Suomen metsäteollisuuden tuotannon arvosta katosi kolmannes kuluvan vuosituhannen ensimmäisellä vuosikymmenellä. Uusi nousu on rakennettava energia- ja resurssitehokkaiden innovaatioiden varaan.

”Suomi elää metsästä, on metsässä ja on metsä”, kiteytti historioitsija Markku Kuisma teoksessaan Metsäteollisuuden maa vuonna 1993. Kiteytys pitää sisällään sen tosiasian, että Suomi ja suomalaiset ovat halki vuosisatojen hankkineet elantonsa metsästä.

Metsätalouden keskeinen moottori on kuitenkin vaihdellut eri aikakausina. Ensin elettiin turkismetsästyksellä, josta siirryttiin tervantuotantoon ja siitä sahateollisuuteen. Viime vuosisadalta näihin päiviin asti alaa on hallinnut paperi- ja kartonkiteollisuus.

Uusin moottorimme on kuitenkin hyytynyt tällä vuosituhannella. Professori Lauri Hetemäki ja vanhempi tutkija Riitta Hänninen kuvasivat tapahtunutta kehitystä muutama vuosi sitten Kansantaloudellisessa aikakauskirjassa ilmestyneessä artikkelissaan, Suomen metsäalan taloudellinen merkitys nyt ja tulevaisuudessa. He kiteyttivät muutoksen niin sanottuun kolmanneksen peukalosääntöön. Sen mukaan monet keskeisistä metsätaloutta kuvaavista tunnusluvuista ovat tällä vuosituhannella pienentyneet suurin piirtein kolmanneksen niiden huippuluvuista.

metsateollisuuden_bruttoarvo

Metsäteollisuuden tuotannon bruttoarvosta katosi vuodesta 2000 vuoteen 2011 mennessä lähes 29 prosenttia. Samaan aikaan metsäteollisuuden vienti laski 32,5 prosenttia.

Vuosina 2005–2015 Suomessa sammutettiin yhteensä 34 yksittäistä paperikonetta. Metsäteollisuuden kotimaiset reaaliset investoinnit taas puolittuivat vuosina 2007–2012 vuosien 2000–2006 keskimääräisestä tasosta.

metsateollisuuden_vienti

Osa metsäteollisuuden alamäestä selittyy EU:n, Yhdysvaltojen ja Suomen heikolla talouskehityksellä. Se on vähentänyt lopputuotteiden kysyntää vientimarkkinoilla ja kotimaassa.

Mutta suurin syy metsäteollisuuden kriisiin on ollut lopputuotteen kulutuksessa tapahtunut muutos. Etenkin paperituotteita on tuotettu maailmalla kysyntään nähden liikaa, mikä on johtanut hintojen putoamiseen alle kannattavuusrajan. Tuotannon ylikapasiteetti on ollut seurausta siitä, että digitalisoitumisen myötä painopapereiden kulutus on laskenut tasaisesti vuosituhannen vaihteesta asti.

BioforeConceptCar_UPM_2WEB_1
Ympäristöystävällisiä biokomposiitteja on helppo muokata. Niillä voidaan korvata perinteisiä kuitumateriaaleja, kuten lasikuitua esimerkiksi sisustuspaneeleissa, autoissa ja lentokoneissa.

Jonkin verran valoa metsäalan yleiseen synkkyyteen on tuonut sellun jo useita vuosia jatkunut hyvä menekki. Etenkin Aasian markkinat ovat tarvinneet sellua pehmopaperin ja pakkauskartongin valmistukseen.

Joka tapauksessa Suomen metsäteollisuus elää parhaillaan yhtä historiansa merkittävimmistä murroskausista. Vertailukohtaa murrokselle täytyy hakea aina 1860-luvulta asti. Tuolloin puukuidut tulivat lumpun tilalle paperin raaka-aineeksi, höyrysahoja alettiin rakentaa ja tervanpoltto sekä kaskiviljely alkoivat voimakkaasti vähentyä.

Metsäteollisuudessa käynnissä olevaa historiallista murrosta on kiinnostavaa tarkastella talouden dynamiikkaa pitkällä aikajänteellä kuvaavan Kondratieffin sykliteorian valossa. Venäläisen taloustieteilijä Nikolai Kondratieffin ja hänen seuraajiensa kehittämän teorian mukaan maailmantalouden dynamiikka on parhaiten selitettävissä aaltoliikkeenä, jossa aallonpituus on kymmenien vuosien mittainen. Kondratieffin itsensä mukaan aallonpituus on 45–60 vuotta. Jotkut toiset tutkijat asettavat haarukan toisin. Oleellista on kuitenkin itse pitkä aaltoliike, taantumasta nousuun ja takaisin.

Kondratieff syklit

Teorian ideana on, että pitkäkestoiset nousukaudet syntyvät teknologisten innovaatioiden varassa. Innovaation vaikutus sammuu aikanaan, jolloin talous suistuu lamaan, kunnes uusi innovaatio saa taas aikaan uutta kasvua. Tähän mennessä elettyjä nousuja ovat edesauttaneet höyrykone (1780-luvulla), rautatiet (1840-luvulla), sähkö ja polttomoottori sekä kemianteollisuus (1890-luvulla), transistoriteknologia, viihde-elektroniikka, radio ja tv (1950-luvulla) sekä mikrotietokoneiden laajamittainen käyttö, tietoverkot ja ohjelmistot (1990-luvulla).

Kondratieffin teoriaan perehtyneiden tutkijoiden mukaan elämme parhaillaan uusimman, eli kuudennen aallon syntyvaihetta. Vuosituhannen puoliväliin asti kestävän syklin merkittävin ero edelliseen nähden on se, että raaka-aineiden ja energian hinnat ovat nousussa, eikä nykyisellä teknologialla voida enää laskea niiden hintaa.

Siksi talouden ja tuotannon keskiöön ovat nousemassa niukkuuden teknologiat, joilla tuotetaan ratkaisuja ihmiskunnan suuriin ongelmiin ja hyvinvointiin. Energia- ja resurssitehokkuus sekä uudenlaiset materiaalit ovat kuudennen aallon keskeisiä ajureita.

