Muovituotteiden valmistus alkaa muovin raaka-aineen, polymeerin, valmistuksella. Raaka-aineita valmistaa kemian- ja petrokemian teollisuus, jonka lopputuotteena ovat muoviteollisuudelle toimitettavat polymeerit ja lisäaineet (granulaatteina, jauheina ja nesteinä). Maailmassa valmistettiin muoveja vuonna 2016 n. 335 Miljoonaa tonnia, josta Euroopassa n 60 Miljoonaa tonnia. Valtaosa muovien raaka-aineista valmistetaan fossiilisista lähteistä (esim. öljy ja maakaasu) peräisin olevista materiaaleista.
Maailman raakaöljyn kulutuksesta n. 4-6 % käytetään muovituotteiden valmistukseen. Kun raakaöljystä valmistetaan polttoaineita, tuotannon yhteydessä syntyy hiilivetyjä, monomeereja (eteeni, propeeni jne). Muoveja valmistetaan näitä pienimolekyylisistä orgaanisista yhdisteistä polymeroimalla eli liittämällä samanlaisia toistuvia yksiköitä (esim. eteeni) peräkkäin pitkiksi ketjuiksi, erittäin suuriksi molekyyleiksi (polyeteeni).
Erilaisia muovilaatuja on hyvin suuri määrä ja muovien raaka-aineiden valmistusprosessit poikkeavat toisistaan suuresti. Myös muovien raaka-aineena toimivat lähteet poikkeavat toisistaan. Muovien valmistuksen volyymeistä katsottuna on kuitenkin helppo erottaa ns. valtamuovit, jotka käsittävät n 75% kaikesta muovin tuotannosta. Polyeteeni PE (eri laatuisena) n. 30%, Polypropeeni PP n. 20%, Polyvinyylikloridi PVC n. 10%, Polyeteenitereftalaatti PET n 7% ja Polystyreeni PS n. 7%. Näistä laaduista perinteisesti öljy- ja maakaasupohjaisia ovat PE, PP ja PS. PVC:n merkittävin raaka-aine on ruokasuola.
Polymeerit tarvitsevat lisäaineita, jotta muovi on hyvää käytössä
Muovit valmistetaan polymeereistä ja niihin lisättävistä lisäaineista. Puhtaat polymeerit ovat harvoin käyttökelpoisia sellaisinaan, minkä takia niihin sekoitetaan lisä- ja täyteaineita. Näin muovin kestävyyttä parannetaan, käsittelyä ja jatkojalostusta helpotetaan, saadaan värejä ja muita tarpeellisia ominaisuuksia. Esimerkkejä lisäaineista ovat: voiteluaineet (helpottaa tuotteen ulostyöntöä muotista), lämpöstabilisaattorit (parantavat prosessointi-ikkunaa), väriaineet, lujiteaineet, kuten lasi- ja hiilikuitu (lisäävät jäykkyyttä ja lujuutta), sitkistysaineet iskulujuuden parantamiseksi, UV-stabilisaattorit (suoja auringonvaloa ja sään vaikutuksia vastaan), palonestoaineet, antistaattiset lisäaineet ja vaahdotusaineet (esim. solumuoveissa). Lisäaineita voi yhteensä olla lopputuotteessa hyvin vähän, tai jopa kymmeniä prosentteja.
Biopohjaisilla muoveilla vähennetään fossiilisten lähteiden käyttöä muovien raaka-aineena
Muoviraaka-aineiden valmistus on kemiallinen reaktio, johon tarvittavat lähtöaineet tulevat nykyisin useasti fossiilisista lähteistä. Näin ei tarvitse kuitenkaan olla. Myös uusiutuvista materiaaleista voidaan saada lähtöaineet muovin valmistukseen. Uusiutuvista lähtöaineista voidaan valmistaa joko samoja muoveja, kuin fossiilisista lähtöaineista tai aivan eri muovilaatuja. Se, että muovi valmistetaan uusiutuvasta materiaalista ei tarkoita sitä, että muovi olisi automaattisesti biohajoavaa (kompostoituvaa).
Biopohjaisia muoveja valmistetaan esimerkiksi sokerista, maissista, viljoista, selluloosasta, risiiniöljystä ja maidosta. Yleisistä muovilaaduista (joita tyypillisesti valmistetaan fossiilisista lähteistä) tänä päivänä teollisessa mittakaavassa valmistetaan myös biopohjaisina esim. polyeteeniä (sokeriruoko) ja polyamidia (risiiniöljy). Suomessakin on useampia biomuovin raaka-ainejalostamoita: valmistusta on esimerkiksi biojalostamosta saatavasta mäntyöljystä (lähde: Keskisuomalainen) tai vaikka ruokaöljyistä jalostetuista materiaaleista (lähde: YLE Uutiset).
Biopohjaisia muoveja valmistetaan esimerkiksi sokerista, maissista, viljoista, selluloosasta, risiiniöljystä ja maidosta
Biopohjaisissa muoveissa uusiutuvista lähteistä peräisin olevat lähtöaineet voivat kattaa koko muovin valmistuksen tai osan siitä. Esimerkiksi markkinoilla on jo pitkään ollut ”bio-PET”, josta valmistetaan vesi- ja virvoitusjuomapulloja. PET:n valmistuksessa tarvitaan karkeasti kuvattuna 70% tereftaalihappoa ja 30% eteeniglykolia. Bio-PET:ssä eteeniglykoli saadaan kasviperäisestä tuotannosta.
Biopohjaisia muoveja on vielä toistaiseksi vain alle 1% muovintuotannosta. Vuonna 2017 biomuovien kapasiteetiksi laskettiin vähän yli 2 Miljoonaa tonnia, joista biohajoavien muovien osuus oli n 43% ja biohajoamattomien osuus n 57% (European Bioplastics). Halu irti fossiilisista lähteistä on kuitenkin selvä ja ajaa biopohjaisten muovien kehitystä. Tämä pätee niin polymeereissä, kuin lisäaineissa (jossa haaste ei ole niin suuri). Kehitystyötä ohjaa luonnollisesti myös raha: biopohjaisilla menetelmillä on vielä matkaa samaan tehokkuuteen, kuin öljynjalostuksen, kymmeniä vuosia kehitetyt prosessit. Usein vielä tänä päivänä biopohjaisesti valmistettu muovi on kalliimpaa verrattuna fossiilisesta pohjasta valmistettuun muoviin, mutta erot kaventuvat. Lisäksi lopputuotteessa hintaero voi olla suhteellisen pieni (kuten muovikalvo kartonkipakkauksen pinnalla). Toisinpäin katsottuna on hyvä, että niin kauan kun öljystä jalostetaan polttoaineita, niin siinä prosessissa sivuvirtana tulevat materiaalit saadaan myös hyötykäyttöön.
Kirjoittaja Martti Luhtalalla on yli 10 vuoden kokemus muovien saralta niin jakelu- kuin laiterakennusyrityksistä. Viimeiset vuodet Martti on seurannut muovialan keskustelua liikkeenjohdon konsulttina omassa yrityksessään Haastava Consulting Oy:ssä.