PÄÄJUTTU (3/14) | Syysmetsästä noukitut tatit tekevät onnelliseksi. Mutta sienistä on paljon muuhunkin kuin kastikkeeseen. Niillä voi vaikkapa parantaa maailman.

Aloitetaan aamiaispöydästä. Jos luet kahvisi ääressä sanomalehteä, takaa kurkistaa Physisporinus rivulosus -sieni. Sen avulla kuusen hakkeesta saadaan sanomalehtipaperia 10–15 prosenttia vähemmällä energiamäärällä kuin ilman sitä.

Jos puet päällesi farkut, taas ollaan sienten kanssa tekemisissä. Sieniä käytetään paljon tekstiiliteollisuudessa, erityisesti puuvillan käsittelyyn. Jos farkkusi sattuvat olemaan tyylikkään kuluneet, ulkonäkö on voitu luoda esimerkiksi Trichoderma reesei -homesienen sellulaasientsyymillä. Sitä käyttämällä vältetään ympäristölle haitallinen kemiallisen pesun vaihe.

Lukemassasi sanomalehdessä saatetaan kertoa 1960–70-luvuilla saastuneesta maaperästä, joka on yleinen ongelma Suomen kaupungeissa. Taas tullaan sienten tontille: niillä puhdistetaan pilaantuneita maa-alueita, jolloin ihmisille voidaan rakentaa koteja vanhoille teollisuusalueille.

MAA PUHTAAKSI |Stropharia rugosoannulata eli viljelykaulussieni on yksi laji, jota on tutkittu aika paljon, kertoo tutkija Marja Tuomela Helsingin yliopiston mikrobiologian ja biotekniikan osastolta.

Sienirihmasto tuottaa entsyymiä rihman ulkopuolelle maaperään, missä entsyymi sitten pilkkoo vaikkapa räjähdysaineissa käytettyä TNT:tä.

— TNT:stä tulee eri vaiheiden jälkeen hiilidioksidia, vettä ja jotain vaarattomampaa typpiyhdistettä, eikä maa ole enää pilaantunutta.

Hollanti on edelläkävijöitä pilaantuneisiin maihin liittyvässä lainsäädännössä. Sienitekniikkaa on kokeiltu ainakin Saksassa, Yhdysvalloissa, Kanadassa ja Uudessa-Seelannissa. Suomessa aihetta tutkivat Helsingin yliopisto, Aalto-yliopisto ja Suomen ympäristökeskus.

Mukana on ollut myös yrityksiä, joissa menetelmiä on viety kenttäoloihin.

— Yleensä pilaantunut maa on kaivettu ja puhdistettu kontrolloiduissa oloissa. Mutta esimerkiksi Ekokemillä on hallussaan menetelmä, jolla maata voidaan puhdistaa sienillä paikan päällä, Tuomela kertoo.

Patenttia oli kehittämässä soveltavan kemian ja mikrobiologian tutkija Kari Steffen Helsingin yliopistosta .

— Jos haitta-aineiden pitoisuus on alhainen, maa voidaan puhdistaa myös perinteisellä kompostoinnilla, Tuomela muistuttaa.

LÄÄKE- JA VIINAKAAPILLA | — Sienet ovat teollisuudenaloille yhtä tärkeitä kuin eläimet maataloudelle, tutkija Sari Timonen vakuuttaa.

Timonen on vastuullinen tutkija Helsingin yliopiston elintarvike- ja ympäristötieteiden laitoksella. Hän tutkii sieniä ja on toinen Gaudeamuksen tuoreen Sienten biologia -kirjan toimittajista.

Voiko sienten merkitystä kuvata jollain euromäärällä?

— No, ensin pitäisi päättää, paljonko ihmishenki maksaa, Timonen vastaa.

Antibiootit ovat alun perin Penicillium-suvun pensselihomeiden tuottamia yhdisteitä, jotka löydettiin 1800-luvulla. 1930-luvulla niiden huomattiin parantavan bakteeritulehduksia. Lääketeollisuus valmistaa antibiootteja yhä samalta pohjalta.

Toinen tuttu sienivalmiste on niin ilon kuin murheenkin lähde.

— Siis alkoholi. Hiivasienet tuottavat hapettomissa oloissa alkoholia. Tätä käytetään hyväksi vaikkapa viinien ja oluiden valmistuksessa.