Turun yliopiston Tulevaisuuden tutkimuskeskuksen professori, Markku Wilenius, on toiminut tulevaisuuden tutkimuksen parissa 20 vuotta. Viime aikoina hän on tutkinut tulevaisuuden megatrendejä ja talouden pitkiä syklejä muun muassa Kondratieffin teorian avaamasta näkökulmasta. Wileniuksen mukaan suomalaisella metsäteollisuudella on edessään suuria haasteita, kun kuudes aalto alkaa voimistua.

”Metsäteollisuuden syntyvaiheessa näkyy vaikutuksia ensimmäisestä ja toisesta aallosta. Niiden keskeiset teknologiset ajurithan olivat höyrykone ja rautatiet”, Wilenius toteaa.

”Mutta varsinaiseen kukoistukseen ala nousi kolmannen aallon, eli sähkön ja kemianteollisuuden, myötä. Myös viidennen aallon merkitys alalle on ollut tärkeä. Yksi viidettä aaltoa luonnehtiva ilmiö on ollut informaation räjähdysmäinen kasvu, mikä näkyi painopaperien kysynnän valtavana kasvuna.”

Menestyäkseen tulevaisuudessa alan pitäisi olla jo hyvää vauhtia valmistautumassa kuudenteen aaltoon. Vanhat, aikaisemmissa aalloissa tuottoisiksi osoittautuneet ideat sen suhteen, mitä puulla ja puukuidulla voi ja kannattaa tehdä, eivät päde tulevaisuudessa. Suomalaisten olisikin löydettävä metsä jälleen kerran uudestaan.

”Viestinnän vallankumous tekee tilaa materiaalivallankumoukselle”, Wilenius luonnehtii.


”Suomalaisen metsäteollisuuden olisi siirryttävä paperiteollisuudesta uudenlaisiin biopohjaisiin tuotteisiin.”

Miten metsä sitten löytyy uudestaan? Missä ovat uudet innovaatiot, joiden varassa suomalainen metsäteollisuus voisi lähteä ratsastamaan Kondratieffin kuudennen aallon harjalla?

FIM Lounge pyysi joukkoa metsäalan asiantuntijoita listaamaan metsäteollisuuden kannalta lupaavimpia uusia innovaatioita. Mielenkiintoisella tavalla kaikki saamamme ehdotukset liittyvät tavalla tai toisella energia- ja resurssitehokkuuteen.

vaahtorainaus1
Vaahtorainaus mahdollistaa monenlaisten kuituraaka-aineiden käytön. Tuotantokustannuksissa säästetään, sillä muun muassa veden, raaka-aineiden ja energian käyttö on entistä tehokkaampaa. Kuitumassasta valmistettavat tuotteet ovat lisäksi aiempaa tasalaatuisempia ja kevyempiä.

Esimerkiksi VTT:llä kehitetty vaahtorainaus on uudenlainen tapa valmistaa muun muassa paperia ja kartonkia. Nimensä mukaisesti vaahtorainauksen idea on siinä, että veden sijaan sellukuitu sekoitetaan vaahtoon. Perinteisessä paperinteossa massasta on 99 prosenttia vettä. Vaahtorainauksessa massaan sekoitetaan ilmaa.

Uudella teknologialla säästetään kuituraaka-ainetta parhaimmillaan kymmeniä prosentteja perinteisiin menetelmiin verrattuna. Vaahtorainaus säästää myös vettä ja massan kuivatukseen tarvittavaa energiaa.

Koska kuitumassa sisältää hyvin suuren määrän ilmaa, antaa vaahtorainaus nykyistä paremmat mahdollisuudet vaikuttaa lopputuotteen ominaisuuksiin. Luvassa on muun muassa entistä kevyempiä, tasalaatuisempia ja paremman näköisiä kartonkituotteita, hygieniapapereita, eristeitä ja suodattimia.

Vaahtorainaus on jo siirtynyt laboratorioista teolliseen pilotointiin. Se yleistynee tuotannossa ensi vuosikymmenen puolivälissä.

Älypakkauksiin voidaan painaa esimerkiksi sähköisiä virtapiirejä ja pakkaukset voivat muistuttaa vaikkapa lääkkeenottohetkestä. Tässä kuvassa on suomalainen versio Googlen kehittämästä Cardboard -pakkauksesta. Älypuhelin laitetaan pakkauksen sisään, joka yhdessä kotelon linssien kanssa, synnyttää virtuaalikokemuksen.
Älypakkauksiin voidaan painaa esimerkiksi sähköisiä virtapiirejä ja pakkaukset voivat muistuttaa vaikkapa lääkkeenottohetkestä. Tässä kuvassa on suomalainen versio Googlen kehittämästä Cardboard -pakkauksesta. Älypuhelin laitetaan pakkauksen sisään, joka yhdessä kotelon linssien kanssa synnyttää virtuaalikokemuksen.

Paperin- ja kartongin osalta uusia innovaatioita ovat myös muovattava kartonki sekä älypaperit ja -pakkaukset. Vaikka kartongilla on materiaalina paljon etuja – se on ympäristöystävällistä, kierrätettävää, uusiutuvaa, lämmön- ja kylmänkestävää ja siinä on hyvä painopinta – on se myös varsin haasteellinen muokattava. Kartonki ei kestä suurta muovausta, vaan repeytyy helposti muotoon puristettaessa.

Kartonginvalmistuksen kuumimpia tutkimus- ja puheenaiheita onkin tällä hetkellä se, miten kartonkia voidaan prosessoida muovin tavoin syvävetotyyppisissä prosesseissa. Tämä mahdollistaa kokonaan uudentyyppisten kartonkipakkausten valmistuksen. Muovattavalla kartongilla on hyvät mahdollisuudet vallata alaa muovilta pakkausteollisuuden materiaalina.

Pakkauksiin ja papereihin on tulossa myös entistä enemmän älyä. Paperille ja kartongille voidaan painaa esimerkiksi sähköisiä virtapiirejä. QR-koodit ja pakkauksiin integroidut rfid-tunnisteet ovat jo arkipäivää.

