1. September 2011
Kirjoittajat: Jan-Erik V. Levlin, Jorma Sundquist
Companies: KCL, VTT
People: Anne Kantelinen, Jorma Sundquist, Liisa Viikari, Marjatta Ranua, Matti Linko
2.10. Sellun entsyymiavusteinen valkaisu
KCL:n vuosikymmenet Otaniemessä
Jan-Erik Levlin
Jorma Sundquist ja Marjatta Ranua kehittivät vuodesta 1983 lähtien yhteistyössä VTT:n Liisa Viikarin tutkimusryhmän kanssa menetelmän sellun valkaisemiseksi ksylanaasi-entsyymeillä. Menetelmä oli ensimmäinen laatuaan maailmassa. Sillä voidaan vähentää valkaisun kemikaalikulutusta. Menetelmä on käytössä monissa sellutehtaissa ympäri maailmaa. Vuonna 1990 xylanaasi-keksintö sai Ympäristöministeriön vuoden pääpalkinnon.
Sellun entsyymiavusteinen valkaisu
Jorma Sundquist
Mikrobien ja entsyymien hyödyksikäyttöä sellun valmistuksessa on monella tavalla pohdittu ja kokeiltukin jo vuosikymmenien ajan. Rajoittaviksi tekijöiksi ovat ovat muodostuneet prosessien liian pitkät viipymäajat, vallitsevat reaktio-olosuhteet, pH ja lämpötila sekä bioreaktioiden epäselektiivisyys, jonka vaikutuksesta massa laatu on kärsinyt liikaa.
Kun 1980-luvun puolivälissä alettiin korostetusti kiinnittää huomiota sellun kloorivalkaisun ympäristönsuojelullisiin ja terveydellisiin haittoihin, perustivat VTT:n Bioteknillinen laboratorio ja Keskuslaboratorio yhteisen työryhmän tarkoituksena selvittää kloorin käytön vähentämistä sellun valkaisussa hemisellulaasientsyymien avulla. Varsin pian (jo1985) havaittiin, että kun keitettyä, valkaisematonta sellua käsiteltiin teollisesti tuotetulla ksylanaasientsyymillä, voitiin kloorin ja klooridioksidin käyttöä valkaisussa vähentää huomattavasti. Myös prosessiolosuhteiden puolesta käsittely oli helppo sovittaa käytössä oleviin valkaisusekvensseihin
Vuoteen 1991 mennessä useilla tehtailla pohjoismaissa, keski-Euroopassa ja Kanadassa entsyymikäsittely oli otettu teolliseen käyttöön. Aktiivikloorin käyttöä niissä oli voitu ksylanaasikäsittelyn ansiosta voitu vähentää n. 10-30% valkaisutavasta riippuen ilman että massan ominaisuudet huononivat. VTT:n ja KCL:n tutkijaryhmä sai työstään 191 Ympäristöministeriön tunnustuspalkinnon.
Ksylanaasien menestys herätti myös entsyyminvalmistajien mielenkiinnon. Niitä valmistettiin jonkin aikaa ainakin Suomessa, Tanskassa, Englannissa ja Kanadassa. Klooridioksidivalkaisun kehittyessä ja luopuminen kloorin ja hypokloriitin käytöstä valkaisussa mielenkiinto niiden käyttöön on kuitenkin hiipunut.
Tutkimus entsyymien parissa on siitä huolimatta jatkunut keskittyen ainakin osittain lignolyyttisten entsyymien hyväksikäyttöön. KCL:ssa lienee entsyymien hyväksikäyttöä sellun valkaisussa lähinnä tilaustöiden muodossa tutkittu aina tutkimuslaitoksen lopettamiseen 2010 saakka.
Kirjallisuutta:
- Viikari, L.,Ranua, M., Kantelinen, A., Linko, M. and Sundquist, J. (1986) Bleaching with enzymes. Biotechology in the pulp and paper industry, Proc. 3rd Int. Conf.,Stockholm, pp. 67-69.
- Liisa Viikari, Anne Kantelinen, Jorma Sundquist and Matti Linko. FEMS Microbiology Reviews 13 (1994) 335-350.