisia sovelluskohteita muovien korvaajana, mutta repäisy- lujuuden ja vedenläpäisevyyden kaltaisten ominaisuuksien hallinta vaatii monilta osin vielä jat- kokehitystä. BillerudKorsnäsin voima- ja säkkipaperin tuotannon Pietarsaaressa voidaan arvioida tehtaan ilmoittaman tuotantokapasiteetin perusteella käyttävän vuosittain havupuuta noin 1,1 miljoo- 90 https://doi.org/10.1016/j.polymertesting.2018.02.019 Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 91 naa kuutiometriä (tonniin valkaisematonta havusellua tarvitaan noin 5,6 kuutiometriä havu- puuta). Tämä vastaa noin kahta prosenttia Suomen teollisuuspuun hakkuumäärästä vuonna 2020. Jos nykyisten koneiden viereen rakennettaisiin uusi kokonaan voimapaperiin ja sen ja- losteisiin keskittyvä tehdas, se voisi laskennallisesti valmistaa Agripap-viljelykatetta vuosittain noin 200 000 hehtaarille (2 000 km2), mikäli Agripapin sisältämän voimapaperin painoksi ole- tetaan 80 g/m2 ja tehtaan kapasiteetin käyttöasteeksi 90 prosenttia. Suoraviivaisesti laskien koko Euroopan viljelykatemarkkinan (460 000 ha) täyttämiseksi tarvittaisiin noin 2,5 Pietarsaa- ren kokoista voimapaperitehdasta ja 2,75 miljoonaa kuutiometriä havupuuta. Katekankaat Muoviselle polypropeeni (PP) -kuitukankaalle löytyy markkinoilta korvaajia biohajoavasta PLA- muovista valmistetuista kuitukankaista ja PP/PLA-sekoitekuitukankaista. PLA:n katsotaan ylei- sesti vaativan teollisen kompostoinnin olosuhteet hajotakseen, mutta joidenkin tutkimusten mukaan biohajoavuus maaperässä voidaan saavuttaa sopivien hajottajien läsnä ollessa. Tämä- kin prosessi etenee makro- ja mikromuovivaiheen kautta. Myös joitakin luonnonkuitutekstiilejä kuten juuttia voidaan käyttää katekankaina. 8.5.3. Kriittisiä näkökantoja korvaavien katemateriaalien käyttöön Valmistajien mukaan korvaavat katemuovit on suunniteltu maaperässä biohajoaviksi. Niiden hajoamisesta ei kuitenkaan ole esitetty luotettavaa ja pitkäaikaisiin kokeisiin perustuvaa tutki- mustietoa (Serrano-Ruiz et al. 2021). Biohajoavia muoveja ja niiden erilaisia kombinaatiota on paljon, ja usein niiden tarkka koostumus vaihtelee lajeittain. Valmistajat eivät yleensä kerro biohajoavan katemuovin tarkkaa koostumusta liikesalaisuuden vuoksi. Monet valmistajat esit- tävät sertifikaatteja, jotka todistavat tietyn katemateriaalilajin hajoavan standardien vaatimus- ten mukaisesti maaperässä vähintään 90 %:sti. Tiedemaailma odottaa vielä lisätutkimuksia ke- rääntyykö hajoamattomasta osuudesta maaperään joitain haitallisia partikkeleita. Biohajoavien muovien hajoamistuotteiden mahdollisesta haitallisuudesta maaperässä on löydetty viitteitä, mutta ekotoksisuustutkimuksia tarvitaan vielä lisää (Qin et al. 2021). Perinteisten ja biohajoa- vien katemuovien käyttöä on tarkasteltu lähemmin mm. uudessa Euroopan komission rahoit- tamassa tutkimuksessa91. 8.5.4. Yhteenveto korvaavien materiaalien ominaisuuksilta verrattuna korvattaviin katemateriaaleihin Kateviljelyssä perinteisesti katepeitteinä käytetyille fossiilipohjaisille ja biohajoamattomille muovikalvoille on saatavissa korvaavia tuotteita, jotka ovat joko osin tai lähes kokonaan bio- peräisiä ja pääosin biohajoavia. Niiden hinnat ovat hieman tai selvästi kalliimpia kuin perinteis- ten muovikalvojen. Biohajoavien katteiden etu perinteisiin katteisiin verrattuna on suurempi biopohjaisuus. Ne on suunniteltu hajoamaan maaperässä. Biohajoavien muovimateriaalien hajoaminen maassa ete- nee myös makro- ja mikromuovikappaleiden syntymisen kautta, mutta niiden hajoaminen hii- lidioksidiksi, vedeksi, biomassaksi (mikrobien kasvuunsa käyttämät yhdisteet) ja mineraalisuo- 91 https://ec.europa.eu/environment/system/files/2021-09/Agricultural%20Plastics%20Final%20Re- port.pdf Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 92 loiksi on oleellisesti nopeampaa (kuukausista vuosiin) kuin perinteisillä muoveilla (satoja vuo- sia). Erilaisten partikkeleiden hajoamisaika maaperässä riippuu materiaalista ja maaperän omi- naisuuksista. Mikromuovien ja biohajoavien mikromuovien vaikutuksesta ihmisen ja eliöstön hyvinvointiin on useita tutkimuksia meneillään. Paperikatteen pääraaka-aine voimapaperi ei tuota makro- ja mikromuoveja hajotessaan. Paperikatteen pinta kuitenkin käsitellään ohuella kerroksella materiaalia, jonka tarkoitus on hidastaa hajoamista, jotta kate säilyy toimivana sa- tokauden ajan. Tarkkaa tietoa pinnoitteen koostumuksesta ja hajoamisen yksityiskohdista ei ollut saatavissa tähän selvitykseen. Tutkimustulosten ja käyttäjien kokemusten perusteella korvaavat tuotteet ovat riittäviä (tyydyt- täviä) teknisiltä ominaisuuksiltaan, mutta eivät sovellu kaikille kasvilajeille ja edellyttävät usein toimintatapamuutoksia maatalousyrittäjiltä. Rikkakasvien torjunta ja viljelykasvista saatavan sa- don määrä ovat samalla tasolla käytettäessä perinteistä muovia tai biohajoavaa katemateriaa- lia. Biohajoavien muovikatteiden hajoamisprosessin vaikutuksesta maaperään on meneillään tutkimuksia. Tutkimuksen aikana haastattelimme ProAgrian edustajaa