Sovellusmahdollisuudet ovat rajattomat. Paperille on jo painettu kaiuttimia ja mikrofoneja. VTT on valmistanut paperin, joka ilmaisee, onko sille tipautetussa näytteessä hemoglobiinia. Älypakkaukset voivat muistuttaa vaikkapa lääkkeenottohetkestä tai ilmaista, jos kylmässä säilytettävän ruoan kuljetuksen kylmäketju on katkennut.

UPM_Aurelia_D_D3X2609_WEB
Kuvassa olevien kaiuttimien kotelo on tehty täysin kotimaisesta ja kierrätettävästä luonnonkuitukomposiitista. Muoveihin verrattuna materiaalin käyttö kaiuttimissa mahdollistaa monikertaisen ainevahvuuksien käytön sekä saa aikaan ylivoimaiset värähtelyominaisuudet.

Maailmassa valmistetuista tekstiilikuiduista puolet tehdään öljypohjaisista polyestereistä ja 40 prosenttia puuvillasta. Puuvilla on ekologisesti hankala materiaali, koska sen valmistukseen käytetään paljon vettä ja viljelyyn isoja alueita. Polyesterin hinta on ollut korkea, koska öljy on kallista. Myös polyesterillä on omat ympäristöongelmansa.

Uudentyyppisille, entistä ympäristöystävällisemmille kangaskuiduille ja valmistusmenetelmille alkaa olla tarvetta. Selluloosasta on tehty tekstiiliä jo pitkään, mutta nyt tutkijat ja tuotekehittäjät ovat ottaneet tällä saralla aimo harppauksia.

Yksi lupaavimmista innovaatioista on niin sanottuihin ionisoiviin liuottimiin perustuva Ioncell-menetelmä, jonka avulla voidaan valmistaa korkealaatuisia tekstiilikuituja ja myös erilaisia teknisiä materiaaleja. Ioncell-kuitu on yhtä lujaa kuin hamppu ja kaksi kertaa vahvempaa kuin viskoosi.

Ioncell-menetelmä on lähtöaineidensa osalta hyvin joustava. Tekstiilejä voidaan tehdä esimerkiksi paperimassasta, kierrätetyistä kuiduista, kuten vanhoista sanomalehdistä ja puuvillavaatteista, tai melkein mistä tahansa jonkin verran puhdistetusta selluloosasta.

mantyoljy3
Mäntyöljystä jalostetaan innovatiivisia ja hyödyllisiä biopohjaisia erikoiskemikaaleja ja tuoteratkaisuja, joilla korvataan fossiilisia raaka-aineita. Biopohjaiset mäntyöljyratkaisut parantavat tuotteiden suorituskykyä ja laatua, vähentävät kasvihuonekaasupäästöjä sekä lisäävät materiaalien uudelleenkäyttöä ja kierrätettävyyttä.

Menetelmä sai runsaasti huomiota pari vuotta sitten, kun Marimekko esitteli ensimmäisen Ioncell-kankaasta tehdyn vaatteen, Allu-mekon. Sen teollistamiseen kuluu kuitenkin vielä vuosia.

Nanoselluloosa on myös erittäin lupaava tulevaisuuden materiaali. Ensimmäiset kokeilut alle sadan nanometrin kokoisiksi yksiköiksi pilkotun selluloosan valmistuksesta tehtiin jo 1980-luvun alussa. Tuohon aikaan tuotteen valmistus kulutti kuitenkin paljon energiaa, eikä sitä ollut järkevää soveltaa kaupallisesti. Sittemmin prosessin energiankulutusta on kyetty vähentämään ja nanoselluloosan valmistaminen teollisessa mitassa on tullut mahdolliseksi.

Nanoselluloosalla on monia käyttökelpoisia ominaisuuksia, kuten biohajoavuus, lujuus ja muokattavuus. Ainutlaatuisten ominaisuuksien vuoksi materiaali tulee tulevaisuudessa korvaamaan tai täydentämään lukemattomia nykyisiä materiaaleja, mutta sen avulla voidaan valmistaa myös omaisuuksiltaan jopa vallankumouksellisia tuotteita.

Nanosellun avulla voidaan esimerkiksi tehdä papereista, kartongeista ja erilaisista komposiiteista entistä lujempia. Sitä voidaan käyttää myös betonin lisäaineena, elintarviketeollisuudessa sakeutusaineena, kosmetiikkateollisuudessa täyteaineena ja pakkausteollisuudessa biohajoavien muovien valmistuksessa tai muovin korvikkeena. Elektroniikkateollisuuden sovelluksia ovat esimerkiksi läpinäkyvät näytöt, taipuisat aurinkopaneelit ja tulostettava elektroniikka.

Nanoselluloosa sopii hyvin erilaisten komposiittien komponentiksi. Komposiitit ovat kahden tai useamman materiaalin yhdistelmiä, joissa materiaalit toimivat yhdessä, mutta eivät ole liuenneet tai sulautuneet toisiinsa. Esimerkkejä perinteisistä komposiiteista ovat teräsbetoni, lasikuitu ja autonrengas.

Puu on itsessään jo luonnonkomposiitti, jonka rakenneaineena on selluloosa ja sidosaineena ligniini. Puu- ja sellukuiduilla voidaan myös korvata perinteisiä kuitumateriaaleja, kuten esimerkiksi lasikuitua ja synteettisiä kuituja.

BioforeConceptCar_WEB_9
Suuri osa perinteisesti eri muoveista valmistetuista auton osista voidaan korvata biomateriaaleilla. Matkustamon lattia, keskikonsoli, mittariston kaaret ja ovipanelit voidaan tehdä puumateriaalista ja muun muassa keulan maski ja sivuhelmat biokomposiitista.

Biokomposiitteja on helppo muokata, ja ne ovat ympäristöystävällisiä. Niissä voidaan myös käyttää aiemmin hukkaan mennyttä kuitujätettä. Käyttökohteita tällaiselle biokomposiitille löytyy mitä moninaisimpia, esimerkkeinä mainittakoon sisustuspaneelit, terassilaudat, autot ja lentokoneet sekä biokipsi.

