Här ska skogen få nytt liv

2017-03-27 06:00  

Alla hoppas på skogen. Den ska ge oss sådant som vi i dag tillverkar av fossila råvaror. Bara vi förstår oss på molekylerna.

Mikael Hannus är svensk innovationschef på Stora Enso och talar varmt om vedens molekyler. Kol, syre, väte. Hur tar man bäst vara på dem?

Några av svaren kanske kan komma från Stora Ensos innovationscenter för biomaterial. Den finska skogsindustrikoncernen valde Sverige och ett nybyggt hus i Sickla i Nacka kommun när centret etablerades i slutet av 2015. Under året ska personalstyrkan utökas från nuvarande 70. Centret utgör en del i arbetet med att ställa om företaget, som har en över 700 år lång historia, till att bli ett innovationsföretag som utvecklar nya produkter från skogen.

– Fokus är mycket på kemidelen. Vi vill förstå – vilka egenskaper har vi att utgå ifrån? Vi kopplar ihop molekyler för att se var de fungerar bäst i mänsklighetens tjänst, säger Mikael Hannus.

Mikael Hannus

Det enklaste vore om allt trä som avverkas blev till rena träprodukter. Få mellansteg, bra utbyte i volym mellan råvara och produkt, bra ekonomiskt utbyte för skogsägaren.

I dag används cirka en fjärdedel av den skog som avverkas i Sverige till timmer och sågade varor. Resten blir papper, förpackningar, textilmassa, går till ligninproduktion eller till energiprocesser. En mindre del blir kemiprodukter som terpentin eller tallolja.

Men för sågat virke kommer konkurrens från länder med mer snabbväxande skog. Och efterfrågan på tidningspapper har minskat. Branschen går igenom en transformation för att hitta lönsamhet.

Samtidigt måste oljeberoendet minska, och ”bioekonomi” har blivit ett hett ord. Vedens molekyler ska användas för material och produkter som kan ersätta sådant som i dag utgår från en fossil råvara, som bränslen och plast.

Mikael Hannus plockar fram materialprover och visar en bit av en träfiberskiva, där fossilbaserat lim är en viktig del.

– Vi har en grupp som arbetar för att hitta en ersättning för fossilbaserade fenoler med fenolharts.

I tre burkar ligger olika varianter av MFC, mikrofibrillär cellulosa. Innehållet i burkarna har olika konsistens, men är alla tre genomskinliga och geléartade.

Cellulosa kan användas i livsmedel för människor och djur bland annat som stabiliseringsmedel, och har ett eget E-nummer: E460. MFC har också egenskaper som gör det starkare än stål, och fungerar bra som barriär i livsmedelsförpackningar som mjölkpaket. I början av året presenterade Stora Enso investeringar i tre av sina kartongbruk för att utveckla den typen av produkter.

Ett annat spår på innovationscentret är att gå vidare med den process som det amerikanska bioteknikföretaget Virdia utvecklade, ett företag som Stora Enso köpte 2014. Virdias process går ut på att utvinna socker ur biomassan. Sockret kan sedan användas i bland annat bioplaster.

Inne i ett av laboratorierna arbetar laboratorieingenjör Li Jansson med lignin i ett projekt för att försöka minska lukten från ämnet. Lignin är ett vedämne i trä, som blir en restprodukt vid massatillverkning. Lignin har egenskaper som gör att det kan användas i processer för att få fram fenolersättning i lim, bindemedel och plast. Men i vissa produkter får det inte lukta.

Gunilla Söderstam

– Vi undersöker om materialen motsvarar våra behov och förväntningar, säger Gunilla Söderstam, platsansvarig.

Labbkollegan Michael Lundgren, analytisk kemist, har en bakgrund inom kemikalieindustrin. Att arbeta med en bioråvara är annorlunda.

– Det finns en underliggande variation i råvaran, som man inte har i en ren kemikalie, säger han.

Mikael Hannus lyfter fram vedens molekyler igen.

– Vi måste jobba utifrån de stora biobaserade molekyler som naturen har gett oss. Det är mycket mer komplicerat med biobaserade material än syntetiska.

Att Stora Enso lade sitt innovationscenter i Stockholm är ett ”fantastiskt betyg till regionen”, anser Lars Berglund, professor vid KTH och chef för Wallenberg Wood Science Center i Stockholm, som bedriver grundläggande forskning om nya material av trä.

– Tidigare var skogsindustrins forskning snäv, och handlade om att göra små förbättringar i processerna. Nu är insikten starkare om att forskningen kan bidra till framtidens produkter, säger Lars Berglund.

Wallenberg Wood Science Center har funnits sedan 2008 och är knutet till KTH. För ett år sedan kunde centret visa upp ett genomskinligt material gjort av trä, som kan användas till fasadmaterial i smarta hus och till material i solceller. Det genomskinliga träet fick de fram genom att använda nanoteknik och en process där ligninet, som har en mörk färg, skildes ut på kemisk väg.

En annan konkret produkt från centret är fiberskivor med förmåga till latent värmelagring, där värme kan lagras i väggmaterial.

