Huvudmeny
Behnaz Baghaei kollar på väven av biokompositer

På rätt plats för att utveckla plast


Dagens plast som tillverkas av råolja behöver bytas ut mot mer miljövänliga alternativ. Nu utvecklar en forskargrupp vid Högskolan i Borås, i samarbete med företag, biologiskt nedbryt-bara plaster och kompositer för framtidens bilar och hus.

I polymerlabbet på högskolan råder det full aktivitet. Flera forskare håller på att tillverka och testa nya material som ska ersätta råoljebaserad plast. Behnaz Baghaei står vid en maskin som hettar upp och pressar ihop olika ämnen så att det bildas en komposit – ett konstgjort material sammansatt av olika ämnen som tillsammans bildar ett nytt material med nya egenskaper.

– Det ser ut som en vanlig bit plast, men om man tittar riktigt noga kan man se trådar och fibrer i materialet, säger Behnaz Baghaei och håller upp en smal rektangulär skiva av den nytillverkade kompositen.

Hennes kompositer är enbart framställda av biologiskt nedbrytbara ämnen och kan återvinnas.

– Jag använder förnybara alternativ som majsstärkelse, hampa, lin och cellulosafibrer.

Hon tar fram en stor rulle som är lindad med ett fluffigt vitt garn. Behnaz Baghaei berättar att garnet består av hampafibrer och tunn tråd som tillverkats av majsstärkelse. Hon har virat den tunna tråden runt fibrerna från hampan. Garnet vävs sedan till väv.

Väv av hampafiber– När jag hettar upp och pressar vävarna bildas det en hård biokomposit som är starkare än andra biokompositer. Det beror på att jag låtit hampafibrerna löpa parallellt och inte försvagat dem genom att de böjts eller hamnat i oordning. Den här kompositen är så stark att den kan användas inom bygg- och fordonsindustri.

Hon berättar att en annan fördel med kompositen är att den är lätt, vilket till exempel efterfrågas av bilindustrin när de letar efter lösningar för att minska bränsleåtgången i framtidens fordon.

Eftertraktad forskning

Flera företag har kontaktat Behnaz Baghaei när de läst om hennes forskning och utveckling av biokompositer. Just nu samarbetar hon med textilföre-taget Engtex i Mullsjö som testar att tillverka hennes vävar i större volymer.

– Allt fler företag efterfrågar miljövänliga kompositmaterial, men det gäller att också kunna visa hur produktionen kan göras storskalig och på ett kostnadseffektivt sätt.

29-åringen från Iran stortrivs med att forska vid Högskolan i Borås. I sitt omväxlande arbete möter hon representanter från företag och undervisar studenter. Men allra bäst gillar hon tiden i polymerlaboratoriet.

– Jag tycker om att vara i labbet och kunna arbeta utifrån mina idéer och kunskaper. De miljövänliga kompositerna försöker jag utveckla på olika sätt. Det är spännande.

Nya alternativ till plast

Mikael Skrifvars, professor i polymerteknologi, leder forskningen med att ta fram de nya miljövänliga bioplasterna och biokompositerna. Han har tidigare arbetat inom den kemiska industrin i Finland och vid industriforsknings-institutet SICOMP. År 2003 anställdes han vid Högskolan i Borås och började bygga upp polymerforskningen där.

– Världen står inför stora miljöutmaningar. En av dem handlar om att ersätta plast som tillverkas av råolja. Vi behöver också utveckla nya alternativ till glasfiber som används i kompositer som förstärkningsmaterial. Glasfibrer har högre vikt och är svåra att återvinna, förklarar Mikael Skrifvars.

– Vår forskning kan bli ett bidrag till en bättre miljö. Men det finns ännu större hot än den råoljebaserade plasten. Utsläppen från fordon och fossila energikällor är de allvarligaste hoten mot klimatet.

Att forska om nya plaster är populärt. Mikael Skrifvars berättar att det pågår mycket forskning kring att ta fram miljövänliga plaster och kompositer även vid andra högskolor och universitet i Sverige och runt omkring i världen. Men Högskolan i Borås är unik med att kombinera textil och plast i kompositmaterial.

– Våra kompositer kan till exempel innehålla fibrer från hampa, lin eller jute. Vi impregnerar och binder ihop fibrerna med bioplast som tillverkas av sojabönsolja eller majsstärkelse. Textilfibrerna kan ersätta glasfibrer och fungerar som en förstärkning eller armering av plasten.