Öljyn kallistuessa ja ympäristötietoisuuden noustessa liikenteen käyttämiä fossiilisia polttoaineita on alettu korvata biopohjaisilla polttoaineilla. Vuosituhannen vaihteessa markkinoille tulivat niin sanotut ensimmäisen sukupolven biopolttoaineet. Sokeri- ja tärkkelyspitoisista kasveista on tehty bioetanolia ja öljypitoisista kasveista ja bioraaka-aineista biodieseliä.

Ensimmäisen sukupolven biopolttoaineita on kritisoitu muun muassa siitä, että niiden valmistuksessa käytetään ruoaksi kelpaavia raaka-aineita. Näin ei ole asian laita toisen sukupolven biopolttoaineiden kanssa, sillä niiden raaka-aineita ovat kasvi- ja puupohjainen selluloosa sekä jätteet. Uusiutuvilla puupohjaisilla biopolttoaineilla voidaan vähentää liikenteen päästöjä merkittävästi pitäen samalla huolta siitä, että tuotanto on kestävällä pohjalla.

Suomi on edelläkävijä puupohjaisten liikenteen polttoaineiden kehittämisessä ja valmistamisessa. Reilu vuosi sitten Lappeenrannassa aloitti toimintansa maailman ensimmäinen puupohjaista dieseliä valmistava biojalostamo. UPM:n jalostamo käyttää raaka-aineenaan selluntuotannon sivutuotteena saatavaa mäntyöljyä ja se tuottaa vuodessa noin 120 miljoonaa litraa uusiutuvaa biodieseliä. Biodieselin maailmanlaajuisen kysynnän arvioidaan vuonna 2020 olevan noin 45 miljardia litraa.

UPM-BioVerno_web
Kotimainen ja uusiutuva biopolttoaine toimii kaikissa dieselmoottoreissa tavallisen dieselin tapaan sekä sopii olemassa oleviin jakelujärjestelmiin.

Kuinka merkittävää liiketoimintaa metsäteollisuuden uusien innovaatioiden varaan voidaan sitten rakentaa? Osa innovaatioista, kuten esimerkiksi vaahtorainaus, nanosellu ja Ioncell-menetelmä ovat vasta tutkimus- ja tuotekehitysvaiheessa. Toisia, kuten vaikkapa puupohjaisia komposiitteja ja toisen sukupolven biopolttoaineita valmistetaan jo teollisessa mittakaavassa.

Metsäteollisuutemme tuotannon arvo oli 20,7 miljardia euroa vuonna 2013. Tähän suhteutettuna uusien innovaatioiden varassa tehtävä liiketoiminta ei ole vielä kovin suurta. UPM:n biojalostamon liikevaihto esimerkiksi on 160 miljoonan euron luokkaa. Yhtiö on tosin ilmoittanut, että uusiutuvan dieselin osalta tavoitteena on pitkällä tähtäimellä miljardiluokan liikevaihto.

oulun-tehdas
Arizona Chemicalin biojalostamo Oulun Nuottasaaressa jalostaa mäntyöljyä moninaisiin tuotteisiin.

Toisaalta esimerkiksi Metsä Fibren tekemä – Suomen metsäteollisuuden historian suurin investointi – osoittaa, että metsäteollisuus uskoo innovaatioihin. Äänekoskelle rakennettava 1,2 miljardia euroa maksava biotuotetehdas tuottaa sellun ohella sekä tuotteita, joita valmistetaan jo nykyisillä sellutehtailla, että myös uusia tuotannon sivuvirroista saatavia jalosteita. Mahdollisiksi uusiksi tuotteiksi yhtiö on maininnut muun muassa rikkihapon, metanolin, tekstiilikuidut, biokomposiitit, ligniinijalosteet, lannoitteet ja biokaasun. Biokaasusta ja biokomposiitista on jo tehty päätökset. Niitä toteuttavat suomalaiset pk-yritykset EcoEnergy SF ja Aqvacomp.

Tällä hetkellä Metsä Fibren 1,4 miljardin euron liikevaihdosta noin 10 prosenttia tulee biotuotteista. Kun Äänekosken uusi tehdas valmistuu vuonna 2017, muiden tuotteiden osuus liikevaihdosta kaksinkertaistuu 20 prosenttiin.

Metsä Groupin biotuotetehdas on oiva esimerkki siitä, miten Suomi kiipeää takaisin puuhun Kodratieffin kuudennen syklin alkaessa voimistua. Tehtaan toiminnan ytimessä ovat juuri kuudennen syklin keskeiset ajurit, energia- ja resurssitehokkuus sekä uudenlaiset materiaalit. Biotuotetehtaassa puuraaka-aine ja sivuvirrat hyödynnetään tuotteina ja bioenergiana sataprosenttisesti. Samalla sen ympärille rakentuu liiketoimintaekosysteemi, joka synnyttää ja tuottaa tulevaisuuden biotuotteita erilaisissa kumppanuusverkoistoissa.

Artikkelissa mainittujen innovaatioiden valinnassa auttoivat seuraavat asiantuntijat:
Ali Harlin, tutkimusprofessori, VTT
Ilkka Kilpeläinen, professori, Helsingin yliopiston kemian laitos
Janne Laine, dekaani, Aalto-yliopiston tekniikan korkeakoulu
Juuso Konttinen, VP Biochemicals, UPM
Markus Mannström, teknologiajohtaja, Stora Enso
Niklas von Weymarn, tutkimusjohtaja, Metsä Fibre

Cutline_KantolaVille

Suomalainen metsäosaaminen on maailman kärkeä

Metsäsektori hakee toimintaansa dynaamisuutta panostamalla tutkimukseen ja tuotekehitykseen, arvioi FIM Fenno Sijoitusrahaston rahastonhoitaja Ville Kantola. Uusissa innovaatioissa huomionarvioista on etenkin niiden laaja kirjo.