ja MTK:n edustajaa, joilla oli koke- muksia biohajoavista katteista. Haasteina mainittiin biohajoavien katteiden kestävyys levityk- sessä, maan alle taitettavien reunojen nopea hajoaminen, jolloin kate voi lähteä tuulen mukana lentoon, sekä tiettyjen rikkakasvien kasvaminen katteen läpi. Nämä kokemukset olivat kuitenkin yli 5 vuotta vanhoja, joten materiaalien kehitys on saattanut mennä eteenpäin Taulukossa 21 esitetään perinteisiä muoveja korvaavien katemateriaalien ominaisuuksia ja huo- miotavia seikkoja niitä käytettäessä, ja Taulukossa 22 on esitetty korvaavien katepeitteiden ma- teriaalin raaka-aineiden saatavuutta, riittävyyttä ja hintaa. Taulukossa 23 on esitetty tiivistelmä korvaavien katepeitteiden hyvistä ja huonoista puolista verrattuna perinteisiin ratkaisuihin. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 93 Taulukko 21. Korvaavien ja korvattavien suojamateriaaliratkaisujen ominaisuudet. B io h aj o aa m aa p er äs sä (k yn n et tä vi ss ä) Jo s ei b io h aj o a m aa p er rä ss ä, o n ko k ie rr ät et tä vä T u tk im u ks en m u - ka an r iit tä vä t o m i- n ai su u d et P ak su u s M ek aa n is et o m in ai su u d et T ih ey s (g /c m 3 ) Huomioitavaa 1 Huomioitavaa 2 Referenssi: PE filmistä val- mistettu katepeite Ei Kyllä Referenssi 35±20 µm Ref. 0,92 ± 0.02 PE laji LDPE tai LLDPE Orgaaninen materiaali kuten olki, vesihyasintti, kuorihake… Kyllä - Kyllä/ Ei 5 cm Saatavuus ja jakeluverkko voivat olla ongelmallisia, jos ei tule viljelijältä itseltään. Kuorihake ei sovi mansikalle, koska ros- kaa marjaa. Olki sopii Paperi-pohjainen katepeite, esim. Walkin AgriPap ja Tarha paperikate/ Schetelig Oy Kyllä - Kyllä, mutta ei kaikille kasvilajeille * 100 µm OK 100 g/m2 Schetelig:in Tarha paperikatteen paino 80 g/m2 Hinta: Walkin edustaja arvioi hinnan noin kaksinker- taiseksi, kun edullisemmat käyttökustannukset (muovi- katteiden poistaminen) otetaan huomioon. Jos tätä työtä ei oteta huomioon, Walkin katteen hinta on kol- minkertainen. Paperipohjainen katepeite ei kestä hyvin koneellista levitystä *Salonen et al. 2017 Tärkkelys + polyesteri, esi- merkkituote Mater-Bi M15 Kyllä - OK** 15 µm OK n. 1,3 Mater Bi:n tiheys 1,23–1,29, lähde: http://www.pati- lux.com/wp-content/uploads/2015/01/Mater- Bi_EN_v1-2.pdf Katekalvon reunat taitetaan maan alle. Kun maan alla oleva osa biohajoaa, jää loppuosa irralliseksi ja lähtee lentoon.92 *Salonen et al. 2017 **Briassoulis et al. 2018 ***Marjanviljelijöillä kokemukset biomuo- vikatteiden käytöstä ja kestävyydestä viljelyssä vaihtelevat. Ne eivät esimer- kiksi mansikanviljelyssä ole olleet tar- peeksi kestäviä. Biohajoavaa kalvoa PLA + polyesteri, esimerkki- tuote Ecovio M12 OK - OK** 12 µm OK 1,4 Tiheys BASFin tuotteelle Ecovio M2351, josta katefil- mit valmistetaan Bioska, 1-vuotinen katekalvo Kyllä (val- mistajan mukaan) - Kyllä*/ Ei *** 15 µm OK arvio 1,1 Valmistaja ei anna tarkkoja kemiallisen koostumuksen tietoja, kertoo ainoastaan olevan biopohjainen materi- aali. Tiheys arvioitu sillä perusteella, että voi olla monen biohajoavan polymeerin seos kuten Ecoflex/Basf, jonka tiheys on 1,1. Bioska, monivuotinen kate- kalvo Kyllä*/ Ei *** 35 tai 45 µm OK arvio 1,1 Valmistaja ei anna kemiallisen koostumuksen tietoja, kertoo ainoastaan, että biopohjaine materiaali. Ks yllä. 92 Asiantuntijahaastattelu Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 94 BioAgri (Mater-Bi pohjainen) Kyllä - - 15 µm OK n. 1,3 Hankkijan mukaan voidaan levittää maahan samalla laitteella kuin perinteinen PE-muovi, kireyttä syytä hie- man vähentää. EN 13432 ja ASTM D6400 mukaisesti. käytetään enemmän yksivuotisilla viljel- millä.93 Referenssi: PP-kuitukangas Ei Kyllä Referenssi 0,91 10 to 50 g/m2 94 50 g/m2 (non-woven) 95 Woven: 70 g/m2 -200 g/m2 96 Katetekstiili on kestävämpi kuin kate- kalvo. PLA-kuitukangas Ei/Kyllä Ei Kyllä Etuna PP-tekstiiliin biopohjaisuus. Biohajoavuus maa- perässä voidaan joidenkin tutkimusten mukaan saa- vuttaa sopivien hajottajien läsnä ollessa. 97 PLA+PP-kuitukangas Ei Ei Kyllä Etuna PP-tekstiiliin osittainen biopohjaisuus. Maape- rän syntyy mikromuovia, mikäli ei kerätä pois. Luonnonkuitu-tekstiilit (juutti, kookoskuitu, villa jne,) Kyllä (pitkä aika) - Kyllä Näitä markkinoidaan maataloustekstiileinä pääosin muihin kuin katesovelluksiin, mutta myös katetekstii- leiksi. Haastatellut henkilöt eivät olleet näitä käyttäneet. 