”Bannlyser” pappers- och energiforskning

Nya material från skogen? Professor Lars Berglund, KTH, chef för den nya forskningen kring alternativa användningsområden. Foto: Håkan Lindgren

400 miljoner kronor till ett världsunikt forskningscentrum kring nya produkter från skogen.
Enda kravet: Det ska inte handla om papper eller energi.

- Det här kommer verkligen i elfte timman, säger Lars Berglund, nybliven föreståndare för Wallenberg Wood Science Centre på KTH i Stockholm.

I 20 års tid har professor Lars Berglund på KTH bett om pengar till att ta fram nya material ur skogsråvaran.

- Skogsindustrin har alltid prioriterat produktoptimering och processoptimering när det gäller redan befintliga produkter snarare än långsiktiga aspekter, säger professor Lars Berglund på avdelningen för Biokompositer på Institutionen för fiber och polymerteknologi på KTH i Stockholm.

Material från skogsråvara

- På annat, t ex kemisk modifiering av trä för nya och bättre egenskaper, har det bara varit spridda skurar, tillägger han som själv länge arbetat på BiMac där man försökt ta fram snabbt kommersialiserbara nya produkter - med 7 miljoner i budget.

Eftersom de som suttit i forskningsråd och ute på industriföretagen haft samma bakgrund eller rent av varit samma personer har skogsindustrins inriktning även fått råda när det gäller forskningen. Det är detta som kan förklara att det har dröjt så länge innan vi i Sverige fick en rejäl satsning inom området nya material från skogsråvara.

Men så till slut: Under 2007 gick Knut och Alice Wallenbergs stiftelse ut med en förfrågan om ett nytt träforskningscentrum. I vintras var Chalmers och KTH enda kvarvarande kandidaterna.

I somras stod det klart att centret skulle placeras på KTH, med en tredjedel av verksamheten på Chalmers i Göteborg. Budgeten är på 40 miljoner per år. De tre första åren är redan finansierade. Sammanlagt anslår Knut och Alice Wallenbergs stiftelse hela 400 miljoner under tio år för att upprätta ett svenskt Wood Science Centre.

- Det här är en unik satsning i världen. Den är i sin storlek jämförbar med satsningen på att kartlägga de mänskliga proteinerna.

- På många håll arbetar man idag med att skapa lämpliga energiformer ur skogsråvara. Men här vill vi t ex tillvarata cellulosan som är ett fantastiskt starkt material på ett bättre sätt än att bara elda upp den. Det är dessutom det vanligaste organiska materialet på jorden.

- Vi vill se på skogen som vår ”oljekälla” där vi kan ta ut en lång rad användbara nya fraktioner, säger professor Lars Berglund som redan i somras blev ett känt namn i internationell forskningspress då det stod klart att han och hans kolleger hade jobbat fram nano-strukturer ur skogsbaserad cellulosa. I Sverige!

Skogsindustrierna hänger på

Sen dröjde det inte länge innan telefonerna gick varma hos Lars Berglund på KTH. Plötsligt ville företrädare från skogsindustrierna också vara med på ett hörn.

- Jag har ju bett om stöd från skogsindustrierna till vår forskning i 20 års tid utan att någon lyssnat. Så det var kul nu med uppmärksamheten, säger Lars Berglund som tycker att skogsindustrins intresse rent av kunde kommit tidigare.

- Men det är i elfte timman för industrin...

Lars Berglund betonar att det man kommer att ta fasta på när det gäller Wallenberg Wood Science projektet är bulkvaror.

- Visserligen är detta inte någon skogsindustriell satsning, men vi strävar efter att få fram produkter med hög förbrukning.

Därmed är ett av de områden där cellulosabaserad nanoteknologi ses som särskilt intressant, framtagning av mänskliga reservdelar, inte aktuellt.

- Där handlar det inte om några stora volymer, säger Lars Berglund.

För just volym är ett av målen. Det är ju ingen hemlighet att den svenska skogsindustrin nu behöver nya produkter som kan utnyttja den produktionskapacitet som redan finns i landet. Pappersmassan kommer i allt större utsträckning att komma från kortfibrig eukalyptusmassa odlad nära de expansiva marknaderna långt borta från norra Europa. Vår skandinaviska barr-råvara, både gran och tall, kommer globalt att minska i betydelse vid papperstillverkningen. Det behövs alltså en ersättning för dagens storskaliga massakokning.

