Automatgenererad bild.
Publicerad

21 september 2017

Drömmen är plast av koldioxid

Målet för Mistra STEPS är att utveckla bioplaster baserade på någon form av förnybar råvara, med likartade eller bättre egenskaper än dagens oljebaserade plaster. Problemet är att hitta metoder som gör att den nya plasten inte kostar skjortan. Men redan nu, ett år efter programstarten, kommer den första framgången.

Problemen med plast är väl kända. Inte minst har problemet med mikroplaster uppmärksammats mycket under senare tid. Men utmaningarna är betydligt fler. Inte minst att huvuddelen av den plast vi använder idag har fossil olja som ursprung. 

Samtidigt kan vi inte komma ifrån att plast är ett fantastiskt material med egenskaper vi inte vill vara utan. Problemet är bara att hitta alternativ till den oljebaserade plasten som inte kostar skjortan.

Den dubbla utmaningen fick Mistra att under 2016 starta upp programmet STEPS - Sustainable Plastics and Transition Pathways.

– När utlysningen kom fanns redan ett antal forskargrupper på Lunds universitet som under flera år hade undersökt ett antal olika aspekter av bioplast. Därför var det naturligt att vi började fundera på vad vi skulle kunna göra tillsammans inom ett program, säger professor Rajni Hatti Kaul som är programchef för STEPS.

Med i programmet finns även forskare från Statens lantbruksuniversitet och forskningsstiftelsen Swerea IVF. Dessutom är IKEM och Region Skåne involverade tillammans med arton olika företag. Några av dessa är Perstorp, Electrolux och IKEA.

Programmet fokuserar på tre olika områden. I ett första arbetspaket ska ett antal biobaserade byggstenar tas fram, i det andra ska dessa sedan omvandlas till användbara polymerer.

– Vi vill ta fram bioplaster med ett antal olika egenskaper. Är det ett textilt material vi vill skapa måste polymeren ha vissa egenskaper medan den ska ha helt andra om vi ska utveckla en tunn plastfilm för livsmedelsindustrin. För att lyckas med det måste hela kedjan från råvara till färdig produkt fungera, säger Rajni Hatti Kaul.

Parallellt tittar forskarna på hur de olika materialen ska kunna återvinnas. Här handlar det ofta om att välja väg. Inte minst eftersom det kan finnas ett motsatsförhållande mellan möjligheten att återvinna ett material och hur lätt nedbrytbart det är.

– Det är inte lätt att få med båda egenskaperna i ett och samma material. Om det är lätt nedbrytbart fungerar det sämre för återvinning, de egenskaper vi vill ha i det ena fallet blir helt enkelt ett bekymmer i det andra. Därför funderar vi nu på om det finns något sätt att trigga igång en nedbrytningsprocess när det behövs, säger Rajni Hatti Kaul.

STEPS tredje arbetsområde handlar om policyfrågor och konsumentbeteenden. Bland annat intervjuas företag om deras syn och behov när det gäller plastmaterial. Lika viktigt är att göra ekonomiska och miljömässiga värderingar av produkter och processer för att på så sätt bättre kunna stödja omställningen till innovativa plaster.

Dessutom analyserar forskarna vad som krävs för att en omställning mot en mer hållbar produktion och användning av bioplaster ska bli verklighet. Därför studeras allt från politiska strategier och sociala dimensioner till konsumenters önskemål och behov.

Målet är att utveckla bioplaster baserade på någon form av förnybar råvara, med likartade eller bättre egenskaper än dagens fossilbaserade plaster. För att underlätta övergången till nya plasterna är det viktigt att de kan tillverkas och bearbetas med befintlig utrustning.

I Sverige är skogsavfall en tänkbar råvarukälla, men det kan även vara jordbruksrestprodukter eller alger.

Den stora drömmen är ändå att kunna producera plast från koldioxid. Om det skulle bli möjligt skulle vinsterna bli betydande. Dels genom minskade utsläpp av koldioxid till atmosfären, dels genom att plaster skulle fungera som en kolsänka. Men även för att de andra råvaror som nu är tänkta att användas till bioplaster skulle kunna komma till nytta inom andra områden.