93 https://muovitiekartta.fi/toimenpiteet/tehostetaan-maatalous-ja-puutarhamuovien-kierratysta-ja-korvaamista/ 94 Spun bonded (non-woven) floating row cover DOI: 10.5897/AJB10.2538 95 Weed control textile https://www.groundcoversolutions.co.uk/pages/technical-data-sheets#weedtex-data-sheet 96 https://www.wiremeshofchina.com/ground-cover-cloth/667.html 97 Hablot et al. Journal of Polymers and the Environment volume 22, pages 417–429 (2014) Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 95 Taulukko 22. Korvaavien katepeitteiden materiaalin raaka-aineiden saatavuus, riittävyys ja hinta. Perinteinen materiaali Korvaava materiaali Raaka-aineet Saatavuus, riittävyys ja hinta PE Orgaaninen, kiinteä aines Suomi: Kuorihake (mänty, kuusi), olki, järvi- ruoko; Muualla myös muut luonnonkuidut: öljy- palmu, hamppu, juutti, kookos, kaakao Saatavuus vaihtelee alueellisesti ja paikallisesti. Kuljetus- kustannukset mahdolliselle käyttöpaikalle ratkaisevat hin- nan ja kannattavuuden. Paperipohjainen (Agripap) Voimapaperi (n. 90 %) + synteettinen lakka (+ hiilimustaväri). Lakan tarkka koostumus ja raaka-aineet eivät ole selvillä, mutta pieni osa niistä on fossiilista, joka voitaisiin korvata bioraaka-aineilla, Periaatteessa tuotetta olisi hyvin saatavilla, jos olisi ky- syntää. Suurin este hinta: Agripap n. 3-kertaa kalliimpaa kuin PE-muovikalvo. Jos muovin keräämisen kustannuk- set otetaan mukaan, noin 2-kertaa kalliimpaa. Selvästi paksumpaa ja painavampaa kuin PE-kate, ts. rullia tarvi- taan enemmän, mikä lisää ajanmenekkiä levittämisessä. Mater-Bi: Tärkkelys + synteettinen poly- esteri (PBAT/PCL/ PBAT&PCL) Maissitärkkelys+kasviöljyjohdannaiset+synteet- tinen polyesteri (PBAT). Hyvin saatavilla Suomessa ja Euroopassa. PBAT kallista, mikä nostaa hintaa. PLA + synteettinen polyesteri (BASF ecoflex) + lisäaineet (epäorg) = BASFin ecovio M2351, joka on kokonaan kom- postoituva PLA: maissitärkkelys (tai maniokki) Synteettinen polyesteri (BASF ecoflex): PBAT, jonka raaka- aineet yleensä fossiilisia Hyvin saatavilla Suomessa ja Euroopassa Bioska (Bioska Film 302/402) "Pääraaka-aineet: maissi- ja perunatärkkelys" Hyvin saatavilla Suomessa BioAgri (Mater-Bi-pohjainen) Sama kuin Mater-Bi, ks. yllä Hyvin saatavilla Suomessa PP-kuitukangas PLA-biokangas PLA: yl. maissi tai sokeriruoko. PLA & PP PLA, ks. yllä PE/PP-kuitukangas Nestemäinen (pyrolyysiöljy) Useita mahdollisia raaka-aineita, erityisesti paju Ei kaupallisesti saatavilla. Tuotantoprosesseja kehitetään edelleen Suomessa, laadussa ja kustannuksissa haas- teita. Kaupallistaminen mahdollista 2020-luvulla mutta vaatii investointeja ja riskinsietokykyä. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 96 Taulukko 23. Korvaavien katemateriaalien plussat ja miinukset verrattuna perinteiseen PE-katefilmiin. Merkkien selitykset: ’―’ huonompi, ’+’ parempi, ’0’ samaa tasoa, ’?’ tietoa ei käytettävissä. Korvaavien katemateri- aalien plussat ja miinuk- set verrattuna perintei- seen PE-katefilmiin Uudelleen- käyttöaste Uusiokäyttöaste Energia- käyttö Kaatopaikkasi- joitus Levitys maahan Kestävyys 1-vuotisessa viljelyssä Kestävyys monivuoti- sessa viljelyssä Satokauden päätteeksi suoritettavat toimenpiteet Sadon määrä, rik- kakasvien esto Hinta Perinteinen muovikate (PE) 0 % ~20 % MTK:n arvio maatalousmuoveille ~80 % ei tiedossa ref. Levitys-laitteet suunni- teltu PE-kalvolle ref. hyvä kesto ref. (hyvä kesto) ref. (Kerättävä pois) ref. ref. Katepaperi (Walki) 0 % ei tarkoitettu käytettäväksi uudelleen 0 % ei tarkoitettu kierrätet- täväksi vaan maatu- vaksi 0 % 0 % 0 / ― Levitys onnistuu vain osalla laitteista. Kasvualusta muokat- tava tasaiseksi. 0, riittävä kesto ― ei sovellu + Ei pois ke- räystä 0 (+) ― Mater-BI (esim. BioAgri) 0 % 0 % 0 % 0 % 0 / ― sama kuin yllä 0, riittävä kesto (vaihtelee kasvila- jin mukaan) ― + 0 (+) 0 Bioska 0 % 0 % 0 % 0 % 0 / ― sama kuin yllä 0, riittävä kesto (vaihtelee) 0 soveltuu + 0 (+) 0 PLA+ polyesteri (esim. Bio-Flex) 0 % 0 % 0 % 0 % 0 ― sama kuin yllä 0, vaihtelee ? + 0 (+) ? Orgaaninen materiaali kuten olki 0 % 0 % 0 % 0 % 0 erilainen levitystapa 0 ― + 0 + omalta pellolta Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 97 8.5.5. Muovisten katepeitteiden kierrätys Suomessa maatiloilla arvioidaan syntyvän vuosittain 12 000 tonnia jätemuovia. Vain pieni osa muovista päätyy kierrätykseen. MTK on arvioinut, että maatiloilta kerättävästä muovista vain viidennes päätyy kierrätykseen ja uusiomuoviksi98. Katemuovit ja rehupaalien suojamuovit eivät ole tällä hetkellä tuotevastuun piirissä mutta muoviset lannoitesäkit ovat. Projektin aikana haastattelimme MTK:n tutkimusprojektin vetäjää, MTK:ssa aktiivisesti toimivaa maatalousyrittäjää, ProAgrian edustajaa, käytettyjä maatalousmuoveja keräävän ja murskaavan yrityksen edustajaa sekä murskatusta maatalousmuovista kierrätysmuovituotteiden raaka- aine-granulaatteja tekevän yrityksen edustajaa. Havaintoja haastatteluista: • Maatalousyrittäjällä ja MTK:n edustajalla oli käsitys, että kierrätetyllä katepeitemuovilla ei ole markkinoita, josta syystä sitä ei haeta kierrätettäväksi. Lajitteluohjeet maatalousyrittäjille eivät ole olleet riittävän selkeät ja vaihtelevat kerääjätahon mukaan. Uutta ohjeistusta on tullut marraskuussa 2021.99 • Maatalousmuovin kerääjä kertoi, että he noutavat kyllä katepeitemuoveja pyydettäessä ja kierrätyskelpoisista eristä valmistetusta muovista on kysyntää markkinoilla. Ongelmana on ollut, että katemuovien mukana on ollut muuta muovia kuten tihkuletkuja, jolloin muovierät menevät ei-kierrätyskelpoiseen fraktioon ja edelleen energiahyödyntämiseen (polttoon eri teollisuuslaitoksissa). Kerääjäyritys ei aktiivisesti mainosta