Huvudmeny
Bild på en kvinnlig forskare i ett labb

Swedish Centre for Resource Recovery

Beskrivning

Inom Swedish Centre for Resource Recovery finns fem tätt samverkande forskargrupper; bioteknik, förbränning och termiska processer, polymerteknik, datormodellering samt resource management. Målsättningen är att minska avfall samt utveckla nya material och funktionella polymerer ur restprodukter och avfall.

Högskolan i Borås är det enda lärosäte i Sverige som har en uttalad profilering inom resursåtervinning. 

Avfallsproblemet är en del av de stora utmaningar som EU ska ta sig an och som avses bli centrala i EU:s 8:e ramprogram för forskning efter 2013. Sveriges internationella konkurrenskraft inom området måste också bibehållas och utvecklas. Därför är resursåtervinning ett viktigt och prioriterat forskningsområde inom högskolan. Det omfattar utvecklandet av metoder för att minska avfall samt att återvinna resurser, energi och material ur avfall eller restprodukter. Dessutom ingår utveckling av material för att förbättra deras återvinningsbarhet. 

Energiåtervinning

Energiåtervinningsforskningen bedrivs inom fyra av de fem samarbetande grupperna – bioteknik, förbränning och termiska processer, datormodelleringsgruppen samt resource management. Bioteknikgruppen har satsat stort på förädling av avfall och restprodukter med hjälp av enzymer och mikroorganismer. Gruppen har koncentrerat sig på cellulosa- och keratinrika material som skogsrestprodukter, textilavfall, fruktskal, byggavfall, slakteriavfall, osv. Man utvecklar tekniker för att omvandla dessa avfall och restprodukter till etanol och biogas för användning som drivmedel (men också till råvaror för helt nya material, se nedan). Ett exempel på detta arbete är den internationellt mycket uppmärksammade studien av nedbrytningen av textilier, t.ex. jeans, för etanolproduktion.

Forskargruppen inom förbränning och termiska system arbetar främst med forskning och utvecklingsfrågor relaterade till förbränning och samförbränning av biomassa och avfall. Gruppen verkar i samarbetsprojekt med stor industriell relevans. Målen är att optimera effektiviteten och ekonomin för kraft- och värmeanläggningar samt minimera användningen av naturresurser och miljöpåverkan. Gemensamt för de arbeten som utförs är att resultaten till stor del är baserade på försök i kommersiella anläggningar. Exempel på projekt är: analys av sammansättningen av avfall till två olika förbränningsanläggningar över året, metodik för reglering och optimering av förbränning, siktning av avfall för att reducera andelen oorganiskt material i avfallsbränslet för att minska risken för problem vid förbränningen, aktiv förbränningskontroll, undersökning av alternativa metoder att snabbt styra luft- och bränsleblandningen i en fastbränslepanna för att kompensera för ojämnheter i bränslets flöde och sammansättning och därmed förbättra förbränningen och minska de skadliga utsläppen och undersökning av återvinningspotentialen av krävande avfallsbränslen genom samförbränning, till exempel av bilfluff (dvs. bilinredning) och rötat avloppsslam.

Inom gruppen finns också erfarenhet av förgasning av olika typer av material, främst biomassa och svartlut. Där har forskning bedrivits på grundläggande nivå för att ta fram kinetikuttryck där även transportegenskaperna är medtagna. Detta har gjorts under både pyrolys- och förgasningsbetingelser. För detta har två specifika utrustningar konstruerats; en laminär flödesreaktor (kontinuerlig reaktor med mycket snabb upphettningshastighet) samt en droppreaktor (där reaktionsmekanismer, transportegenskaper och fysikaliska förändring kan studeras). Som redskap i forskningen har olika slags utvärderingsmetodiker använts för att belysa potentialen hos processer (antingen hela processer eller delsteg). Dessa har i stor utsträckning varit baserade på termodynamik (entropi- eller exergibalanser). Framför allt har de använts inom kemikalieåtervinning för sulfatmassabruk där nya och existerande processer har kunnat jämföras.

Forskargruppen inom datormodellering studerar framförallt de processerna, på atom- och molekyl-nivå, som försvårar nedbrytning av avfall och dess omvandling till energi. Detta inkluderar de kemiska reaktionerna som är viktiga när cellulosamaterial bryts ned för att tillverka etanol, samt de katalytiska processerna som är viktiga när avfall förbränns. Den förståelse som man för från denna modellering används för att utveckla mer effektiva avfallsbehandlingsprocesser. Dessutom används data som man får från dessa atom- och molekyl-nivå studier i makroskopiska (kinetiska) modellering, som ger information om, t.ex., hur snabbt man kan omvandla restprodukter till energi vid olika temperatur och tryck. Denna information kan jämföras direkt med experimentella data och därmed också ger en djupare förståelse som kan förbättre förbättra avfallsbehandlingsprocesser.