1. Metsäala katsoo tulevaisuuteen

Metsäteollisuuden uudet innovaatiot kertovat siitä, että suomalainen metsäosaaminen on maailman kärkeä. Yritykset myös panostavat aktiivisesti tutkimukseen ja tuotekehitykseen, mikä on hyvä asia. Ala on nyt etunojassa, hakee toimintaansa dynaamisuutta ja ottaa riskejä.

2. Merkittävää liiketoimintaa

Metsäsektorilla menee ihan mukavasti. Samalla esimerkiksi UPM:n tulos kertoo siitä, miten uudet kasvuhankkeet ovat alkaneet tuottaa tulosta. Metsäteollisuuden innovaatioiden osalta on innostavaa havaita, että jotkut niistä, kuten esimerkiksi toisen sukupolven biopolttoaineet, ovat jo merkittävää liiketoimintaa. Toisissa taas on huomattavan paljon potentiaalia tulevaisuudessa.

3. Innovaatioiden kirjo on laaja

On hyvä huomata, miten laajalla kirjolla metsäteollisuus kehittelee innovaatioita – nanosellusta aina vaahtorainaukseen. Sekin on kiinnostavaa, että potentiaalisia sovelluskohteita löytyy erittäin monelta toimialalta. Vaikka emme vielä tiedä, mistä innovaatioista kehkeytyy todella suurta liiketoimintaa, uskon, että sitä joka tapauksessa syntyy.

Ville Kantola on Suomeen sijoittavan FIM Fenno Sijoitusrahaston rahastonhoitaja.

10.05.2016

Den finska skogsindustrin tappade en tredjedel av värdet på sin produktion under millenniets första årtionde. Det nya uppsvinget ska byggas på energi- och resurseffektiva innovationer.

”Finland lever av skogen, är i skogen och är skogen”, konstaterade historikern Markku Kuisma i sin bok om skogsindustrins historia i Finland som utkom år 1993. Den kärnfulla beskrivningen uttrycker det faktum att Finland och finländarna alltid fått sin utkomst från skogen.

Den främsta drivande kraften inom skogsindustrin har dock varierat under olika perioder. Först levde vi på pälsjakt, därefter på produktion av tjära, och efter detta kom turen till sågindustrin. Från 1900-talet till våra dagar har skogsindustrin dominerats av pappers- och kartongindustri.

Denna drivkraft har dock förlorat sin styrka under det innevarande millenniet. Professor Lauri Hetemäki och äldre forskaren Riitta Hänninen beskrev utvecklingen i en artikel om den finska skogsbranschens ekonomiska betydelse nu och i framtiden, som utkom för ett par år sedan i den ledande tidskriften för samhällsekonomi i Finland, Kansantaloudellinen aikakauskirja. De sammanfattade förändringen med den så kallade tredjedelstumregeln. Enligt tumregeln har många av de främsta nyckeltalen för skogsbruket under det pågående millenniet sjunkit till ungefär en tredjedel av deras högsta värden.

bruttovardet_production

Bruttovärdet av skogsindustrins produktion minskade med nästan 29 procent från 2000 till 2011. Samtidigt minskade exporten av skogsindustriprodukter med 32,5 procent.

Åren 2005–2015 togs sammanlagt 34 enskilda pappersmaskiner ur bruk i Finland. Från 2007 till 2012 minskade de reella investeringarna inom skogsindustrin i Finland med hälften från den genomsnittliga nivån för åren 2000–2006.

skogindustrins_export

En del av skogsindustrins nedgång förklaras av den svaga ekonomiska utvecklingen i EU, USA och Finland. Den har minskat efterfrågan på slutprodukter på exportmarknaderna och i hemlandet.

Den främsta orsaken till skogsindustrins kris är dock att det skett en förändring i förbrukningen av slutprodukten. Produktionen av pappersprodukter har varit för stor i förhållande till efterfrågan, vilket har pressat priserna så att de nu ligger under lönsamhetsgränsen. Överkapaciteten inom produktionen har uppkommit till följd av digitaliseringen, som gjort att förbrukningen av tryckpapper minskat stadigt sedan millennieskiftet.

BioforeConceptCar_UPM_2WEB_1
Miljövänliga biokompositmaterial är lätta att bearbeta. De kan användas för att ersätta traditionella fiberbaserade material, till exempel glasfiber i inredningspaneler, bilar och flygplan.

En liten ljusglimt i skogsbranschens dystra läge har varit att efterfrågan på cellulosa varit relativt god redan i flera år. Särskilt marknaden i Asien har behövt cellulosa för tillverkning av mjukpapper och förpackningskartong.

I varje fall är det klart att den finska skogsindustrin upplever en av de viktigaste omvälvningarna i sin historia just nu. Vi måste blicka ända till 1860-talet för att hitta en motsvarighet till dagens utveckling. Då ersattes lumpmassan av träfibrer som råvara för papper. Man började bygga ångsågar samtidigt som tjärbränningen och svedjebruket började gå kraftigt tillbaka.

Det är intressant att studera den pågående historiska brytningstiden inom skogsindustrin i ljuset av Kondratieffs vågteori, som beskriver ekonomins långsiktiga cykliska dynamik. Enligt teorin, som utvecklats av den ryske ekonomen Nikolaj Kondratieff och hans efterföljare, kan världsekonomins dynamik bäst förklaras som en vågrörelse där våglängden är flera tiotals år. Enligt Kondratieff är våglängden 45–60 år, men andra forskare talar för andra tidsintervaller. Det väsentliga är dock att vågrörelsen från recession till uppsving och tillbaka är lång.

ekonomins_cykler

Idén bakom teorin är att långvariga uppsving uppstår genom teknologiska innovationer. Innovationen förlorar sin effekt i sinom tid, varvid ekonomin hamnar i en recession tills en ny innovation åstadkommer ny tillväxt. Till dags dato har uppgångsperioderna fått fart av ångmaskinen (1780-talet), järnvägarna (1840-talet), elektriciteten, förbränningsmotorn och den kemiska industrin (1890-talet), transistortekniken, underhållselektroniken, radio och tv (1950-talet) och den utbredda användningen av mikrodatorer, datanät och programvaror (1990-talet).