keräävänsä katepeitemuoveja. Sen sijaan se mainostaa keräävänsä paalimuoveja, jotka edustavat Suomessa merkittävästi suurempaa maatalousmuovijäteryhmää kuin katepeitemuovit. • Kierrätetystä maatalousmuovista granulaatteja valmistavan yrityksen edustaja kritisoi tilannetta, jossa maatalousmuoveja (lukuun ottamatta ammattimaisesti markkinoille saatettujen tuotteiden pakkauksia) ei ole sisällytetty tuottajavastuun piiriin, jolloin keräys ei ole pakollista. Hän myös kertoi, että katemuovien seassa on esimerkiksi puun oksia, joiden ympärille muovi on kiertynyt maasta poistettaessa, jolloin muovierää ei voi murskata vaan se menee ei-kierrätyskelpoiseen fraktioon. Laitekehitystarve katemuovin pois keräämiseen on hänen mukaansa ilmeinen. Johtopäätös haastatteluista on, että tiedonkulku arvoketjussa koskien kierrätystä ei toimi riit- tävästi. 98 https://yle.fi/uutiset/3-12009854 99 https://www.ruokavirasto.fi/viljelijat/oppaat/muoviopas/ Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 98 9. Yhteenveto Hankkeessa arvioitiin laajasti erilaisten perinteistä muovia korvaavien materiaalien ja ratkaisu- jen ominaisuuksia ja ympäristövaikutuksia. Erityisesti arvioitiin korvaavien materiaalien ja rat- kaisujen käytön potentiaalia perinteisen muovin korvaajina, materiaalien käytettävyyttä ja käyt- tökohteiden rajoituksia, sekä materiaalien ja niitä sisältävien tuotteiden ominaisuuksia ja vai- kutuksia ympäristön kannalta (ml. mahdollinen biohajoavuus ja kompostoitavuus). Myös ma- teriaalien ja niitä sisältävien tuotteiden kierrätettävyyttä ja suhdetta SUP-direktiiviin sekä mui- hin materiaaleja ja tuotteita koskeviin vaatimuksiin arvioitiin. Vaikka eri tuoteryhmiin kuuluvien materiaalien ja ratkaisujen ominaisuuksia ja ympäristövaiku- tuksia on vertailtu keskenään myös aikaisemmissa tutkimuksissa, yleensä kyseessä on ollut vain yksittäisiin tuotteisiin kohdistuneita vertailuja, joiden tuloksia on ollut vaikea yleistää. Tämän hankkeen tarkoituksena oli kokonaisvaltainen tarkastelu, jossa tuoteryhmiä arvioitiin johdon- mukaisesti, erityisesti kiinnittäen huomiota eri ratkaisujen toiminnallisuuteen, mikä mahdollisti myös systemaattisen ympäristövaikutusten tarkastelun LCA-menetelmää käyttäen. Yksi hankkeen tavoitteista oli tarkastella sitä, ovatko mahdolliset korvaavat ratkaisut ympäris- tön kannalta kestäviä, ja erityisesti sitä, mikä on niiden ilmastovaikutus verrattuna perinteisiin ratkaisuihin. Tähän tarkoitukseen valittiin LCA-lähestymistapa, juuri sen kokonaisvaltaisuuden vuoksi. Tarkasteluun valittu laaja tuotevalikoima mahdollisti aikaisempaa huomattavasti katta- vamman ilmastovaikutusten arvioinnin tuoteryhmien sisällä. LCA-tuloksissa korostui erityisesti fossiilisten ja biopohjaisten materiaalien erot laskennallisessa ilmastovaikutuksessa. Tulokset osoittavat, että vaikka biopohjaisten tuotteiden valmistus ei välttämättä ole ilmastoystävälli- sempää fossiilisiin verrattuna, niiden käytöstä poisto (esim. poltto tai kompostointi) aiheuttaa huomattavasti pienemmät (fossiiliset) kasvihuonekaasupäästöt perinteisiin materiaaleihin ver- rattuna. Tämä kuitenkin edellyttää sitä, että tuotteiden sisältämä biomateriaali on aidosti uu- siutuvaa, eli sen käyttö ei aiheuta biomassan ja maaperän sisältämien hiilivarastojen pienene- mistä. LCA-tarkastelu toi myös esille kierrätyksen ilmastohyödyt: Jos tuote (fossiilinen tai biogeeninen) ohjataan polton sijasta kierrätykseen, poltossa vapautuvan hiilidioksidin määrä luonnollisesti vähenee, ja myös neitseellisen materiaalin korvaaminen kierrätysmateriaalilla tuottaa suuremmat ilmastohyödyt poltosta saatavaan lämpöenergiaan verrattuna. Hanke tuotti yksityiskohtaisia tuloksia viidelle esimerkkituoteryhmälle, jotka olivat (1) kerta- käyttöinen muovinen salaattipakkaus, (2) yksittäispakattu makeistuote, (3) polystyreenivaah- dosta valmistettu eristelevy, (4) suojamuovi betonille tai puurakenteelle ja (5) kateviljelyn kate- peite. Tarkasteltavaksi valitut ruokapakkaukset (esimerkkituoteryhmät 1 ja 2) kuuluvat pääosin SUP- direktiivin piiriin, jolloin niihin kohdistuu SUP-direktiivin tuoteryhmäkohtaiset vaatimukset, mikä vaikutti oleellisesti korvaavien materiaalien arviointiin. Tutkimus toi selkeästi esiin sen, että ruokapakkauksiin sopivia biopohjaisia korvaavia muovilajeja ja kuitupohjaisia materiaaleja löytyy huomattavan useita. Niiden laajamittaisessa käyttöönotossa on monia hidasteita, joista esimerkkeinä monien korvaavien materiaalien korkeampi hinta ja rajoitettu saatavuus, sekä ny- kyisen muovinkierrätysprosessin asettamat esteet niiden kierrätykselle uusiksi tuotteiksi (jolloin siirtyvät energiajätteeksi). Salaattipakkausten osalta pakkauksen ollessa kertakäyttöinen, myös fossiilista muovia korvaa- vat muovimateriaalit kuuluvat SUP-direktiivin alaisiin materiaaleihin. Kuitupohjaisista korvaa- vista vaihtoehdoista muovipinnoitetut ovat myös SUP-direktiivin vaatimusten kohteena, mutta Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 99 markkinoille on jo tullut kokonaan muoviton