Antibiootit siis pelastavat miljoonia henkiä, ja viini tuo iloa ruokapöytään, mutta viina myös vie ihmisiä ennenaikaisesti hautaan. Vaakakupissa onkin painavahko sieni.

SALAISET MALJAT | VTT:n huoneissa ja halleissa Espoossa kasvatetaan salaisuuksia. Professori Merja Penttilä ei voi kertoa yhteistyöyrityksistä eikä mielellään paljasta edes tutkittujen sienilajien nimiä.
Mutta petrimaljat ja pullot saa kyllä nähtäväksi ja kuvattavaksi, kunhan jättää liikesalaisuudet rauhaan.

Nyt puhumme suuren mittakaavan kysymyksistä. Kyse on teknologioista, jonka tuotteilla voisi korvata öljyn. Kaikki alkaa laboratoriohuoneista, petrimaljoilta sekä huoneista, joiden pöydillä on paljon pieniä purkkeja ja katossa päivänvalolamppuja.

— Lamppujen on tarkoitus saada homeet luulemaan, että on koko ajan päivä.

Pullot pyörivät häkkyröissä, jokainen homekanta siististi omassa astiassaan.

— Kun pullot heiluvat, ilma pääsee liuokseen niiden sisällä.

Petrimaljoilla ja pulloissa kasvatetaan hiivoja ja homeita, joiden avulla kasvijätteistä saadaan valmistettua etanolia ja butanolia. Siis aineita, jotka ovat tai joista voi valmistaa polttoaineita.

VTT:n ryhmä tutkii niin sanottuja toisen sukupolven biopolttoaineita. Niitä valmistetaan kasvin syötäväksi kelpaamattomista osista.

Erityinen huomio kohdistuu lignoselluloosaan, jota ovat vaikkapa oljet ja metsähakkuiden tähteet. Teknologiat ovat olemassa: lignoselluloosapohjaisia  polttoaineita valmistetaan jo nyt VTT:ssä. Mutta kun valmistus etenee teolliseen mittakaavaan, kyse on vallankumouksesta, jossa fossiilinen öljy korvataan uusiutuvalla kasvibiomassalla.

HOME JA HIIVA | Etanolia on jo pitkään valmistettu viljanjyvistä ja maissista. Mutta lignoselluloosa on hankalampi pala purtavaksi. Siitä koostuvat kasvinosat ovat evoluution saatossa nimenomaan kehittyneet kestämään mikrobien hajottavaa toimintaa, kuten lahotusta. Siksi lignoselluloosan hajottaminen ja hyödyntäminen energiantuotannossa on hankalaa.

Avuksi tulevat jälleen sienet.

Lignoselluloosasta koostuvien kasvinosien hajotustekniikka on ollut ihmisen käsillä itse asiassa jo pitkään, mutta sen kehittäminen on jäänyt katveeseen ennen 2000-lukua. Ihmiskunta on mieluummin polttaa tuprautellut öljyä.

— Tutkin jo väitöskirjassani 1980-luvulla näitä asioita. Tähän vaiheeseen, missä nyt ollaan, olisi voitu päästä paljon aikaisemminkin, Penttilä kertoo.

Ilmastonmuutoskeskustelu on tuonut paineen kehittää uusiutuvaa energiaa. VTT on löytänyt hyviä yhteistyötahoja ulkomaisista yrityksistä, joissa on jo havahduttu asian merkitykseen.

Prosessi, jolla lignoselluloosaa eli olkia, metsäteollisuuden tähteitä ja energiakasveja hajotetaan ja käytetään tuotekehittelyyn, on monimutkainen. Mutta yksinkertaistetaan: tarvitaan home, joka tuottaa entsyymiä lignoselluloosan hajottamiseen, ja hiiva, joka tuottaa hajotetusta aineksesta, sokerista, joko etanolia, butanolia tai muita kemiallisia yhdisteitä, kuten maitohappoa.

MITTAKAAVAN HAKU | Vaikka polttoainetutkimus on 2000-luvulla ollut nopeaa, se on silti hidasta. Ei voi ottaa tuhansien litrojen tankkia ja heitellä sinne umpimähkään hiivoja ja homeita kukoistamaan.