Enligt forskare som är insatta i Kondratieffs teori upplever vi just nu det första skedet av den senaste vågens uppkomst, som är den sjätte i ordningen. Den största skillnaden mellan denna cykel, som fortsätter fram till millenniets mitt, och den föregående cykeln är att råvaru- och energipriserna stiger samtidigt som det inte längre än möjligt att sänka dem med den teknik som vi har i dag.

Därför kommer fokus inom ekonomin och produktionen att ligga på knapphetens teknologier, som producerar lösningar på mänsklighetens stora problem och tillgodoser våra behov. Energi- och resurseffektivitet och material av nya slag är viktiga drivkrafter för den sjätte vågen.

Professor Markku Wilenius från forskningscentralen för framtidsforskning vid Åbo Universitet har arbetat med framtidsforskning i tjugo år. Under den senaste tiden har har forskat i framtidens megatrender och ekonomins långa cykler bland annat utifrån det perspektiv som Kondratieffs teori öppnat. Enligt Wilenius står den finska skogsindustrin inför stora utmaningar när den sjätte vågen ökar i styrka.

”I skogsindustrins uppkomst kan man se effekter av den första och andra vågen. Deras centrala tekniska drivkrafter var ju ångmaskinen och järnvägarna”, konstaterar Wilenius.

”Men branschen nådde sin fulla blomstring först med den tredje vågen, dvs. med hjälp av elektriciteten och den kemiska industrin. Även den femte vågen var viktig för branschen. ”Ett fenomen som karaktäriserat den femte vågen är den explosiva ökningen av information, vilket syntes som en enorm ökning av efterfrågan på tryckpapper.”

Om skogsbranschen vill vara framgångsrik i framtiden borde den redan vara i fart med förberedelserna inför den sjätte vågen. De gamla idéerna om vad som är möjligt och lönsamt att göra med trä och träfibrer och som gav lönsamma resultat under de tidigare vågorna gäller inte längre i framtiden. Därför måste finländarna återupptäcka skogen igen.

”Kommunikationsrevolutionen träder tillbaka för materialrevolutionen”, säger Wilenius.


”Den finska skogsindustrin borde övergå från pappersindustrin till biobaserade produkter av ett nytt slag.”

Men hur ska vi kunna hitta tillbaka till skogen? Var finns de nya innovationerna som gör det möjligt för den finska skogsindustrin att ta sig upp på krönet av Kondratieffs sjätte våg?

FIM Lounge bad en grupp experter inom skogsbranschen göra en lista över de mest lovande innovationerna för skogsindustrin. Förslagen som vi fick har en intressant gemensam nämnare: alla har kopplingar till energi- och resurseffektivitet.

Skumformning av pappersbanan gör det möjligt att använda fibermaterial av många olika slag. Metoden spar produktionskostnader eftersom bland annat vatten, råvaror och energi kan användas effektivare. Dessutom är produkterna som tillverkas av fibermassan lättare och av jämnare kvalitet än tidigare.
Skumformning av pappersbanan gör det möjligt att använda fibermaterial av många olika slag. Metoden spar produktionskostnader eftersom bland annat vatten, råvaror och energi kan användas effektivare. Dessutom är produkterna som tillverkas av fibermassan lättare och av jämnare kvalitet än tidigare.

Metoden för skumformning, som utvecklats av VTT är ett exempel på ett nytt sätt att tillverka bland annat papper och kartong. Vid skumformning blandas cellulosafibrerna med skum i stället för vatten. Vid traditionell papperstillverkning består 99 procent av massan av vatten. Vid skumformning blandas också luft in i massan.

Den nya tekniken sparar i bästa fall flera tiotals procent fiberråvara jämfört med de traditionella metoderna. Skumformning sparar vatten, men också energi som behövs för att torka massan.

Eftersom fibermassan innehåller mycket luft, ger skumformning bättre möjligheter att påverka slutproduktens egenskaper. Det kommer att ge oss bland annat allt kartongprodukter, hygienpapper, isolermaterial och filter som är lättare, ser bättre ut och håller en jämnare kvalitet än i dag.

Metoden för skumformning har redan flyttat ut från laboratorierna till industriella pilotprojekt. Metoden väntas vinna spridning inom produktionen i mitten av nästa decennium.

På intelligenta förpackningar kan man trycka till exempel strömkretsar, och förpackningarna kan påminna användaren exempelvis om att det är dags att ta medicinen. På fotot visas en finsk version av förpackningen Cardboard, som utvecklats av Google. Användaren placerar en smarttelefon i en förpackning som är försedd med optiska linser. Tillsammans skapar förpackningen och smarttelefonen en virtuell upplevelse.
På intelligenta förpackningar kan man trycka till exempel strömkretsar, och förpackningarna kan påminna användaren exempelvis om att det är dags att ta medicinen. På fotot visas en finsk version av förpackningen Cardboard, som utvecklats av Google. Användaren placerar en smarttelefon i en förpackning som är försedd med optiska linser. Tillsammans skapar förpackningen och smarttelefonen en virtuell upplevelse.

Ytterligare nya innovationer inom papper och kartong är formbar kartong och intelligenta papper och förpackningar. Kartong har många fördelar som material – den är ett miljövänligt, återvinningsbart, förnybart och värme- och köldbeständigt material som har en bra yta för tryck. Men däremot är det rätt svårt att forma detta material. Kartong tål inte stark bearbetning av dess form utan rivs lätt sönder vid formpressning.

Ett av de hetaste forskningsobjekten och diskussionsämnena inom kartongtillverkning är hur det vore möjligt att behandla kartong på samma sätt som plast i processer av djupdragningstyp. Detta skulle göra det möjligt att tillverka kartongförpackningar av en helt ny typ. Formbar kartong har goda möjligheter att ta marknadsandelar från plasten som material i förpackningsindustrin.

Förpackningar och papper kommer också att bli allt smartare. Det är till exempel möjligt att trycka strömkretsar på papper och kartong. QR-koder och rfid-koder som integrerats med förpackningarna finns redan i vår vardag.