puristekuitutuote. Markkinoilla olevien disper- siopinnoitetusta kartongista valmistettujen pakkausten osalta tulkinta direktiivin mukaisuu- desta on vielä (11/2021) epävarma. Metallipakkauksissa haasteina ovat puolestaan paino ja mahdolliset ympäristövaikutukset. Jos pakkaus voidaan suunnitella uudelleenkäytettäväksi, voidaan korvaaviin materiaaleihin si- sällyttää myös muita Taulukossa 4 esiteltyjä uusiutuvista raaka-aineista lähtöisin olevia materi- aaleja, kuten biomuoveja sellaisenaan tai biomuovipinnoitteita antamaan tarvittavat suojaus- ominaisuudet. Tällöin pääpaino on materiaaleilla, joille on jo olemassa oleva kierrätyslogistiikka ja uudelleenkäyttö, kuten niin sanotut drop-in-biomuovit bio-PE ja bio-PET, sekä tulevaisuu- dessa myös bio-PP tai PLA, edellyttäen, että PLA-materiaalivirrat muodostuvat tarpeeksi suu- riksi erilliskeräyksen kustannustehokkuuden kannalta. Korvaavien biopohjaisten salaattipakkausten ilmastovaikutukset eivät aina ole materiaalin val- mistuksen osalta pienempiä, kuin vastaavien fossiilisten tuotteiden, ja ratkaisujen erot tulevat- kin yleensä esille käytöstä poiston yhteydessä. Koska fossiilisista muoveista valtaosa poltetaan, poltosta vapautuvat fossiilisen CO2:n päästöt lisäävät merkittävästi ilmastovaikutusta, ja näin kokonaisvaikutus muodostuu suuremmaksi, kuin valtaosalla korvaavista biopohjaisista ratkai- suista, joilla polton päästöjä ei lasketa mukaan ilmastovaikutukseen. Kuten edellä yleisesti to- dettiin, myös ruokapakkauksilla käytöstä poistamisessa kierrätykseen ohjaamisella on suurempi ilmastohyöty kuin poltossa vapautuneen energian hyödyntämisellä, koska polton fossiiliset CO2-päästöt vähenevät, ja kierrätysmateriaali korvaa korkeapäästöistä neitseellistä materiaalia. Yksittäispakatun makeistuotteen (esimerkiksi suklaapatukka) pakkauksella on tyypillisesti kor- keat vaatimukset kosteus-, rasva- ja kaasusuojauksen (barrier-ominaisuudet) suhteen. Säilytys- ajat voivat olla jopa kuukausia vaihtelevissa lämpötila- ja kosteusolosuhteissa, ja tuona aikana tuotteen tulisi säilyä muuttumattomana. Tällä hetkellä tyypillisin käytössä oleva pakkaus on biaksiaalisesti orientoitua polypropeenia, joka kuuluu SUP-direktiivin alaisiin materiaaleihin. Yksittäispakatun makeistuotteen pakkauksen suunnitteleminen sellaisenaan uudelleen käytet- täväksi on hyvin vaikeaa, jolloin vaihtoehdoiksi irtomyynnin lisäksi jäävät lähinnä erilaiset pa- peripohjaiset ratkaisut, joihin barrier-ominaisuudet on tuotu muovittomilla pinnoitteilla, kuten biovahat ja mineraali- tai metallipinnoitteet. Tällaisia pakkauksia on jo vähitellen tulossa mark- kinoille. Myös ratkaisut, jotka perustuvat regeneroituun selluloosaan voivat tulla kyseeseen. Yksittäispakattujen makeistuotteiden pakkauksilla on suuri todennäköisyys päätyä luontoon, jolloin olisi tärkeää, että se hajoaa helposti luonnossa aiheuttaen mahdollisimman vähän mik- romuovihaittaa tai kemikaalihaittaa. Biomuoveista löytyy useita esterityyppisiä jopa meressä hajoavia ratkaisuja joko paperin pinnoitukseen tai käytettäväksi sellaisenaan, esimerkiksi PHBV, PHBH tai PBS. Ilmastovaikutusten osalta fossiilisen materiaalin ja biopohjaisten vaihtoehtojen erot eivät ole makeiskääreissä yksiselitteisiä. Regeneroituun selluloosaan perustuva ratkaisu näyttää tarkas- telussa suhteellisen korkeapäästöiseltä, erityisesti pinnoitetun materiaalin tapauksessa, kun taas paperipohjaisten ratkaisujen päästöt ovat samaa suuruusluokkaa tai pienempiä kuin fos- siilisen materiaalin, mihin vaikuttaa fossiilisten CO2-päästöjen vähäisyys käytöstä poiston yh- teydessä. Biomuovipohjaisten ratkaisujen päästöt ovat kohtalaisen suuret, johtuen korkeapääs- töisestä valmistusprosessista. Vaahdotettua polystyreeniä käytetään rakentamisessa lämmöneristeenä, äänieristeenä ja rou- tasuojauksena. Polystyreenipohjaisia eristeitä valmistetaan käyttökohteen mukaan: käyttö- kohde, kuten seinä-, lattia-, katto- ja routaeristäminen, määrittää eristeen tekniset vaatimukset. Lämmöneristyksen lisäksi eristeeltä voidaan vaatia myös hyvää puristus- tai taivutuslujuutta, Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 100 keveyttä, kosteus- ja kuormituskestävyyttä sekä sulatus- ja jäädytyskestävyyttä. Tuotteiden ominaisuuksissa on myös valmistajakohtaisia eroja. Rakennustuotteiden vertailu voidaan to- teuttaa vain käyttämällä ratkaisuissa oikeita eristetyyppejä ja samoja toiminnallisia ominaisuuk- sia. Tässä työssä vertailut on tehty rakennetyypeittäin, ja ominaisuutena on ollut rakennerat- kaisuissa sama lämmöneristekyky (rakenteen U-arvo). Rakenteiden käyttövaiheen suoritusky- vyn yhdenmukaisuutta ei voitu muilta osin tarkastella, koska osa materiaaleista on vasta tulossa markkinoille. Yläpohjaratkaisussa polystyreenivaahtoeristeen vaihtoehtoina voidaan käyttää vaahtorainattua puukuitueristettä (foam formed insulation) tai kevytsoraa. Puukuitueristeen ominaispaino on suurempi kuin polystyreenieristevaahdon, ja yläpohjan U-arvon olleessa sama puukuitueris- tettä joudutaan käyttämään enemmän. Toisessa