Vaahdoista tehdään uusia biopohjaisia muovinkorvikkeita – tekoäly tuo vauhtia suunnitteluun
Muovia käytetään paljon, mutta sen käyttöön liittyy ympäristöongelmia. Muoville tarvitaan siksi vaihtoehtoja. Älyä vaahtoihin -hanke kehittää biopohjaisista vaahdoista kierrätettäviä muovinkorvikkeita. Kyseessä on yksi maailman ensimmäisistä hankkeista, jossa käytetään tekoälyä biomateriaalien suunnittelussa. Hanke aikoo tehdä kvanttihypyn kierrätettävien muovinkorvikkeiden tutkimuksessa.
Muovin valmistuksessa on olemassa biopohjaisia vaihtoehtoja, joissa käytetään uusiutumattomien luonnonvarojen sijaan uusiutuvia. Erilaiset vaahtomaiset ratkaisut, joissa materiaalina toimii kierrätettävä ja edullinen biomassa, ovat lupaavia. Niissä on haasteena löytää raaka-aineet ja valmistustapa, joilla syntyy materiaaleja halutuilla ominaisuuksilla – vaikkapa lujia, jäykkiä, joustavia tai kosteutta kestäviä.
Hyvällä suunnittelulla tämäkin on mahdollista. Esimerkiksi ligniinin, puukuidun ja savimaisen laponiitin seoksesta voisi syntyä iskunkestävä ja kosteutta sietävä vaahto, jota voidaan käyttää muovin tilalla.
Älyä vaahtoihin -hanke osoittaa, että nopea materiaalisuunnittelu on mahdollista tekoälyn avulla. Tekoäly nopeuttaa tutkimusta ja auttaa viemään tulokset käytännön sovelluksiin. Tekoälyn vauhdittamalle materiaalisuunnittelulle on suuri tarve.
Hankkeessa suunnitellaan ensin tekoälyä käyttäen materiaalinvalmistuksen kokeet. Vaahdoilla tehdään laboratoriokokeita. Sitten valitaan parhaat mahdolliset ominaisuudet puupohjaiselle muovinkorvikkeelle eli “puoville” ja säädetään sen valmistukseen tarvittava teknologia (rainaus, pursotus tai 3D-tulostus). Hanke synnyttää näin työkalupakin uusien materiaalien luomiseen.
Uraauurtavalla tutkimusryhmällä (Mikko Alava, Antti Puisto ja Juha Koivisto) on laaja osaaminen metsäpohjaisista materiaaleista, vaahdoista ja tekoälyn käytöstä materiaalitutkimuksessa. Tutkimuksessa kiinnitetään erityistä huomiota materiaalin kierrätettävyyteen, prosessin skaalautuvuuteen teollisuudessa ja kaupallistamiseen. Kaupalliset mahdollisuudet ovat suuret: biopohjaisia muovinkorvikkeita voidaan käyttää esimerkiksi pakkaus-, rakennusmateriaali- ja metsäteollisuudessa.
Hankkeen johtaja: professori Mikko Alava
Organisaatiot: Aalto-yliopisto
Myönnetty rahoitus: 350 000 euroa