Biobaserade barriärer ger bidrag till hållbart samhälle

Biobaserade barriärer i förpackningar ger en rad tunga fördelar. Enklare återvinning, ett lägre carbon footprint och i många fall en ökad hållbarhet för innehållet. Med biobaserade barriärer kan vi ta flera steg på vägen mot ett hållbart samhälle.

Biobaserade barriärer ger samtidigt pappersindustrin en möjlighet att skapa nya inkomster. Råvaran går i många fall att hämta i sidoströmmar till processer i massa- och pappersbruk, och även i andra industriprocesser. Hanteringen av dem i dag utgör ofta en kostnad.

Från att ha varit ett mål på lång sikt, är biobaserade barriärer i dag nära ett brett industriellt genombrott. I flera projekt arbetar industri och forskare i dag med finslipning av tekniska lösningar.

Innventia arbetar i dag med flera mycket lovande alternativ för biobaserade barriärer. Här följer en kort beskrivning av dessa projekt.

Hemicellulosa nära industriell verklighet

– Med hemicellulosa som råvara kan vi bygga filmer som är betydligt tätare mot syre än filmer som utgår från petroleum, konstaterar Professor Olof Dahlman, Innventia.

Med en tätare film kan man alltså göra en tunnare barriär och ändå få den syretäthet man behöver för många förpackningar, framför allt inom livsmedelsindustrin men även för känsliga industriprodukter som till exempel elektronik.

– Det är så jag vill driva utvecklingen av biobaserade barriärer, säger Olof Dahlman. Vi ska använda de nya materialen till att göra något unikt och bättre, inte bara försöka ersätta tidigare material.

Projektet att utveckla barriärer av hemicellulosa har drivits vid Innventia och KTH i ungefär tio år, hela tiden med stöd från Vinnova. Detta stöd finns fortfarande, nu när man ligger nära industriell användning och arbetar allt mer i samarbete med enskilda industriföretag.

– Allt fungerar vid försöken, både insamling, applicering och barriärfunktion, konstaterar Olof Dahlman. Nu arbetar vi tillsammans med företag på att utveckla olika tekniska steg för att hemicellulosa ska fungera vid industriell produktion. Det handlar om att skala upp, anpassa utrustning till den nya råvaran och om att optimera de kemiska formuleringarna.

Råvaran till de hemicellulosabaserade barriärerna kan hämtas inom pappersindustrin. Hemicellulosa är en relativt stor fraktion som kan samlas in från sidoströmmar i massa- och pappersbruken.

– Vi har i första hand tänkt oss att producenterna ska kunna skapa ett nytt internt flöde, där man samlar upp sin egen hemicellulosa och skapar en ny produkt, säger Olof Dahlman. Man kan naturligtvis även tänka sig en framtid där hemicellulosa blir en produkt som säljs på en marknad. En fråga vi arbetar mycket med i dag är hur tillgången på råvara bäst ska balanseras mot den efterfrågan vi ser framför oss.

Bioplaster kan ge hållbarare mat

Bioplaster erbjuder en möjlighet att minska användningen av petroleumbaserade material, och att minska sopberget. Men Mikael Gällstedt, forskare vid Innventia, vill gärna peka även på andra unika fördelar.

– Bioplaster kan förses med specifika egenskaper som antibakteriell funktion och extremt bra fett- och syrebarriärer. Det kan minska de stora problem som livsmedelsbranschen har med livsmedel som måste slängas. Vi kan öka hållbarheten med hjälp av bioplaster.

Resurser kan även sparas på andra sätt. Råvaror till bioplaster kan hämtas ur en mängd sidoströmmar i livsmedelsindustrin, från fiskavfall, mejerier och inom jordbruket.

– En växande råvarukälla är också gluten, som tas bort från jordbruksprodukter vid etanolproduktion för energiändamål, berättar Mikael Gällstedt, som menar att man borde satsa betydligt mer pengar på forskning och utveckling av hur man hämtar råvaror ur sidoströmmar.

– Den vägen kan vi få fram oerhört effektiva råvaror.

I dag växer intresset starkt för forskning på bioplaster, både Kina och USA är väldigt aktiva inom området. I Europa satsar bland annat Italien och Frankrike stora resurser på forskning. Utvecklingen kan alltså komma att accelerera.

Mikael Gällstedt vill dock inte nöja sig med forskning, utan vill se inkomster från industriell användning så snabbt som möjligt.

– Vi bör inte försöka göra allt på en gång. Försöker vi nå alla de mest avancerade lösningarna med en gång kan det hämma utvecklingen. Jag ser hellre att man identifierar rimliga och kostnadseffektiva produkter, gärna bioplaster i kombination med pappersförpackningar. Även på papper sker ju en stark utveckling, och med bättre papper kan vi använda tunnare bioplastfilmer och ändå skapa helt nya funktioner. Den vägen kan industrin snabbt få ut produkter på marknaden och därmed få betalt för sitt utvecklingsarbete.

Tonvis med Nanocellulosa ger snabb utveckling

Nanocellulosa skapas genom att man pressar massa genom en mycket tunn spalt. Denna process leder till en fragmentering av cellulosan.

– Men ingenting behöver tillsättas. Vi skapar en unik råvara för barriärer genom att utnyttja möjligheter som redan finns i materialet.

Nanocellulosa skapar en möjlighet att bygga extremt täta strukturer. Barriärer av nanocellulosa kan göras mycket täta mot bland annat olja och fett, vilket ger nya möjligheter för förpackningar av till exempel snabbmat. Men möjligheterna är många, nanocellulosan kan skräddarsys med olika förbehandlingar och genom att bygga olika strukturer. Även känsliga industriprodukter kan utnyttja nanocellulosans möjligheter.

Fördelarna med nanocellulosa har varit kända länge, och materialet har också kommersialiserats i vissa sammanhang. Men en extremt hög energiåtgång gjorde i praktiken att utvecklingsmöjligheterna var begränsade. Det som gjorde nanocellulosa intressant igen var att forskarna upptäckte vägar att dramatiskt sänka energiåtgången.

– Med den förbehandling vi använder i dag, har vi sänkt energiåtgången från cirka 30 000 kWh/ton till cirka 500 kWh/ton, berättar Christian Aulin, Seniorforskare vid Innventia. Det handlar alltså om en effektivisering med mer än 98 procent!

Därmed har nanocellulosans många möjligheter fått en stor ekonomisk potential, och med den pilotanläggning som nyligen togs i bruk vid Innventia kan forskarna ta fram flera ton nanocellulosa per dag. Genom att även använda Innventias andra pilotanläggningar kan man därmed driva utvecklingen framåt mycket snabbt.

– Jag tror vi kan se produkter med barriärer av nanocellulosa redan om några år, säger Christian Aulin. En fråga vi nu ska titta närmare på är bästa tekniken för att applicera en barriär av nanocellulosa på ett förpackningsmaterial av papper.

NL

Kontakter:
Innventia +46 8 676 70 00