Tillämpningsmöjligheterna är obegränsade. Man har redan lyckats trycka högtalare och mikrofoner på papper. VTT har tillverkat papper som anger om det finns hemoglobin i ett prov som droppats på det. Smarta förpackningar kan påminna användaren om när det är dags att ta läkemedel eller meddela om kylkedjan har blivit bruten under transporten av ett livsmedel som ska förvaras i kyla.

Höljet för högtalarna på bilden är tillverkat av ett inhemskt, återvinningsbart kompositmaterial av naturfiber. I jämförelse med plast kan högtalare av detta material ha flerdubbla materialtjocklekar, vilket ger högtalaren överlägsna vibrationsegenskaper.
Höljet för högtalarna på bilden är tillverkat av ett inhemskt, återvinningsbart kompositmaterial av naturfiber. I jämförelse med plast kan högtalare av detta material ha flerdubbla materialtjocklekar, vilket ger högtalaren överlägsna vibrationsegenskaper.

Hälften av alla textilfibrer som används i världen tillverkas av oljebaserade polyestrar och 40 procent av bomull. Bomull är ett ekologiskt problematiskt material eftersom dess tillverkning kräver stora mängder vatten, medan odlingen tar stora områden i anspråk. Priset på polyester har varit högt eftersom olja är dyr. Även polyester har sina egna miljöproblem.

Det börjar finnas behov av miljövänligare textilfibrer och av tillverkningsmetoder av en ny typ. Tyg har tillverkats av cellulosa redan en lång tid, men nu har forskare och produktutvecklare gjort stora framsteg på denna sektor.

En av de mest lovande innovationerna är Ioncellmetoden, som bygger på så kallade joniserande lösningsmedel och som kan användas för att tillverka högklassiga textilfibrer och olika tekniska material. Ioncellfibrer är lika starka som hampa och två gånger starkare än viskos.

Ioncellmetoden är mycket flexibel i fråga om dess utgångsämnen. Det är möjligt att tillverka textilier till exempel av pappersmassa, av återvinningsfiber såsom gamla tidningar och bomullskläder, eller av vilken som helst cellulosa som renats i någon omfattning.

Av tallolja förädlas innovativa och nyttiga biobaserade specialkemikalier och produktlösningar som kan användas för att ersätta fossila råvaror. Biobaserade talloljor förbättrar produkternas prestanda och kvalitet, minskar växthusgasutsläppen och ökar möjligheterna att återvinna material och använda dem på nytt.
Av tallolja förädlas innovativa och nyttiga biobaserade specialkemikalier och produktlösningar som kan användas för att ersätta fossila råvaror. Biobaserade talloljor förbättrar produkternas prestanda och kvalitet, minskar växthusgasutsläppen och ökar möjligheterna att återvinna material och använda dem på nytt.

Metoden fick stor publicitet för ett par år sedan när Marimekko presenterade det första plagget som tillverkats av Ioncelltyg, klänningen Allu. Industrialiseringen av metoden tar dock ännu flera år.

Nanocellulosa är ett mycket lovande framtidsmaterial. De första experimenten med tillverkning av cellulosa som spjälkats upp till enheter som är mindre än hundra nanometer gjordes redan i början av 1980-talet. På den tiden krävde tillverkningen av produkten dock mycket energi och därför var det inte hållbart att tillämpa produkten kommersiellt. Man har sedermera lyckats minska energiförbrukningen i processen och det har blivit möjligt att tillverka nanocellulosa i industriell skala.

Nanocellulosa har många nyttiga egenskaper – den är till exempel biologiskt nedbrytbar, stark och formbar. Tack vare sina unika egenskaper kommer materialet i framtiden att ersätta eller komplettera otaliga nuvarande material. Dessutom blir det möjligt att också tillverka produkter med helt revolutionerande egenskaper med hjälp av nanocellulosa.

Med nanocellulosa kan man göra papper, kartonger och olika kompositmaterial ännu starkare. Materialet kan också användas som tillsatsämne i betong, som förtjockningsmedel inom livsmedelsindustrin, som fyllnadsmaterial i kosmetikaindustrin och för att tillverka biologiskt nedbrytbar plast eller ersätta plast inom förpackningsindustrin Tillämpningar i elektronikindustrin är till exempel transparenta skärmar, böjliga solpaneler och utskrivbar elektronik.

Nanocellulosa lämpar sig bra som en komponent i kompositmaterial av olika slag. Kompositmaterial är kombinationer av två eller flera material där materialen fungerar tillsammans men inte har lösts upp i eller smält samman med med varandra. Exempel på traditionella kompositmaterial är armerad betong, glasfiber och bildäck.

Trä är ett naturligt kompositmaterial eftersom det består av cellulosa som bildar dess struktur och lignin som utgör dess bindeämne. Trä- och cellulosafibrer kan också användas för att ersätta traditionella fibermaterial, till exempel glasfiber och syntetiska fibrer.

En stor del av de bildelar som traditionellt tillverkas av plast kan ersättas med biomaterial. Kupégolvet, mittkonsolen, instrumentpanelens bågar och dörrpanelerna kan tillverkas av trämaterial och bland annat kylarmasken och sidoplåtarna av biologiskt kompositmaterial.
En stor del av de bildelar som traditionellt tillverkas av plast kan ersättas med biomaterial. Kupégolvet, mittkonsolen, instrumentpanelens bågar och dörrpanelerna kan tillverkas av trämaterial och bland annat kylarmasken och sidoplåtarna av biologiskt kompositmaterial.

Biokompositmaterial är lätta att forma och miljövänliga. Vid tillverkningen av dem är det också möjligt att använda avfallsfiber, som tidigare gått till spillo. Dessa biokompositmaterial kan användas på mycket varierande sätt, till exempel i inredningspaneler, altandäck, bilar, flygplan och biogips.

I takt med att olja blir dyrare och miljömedvetenheten ökar har man börjat ersätta fossila bränslen med biobaserade bränslen i trafiken. I millennieskiftet lanserades de så kallade första generationens biobränslen. Bioetanol har tillverkats av socker- och stärkelsehaltiga växter och diesel av biologiska råvaror.