Han räknar upp en mängd exempel på hur biokompositerna kan användas. I allt från flygplan, bilar, vingar i vindkraftverk till byggnadsmaterial, möbler och inredningsdetaljer.

– Kompositer är lätta material, lättare än både metall och trä. En annan stor fördel är att kompositerna kan bearbetas och användas på väldigt många olika sätt.

Efterfrågan ökar

Efterfrågan på miljövänliga plaster och kompositer ökar bland tillverkningsföretagen har han märkt. I takt med att miljölagstiftningen blivit strängare och kunderna frågar efter miljövänliga produkter, vill allt fler företag och industrier hitta alternativ till den råoljebaserade plasten.

– Bioplasten har redan slagit igenom. Den finns i fler produkter än de flesta vet om, till exempel i plastartiklar på snabbmatsrestauranger, i livsmedelsförpackningar eller i vanliga plastmöbler.

Men det är fortfarande svårt att tillverka bioplaster och biokompositer
i stora kvantiteter och få produktionen att bli kommersiellt lönsam. Än så länge är de råoljebaserade alternativen alltför billiga och råoljepriset för lågt.

– Jag är säker på att bioplast och biokompositer kommer att slå igenom på bred front. Frågan är inte om utan när det sker.

Kompositer
Kompositer är konstgjorda sammansatta material av två eller flera komponenter som var för sig har helt olika egenskaper. När materialen sätts samman bildas ett nytt material med nya och bättre egenskaper. Några fördelar med kompositer är att de har låg vikt, bra mekaniska egenskaper och att tillverkningstekniken gör att komplicerade produkter kan tas fram på ett kostnadseffektivt sätt. Kompositer används till exempel i bilar, båtar, flygplan, vindkraftverk, möbler och byggnader.
Biokompositer är kompositer som huvudsakligen framställs av förnybara råmaterial och ämnen från exempelvis jute, linfrö, träfiber, sojabönor, majs, bananplantor och skogsråvara.

Visste du att …
... varje år produceras 300 miljarder ton plast och det tar cirka 1000 år för oljebaserade plaster att brytas ner. Biobaserade plaster bryts ner på endast några år.
… den mesta plasten hamnar så småningom på soptippar eller i haven. Detta kan förhindras genom att återvinna och återanvända plast.
… inom juiceindustrin blir det årligen 15 miljoner ton citrusavfall. Forskare i Borås håller på att utveckla metoder för att producera biokompositer ur avfall från bland andra företaget Brämhults Juice.

Miljövänliga lättviktmaterial blir allt viktigare

Cecilia Ramberg på industriforskningsinstitutet Swerea IVF och vice verksamhetschef för LIGHTer (en branschöverskridande organisation för lättviktsutveckling), delar Mikael Skrifvars syn att biokompositer kan bli framtidens material.

– Miljövänliga lättviktsmaterial som biokompositer kommer att behövas allt mer, till exempel i elbilar för att få ner bränsleförbrukningen eller i lättviktsbroar för att minska transportkostnaderna när broarna byggs.

Inom LIGHTer finns omkring 250 företag, högskolor och organisationer som kan mötas och utbyta idéer. Högskolan i Borås deltar i samverkan, liksom företag som Volvo, Scania och Saab.

– Vi försöker skapa forum där forskning och industri kan mötas. Ofta är det industrin som formulerar frågor som de vill ha hjälp med. Men det kan också handla om att forskare utvecklar proto-typer som de vill visa upp och väcka intresse för.

I vintras arrangerade LIGHTer och Mikael Skrifvars en workshop vid Högskolan i Borås. Där visades en bil som bestod till 15-20 procent av biokomposit-material från skogen. Bilen hade byggts av högskolan MetropoliaUniversity of Applied Science i Helsingfors och det finländska skogsbolaget UPM.

– Att få se en bil i biokompositmaterial i verkligheten, tror jag gav inspiration både till företag och forskare att fortsätta med att utveckla liknande produkter tillsammans, säger Cecilia Ramberg.

Fortfarande en lång väg att gå

Skrifvars forskargrupp inom polymerteknologi vid Högskolan i Borås består idag av fem forskare. Behnaz Baghaei är en av dem. En annan forskare är Sunil Kumar Ramamoorthy som kommer från Chennai i Indien. Han kom till Borås för sex år sedan för att forska och doktorera. Förra året blev han klar med sin avhandling, endast 27 år gammal. Nu fortsätter han att arbeta i olika forskningsprojekt.

