Kan restprodukten från skogen ersätta fossila råvaror i stor skala?

2021-10-06 06:00  

Det testas som anodmaterial i batterier, som bindemedel i asfalt och byggvaror, och som råvara i kolfiber, bränsle och bioplast. Biprodukten lignin finns i överflöd i skogslandet Sverige. Står det inför sitt genombrott?

Ett träd består till närmare en tredjedel av lignin: det ”klister” som håller samman cellulosan och ger träet dess hårdhet.

När skogsindustrin framställer papper och massa av cellulosan, avskiljs ligninet och går till förbränning i brukens egna processer. 

De svenska massabruken har länge letat möjligheter att förädla materialet. Inte minst vill man etablera lignin som ersättning för fossila råvaror i olika applikationer. 

– Lignin är intressant eftersom det finns så enorma mängder av det i massaindustrin. Men man måste vara villig att ta en ökad kostnad, åtminstone initialt, för fossila råvaror är ju billigare i dagsläget, säger David Almqvist, affärsutvecklare och produktchef för lignin på svensk-finska skogsbolaget Stora Enso.

Bindemedel i plywood och anodmaterial i batterier

Redan 2015 öppnade Stora Enso ett innovationscenter för biomaterial i Stockholm, där man forskar på lignin och annan skogsråvara. Samma år startade bolaget kommersiell ligninproduktion vid Sunila bruk i Finland med en kapacitet på 50 000 ton per år. 

– Det används i dag som ersättning för fossila material i många olika industrier, och en av de största är som bindemedel till plywoodindustrin. Lignin ger en beständig och motståndskraftig bindning, säger David Almqvist.

Stora Enso har nyligen lanserat ligninmaterialet Neo Ligno, med målet att helt byta ut de fossila råvarorna i bindemedel för isolering, spånskivor och andra produkter. Foto: Stora Enso 

I sin nuvarande form kan produkten dock inte helt ersätta de fossila råvarorna – typisk inblandning i bindemedlet är upp till 50 procent. Därför har Stora Enso nu lanserat en vidareutveckling, helt fritt från formaldehyd och isocyanater, för flera olika användningsområden. 

– Målet är att byta ut de fossila råvarorna helt och hållet. Marknaden för bindemedel i bygg- och möbelindustrin omfattar ett antal miljoner ton per år bara för spånskivor, så där finns stora miljövinster att göra, säger David Almqvist.

Vid Sunila bruk har Stora Enso inlett pilotproduktion av Lignode, där lignin omvandlas till kolbaserat anodmaterial för batterier. Målet är att ersätta den fossila grafiten i batterier för elfordon, konsumentelektronik och storskaliga energilagringssystem. Foto: Stora Enso

Och nu i sommar startade Stora Enso pilotproduktion av ligninbaserat anodmaterial i anslutning till Sunila bruk. Målet är att det ska ersätta den fossila grafiten i batterier.

Läs mer: Ligna Energys batteri av skogsrester är billigt – och miljövänligt

Stora Enso har inte offentliggjort vilka volymer det handlar om, eller vilken produktionspotential man ser i det biobaserade anodmaterialet.

Bioplast till förpackningar

Lignin testas även som ingrediens i bioplast av olika slag. Ett exempel på det är Emballator-koncernen, som utvecklar och tillverkar förpackningsmaterial.

Emballator testar att formspruta färg- och spackelhinkar med lignin i samarbete med utvecklingsbolaget Lignin Industries.  Foto: Emballator 

Tillsammans med bolaget Lignin Industries har Emballator utvecklat ett ligninbaserat material som ersätter delar av den oljebaserade råvaran i olika plastförpackningar. Målet är att kunna producera förpackningar av 100 procent lignin. 

– I det här skedet tittar vi på hinkar till färg, spackel, lim och liknande. Och de måste ju ha en viss styvhet och slitstyrka, så det finns fortfarande utmaningar att lösa. Vi har gjort ett antal testrundor och förbättringar, men det är en bit kvar till kommersialisering ännu, säger Mats Jeppsson på Emballator Innovation Center. 

För de svenska pappersbruken, med miljontals ton lignin som restprodukt, är det förstås intressant att hitta högvärdiga användningsområden för materialet. Men varför tittar en aktör som Emballator på just lignin? 

– Vi har intresse i alla typer av material som kan fungera i framtidens förpackningar, och ge ett lägre klimatavtryck, säger Mats Jeppsson.

Största potentiella området: bindemedel i asfalt

De 80 miljoner ton lignin som årligen förbränns globalt skulle teoretiskt kunna ersätta nästan en fjärdedel av all plast som produceras på fossila råvaror. Men ett av de volymmässigt största, potentiella användningsområdena för lignin är som bindemedel i asfalt.

