nya produkter

Skenande oljepriser och hotet från växthuseffekten gör det allt mer intressant att utnyttja trädens stora reservoar av kemiska strukturer som råvara till förnybara och koldioxidneutrala kemikalier, bränslen och material.

Konkurrensen från snabbväxande eucalyptus på varmare breddgrader gör att marginalerna för björkmassatillverkning krymper och gör det angeläget att hitta bättre intäkter för massaprocessens biprodukter.

Skogens svarta guld

En intressant underutnyttjad biprodukt från skogen är svartluten från sulfatprocessen för kemisk papersmassa. Där hamnar mer än hälften av massavedens material och idag bränns luten normalt i massabrukets sodapanna. Processkemikalier och värmeenergi tas tillvara, men i ett massabruk utan integrerad papperstillverkning har man ofta inte avsättning för all producerad värmeenergi och därmed dessutom inget incitament för att energieffektivisera. I många fall är sodapannan dessutom en flaskhals för produktionsökning, så avskiljning av organiskt material i svartluten är ett attraktivt alternativ till en kapitalintensiv utbyggnad av sodapannan.

Naturliga polymerer

Vedämnena i svartluten har flera möjligheter: De huvudsakliga organiska beståndsdelarna – lignin och hemicellulosa – är naturliga polymerer. I luten är de nedbrutna i varierande grad och kan förädlas på flera sätt.

En utvecklingslinje är förgasning av svartluten, en metod som nu testas i stor skala i en försöksanlägging vid Kappa Kraftliner i Piteå. Den bildade syntesgasen kan användas för elproduktion med högre el/värme-kvot än en sodapanna kan ge. Men ett ekonomiskt minst lika attraktivt alternativ är att omvandla syntesgasen till dimetyleter, DME, som kan användas i dieselmotorer. Företrädesvis lastbilar och bussar, eftersom DME är gasformigt och kräver trycktank. Men man kan även tillverka syntetisk diesel som direkt kan användas i alla typer av dieselfordon. Kostnaden blir högre än för DME, men de energifördelar som integration med massabruket innebär gör ändå att priset per liter diesel skulle kunna bli konkurrenskraftigt med dagens fossildiesel.

Demoanläggning för lignin i höst

Ett annat angreppssätt är att separera utvalda substanser ur svartluten för vidare förädling till kemikalier eller polymermaterial medan återstoden bränns i sodapannan som vanligt. Separeringen görs med fällning och/eller membranfiltrering och investeringskostnaderna blir betydligt lägre än med förgasningsmetoden. En demonstrationsanlägging för STFI-Packforsks nya metod, LignoBoost, för att utvinna högkvalitativt lignin ur svartlut startar upp i slutet av 2006 vid Bäckhammars Bruk. Rent lignin är ett högvärdigt biobränsle och demoanläggningens produktion på 4000 årston kommer att användas i ett värmeverk för att ersätta kol och i skogsindustrins mesaugnar för att ersätta olja.

Bas för kolfiberprodukter

Men det finns också möjligheter – än så länge på laboratoriestadiet – att höja förädlingsvärdet hos lignin över bränslevärdet. Man kan bryta ner ligninpolymeren till fenoler som är en viktig mellanprodukt för framställning av t ex CD-skivor, fiberglasbåtar och plywood. Eller också utnyttjar man kolskelettet i det naturligt polymera ligninet som bas för kolfiberprodukter. Kolfiber är ett mycket starkt och lätt material som används i bl a rymdteknik, militära skyddsvästar och tennisrackets. Kolfiberns höga pris idag beror främst på kostnaden för den petroleumbaserade råvaran. Om man lyckas tillverka kolfiber av tillräckligt hög kvalitet från lignin istället öppnar sig många möjligheter till produktförbättringar, t ex stora ekonomiska och miljömässiga vinster i form av betydligt lättare och därmed bränslesnålare bilar.

Cellulosans systrar som film

Den andra huvudbeståndsdelen i svartlut är hemicellulosa – kolhydratpolymerer som liknar cellulosa men som inte bildar fibrer. Istället kan man tillverka filmer och geler med speciella egenskaper ur svartlutens hemicellulosafragment. Ett användningsområde är som syrebarriär – en miljövänlig ersättning till aluminium – i dryckesförpackningar av papper. S k hydrogeler är material som har stor användning inom sjukvård och läkemedel. Pappersbruk kan också ha nytta av hemicellulosa, t ex för att öka bindningsstyrkan mellan cellulosafibrerna.

Hemicellulosa kan även utvinnas direkt ur vedmaterial, t ex avverkningsrester (grot), genom lakning. Samtidigt höjs bränslevärdet hos groten eftersom askhalten minskar.

Klöver från näver

Men det finns fler dolda skatter i massabruket: De stora mängder bark som erhålls som biprodukt vid björkmassatillverkning – och som idag är ett lågvärdigt bränsle – innehåller substanser som vore mycket värdefulla om de kunde utvinnas på ett ekonomiskt sätt. Björkens ytterbark, nävern, utgörs främst av polymeren suberin och extraktivämnet betulinol. Suberinets fettsyror har unika egenskaper som byggsten för specialpolymerer. Betulinol betingar ett högt pris idag som bas för t ex pigment och kosmetiska produkter.

Sverige i täten

Intresset för vedämnenas möjligheter ökar snabbt i både Europa och Nordamerika och Sverige har ett försprång på flera av områdena. STFI-Packforsk driver sedan våren 2005 ett stort industrifinansierat projekt – Massabruket som Bioraffinaderi –och leder dessutom ett EU-projekt – WaCheUp – på området. Huvudinriktningarna är den vidareförädling av lignin, hemicellulosa och björkbark som skissats ovan. Forskningen finansieras av EU, Vinnova och skogs- och kemikalieföretag i Sverige, Finland, USA och Brasilien. LignoBoost-processen för förädling av lignin till högkvalitativa bränslen är frukten av forskning inom STFI-Packforsks KAM- och FRAM-program. FRAM2-programmet 2005-2008 finansieras av skogsindustri- och energiföretag tillsammans med Energimyndigheten och MISTRA.

Skogs-bioraffinaderiet har funnits i decennier som vision för sulfatmassaindustrin, men det är först nu som stenarna börjat rulla. Möjligheterna är oändliga – utmaningen är inte minst att hitta vägar som är kommersiellt genomförbara utan alltför avskräckande investeringar.

Av Birgit Backlund och Peter Axegård, STFI-Packforsk birgit.backlund@stfi.se

Till toppen

Vidare i SkogsVärden