Lignin – en restprodukt redo för nya användningsområden

Lignin är en av de tre huvudbeståndsdelarna i trä. Ligninet binder ihop cellulosafibrerna i veden och ger även styrka till trädstammen. När papper och kartong tillverkas vill man ofta inte ha med lignin, varför det separeras i massaprocessen och betraktas som avfall.

I dag förbränns det mesta av ligninet och används som energikälla vid massabruken.  

Lignin kan ersätta olja och kol

Energimyndigheten har i över ett decennium satsat på forskning om lignin och på pilot- och demonstrationsanläggningar och det har visat sig att det finns många fler användningsområden för lignin.

– Ligninet är mycket mer än bara en restprodukt, det kan ersätta olja och kol. Lignin kan dessutom användas för att framställa en mängd biobaserade plaster och lättviktiga material, exempelvis kolfiber, säger Michael Novotny, forskningshandläggare på Energimyndigheten.  

– Det har skapats ett kluster av satsningar som vi kallar för ligninspåret. Bland annat har det gjort Sverige världsledande inom separationsprocessen av lignin ur svartlut, och att hitta nya applikationer för lignin som ersätter fossilbaserade processer och produkter, säger han.  

Nya samarbeten mellan skogs- och kemiindustrin

Forskningen har resulterat i avknoppningar av nya företag och nya affärsmodeller, men framförallt har det fått skogs-, kemi- och fordonsindustrier att stråla samman i nya samarbeten.

– Det här är ett gott exempel på att enveten satsning på forskning om separationsprocesser och förbättrat ligninuttag kan ge resultat i form av en grön industriprocess, nya samspel i energisystemet och nya produkter med lägre klimatpåverkan även i tekniktunga och traditionella branscher, säger Michael Novotny.  

Nytt sätt att ta fram biobaserad kolfiber

Ett uppmärksammat projekt som Energimyndigheten finansierat inom ligninspåret är LightFibre, ett treårigt samverkansprojekt mellan RISE, Chalmers, KTH, Valmet och SCA. LightFibre har utvecklat en grön kolfiber baserad på svensk skogsråvara.  

Att utveckla biobaserad kolfiber är i sig inget nytt. Forskning på att tillverka kolfiber av lignin har pågått ett antal år. Det som tidigare varit utmaningen med biobaserad kolfiber var att få den tillräckligt stark för att kunna användas i kompositmaterial.

– I det här projektet har vi utvecklat en ny process där vi våtspinner sulfatlignin och cellulosa till kontinuerliga fibrer som sedan kan konverteras till kolfiber. Det har tagit oss närmare målet att ta fram en konkurrenskraftig biobaserad kolfiber med tillräckliga mekaniska egenskaper till ett rimligt pris, säger Monica Ek, projektledare på KTH.  

Projektet visar att kolfiberkomposit är ett av de lättviktsmaterial som anses mest lovande.  

Kolfiberkomposit kan till exempel användas i bilkarosser. Det minskar bilens vikt vilket ger lägre bränsleförbrukning. Men även inom vindkraft bidrar kolfiberkomposit till en effektivare konstruktion av exempelvis turbinblad i vindkraftverk.

– En annan attraktiv egenskap hos kolfiber, som ofta glöms bort, är att den är mycket motståndskraftig mot rost, vilket gör att den är lämplig att använda i marina miljöer, säger Monica Ek.  

Michael Novotny håller med, och tillägger:

– Kommersiell kolfiber är i dagsläget dyr och tillverkas av fossila råvaror. LightFibre-projektet visar på en högst relevant forskning som kan bidra till minskade utsläpp av växthusgaser och skapa ett mer hållbart resursutnyttjande. Skogen, som är en förnybar råvara, kan bidra till det cirkulära samhället.    

Kolfiber är bara ett exempel på vad som kommit fram inom det så kallade ligninspåret. Om lignin skulle utvinnas på samtliga massabruk i Sverige och användas i olika applikationer som fasar ut fossilbaserade produkter, till exempel biodrivmedel och grön kolfiber, så minskar hela Sveriges koldioxidutsläpp med 5 procent (2,5 miljoner ton av totalt 56 miljoner ton koldioxid).