Ett exempel på framtida användningsområden är istället bil- och fordonsindustrin. Det kan gälla både inredningsmaterial och andra detaljer där kraven är höga. De nya nanomaterialen från skogen kan göras med egenskaper så att de blir starkare, men mycket lättare än stål. Dessutom är nanokompositer från cellulosaråvara såväl från förnybara råvarukällor som återvinningsbara och biologiskt nedbrytbara.

- Fältet är öppet, säger Lars Berglund och tillägger:

Inte fokusera på papper eller energi

- Det enda vi vet är att det vi kommer fokusera på inte handlar om papper, kartong eller energi. Däremot nya ytbeläggningsmaterial, förpackningsmaterial som ersätter plaster med särskilda egenskaper.

- Vårt mål är intressanta produktideer som kan kommersialiseras inom ca tio år. Lätta, starka och fuktstabila material, säger han.

För de första tre årens verksamhet inom Wood Science Centre får Kungliga Tekniska Högskolan och Chalmers tekniska högskola 120 000 000 kr. Därefter kommer en utvärdering att ske och om uppdragsgivaren, Wallenberg-stiftelsen, är nöjd, kommer 40 miljoner per år att betalas ut i sju år till. Just nu håller man på att planera för det nya våningsplanet på KTH där centret kommer att inrymmas och att sammanställa kravprofiler och lämpliga kandidater till de drygt 30 – 40 forskartjänsterna. Att det kommer att handla om specialister från hela världen är klart, lika så att de kommer vara verksamma inom bioteknologi, nanoteknologi, polymerkemi och strömningsmekanik-processteknik. Han letar inte bara i Sverige. Tvärtom:

- Det här ska bli ett internationellt centrum både när det gäller forskarna hos oss, men också när det gäller samarbeten med andra forskningsmiljöer.

Därför tittar Lars Berglund på forskarnamn även från Kina, Japan, Nordamerika, Frankrike och Finland.

Ersätt massakokning

- Vi har ställt upp tre områden och kommer att jobba förutsättningslöst inom dessa. De är:

1) ”Nya beståndsdelar – Ersätt massakokning” Här har vi ett angreppssätt som utgår från kemi och bioteknik. Hur kan vi separera träråvaran på nya sätt och tillvarata fibrer och kemikalier? Det handlar t ex om att kunna utnyttja lignin och hemicellulosa för plaster? Här kommer Chalmers och Tekniska Högskolan att dela på ansvaret.

2) ”Funktionalisering” Vad ska vi göra med de nya beståndsdelarna? Vi tänker oss nya bioplaster, nya modifierade fibrer kanske nanofibrer som är fuktresistenta och starka. Här tänker vi oss också nya typer av ytskikt som ger gamla material nya egenskaper. Detta forskningsområde delas lika mellan Chalmers och KTH.

3) Det tredje området vi kommer att arbeta med i det nya centret är ”Biokompositer.” Här är det enbart KTH som kommer att arbeta vidare med att ta fram funktionella biokompositer från barrvedsfibrer, från nanofibrer och från kemiskt modifierat trä.

- Idag finns det ”forskningsembryon” inom alla delar där vi kommer att arbeta, förklarar han.

Biokompositer på KTH

På Kungliga Tekniska Högskolan är man t ex särskilt starka inom området biokompositer och bioteknik/funktionalisering. På Chalmers ligger styrkorna framförallt inom skogsindustriell kemiteknik samt barriärer och ytbeläggningar.

Att få fram nya byggmaterial är däremot ingenting som kommer att vara prioriterat i det nya träforskningscentret.

- Nej byggbranschen är en väldigt svår och konservativ bransch och inte någon expansiv marknad i Sverige. För forskare i Japan och Kina är det däremot aktuellt.

Jättefonden som kan rädda industrin

Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse (KAW) som startar Wood Science Centre är storägare i Stora Enso. Stiftelsen har hittills delat ut 11,7 miljarder kronor i anslag. Cirka fyra miljarder under de senaste fem åren.