vaihtoehdossa lämmöneristekerroksen pak- suutta joudutaan kasvattamaan, jotta sama lämmöneristyskyky saavutettaisiin. Yläpohjan eris- tys vain kevytsoralla kasvattaa yläpohjarakenteen kerrospaksuutta vielä enemmän. Tällaista rat- kaisua voidaan käyttää, jos rakentamisen korkeudelle ei ole asetettua raja-arvoja. Seinien osalta vaihtoehtoiset eristeratkaisut kasvattavat rakennekerroksen paksuutta (vaahto- rainattu puukuitueriste, ekovillalevy ja mineraalivillaeriste) verrattuna polystyreenieristeen käyttöön. Kun käytetään paksumpia rakennekerroksia, myös rakennuksen pohjapinta-ala on isompi. Jos rakennuksen pohjapinta-ala on määritetty, rakenteen paksuuden kasvu sisäpuolelle vähentää sisätilojen pinta-alaa. Routasuojauksen käyttökohde sekä paikkakunta määrittävät mitä eristetyyppiä pitää käyttää. Vaihtoehdot polystyreenivaahdon käytölle ovat kevytsora, vaahtolasimurske- tai levy. Routa- eristyksen käyttömäärään vaikuttaa alapohjan eristystaso. Pihatien routaeristeen laskentatapaus osoittaa, että kevytsoraeristeen käyttö lisää polystyree- nieristeen käyttöön verrattuna eristekerroksen paksuutta. Routaeristekerroksen paksuuden kasvulla ei ole samanlaista vaikutusta kuin talonrakentamisessa. Vaahtolasia käytettäessä ker- rospaksuus ei kasva. Kuitenkin molemmissa vaihtoehdoissa (kevytsora ja vaahtolasi) materiaa- lien käyttömäärät ovat isompia, koska tuotteiden tilavuuspainot ja eristyskyvyt ovat hyvin eri- laiset kuin polystyreenillä. Polystyreenieriste on teknisesti hyvä ratkaisu talon eristämiseen sekä routasuojaukseen. Ennen korvaavien tuotteiden käyttöönottoa täytyy varmistaa niiden soveltuvuus käyttökohteeseen. Täytyy varmistaa, että vaihtoehtoinen tuote täyttää kaikki muutkin kohteessa vaadittavat omi- naisuudet kuin vain lämmöneristyskyvyn. Yleisesti biopohjaisilla eristeratkaisuilla on pienempi valmistuksen, kuljetuksen ja käytöstä pois- ton ilmastovaikutus kuin fossiiliseen muoviin (XPS, EPS) perustuvilla ratkaisuilla. Tässä merkit- tävin yksittäinen tekijä on käytöstä poiston päästöt ja niiden yhteydessä poltettaessa vapautuva fossiilinen CO2. Ei-fossiilisista ratkaisuista kevytsoraan perustuvat ratkaisut ovat myös suuri- päästöisiä, mikä johtuu korkeista valmistuksen päästöistä, ja siitä, että kevytsoraa tarvitaan suh- teellisen suuria määriä vaadittavan toiminnallisuuden saavuttamiseksi. Rakentamisen kalvomuovia voidaan mahdollisesti korvata voimapaperin kaltaisella tuotteella. Kun käyttökohteena on betonipinnan suojaus, täytyy varmistaa, että kosteuden haihtumisen betonipinnalta on estetty tai minimaalinen. Pakkausmuovin korvaamisen paras vaihtoehto on käyttää kierrätysmuovia. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 101 Kierrätetylle hyvälaatuiselle PE-granulaatille löytyy markkinoita. Haasteena materiaalin hyödyn- tämiselle on uusiogranulaatin laatu sekä uusiotuotteen valmistusprosessi. Rakentamisen kal- vomuovien keräys ja kierrätys tulee lähivuosina kasvamaan green deal -sopimuksien myötä. Maanviljelyksen katepeite antaa viljelijälle mahdollisuuden parantaa sekä laadullisesti, että määrällisesti satoa ja vähentää tuholaistorjunta-aineiden, lannoitteiden ja kasteluveden käyt- töä. Monissa maissa maaperään jäävä biohajoamaton katekalvo on ongelma mm. siksi, että viljelykasvien tuotanto laskee maaperään kertyvän hajoamattoman muovimäärän kasvaessa. Kateviljelyssä perinteisesti katepeitteinä käytetyille fossiilipohjaisille muovikalvoille on saata- vissa korvaavia katekalvoja, jotka ovat bioperäisiä ja biohajoavia. Niiden hinnat ovat kuitenkin hieman kalliimpia kuin perinteisten muovikalvojen. Mikromuovin vaikutuksesta ihmisen ja eliöstön hyvinvointiin on useita tutkimuksia meneillään. Maassa biohajoavaksi suunniteltujen muovimateriaalien hajoaminen etenee myös makro- ja mikromuovikappaleiden syntymisen kautta, mutta niiden hajoaminen hiilidioksidiksi, vedeksi, uudeksi biomassaksi (mikrobien kas- vuunsa käyttämät yhdisteet) ja mineraalisuoloiksi on oleellisesti nopeampaa (kuukausista muu- tamiin vuosiin) kuin perinteisillä muoveilla (satoja vuosia). On kuitenkin myös huomioitava, että biohajoavien muovien hajoamistuotteiden mahdollisesta haitallisuudesta maaperässä on löy- detty viitteitä, mutta ekotoksisuustutkimuksia tarvitaan vielä lisää. Korvaavia paperipohjaisia katepeitteitä on myös markkinoilla. Paperisten katepeitteiden etu on, että päämateriaali paperi ei tuota makro- tai mikromuovia hajotessaan. Paperikate on muovi- tuotteita kaksi tai kolme kertaa kalliimpi, riippuen otetaanko muovikatteiden poistokustannuk- set huomioon vai ei. Tutkimustulosten ja käyttäjien kokemusten perusteella korvaavat katemateriaalit (sekä bioha- joavat katemuovit että paperikatteet) ovat riittäviä ominaisuuksiltaan, mutta ne eivät sovellu kaikille kasvilajeille ja edellyttävät tiettyjä toimintatapamuutoksia maatalousyrittäjiltä. Jos käy- tetään paksua (väh. 20 µm) perinteistä katemuovikalvoa ja se kerättään satokauden jälkeen te- hokkaasti pois maaperästä sekä kierrätetään tehokkaasti uusiksi tuotteiksi, ei