Pappret blir genomskinligt – och har egenskaper som plast

2022-04-10 08:00  

KTH-forskaren har hittat en metod för att snabbt omvandla träfibrer till ett starkt och genomskinligt nanopapper – i en process som går att kommersialisera. Materialet skyddar samtidigt maten lika effektivt som plast.

En träfiber utgörs av små cellulosananofibriller – och forskarvärlden har använt dem under årtionden, men det är få produkter som har lyckas ta klivet från laboratoriet till industrin.

Yunus Can Görür är forskarstuderande vid KTH, och han har utvecklat en ny metod som kringgår den konventionella processen.

På några minuter har man ett nanopapper. Materialet håller ute fukt, syre och kan innesluta de gaser som matindustrin använder för att hålla maten fräsch. Enligt forskaren är transparensen lika god som hos plast.

– Om man lägger det direkt mot en vara så är det ingen skillnad mot plast. Jag bytte ut plasten i en typisk pastakartong där du kan se pastan genom ett litet fönster, och det ser identiskt ut. Materialet är samtidigt väldigt starkt, och det har bättre egenskaper än plast som barriär. Plast skyddar bra mot vatten men inte lika bra mot syre – det här materialet är effektivt inom båda områdena, säger Yunus Can Görür.

Nya metoden: två steg

Fibrer från blekt pappersmassa modifieras i två oxidationsprocesser, i en kombination som tidigare inte har använts.

– Genom att höja ph-värdet faller fibrerna isär till nanofibriller. Materialet blir starkt, mer transparent och utgör en barriär. Vi kan göra det här inom loppet av sekunder snarare än timmar, och det är detta som har utgjort huvudproblemet – för tid är pengar i alla industriella processer. Det har funnits så många bra material i laboratorierna men inga praktiska sätt att omsätta dem i produktion. I det avseendet är det här projektet ett försök att ge träfibrerna en chans att tävla med plast. Inte bara avseende egenskaper, utan även i att materialet kan tillverkas vid en rimlig hastighet, säger Yunus Can Görür till Ny Teknik.

Yunus Can Görür är forskarstuderande vid KTH. Foto: Yunus Can Görür
Tid är pengar i alla industriella processer. Det har funnits så många bra material i laboratorierna men inga praktiska sätt att omsätta dem i produktion.

Vid ett lågt pH-värde agerar papperet som man kan förvänta sig, men i en svagt basisk miljö sväller cellulosafibrerna. I det första steget gör karboxylsyra alla nanofibriller negativt laddade, vilket innebär att de stöts ifrån varandra. Och i det andra steget försvagas de svällande fibrernas struktur så att de spricker och frigör nanofibrillerna.

Återvinning en viktig faktor i miljöprofilen, och samtidigt som papperet är starkt när det används så är återvinningen enkel – man behöver bara öka ph-nivån något för att papperet ska brytas ned.

Tar flera år innan det når slutkonsument

Nu återstår så kallade odörstudier, men Yunus förväntar sig inga problem där. Hans nanopapper är vattenbaserat och i processen modifieras bara ytskiktet, totalt 20 procent av materialet. Till detta används ju redan cellulosa i medicinkapslar och som förtjockningsmedel i mat och kosmetika.

Den nya tillverkningsmetoden är patentsökt tillsammans med Billerud Korsnäs AB, som är projektets industriella partner, men det kommer att dröja lång tid innan nanopapperet kan nå konsumenterna.

– För att det här projektet ska ta sig från laboratoriet till butikshyllan så får man räkna med 5-10 år, som med alla innovationer, säger han.

Yunus beskriver dock att projektet är en plattform som man kan använda till en mängd andra saker. Bland annat har KTH demonstrerat att deras material kan användas som ett smart filter. Vid ett lågt pH kan allt ta sig genom papperet, men om man sedan ökar pH-nivån sväller fibrerna vilket hindrar ett genomflöde. Man kan också blanda materialet med lera för att göra eldsäkert papper.

– Nu jobbar vi på att kunna använda de här materialen för att göra anoder till batterier.

Materialet är starkt och går snabbt att tillverka. Man kan blanda dem med ledande material som grafit och skapa förnybara biobatterier, säger Yunus Can Görür.

I sitt arbete har han haft handledning av docent Per Larsson och professor Lars Wågberg på KTH.

John Edgren

Mer om: KTH Papper

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