Den första generationens biobränslen har kritiserats bland annat för att de tillverkats av råvaror som också kan användas som livsmedel. Detta är inte fallet med den andra generationens biobränslen, som tillverkas av växt- och träbaserad cellulosa och avfall. De förnybara träbaserade biobränslena gör det möjligt att minska trafikutsläppen betydligt samtidigt som produktionen kan bedrivas hållbart.

Finland är föregångare inom utvecklingen och tillverkningen av träbaserade bränslen för trafiken. Värdens första bioraffinaderi som tillverkar träbaserad diesel inledde sin verksamhet i Villmanstrand för drygt ett år sedan. Som råvara använder UPM:s raffinaderi tallolja som erhålls som biprodukt vid tillverkning av cellulosa. Anläggningen producerar cirka 120 miljoner liter förnybar biodiesel per år. Den globala efterfrågan på biodiesel väntas uppgå till 45 miljarder liter år 2020.

Det inhemska förnybara biobränslet fungerar på samma sätt som vanlig diesel i alla dieselmotorer och den lämpar sig också för de existerande distributionssysteme.
Det inhemska förnybara biobränslet fungerar på samma sätt som vanlig diesel i alla dieselmotorer och den lämpar sig också för de existerande distributionssysteme.

Är det möjligt att skapa betydande affärsverksamhet med de nya innovationerna inom skogsindustrin? En del av innovationerna, till exempel skumformning, nanocellulosa och Ioncell-metoden är fortfarande på forsknings- och produktutvecklingsstadiet. Andra innovationer, till exempel träbaserade kompositmaterial och den andra generationens biobränslen, tillverkas redan i industriell skala.

År 2013 var värdet på den finska skogsindustrins produktion 20,7 miljarder euro. I förhållande till detta är affärsverksamheten med de nya innovationerna ännu inte särskilt stor. Till exempel UPM:s bioraffinaderi har en omsättning i storleksklassen 160 miljoner euro. Bolaget har visserligen meddelat att det på längre sikt strävar efter en omsättning i miljardklass för förnybar diesel.

oulun-tehdas
Arizona Chemicals bioraffinaderi i Uleåborg förädlar tallolja som används för att tillverka ett stort antal olika produkter.

Metsä Fibres investering, som är den största i den finska skogsindustrins historia, visar dock att skogsindustrin tror på innovationerna. Biofabriken, som byggs i Äänekoski för 1,2 miljarder euro, producerar inte bara cellulosa och produkter som redan är i tillverkning i de existerande massafabrikerna, utan även nya förädlade produkter från produktionens biflöden. Bolaget har nämnt bland annat svavelsyra, metanol, textilfibrer, biokompositmaterial, förädlade ligninprodukter, gödselmedel och biogas som potentiella nya produkter. Beslut finns redan om produktion av biogas och biokompositmaterial. De tillverkas av de finska sm-företagen EcoEnergy SF och Aqvacomp.

För närvarande genereras cirka 10 procent av Metsä Fibres omsättning på cirka 1,4 miljarder euro inom bioprodukter. När den nya fabriken i Äänekoski blir färdig år 2017, fördubblas dessa produkters andel av omsättningen till 20 procent.

Metsä Groups bioproduktfabrik är ett utmärkt exempel på hur Finland kan klättra tillbaka upp i trädet när Kondratieffs sjätte våg ökar i styrka. Fabrikens verksamhet bygger nämligen just på den sjätte vågens främsta drivkrafter: energi- och resurseffektivitet och nya material. Bioproduktfabriken utnyttjar träråvaran och dess biflöden till hundra procent i form av produkter och bioenergi. Kring fabriken uppstår samtidigt ett ekosystem av affärsverksamhet som skapar och producerar framtidens bioprodukter i partnernätverk av olika slag.

Följande experter hjälpte till med att välja ut de innovationer som lyftes fram i artikeln:
Ali Harlin, forskningsprofessor, VTT
Ilkka Kilpeläinen, professor, institutionen för kemi vid Helsingfors universitet
Janne Laine, dekan, Tekniska högskolan vid Aalto-universitetet
Juuso Konttinen, VP Biochemicals, UPM
Markus Mannström, teknologidirektör, Stora Enso
Niklas von Weymarn, forskningsdirektör, Metsä Fibre

Cutline_KantolaVille

Finsk skogskompetens är i världsklass

Skogssektorn söker ny dynamik i sin verksamhet genom att satsa på forskning och produktutveckling, säger Ville Kantola, fondförvaltare för Placeringsfonden FIM Fenno. Ett viktigt drag hos de nya innovationerna är deras stora antal och variation.

1. Skogsbranschen blickar mot framtiden

De nya innovationerna i skogsindustrin visar att den finska skogskompetensen är i världsklass. Företagen satsar också aktivt på forskning och produktutveckling, vilket är mycket bra. Branschen ligger nu i framkant, söker ny dynamik i sin verksamhet och tar risker.

2. Betydande affärsverksamhet

Det går riktigt bra för skogsbranschen i dag. Samtidigt visar till exempel UPM:s resultat att de nya tillväxtprojekten börjat ge resultat. Det är uppmuntrande att se att en del av de nya innovationerna i skogsbranschen, till exempel den andra generationens biobränslen, redan är en betydande affärsverksamhet. Andra innovationer har i sin tur avsevärd potential för framtiden.

3. Många innovationer på bred front

Det är viktigt att lägga märke till att skogsindustrin utvecklar innovationer på en mycket bred front – från nanocellulosa till skumformning. Ett annat intressant fenomen är att det finns potentiella tillämpningsobjekt på väldigt många områden. Även om vi ännu inte vet vilka innovationer som kommer att leda till betydande affärsverksamhet, är jag övertygad om att sådan affärsverksamhet i alla fall kommer att uppstå.

Ville Kantola är fondförvaltare för Placeringsfonden FIM Fenno, som placerar i Finland.

18.05.2016