Teksti Saga Wiklund, kuvat Timo Heikkala
Nanoselluloosa taipuu vihreän elektroniikan sovellutuksiin. Ja mitä sillä voikaan tehdä 5G- ja 6G-verkon taajuuskaistalla? Tapasimme oululaisen professori Henrikki Liimataisen ja kysyimme, mikä nanoselluloosan tutkimuksessa innostaa juuri nyt.
”Alkusyksy on ollut innostavaa aikaa, kun useat tutkimukset ovat jalostuneet artikkeleiksi. Tutkimusyksikköömme kuuluu yli 80 henkeä, joista valtaosa on kansainvälisiä tutkijoita. Parhaillaan selvitämme nanoselluloosan hyödyntämistä 5G- ja 6G-telekommunikaatioteknologioissa.
Alkamassa on myös iso hanke, jossa kehitämme nestekartonkipakkauksien pintarakenteita.
Tutkimusyksikön johtaminen tuo hallinnollisia vastuita, mutta voin yhä käyttää tutkimukseen noin puolet työajastani. Rahoituksen saamisessa auttaa se, että biomateriaalit on tunnistettu merkittäväksi tutkimusaiheeksi useiden tärkeiden sovellusten ansiosta.”
Miten päädyit tutkimaan nanoselluloosaa?
”Minun taustani on kolloidi- ja pintakemiassa, ja väitöstyössäni tutkin paperinvalmistuskuitujen käyttäytymistä vesidispersioissa. Kun olin väitellyt 2009, uusien biomateriaalien kehitys oli nouseva teema, ja nanomateriaalit kiinnostivat minua erityisesti.
Haluan ymmärtää, miten nanopartikkelit käyttäytyvät, miten niitä voidaan funktionalisoida, ja miten ne vuorovaikuttaessaan muodostavat suurempia rakenteita, kuten huokoisia materiaaleja tai filmejä.”
Miten nanoselluloosaa valmistetaan?
”Yksinkertaisimmillaan mikrofibrilloitua selluloosaa eli lankamaisia nanokuituja tehdään hienontamalla sellumassaa. Kuidun rakenteen hajotessa syntyy pienempiä kuituja. Usein tämä vaatii kemiallisia lisäaineita, joilla kuitua heikennetään, ja se hajoaa helpommin.
Voidaan myös käyttää entsyymejä. Tikkumaisia nanoselluloosakiteitä valmistetaan puolestaan happohydrolyysillä.”
”Nanoselluloosarakenteilla voidaan filtteröidä tai vahvistaa 5G- ja 6G-verkon taajuuskaistan tiettyjä taajuuksia.”
Mikä tutkimuksessa kiinnostaa nyt eniten?
”Tällä hetkellä kiinnostaa etenkin se, millaisia huokoisia materiaaleja ja muita kompleksisia rakenteita nanoselluloosasta voi valmistaa.
Tulevaisuuden telekommunikaatioverkkojen eli 5G- ja 6G-teknologioiden yhteydessä tarvitaan materiaaleja, joiden läpi korkean taajuuden signaali kulkee erityisen hyvin. Nanoselluloosa-aerogeelit ovat juuri sellaisia: niissä on jopa 99 prosenttia ilmaa.
Nanoselluloosarakenteilla voidaan myös filtteröidä tai vahvistaa 5G- ja 6G-verkon taajuuskaistan tiettyjä taajuuksia. Heikkoa signaalia voidaan suunnata, jotta se saadaan tehokkaasti perille. Tähän voidaan käyttää nanoselluloosasta valmistettuja antenneja tai pintoja.”
Mihin kaikkeen nanoselluloosa taipuu?
”Nanoselluloosasta voidaan tehdä lujia, läpinäkyviä tai hyvin huokoisia rakenteita. Ne voivat olla muodoltaan esimerkiksi geelejä, lankoja, vaahtomaisia aiheita tai helmimäisiä partikkeleita.
Kutakin näistä voidaan hyödyntää eri tavoin sovelluksissa. Esimerkiksi geelimäistä nanoselluloosaa voidaan hyödyntää lääkinnällisten laitteiden sensorisovellutuksissa.
Usein rakenteen pintakemiaa pitää myös muokata esimerkiksi luomalla siihen positiivinen tai negatiivinen varaus, käyttötarkoituksesta riippuen.
Täysin uuden materiaalin kehittäminen on kiehtova puoli nanoselluloosan tutkimisessa. On kuitenkin myös välittömiä yhteiskunnallisia tarpeita, kuten tarve vähentää materiaalien ympäristövaikutuksia.
Nanoselluloosan hyvä puoli on se, että raaka-ainetta on saatavilla hyvin, ja se on biohajoavaa.”
Ovatko suomalaiset mielestäsi hyviä innovaattoreita?
”Sellu- ja paperiteollisuutta ja siihen liittyvää tutkimusta on ollut meillä pitkään, ja ymmärrys puuraaka-aineesta on erittäin korkealla tasolla.
Perinne kaupallistamiseen, täysin uusien asioiden esille tuomiseen ja markkinointiin on sen sijaan ohuempaa.
Valmistava teollisuus vaatii myös pääomia, ja se on yksi käytännön rajoite. Meillä on paljon lupaavia, uusia yrityksiä, jotka tarvitsevat kasvun mahdollisuuksia.”
Lue myös:
Professori Marjo Yliperttula: Nanosellua jääkaapissa ja yhteistyökuvioita elokuvajuhlilla
