Nya produkter som på sikt kan ersätta vanliga fossila råvaror så som plast, specialkemikalier och aluminium. Det är vad forskarna vid Innventia och dess industripartners hoppas på att nanocellulosa ska kunna bidra till. Med dagens utvecklingstakt på området kanske vi om ett antal år inte dricker läsk ur en PET-flaska utan i stället fyller på glaset ur en nanocellulosabutelj.

Innventia är ett forskningsföretag som till 29 procent ägs av staten, återstoden ägs av industrin. Bolagets uppgift är att tillsammans med industrin utveckla forsknings- och innovationsprojekt. För att nå de bästa resultaten arbetar forskarna på Innvetia tätt samman med framför allt europeiska massa- och pappersföretag och leverantörer till dessa. En del av verksamheten är även inriktad på den globala marknaden, men huvudfokus är Norden och Europa.

I ett nyligen avslutat forskningsprogram, som involverat 28 olika företag, har Innventias forskare bland annat arbetat med nanocellulosa, ett material med en rad tänkbara applikationsområden som skulle kunna bidra till att göra förpackningsindustrin betydligt grönare och mer uthållig.

 Ansvarig för affärsområdet Materialprocesser, med inriktning mot pappersteknik- och nanocellulosafrågor vid Innventia, är affärsområdeschef Torgny Persson.
– Inom ramen för det senaste treåriga forskningsprogrammet, som vi bedrivit tillsammans med industrin, har vi utvecklat ett omfattande projekt kring nanocellulosa där vi lyckats med att sönderdela vedfi bern ner på nanonivå. Resultatet blir en transparent geléliknande nanocellulosaprodukt, upplyser Persson.

Detta har man i och för sig redan kunnat göra i fl era år, men då har det handlat om grövre fi berpartiklar. Med Innventias patenterade lösning kan cellulosan finfördelas ända ner på nanonivå. Dessutom har forskarna även lyckats med att ta fram en energieffektiv process.

Förbehandling av massan
Innventias lösning bygger på att förbehandla vedmassan innan den går in i en sönderdelningsprocess. Först sker en förbehandling av massan där vedfi bern mjukgörs i ett stort kar; enzymbehandling är en av metoderna för att lättare kunna sönderdela fibern.
– När enzymreaktionen är gjord förs massan över till en homogenisator som i princip är en maskin där man trycker igenom den mjukgjorda massablandningen genom en trång passage, berättar professor Tom Lindström. Processen förbrukar cirka 1000 kWh per ton, vilket innebär en rejäl effektivisering mot tidigare processer som slukat betydligt mer energi.

Med energiproblemet löst kunde Innventia bygga en pilotanläggning för att producera nanocellulosa. Syftet med tillverkningen är att kunna förse industrin med

tillräckligt stora mängder nanocellulosa för att i verklig skala kunna göra applikationsförsök i pappersbruken.
– Just nu sysselsätter sig forskningen med att fundera kring vad det nya materialet ska kunna användas till. Om allt går bra skulle vi i framtiden kunna presentera en rad olika applikationsområden för nanocellulosa inom både pappers-, material-, livsmedel-, och läkemedelsindustrin.

Ett uppenbart område är att använda nanocellulosa för att öka styrkan i papperet. Denna applikation går utmärkt att testa på Innventias pappersmaskin FEX.

I och med att materialet är så fi nfördelat hoppas forskarna exempelvis på att kunna göra gröna barriärfi lmer i förpackningar, använda det som ett bestrykningsmaterial och vidare belägga olika typer av pappersmaterial för att till exempel skapa en perfekt jämn tryckyta.
– I förlängningen skulle man även kunna tänka sig att tillverka en cellulosabaserad ”glasruta” och buteljer av cellulosafi lm, siar Persson.

 De närmaste 3-4 åren ska Innventia tillsammans med företag som Stora Enso, Holmen, Billerud, Korsnäs och Södra Skogsägarna, ta redan på vad som går att förverkliga och vilka ytterligare användningsområden som är tänkbara.

Industriell provanläggning
I början av året inleder Stora Enso bygget av en förkommersiell anläggning i Imatra, Finland där bolaget kommer att kunna göra fabriksförsök för att undersöka och utveckla potentialen i mikrofibrillär cellulosa (MFC) för kartongtillverkning.

– Vi kommer också att ha möjligheter att tillver ka MFC för tester i olika applikationer utanför pappersindustrin. Vårt samarbete med Innventia och andra forskningsaktörer inom MFC-området kommer att fortsätta för att stärka och komplettera vår egen kompetens, säger forskningschef Anders Wigsten vid Stora Enso.

Bolaget ser också stora möjligheter i att tillverka lättare och starkare förpackningsmaterial av förnyelsebar råvara.
– MFC har också intressanta barriäregenskaper och har potential att ersätta vissa icke-förnyelsebara material, konstaterar Wigsten.

Fakta
Nannucellulosa, även kallat mikrofibrillär cellulosa (MFC), är ett material som består cellulosafibriller i nanostorlek. Typiska dimensioner är 5-20 nanometer i bredd, och upp till 2000 nanometer i längd. Nanocellulosan är i vatten en gel med hög viskositet och med kraftigt skjuvförtunnande beteende. Nanocellusofibrillerna isoleras från vedfibrer (pappersmassafibrer) genom en process i en högtryckshomogenisatorer.