– Trots att min familj finns kvar i Indien, känner jag att jag hamnat på rätt ställe. Jag vill vara med och lösa problemen med plast. I mitt hemland Indien kommer det att finnas mycket att göra för att ta tillvara och återvinna all plast som skräpar ner i naturen.

På liknande sätt som Behnaz Baghaei, utvecklar Sunil Kumar Ramamoorthy biokompositer av textilfibrer och bioplast. Klädd i vit rock och skyddsglasögon står han vid ett dragskåp i laboratoriet och smälter ihop ämnen under hög värme.

Insidan av bilen Biofore

– Jag använder fibrer från återvunna sjukhusfiltar, svensk trämassa och plast framställd av sojabönsolja. Av det får jag fram ett starkt material som kan användas i bildörrar, berättar Sunil Kumar Ramamoorthy.

Han visar en hård och styv skiva av biokompositen. Än kan kompositen enbart användas invändigt i bilar eftersom materialet inte står emot vatten. Men Sunil Kumar Ramamoorthy tror att problemet kan lösas framöver. Han berättar att ett tidigare problem var att biokompositen luktade hö. Men genom att exakt styra vilka delar av träden som ska finnas med i trämassan, har han kunnat få doften från den slutliga kompositen att bli mer lik plast.

– Nyblivna bilägare vill nog inte ha en bil som luktar hö, säger han och skrattar.

Biokompositer av jute

I samarbete med entreprenörsföretaget Juteborg AB håller Sunil också på att utveckla biokompositer av jute för fordonskomponenter. Else-Marie Malmek, som är en av grundarna till Juteborg AB, berättar att jute odlas i stora mängder i växelbruk med bland annat ris vilket gör att växten inte konkurrerar med matproduktion. Den är också komposterbar.

– Jute är starkare än stål och billigt och lätt material. Därför kan jutefibrer passa bra som förstärkningsmaterial inom fordons- och byggindustrin, säger hon.

I projektet JuteLight samverkar Juteborg AB med forskarna Sunil Kumar Ramamoorthy och Mikael Skrifvars vid Högskolan i Borås. I samarbetet ingår också Volvo Cars och Swerea SICOMP. De genomför tillsammans en förstudie för att utvärdera jutes egenskaper som förstärknings-material i kompositer i framtidens bilar. Planen är att resultatet senare ska kunna användas i industriell produktion av bilar.

– För oss som är ett litet entreprenörsföretag är det viktigt att ta hjälp av forskare för att få fram nya material och kunna göra analyser på vetenskaplig grund. Vi har idéer och kontakter inom handeln med jute, men vi saknar kunskaper och erfarenhet för att kunna göra ingående undersökningar och tester av materialet, säger Else-Marie Malmek.

Brobyggare mellan forskning och näringsliv

Forskarna inom polymerteknik vid Högskolan i Borås jobbar inte enbart med att utveckla bioplaster och biokompositer. De tar också fram lösningar för hur kompositer och plaster kan återvinnas. Docenten Dan Åkesson berättar att han ofta samarbetar med företag, till exempel golvföretaget Tarkett, plasttillverkaren Hammarplast och skogsföretaget Södra, för att hitta nya metoder för återvinning.

– Jag tycker att det är viktigt att vår forskning kommer till användning för industrin, så att slutresultatet inte riskerar att bli en vetenskaplig rapport som ingen läser, säger Dan Åkesson.

Även hans kollega Adib Kalantar i forskargruppen har ett nära företagssamarbete, när han utvecklar nya metoder för jordvärme. Halva sin arbetstid är han i laboratoriet vid Högskolan i Borås och den andra halvan finns han på geoenergiföretaget MuoviTech i Brämhult. Han menar att forskningen vinner på att ha starka kopplingar till näringslivet.

– Jag kan hela tiden jobba med idéer som kommer till praktisk nytta, säger han.

Men det finns också utmaningar i samarbetet. Ibland vill företaget ha snabba resultat som han inte kan ge dem.

– Inom forskningen går det inte att utfästa några garantier i förväg. Det kan handla om en lång process innan jag får fram ett säkert resultat. Samtidigt kan företaget ha stor nytta av den nya kunskap som kommer fram, säger Adib Kalantar.

– Jag ser mig lite som en brobyggare mellan forskning och näringsliv.

Läs mer

Läs mer om Swedish Centre for Resource Recovery

Mer om Mikael Skrifvars

Mer om Behnaz Baghaei

Mer om Sunil Kumar Ramamoorthy

Text: Kristina Karlberg
Foto: Suss Wilén