biohajoavan ka- temuovin käytön hyöty ole tämän tutkimuksen perusteella tullut selväksi. Tutkimus kuitenkin toi esiin, että globaalisti tarkasteltuna sekä poiskeräyksessä että kierrätyksessä on puutteita. Suomessa katemuovien kierrätysprosentista ei ole tilastoitua tietoa, mutta haastattelujen pe- rusteella se on erittäin alhainen. Yleisesti hankkeen tutkimus toi kokonaisvaltaista konkreettista tietoa siitä, mitä asioita on otet- tava huomioon perinteisen muovin korvaamiseen liittyvissä toimenpiteissä kussakin esimerk- kituoteryhmässä. Uusien tuotteiden materiaalikoostumukset ja ympäristövaikutukset vaativat kuitenkin lisää selvityksiä, ja uutta tutkimusta tarvitaan erityisesti siihen, miten biopohjaisten tuotteiden valmistamiseen liittyvät biomassan ja maaperän hiilivarastojen muutokset (sekä hii- lipäästöt että hiilen sitominen) saataisiin paremmin huomioitua tuotetason ilmastovaikutusten arvioinnissa. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 102 Viitteet Bokkers, B.G.H., van de Ven, B., Janssen, P., Bil, W., van Broekhuizen, F., Zeilmaker, M. & Oomen, A.G. 2018. Per- and polyfluoroalkyl substances (PFASs) in food contact materials. RIVM Letter Report 2018-0181. National Institute for Health and the Environment. https://www.rivm.nl/bibliotheek/rapporten/2018-0181.pdf Briassoulis, D. & Giannoulis, A. 2018. Evaluation of the functionality of bio-based plastic mulch- ing films, Polymer Testing 67: 99–109, https://doi.org/10.1016/j.polymertesting. 2018.02.019 Carlsson, A. 2002. Kartläggning och utvärdering av plaståtervinning i ett systemperspektiv. Stockholm, Sweden: IVL Swedish Environmental Research Institute. IVL report B1418. Dahlén, L., Vukicevic, S., Meijer, J.-E. & Lagerkvist, A. 2007. Comparison of different collection systems for sorted household waste in Sweden. Waste Management. 27(2007). Deshwal, G.K., Panjagari, N.R. & Alam, T. 2019, An overview of paper and paper based food packaging materials: health safety and environmental concerns. Journal of Food Science and Technology 56(10): 4391–4403. doi: 10.1007/s13197-019-03950-z ; de Matos Costa, A.R., Crocitti, A., de Carvalho, L.H., Carroccio, S.C., Cerruti, P. & Santaga, G. 2020. Properties of Biodegradable Films Based on Poly(butylene Succinate) (PBS) and Poly(butylenen Adipate-co-Terephtalate) (PBAT) Blends Polymers 12: 2317. DOI: 10.3390/polym12102317 Emmert, K., Amberg-Schwab, S., Braca, F., Bazzichi, A., Cecchi, A. & Somorowsky, F. 2021. bioORMOCER(R)-Compostable Functional Barrier Coatings for Food Packaging. Poly- mers 13: 1257. DOI: 10.3390/polym13081257 Glenn, G., Shogren, R., Jin, X., Orts, W., Hart-Cooper, W. & Olson, L. 2021. Per- and polyfluoro- alkyl substances and their alternatives in paper food packaging. Comprehensive Re- views in Food Science and Food Safety 20: 2596-2625. https://doi.org/10.1111/1541- 4337.12726 Goldenman, G., Fernandes, M., Holland, M., Tugran, T., Nordin, A., Schoumacher, C. & McNeill, A. 2019. The cost of inaction: A socioeconomic analysis of environmental and health impacts linked to exposure to PFAS. TemaNord 2019:516. Nordic Council of Ministers http://norden.diva-portal.org/smash/get/diva2:1295959/FULLTEXT01.pdf Heikkinen, J. & Airaksinen, M. 2011. Maanvastaisen alapohjan routasuojaus. VTT-R-04025-11 Hubbe, M.A. & Pruszynski, P. 2020. "Greaseproof paper products: A review emphasizing eco- friendly approaches," BioRes. 15(1): 1978-2004 Häkkinen, T., Kuittinen, M & Vares, S. 2019 Plastics in buildings – A study of Finnish apartment buildings and day-care centre. Ministry of the Environment. Jian, J., Xiangbin, Z. & Xianbo, H. 2020. An overview on synthesis, properties and applications of poly(butylene.adipate-co.terephtalate)-PBAT, Advanced Industrial and Engineering Polymer Research 3: 19-26. DOI: 10.1016/j.aiepr.2020.01.001 Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 103 Kasurinen, H., Uusitalo, V. & Leppäkoski, L. 2021. Oljen pellolta poistamisen ympäristöllisen kestävyyden näkökulmia. LUT Scientific and Expertise Publications: Raportit ja selvityk- set – Reports 108. Lappeenrannan-Lahden teknillinen yliopisto LUT. http://urn.fi/URN: ISBN:978-952-335-669-6 Lazarevic, D., Aoustin, E., Buclet, N. & Brandt, N. 2010. Plastic waste management in the context of a European recycling society: Comparing results and uncertainties in a life cycle per- spective. Resources, Conservation and Recycling 55(2010): 246–259. Liljenström, C. & Finnveden, G. 2015. Data for separate collection and recycling of dry recycla- ble materials. Division of Environmental Strategies Research, KTH Meereboer, K.W., Misra, M. & Mohanty, A.K. 2020. Review of recents advances in the biodeg- radability of polyhydroxyalkanate (PHA) bioplastics and their composites (Critical Re- view), Green Chem. 22: 5519-5558. DOI: 10.1039/D0GC01647K Naser. A.Z., Deiab, I. & Darras, B. M. 2021. POly(lactic acid) (PLA) and polyhydroxyalkanoates (PHAs(, green alternatives to petroleum-based plastics: a review. RSC Adv. 11: 17151. DOI: 