Forskningsprogrammet Mistra TerraClean utvecklar smarta och säkra material och tekniker för rening av luft, vatten och mark.

– Det är ett superspännande område. Redan under civilingenjörsutbildningen läste jag kemiteknikprogrammet och fann det så intressant att makromolekylerna verkligen finns överallt – i det vi äter, bygger, klär och smetar på oss. Att förstå dem är en nyckel till att förstå hur allt i livet är uppbyggt och fungerar. Hur kan en inte vilja veta mer om det?

Ulrica Edlund valde att doktorera inom biomedicinska polymerer, med kontrollerad läkemedelsfrisättning som specialitet. Hon arbetade sedan som postdoc i USA under drygt ett år. Vid University of Pennsylvania grottade hon ned sig i organisk kemi och hur man bygger makromolekyler. Steget till att förstå och utveckla dess användningsområden var inte långt. Allt eftersom har hon glidit in mer och mer på möjligheterna med att skapa förnybara material med miljönytta.

– Naturen är fantastisk på att bygga makromolekyler och det är roligt att förstå hur dess egenskaper bäst kan användas, inte minst för att adressera de stora utmaningarna i naturen i form av vattenrening och bättre förpackningar. Vi borde alla ha intresse av hur vi samspelar med naturen och hur felaktiga val lett till en miljösituation som inte är bra. Här vill jag vara med och bidra och öka förståelsen.

Aktiva material som själva signalerar

När Mistra 2016 öppnade utlysningen Smarta material för hållbar utveckling, arbetade Ulrica Edlund redan med en grupp forskare som arbetade med makromolekylära material och såg stor möjlighet att ta sig an forskningsområdet i ett bredare perspektiv.

– Det var en visionär utlysning där vi såg möjligheterna att göra något spännande och utveckla fältet med att förbättra reningsteknik genom att tänka smartare runt materialet. Det finns massor av system för vatten- och luftrening där vi fångar in de föroreningar vi vill få bort. Men det går att utveckla ytterligare och skapa mer aktiva, selektiva och effektiva material som även ger oss uppgifter tillbaka, exempelvis när de behöver bytas. När materialen själva skickar signaler kan de också bidra till minskad underhållskostnad.

En viktig del inom Mistra TerraClean är att materialen som utvecklas inte bidrar till andra föroreningar utan är hållbara i ett helhetsperspektiv. Därför arbetar programmet med materialutveckling och livscykelanalys parallellt. Inom programmet finns flera engagerade behovsägare, näringslivspartners och materialskapare. När programmet nu gått in i sin andra fas på ytterligare fyra års forskning har konsortiet vuxit sig än större.

– Det är kul att se att så många vill vara med i programmet och det är en intressant utveckling – hur kan de material och system vi utvecklar användas i olika processer och näringar? Nu arbetar vi bland annat vidare med läkemedelsintermediärer och tungmetaller som är aktuella frågeställningar.

Teknik renar dricksvatten från PFAS

Under de första fyra årens forskning har programmet skapat en grund av olika material, testat och utvärderat dem. Det har triggat inspirationen till ständig vidareutveckling, förklarar Ulrica Edlund. Mistra TerraClean arbetar nu vidare med fyra basmaterial.

– Det är lignocellulosa där det finns en stor kunskapsgrund i Sverige och förmågan att producera lokalt. Det är så kallade hydrochars, det vill säga organiskt kol i olika former som kan framställas av jordbruksavfall och livsmedelsrester, en sekundär råvara som även den kan produceras lokalt. Vi tittar också på karbonater, där det finns stor kompetens i Uppsala, och mesoporösa material (en grupp nanomaterial med hålrum, Reds anm.), berättar Ulrica Edlund.

Material-och teknikutvecklingen sker både utifrån programpartners behov och utmaningar, utifrån materialkunskapen inom programmet och utifrån vilka föroreningar som behöver adresseras.

PFAS (Poly- och perfluorerade alkylsubstanser, ett samlingsnamn för en grupp industriellt framställda kemikalier) är en typ av förorening som Mistra TerraClean började studera mer allmänt för att nu har blivit ett av programmets fokusområden. En ny teknik, med ett flexibelt material av just aktivt kol, som utvecklats inom programmet renade dricksvatten från PFAS med över 90 procent, i laboratorieförsök. Under 2021 testades tekniken i större skala i ett pilotprojekt i Hammarby Sjöstadsverk. Arbetet gav Mistra TerraClean den årliga utmärkelsen VA-priset 2021. Pilotprojektet är avslutat, men arbetet går nu vidare, bland annat genom att studera fler applikationer för infångning och nya planerade pilotstudier.

Under de kommande fyra årens forskning finns även ökade ambitioner för luftrening, med ett antal studier på gång. Bland annat handlar det om koldioxidinfångning för att skapa en god inomhusluft, men också projekt som rör kväveoxider (NOx), flyktiga organiska substanser (VOC) och svaveloxider (SOx).

Drömmer om Mistra TerraClean-modulen

Den stora styrkan i forskningsprogrammet är just de olika aktörerna med olika expertis som kompletterar varandra, framhåller Ulrica Edlund. Komplexa frågor kräver att någon har koll på specifika flöden, en annan på fysik och en tredje på materialkemi. Samtidigt är det en utmaning att arbeta tvärdisciplinärt, inte minst terminologin kan skilja sig åt.

– Vi har behövt lära oss förstå varandra. Vi har sedan start haft interna workshops om exempelvis LCA för att när någon kommer och knackar på labbdörren så vet vi varför de ställer dessa frågor och förstår vilken data de ska presentera med LCA-screening. Medarbetarna har besökt varandra och vi har intern fortbildning och kompetensbreddning inom Mistra TerraClean Academy.

Ulrica Edlund är både programchef och aktiv forskare inom Mistra TerraClean. Att inte lägga tid på forskningen finns inte i hennes värld. Samtidigt sväljer båda rollerna mycket tid. Väldigt mycket tid.

– Men helhetsperspektivet är så roligt. Jag har förtroende från konsortiet och ansvaret att köra skutan. Mycket av min tid går åt till att se till att de olika arbetspaketen rullar på, juridiska frågor, kommunikation, att vara spindeln i nätet samt rösten mot styrelsen och styrgruppen. Jag lär mig massor av de områden där jag själv inte jobbar aktivt och får en god insyn i arbetet tack vare det.

Hon drömmer om att material och tekniker som nu studeras ska bli verklighet i stor skala. Framför sig ser hon en Mistra TerraClean-modul som bidrar till att rena föroreningar på olika sätt.

Under 2021 var Johan Strandberg, forskare inom Mistra TerraClean Mistra Fellow på WHO. Syftet från programmets sida var en lärandeprocess om arbetet med rent vatten och ren luft utanför Sveriges gränser.

– Självklart drömmer vi om en framtid där vi kan lösa alla problem överallt. Att ta kunskapen vidare långt bortom programmets livstid och i ett bredare sammanhang. Vi ser med stor nyfikenhet på utmaningar och problem med föroreningar utanför Sverige, vilka andra reningssystem och -material som finns och utvecklas och hur regleringar skärps eftersom det även påverkar oss och vårt arbete. Vistelsen på WHO och globala utblickar är otroligt viktig som kunskapslänkar för oss.

Ulrica Edlund

På fritiden: Spenderar tid med mina tre barn. Bakning.

Om fem år: Jobbar oförtrutet vidare med att lära mig mer om makromolekylernas egenskaper.

Drömmer om: En värld som är hållbar på riktigt och fred!