Työ alkaa pipetoimalla. Hiivoihin ja homeisiin lisätään tiettyjä geenejä, joiden avulla ne saadaan tekemään oma työnsä prosessissa mahdollisimman tehokkaasti. Niin, että mahdollisimman moni polymeeriketju katkeaa homeen käsittelyssä ja jokaisesta sokerimolekyylistä syntyy hiivan avulla etanolia tai muuta polttoainetta.

Kokeet alkavat petrimaljoilta, sitten mittakaavaa laajennetaan erikokoisiin pulloihin. Kokeissa muutellaan oloja ja geenikoostumuksia. Sitten, ison työn jälkeen, prosessi viedään satojen litrojen fermentoreihin, jotka seisovat VTT:n tehdashalleja muistuttavissa huoneissa.

Sienitutkimukseen ei satsattu riittävästi, vaan ihmiskunta polttaa tuprautteli öljyä.

Fermentoreihin menee sisälle happea ja ravintoa letkuja pitkin. Ulos tulee hiilidioksidia sekä toivottua tuotetta. Ja fermentoritkin ovat vasta koevaiheen värkkejä.

On pitkä tie siihen, että sienitutkimuksen lopputuotetta, kuten käypää polttoainetta, aletaan tuottaa teollisessa mittakaavassa. Tuhannen tai miljardin taalan kysymys on tietysti se, missä vaiheessa nyt ollaan.

— Ulkomailla on yrityksiä, joissa on pilotoitu näitä menetelmiä, mutta varsinaiseen teolliseen tuotantoon lignoselluloosan osalta ovat tällä hetkellä ryhtymässä vasta muutamat yhtiöt, Penttilä arvioi.

Tuotantokustannukset ovat toistaiseksi korkeat verrattuna saastuttavampaan teknologiaan, mikä jarruttaa tutkimustulosten tuotteistamista.
 
HYVÄSTIT MUOVILLE | Suomella on ongelma, joka estää lignoselluloosan hyödyntämisen. Vielä 1990-luvun alussa Suomi oli johtavia maita teollisessa biotekniikassa. Ei enää.

— Suomessa tehdään maailmanluokan tutkimusta, mutta meillä ei ole tarpeeksi yrityksiä, jotka voisivat hyödyntää sitä, Penttilä harmittelee.

VTT:kin on etsinyt ja löytänyt kumppaninsa suurimmaksi osaksi ulkomailta. Yhdysvalloissa on esimerkiksi yhtiö, jossa valmistetaan VTT:n tutkimusten tuloksena hiivojen ja homeiden avulla maitohappoa ja lopulta pitkän prosessin päätteeksi biomuovia.

Toistaiseksi suurin osa muovista valmistetaan öljystä. Se on haitta-aine, joka ei häviä. Muovi kertyy maailman meriin, tappaa eläimiä ja häiritsee ekosysteemejä.

Luonnon kannalta olisi valtava edistysaskel, jos muovin voisi korvata.

— Teknologiat ovat tulossa siihen pisteeseen, että on mahdollista korvata öljypohjainen muovi biomuovilla, Merja Penttilä toteaa.

Kunhan nyt päästään siihen teolliseen mittakaavaan.

Luonto kiittäisi, jos öljypohjaisen muovin voisi jatkossa korvata biomuovilla.

HURISTELE HOMEELLA | Ei ole liioiteltua sanoa, että sienet ovat kaikkialla — mutta ne voisivat olla vielä laajemmalla, jos tutkijoiden työtä jatkettaisiin teollisuuden tuotekehittelyssä. Olisiko tässä uuden suomalaisen biotekniikan mahdollisuus?

Biopolttoaineilla voisivat kulkea ne tuhannet ja tuhannet autot, joiden hurina nytkin tauotta kuuluu kaupungin kaduilta ja kehäteiltä.

Kukaan ei tiedä, tapahtuuko näin ja jos, niin milloin. Mutta kannattaisiko sienitutkimukseen ja ympäristöä säästävään tuotekehitykseen satsata entistä tarmokkaammin, myös tietoisin poliittisin ja taloudellisin painotuksin?

Öljy käy kalliiksi ja loppuu, se on tosiasia. Sieni kavereineen saattaa vielä olla pelastajamme.