10.1039/d1ra02390j Neelam, A., Ishteyaq, S., Omm-E-Hany & Mahmood, S. J. 2019. A Comparative Study of Physical Behaviour and Biodegradation of Metallized and Non-Metalized Polypropylene Films. Current World Environment 2: 267-275. DOI: 10.12944/CWE.14.2.11 OECD. 2020. PFASs and Alternatives in Food Packaging (Paper and Paperboard) Report on the Commercial Availability and Current Uses, OECD Series on Risk Management, No. 58, Environment, Health and Safety, Environment Directorate, OECD. Qin, M., Chen, C., Song, B., Shen, M., Cao, W., Yang, H. Zeng, G. & Gong, J. 2021. A review of biodegradable plastics to biodegradable microplastics: Another ecological threat to soil environments?, Journal of Cleaner Production 312: 127816. Pahkala, K., Hakala, K., Kontturi, M. & Niemeläinen, O. 2009. Peltobiomassat globaalina ener- gialähteenä. Maa- ja elintarviketalous 137. Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus. http://urn.fi/URN:ISBN:978-952-487-214-0 Policastro, G., Panico, A. & Fabbricino, M. 2021. Improving biological production of poly(3- hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate) (PHBV) co-polymer: a critical review. Rev. Envi- ron. Sci. Biotechnol. 20: 479-513. DOI: 10.1007/s11157-021-09575-z Pöhler, T., Jetsu, P., Fougeron, A. & Barraud, V. 2017. Use of papermaking pulps in foam-formed thermal insulation materials. Paper Physics. Nordic Pulp & Paper research Journal Vol. 32 no 3. 10.3183/NPPRJ-2017-32-03-p367-374 Raadal, H.L., Brekke, A. & Mohdal, I.S. 2008. Miljøanalyse av ulike behandlingsformer for plas- temballasje fra husholdninger. Fredrikstad, Norway: Østfoldforskning AS. Rafiqah, S.A., Khalina, A., Harmaen, A.S., Tawakkal, I.A., Zaman, K., Asim, M., Nurrazi, M.N. &, Lee, C.H. 2021. A Review on Properties and Application of Bio-Based Poly(butylene Suc- cinate). Polymers 13: 1436. DOI: 10.3390/polym13091436 Rigamonti L., Grosso M. & Sunseri M. 2009. Influence of assumptions about selection and re- cycling efficiencies on the LCA of integrated waste management systems. The Interna- tional Journal of Life Cycle Assessment 14: 411–419. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 28/2022 104 Salonen, J., Suojala-Ahlfors, T., Tiilikkala, K., Kemppainen, R. & Eskola, A. 2017. Biohajoavia kat- teita vihannesten rikkakasvintorjuntaan. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 36/2017. Helsinki. 26 s. Schmidt, A. & Strömberg, K. 2006. Genanvendelse i LCA – systemudvidelse. Miljønyt Nr 81 2006. Danish Environmental Protection Agency. Schrenk, D., Bignami, M., Bodin, L., Chipman, J.K., del Mazo, J., Grasl-Kraupp, B., Hogstrand, C., Hoogenboom, L., Leblanc, J.-C., Nebbia, C.S., Nielsen, E., Ntzani, E., Petersen, A., Sand, S., Vleminckx, C., Wallace, H., Barregård, L., Ceccatelli, S., Cravedi, J.-P., Halldorsson, T.I., Haug, L.S., Johansson, N., Knutsen, H.K., Rose, M., Roudot, A.-C., Van Loveren, H., Voll- mer, G., Mackay, K., Riolo, F. & Schwerdtle, T. 2020. Risk to human health related to the presence of perfluoroalkyl substances in food. EFSA Journal 18(9). https://doi.org/10.2903/j.efsa.2020.6223 Schröpfer, S.B., Bottene, M.K., Bianchin, L., Robinson, L.C., de Lima, V., Jahno, V.D., da Silva Brud, H. & Ribeiro, J.L. 2015. Biodegradation evaluation of bacterial cellulose, vegetable cel- lulose and poly(3-hydroxybutyrate) in soil. Polimeros 25(2): 154–160. DOI: 10.1590/0104-1428.1712 Serrano-Ruiz, H., Martin-Closas, L. & Pelacho, A.M. 2021. Biodegradable plastic mulches: Im- pact on the agriculturalbiotic environment. Science of the Total Environment 750: 141228. Sängerlaub, S., Brüggemann, M., Rodler, N., Jost, V. & Bauer, K.D. 2019. Extrusion Coating of Paper with Poly(3-hydroxybutyrate-co-3-valerate) (PHBV)-Packaging Related Func- tional Properties. Coatings 9: 457. DOI: 10.3390/coatings9070457 Talonrakennuksen routasuojausohjeet. 2007. Rakennustieto Oy. Thellen, C., Coyne, M., Froio, D., Auerbach, M., Wirsen, C. & Ratto, J.A. 2008. A Processing, Char- acterization and Marine Biodegradation Study of Melt-Extruded Polyhydroxyalkanoate (PHA) Films, J. Polym. Environ. 16: 1–11. DOI: 10.1007/s10924-008-0079-6 Trier, X., Granby, K. & Christensen, J.H. 2011. Polyfluorinated surfactants (PFS) in paper and board coatings for food packaging. Environmental science and pollution research inter- national 18(7): 1108-1120. https://doi.org/10.1007/s11356-010-0439-3 Trier, X., Taxvig, C., Rosenmai, A.K. & Pedersen, G.A. 2017. PFAS in paper and board for food contact: Options for risk management of poly- and perfluorinated substances. Te- maNord 2017: 573. Nordic Council of Ministers. https://norden.diva-por- tal.org/smash/get/diva2:1201324/FULLTEXT01.pdf Triantafillopoulos, N. & Koukoulas, A.A. 2020. The Future of Single-use Paper Coffee Cups: Cur- rent Progress and Outlook, BioResources, (3), 28 pages. (https://ojs.cnr.ncsu.edu/in- dex.php/BioRes/article/view/BioRes_15_3_Review_Triantafillopoulos_Single_Use_Pa- per_Cups) Luonnonvarakeskus Latokartanonkaari 9 00790 Helsinki puh. 029 532 6000