– Vi arbetar med nanoteknik för trä, om man ska sammanfatta, säger Lars Berglund.

Utvecklingen av mikrofibrillär cellulosa är det som har nått ut längst i industrin. Ett exempel är Stora Ensos investeringar i kartongbruk, som nämndes tidigare i artikeln.

– Vi kan visa att man får otroliga förbättringar i produkter om man använder nanocellulosa. Jag hoppas att det kan komma fram väldigt avancerade nya produkter, men då behövs det förändringar i processerna, säger Lars Berglund.

På Wallenberg Wood Science Center arbetar 80 personer, varav en tredjedel finns på Chalmers i Göteborg. Finansieringen är på 50 miljoner kronor per år, ”den största svenska satsningen någonsin inom skogsforskningen” enligt Lars Berglund.

Senare i år ska en ny nationell forskningsplattform starta för nya material från skogen. Plattformen ska ansluta till Wallenbergcentret, och är finansierad av staten, KTH, Chalmers och sex skogsföretag. Målet är att ”leverera unika forskningsresultat”.

Lars Berglund anser att det finns stora möjligheter att leva upp till de höga förväntningarna.

– Vi jobbar inte med snygga syntetiska molekyler. Det finns tekniska utmaningar, men det går att få material som till och med är bättre än syntetiska. När man utnyttjar cellulosan fullt ut kan egenskaperna bli så mycket bättre än med vanlig plast, säger Lars Berglund.

Lignin är basen för en rad projekt som pågår i Sverige. I anslutning till värmländska Bäckhammars bruk utgår forskningsinstitutet Rise från en process kallad lignoboost som har utvecklats av Chalmers och Innventia.

Lignoboostprocessen utvinner lignin ur svartlut, en biprodukt från tillverkningen av pappersmassa. Rise erbjuder genom testbädden Lignocity företag och forskningsprojekt att testa sina lignin-idéer.

Ett spår är att producera biokolfiber av lignin. Biokolfiber finns inte på marknaden i dag, och skulle kunna vara ett alternativ till fossilbaserad kolfiber.

– Vi siktar inte på de allra högsta specifikationerna som dagens fossilbaserade kolfiber har. Målet är inte att skapa världens bästa kolfiber, men ett material som är tillräckligt bra i lättare detaljer, till exempel i bilar, flyg och tåg. Till exempel ett material som täcker området mellan kolfiber och glasfiber, säger kemiingenjören Per Tomani, affärsutvecklare på Rise Bioekonomi.

Per Tomani

Biokolfiber produceras i det här fallet genom att lignin smälts och spinns till tråd. Trådarna stabiliseras sedan i en värmeprocess för att i nästa steg klara mycket höga temperaturer, upp till 1 800 grader. Rise gör detta i labbskala i dag. I ett tidigare försök har man tilsammans med partners tagit fram ett biltak till en liten radiostyrd bil.

– Vi fick hålla på rätt länge för att få ihop material till biltaket. Vi är i mycket stort behov av en pilotanläggning för att kunna testa biokolfiber i komponenter, säger Per Tomani.

Nyligen arrangerades Bioekonomiriksdagen i Örnsköldsvik, en ny nationell konferens om att ställa om från fossila råvaror och bränslen. Ett av företagen som var på hemmaplan var Sekab, ett kemi- och teknologiföretag som är med i flera projekt för att ta fram nya produkter från skogsråvara.

I ett stort EU-projekt som heter Valchem producerar Sekab så kallat skogssocker, cellulosasocker och hydrolyslignin. Rester från skogsindustrin, som grenar, toppar och sågspån omvandlas med hjälp av enzymatisk hydrolys till socker. Sockret levereras sedan till finska UPM, som i en kemisk process tillverkar baskemikalien monopropylenglykol. Den kan sedan användas till exempel i avisningsmedel, limmer, kylmedel och färger.

Sedan i höstas har Sekab tagit fram och levererat över 20 ton socker i projektet.

Ett annat spår har handlat om att få fram kolvätet isobuten, som kan användas för att tillverka till exempel gummidäck och en rad andra saker. Sekab producerar socker, som går vidare till det franska företaget Global Bioenergies och deras mikrobiologiska process. I kedjan deltar också Preem, som kan använda produkten för att producera alkylatbensin.

Ylwa Alwarsdotter

Ett kommande projekt är att tillverka bioeten, som kan ersätta den fossila eten som ingår i plast. Bioeten utvinns ur etanol.

– Av bioeten kan man göra biopolyeten, som har precis samma egenskaper som vanlig plast. I dag importerar vi biobaserade plastkassar från Brasilien, men vi kan lika gärna tillverka dem här, säger Ylwa Alwarsdotter, strategisk marknadsutvecklare på Sekab.

Hon är kemist i grunden, och ser att intresset för skogsråvaran är stor i dag, till skillnad från ett par år sedan.

– Ingen skulle ha varit intresserad av socker från skogen tidigare. Alla efterfrågar hållbara produkter i dag, både konsumenter och producenter.

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

  Kommentarer

Dagens viktigaste nyheter

Debatt