Bara förra året delades nästan en miljard ut. Trots det hade fonden ett kapital förra året på 48,5 miljarder kronor.

Majoritetsägare i Stora Enso

Wallenbergssfären är storägare i skogsindustrikoncernen Stora Enso. 2001 övertog Knut och Alice Wallenbergs stiftelse (KAW) hela Wallenbergs maktbolag Investors innehav i Stora Enso Oy -motsvarande 7,9 procent av kapitalet och 22,2 procent av röstetalet. Stiftelsen ägde tidigare inga aktier i Stora Enso. Tillsammans med den andra Wallenberg-stiftelsen Marianne och Marcus Wallenbergs Stiftelse (MMW) kontrollerar man idag 26,6 procent av rösterna i Stora Enso, medan finska staten äger 25 procent.

Forskningsstöd

Stiftelsens ändamål är att ”främja vetenskaplig forskning och undervisnings- eller studieverksamhet av landsgagnelig innebörd”. Stiftelsen uppfyller målet genom att i första hand lämna stöd till dyrbar vetenskaplig utrustning eller till större forskningsprogram. Den bildades 1917 då Knut Wallenberg och hans hustru Alice donerade 20 miljoner kronor. Under åren som gick fortsatte Knut och Alice Wallenberg att bygga upp stiftelsen genom en serie donationer under tre decennier.

Universitet, högskolor och liknande forsknings- och utbildningsinstitutioner kan få bidrag. Anslagen söks av enskilda forskare eller forskargrupper knutna till dessa. Ansökan kan även komma från universitetets eller högskolans ledning, de vetenskapliga akademierna och riksföreningar med en vetenskaplig inriktning. Stiftelsen har säte i Stockholm. Ordförande är ekon. dr Peter Wallenberg och verkställande ledamot är professor Jan S Nilsson.

Bankman

Knut Wallenberg, som levde mellan 1853 och 1938, var en svensk bankman och politiker. Han var bland annat riksdagsledamot, utrikesminister och satt i Stockholms stadsfullmäktige.

Knut Wallenberg var också finansiär och en av initiativtagarna till Stockholms stadshus. 1909 var han med och grundade Handelshögskolan i Stockholm. Han anses även vara grundaren av samhället Saltsjöbaden.

Nano-papperet – starkt som kevlar

Nanokasse? Inga trasiga matkassar med ny teknik.

Vem har inte gått ut ur livsmedelsbutiken med händerna fullastade med matkassar i papper och plötsligt känt hur något brister.
Papperskassen är nog miljövänlig, men får den ett hål blir den väldigt skör. Nu kan nanoteknologin kanske råda bot på dessa och andra konstruktionsproblem.

Nanoteknik handlar om hur man med nanometerstora (1 nano-meter = 1 miljarddels meter) byggstenar och strukturer kan bygga upp nya material med unika egenskaper. På en nanonivå kan cellulosa ha en mycket hög hållfasthet. De enskilda fibrillerna är 1 000 gånger mindre än vanliga pappersfibrer.och mycket starkare än glasfiber och ståltråd. Därför har professor Lars Berglund och hans kollegor på KTH och STFI-Packforsk tillverkat nanofibrer från cellulosa genom att mekaniskt mala och låta enzymer sönderdela vedfibrer till nanopartiklar. De har blandats ut med vatten och pressats till papper. På så vis har han fått fram en extremt stark bindning mellan fibrerna och skapat ett papper som är sju gånger starkare än normalt, mycket segare och som dessutom inte är känsligt för vatten. Ett nanopapper.

Materialet fick en hållfasthet som är dubbelt så hög som den för gjutjärn. Ett material som kan användas för att göra nya kompositmaterial som kan tävla med glas- och Kevlarfiberkompositer.

Lars Berglund, professor i trä och träkompositer vid KTH, hamnade i strålkastarskenet när de ansedda forskartidskrifterna New Scientist och Science i juni 2008 rapporterade att han tagit fram ett nano-papper lika starkt som kevlar.

Av Mikael Falk
falk.micke@gmail.com

Till toppen

Vidare i SkogsVärden