Effektiv behandling av avfall krävs att den sorteras i fraktioner (plast, papper, metall, mat, osv). Den sorteringen görs av de olika användare (såsom matbutiker, restaurang och hushåll) som skapar avfall. Det är därför viktigt att förstå varför avfall uppstår överhuvudtaget, och sedan implementerar innovationer för att minska mängden avfall och förbättre sorteringen. Detta görs inom resource management gruppen, där användaren och koppling mellan användaren och de olika tekniska lösningarna sätts i fokus. Gruppen har utvecklats en forskningsprocedur som inkluderar plock- och livscykelanalys metoder. I den första metoden mätas mängden avfallet och hur bra den sorteras (t.ex., hur mycket plast sorteras fel i den matfraktionen) och den andra metoden mäter miljöpåverkan av avfallet och dess felsortering. Att kombinera kvalitativa metoder såsom intervjuer och fokusgrupp med plockanalyser och LCA, hjälper forskarna att undersöka olika interventioner för att effektivisera avfallshanteringssystemet samt vägen till att minska avfallet. Denna information används, i samråd med de olika användare, för att minska avfall och förbättre sorteringen.

Materialåtervinning

Materialåtervinningsforskningen bedrivs genom samarbete mellan fyra av de fem samverkande grupperna – bioteknik-, polymerteknik- datormodellerings- och resource management-grupperna. Målsättningen är att utveckla nya material och funktionella polymerer ur restprodukter och avfall.

Ett centralt område är utveckling av polymera material från biomassa, och speciellt biomassa erhållen från olika avfallsströmmar. Ett tema är mikrobiologisk produktion av ur biomassa. Genom att använda zygomycetes-svampar för att producera alkohol ur cellulosa- och kreatinrika avfall får man ett antal polymera ”biprodukter” som har väl så stort värde som den utvunna energin. Dels bildas polysackarider som chitin och chitosan och dels bildas olika proteiner. Dessa kan sedan bl.a. användas som superabsorbenter efter lämplig kemisk behandling. Egenskaperna för de proteinbaserade och kolhydratbaserade superabsorbenterna studeras dels experimentellt och dels med olika simuleringsmetoder, för att finna lämpliga behandlingar för att optimera deras absorptionsförmåga. Detta projekt sker som ett samarbete mellan bioteknik-, polymer- och datormodelleringsgrupperna.

Med biotekniska metoder kan man även återvinna textila material, så att de syntetiska polyesterfibrerna kan tas om hand. Detta kommer att undersökas inom ett doktorandprojekt, och syftet är att undersöka denna polyesterfibers kvalité, egenskaper samt bearbetbarhet till nya textila fibrer. Dessutom pågår forskning gällande naturfiberkompositer, samt bionedbrytbara polymera material. Naturfiberkompositer har tillverkats från biobaserade hartser samt naturfiber. Dessas mekaniska egenskaper är mycket goda och därtill ger de lättare kompositmaterial. Inom forskningen har naturfibrer kombinerats med polymera härdplaster baserade på mjölksyra samt växtoljor. Biobaserade fibrer från polymjölksyra (PLA), har tillverkats och ytterligare modifierats för att erhålla funktionella egenskaper. PLA-baserade fibrer är av intresse i textila material, där man vill ersätta råoljebaserad polyesterfiber, samt i biomedicinska tillämpningar p.g.a. deras bionedbrytbarhet. Bland aktuella projekt märks syntes av härdplaster från växtoljor, tillverkning av kompositer genom kombination med naturfibrer av olika typ, samt karakterisering av kompositernas mekaniska och fysikaliska egenskaper. Ett annat fokus är på att undersöka tekniska metoder för återvinning av polymera kompositmaterial. Mekanisk återvinning samt mikrovågspyrolys är tekniker som undersökts i ett industriforsknings-projekt som görs i nära samarbete med ett företag i återvinningsbranschen.

Som diskuteras ovan, effektiv återvinning krävs att avfallet sorteras i olika fraktioner. Detta görs av de olika användare i avfallskedjan, och resource management gruppen studerar vilka faktorer förhindra och motivera användare att sortera. Denna information används sedan för att minska mängd avfall samt förbättre sorteringen.

Nätverk och projekt

Inom resursåtervinning finns ett väl utvecklat nätverk för utbyte och samarbete inom prioriterade forskningsområden – både inom landet och internationellt. Kontakterna sker både i form av samordnade aktiviteter på institutionsnivå och genom direkt samarbete mellan enskilda forskare.

Forskningen har en tydlig koppling och förankring inom näringslivet och offentlig sektor. Forsknings- och utvecklingskonsortiet "Waste Refinery" (extern länk) inom plattformen Resursåtervinning har en särskild tyngd. Detta konsortium har kompetenser från universitet, högskolor, institut, offentlig förvaltning och industri. I detta konsortium är Högskolan i Borås en nyckelaktör tillsammans med Sveriges Tekniska Forskningsinstitut, SP och Borås Energi och Miljö AB. Forskningsgrupperingen har som mål att biologiskt och termiskt behandla avfall för att erhålla produkter med högt förädlingsvärde.

Vi deltar även i den nationella forskarskolan om materialvetenskap med huvudsäte vid Chalmers. 

Internationella kontakter finns bl. a. med University of Natal i Durban, Sydafrika, i ett SIDA-finansierat projekt om fasjämvikter och med Rijksuniversiteit Leiden i Nederländerna angående simuleringsmetoder.

Pågående forskningsprojekt

Avslutade forskningsprojekt