– Vi vet att det är tekniskt möjligt att producera plast från koldioxid, frågan är mer om hur ekonomiskt rimlig en sådan omvandling kan bli.

Nu, ett drygt år efter programstarten, är arbetet i full gång inom de flesta områden. Undantaget är forskningen om hur koldioxid ska kunna bli en råvarukälla för plast.

Intresset för bioplaster har ökat betydligt under senare år. Enligt organisationen European Bioplastics kommer den globala produktionskapaciteten för bioplaster att öka från cirka 4,2 miljoner ton år 2016 till cirka 6,1 miljoner ton år 2021.

Förpackningar är största användningsområdet, men även inom fordons- och transportområdet och byggsektorn, där mer högpresterande tekniska bioplaster används, ökar användningen.

Det hittills mest konkreta resultatet från STEPS är en golvlack producerad av socker. Mer om den i en separat artikel.

Forskarna arbetar även tillsammans med Ikea och Lindex för att utveckla textila fibrer med grönt ursprung.

– Ikea och Lindex har berättat vilka egenskaper de vill se hos en biobaserad textil fiber och nu testar vi olika byggstenar för att se hur vi ska komma dit. Det är ett bra exempel på värdet av att företagen är med i programmet.

Hon menar att företagen har ovärderliga kunskaper om alla aspekter av plastmaterial som forskare har stor nytta av att få del av. Att företagen är med betyder även att programmet spänner över hela värdekedjan, från råvara till konsumenter.

 – Det tror jag kommer att bidra till att vi kan få fram användbara resultat, säger Rajni Hatti Kaul

En golvlack av fruktsocker blev den första produkten som skapades inom forskningsprogrammet STEPS.

Nu testas den på Kemicentrum i Lund, än så länge till allas belåtenhet.

Forskarna inom STEPS har tillsammans med produktutvecklare på företaget Bona AB utvecklat en golvlack med socker som bas.

– Vi har tagit fram en molekyl som är lämplig för bland annat tillverkning av polyuretaner. Med den som utgångspunkt har Bona AB tillverkat en golvlack som vi nu testar, säger professor Rajni Hatti-Kaul, programchef för forskningsprogrammet STEPS.

På Kemicentrum på Lunds universitet lackades ett trägolv i en konferenssal med den nya biobaserade lacken strax före sommaren. Även om det fortfarande är lite tidigt att komma med ett slutgiltigt omdöme så tyder mycket på att lacken håller en hög kvalitet.

– Utgångspunkten var att lacken skulle klara ett antal krav, dit hör god reptålighet och god förmåga att stå emot alkohol, kaffe och vatten. På samtliga dessa punkter ser allt hittills väldigt bra ut.

Miljöaspekten var en viktig drivkraft för företaget Bona AB när de gick in i projektet.

– Förutom miljöfördelen med förnybar råvarubas förväntar vi oss en längre livslängd på slitskiktet. Förhoppningen är att golvet ska behålla sitt utseende längre jämfört med en traditionell lack. På så vis sparar vi både material till renovering och minskar på konsumtionen av trä till själva golvet, konstaterar Nicola Rehnberg som är ansvarig för Bonas akademiska kontakter.

Om STEPS

Forskningsprogrammet ”STEPS - Sustainable Plastics and Transition Pathway” vision är att plaster ska utvecklas, tillverkas, användas och återvinnas inom en cirkulär ekonomi.

För att komma dit krävs en övergång till förnybara råvaror tillsammans med en ökad återanvändning och återvinning av plast.

STEPS vill påskynda denna omställning. Inom programmet samarbetar de akademiska forskarna därför med en lång rad olika företag. Gemensamt analyser de hur en önskad omställning ska kunna förverkligas och vad en sådan skulle innebära för såväl samhälle som industrin.

Mistra Webbredaktör