Under hösten har Peab asfalterat en teststräcka i värmländska Forshaga, där det oljebaserade bindemedlet bitumen delvis ersatts av lignin från Stora Enso. Foto: Peab Asfalt

Nu under hösten har Peab asfalterat en teststräcka på en stadsgata i Forshaga, där det oljebaserade bindemedlet bitumen delvis ersatts av lignin från Stora Enso.

Redan i fjol testade Svevia lignin från Stora Enso vid asfalteringen av en landsvägssträcka söder om Gnesta, och som Ny Teknik rapporterade nyligen har Peab asfalterat med hydrolyslignin från kemiföretaget Sekab på flera teststräckor i Sundsvall och Örnsköldsvik. 

Den svenska marknaden för bitumen ligger på ungefär 500 000 ton per år. 

– Kan man byta ut hälften av det mot lignin, som ju tagit upp koldioxid medan trädet vuxit, så kommer man att binda stora mängder koldioxid i asfalten, säger David Almqvist.

Forskningsinstitutet: Står inför ett genombrott

Svenska forskningsinstitutet Rise har länge forskat på utvinning och användning av materialet. Redan på 1990-talet utvecklade de, tillsammans med Chalmers, den process för att utvinna sulfatlignin ur svartlut som i dag används på Sunila bruk.  

Rise driver bland annat projektet Ligno City, en testbädd i Värmland som ska hjälpa små och medelstora företag att kommersialisera ligninbaserade processer och produkter. 

Globalt eldas 80 miljoner ton lignin upp varje år, och en lång rad forsknings- och pilotprojekt pågår för att förädla materialet. Foto: Foto: Johan Olsson/Rise 

Dessutom provar Rise sulfatlignin som bindemedel i asfalt tillsammans med NCC, och driver en testbädd för ligninbaserat kolfiber där man – precis som Stora Enso – undersöker möjligheterna att ersätta grafit i batterier. 

– Vi forskar också inom exempelvis bioplast, ytbeläggning, lim, bränsle, aktivt kol för luft- och vattenrening och kolfiber till kompositer. Målet är att bidra till omställningen till ett hållbart samhälle genom att utveckla biobaserade material, kemikalier och drivmedel, säger Katarina Ohlsson, chef för Rises enhet för lignin. 

Forskningsinstitutet är också koordinator för projektet Ligno Mat, där svenska och brasilianska företag strävar efter att kunna använda lignin i bioplast- och hartsmaterial. Projektet siktar på att utveckla bioplaster för användning i produkter som agrofilmer, bildetaljer och möbler. Ett annat mål med projektet är att utveckla trälim för fiber- och gipsskivor. 

Står vi inför ett lignin-genombrott? 

– Det gör vi! Det finns gott om lignin, och vi har de industriella processerna för att utvinna det. Utmaningarna nu är att fortsätta utveckla applikationsområdena och etablera de nya marknaderna, säger Katarina Ohlsson. 

Upp till 30 procent av trädet består av lignin 

Lignin är ett samlingsnamn på olika polymeraaromatiska föreningar som ingår i växterscellväggar. Det är en av de mest allmänt förekommande organiska föreningarna i naturen och fungerar som bindemedel, och håller ihop växtfibrerna. Mellan 20 och 30 procent av ett träds massa består av lignin. 

Vid massatillverkning med sulfatmassaprocessen löser man ut ligninet i svartlut. Traditionellt bränns svartluten därefter i en sodapanna, vilket gör det typiska sulfatmassabruket självförsörjande på energi. 

Men för varje ton producerad pappersmassa kan 200 kilo sulfatlignin utvinnas ur svartluten, och det har potential att förädlas till biobaserade produkter med betydligt högre värde. Energimyndigheten beräknar att om lignin skulle utvinnas på samtliga sulfatmassabruk i Sverige, och användas i olika applikationer som fasar ut fossilbaserade produkter, så skulle hela Sveriges koldioxidutsläpp minska med 5 procent (2,5 miljoner ton av totalt 56 miljoner ton). 

Man utvinner även lignosulfonat från sulfitbruk, och använder den som dispergeringsmedel i betong, som bindemedel i djurfoder och som råmaterial vid tillverkning av smakämnet vanillin. 

Därtill uppstår hydrolyslignin som restprodukt från etanolproduktion. Det testas bland annat som råvara i drivmedelskomponenter, basoljekomponenter och kemikalier. 

Tommy Harnesk

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

Debatt