Forståelsen af vand er afgørende papirproduktionens fremtidBjörn Sjöstrand deltager på Scanpack Pioneers, hvor han vil forklare, hvordan hans forskning kan gøre papirproduktionen mere bæredygtig og ressourceeffektiv.

Forståelsen af vand er afgørende papirproduktionens fremtid

Ny forskning viser, at vi kan øge antallet af gange, papir kan genbruges, hvilket kan revolutionere papirindustrien. Björn Sjöstrand, lektor i kemiteknik, har brugt mange år på at forstå og forbedre processen med at fjerne vand fra træfibre i papirproduktionen. I oktober er han indlægsholder på Scanpack Pioneers, og vil forklare, hvordan hans forskning kan gøre papirproduktionen mere ressourceeffektiv

Papirproduktion er dyr og kræver meget energi. For at gøre papirindustrien mere bæredygtig er vi nødt til at vide mere om, hvordan vandet kan fjernes fra de træfibre, der bruges i papirproduktionen.

Björn Sjöstrand, lektor i kemiteknik ved Karlstads universitet har brugt mange år på at finde ud af, hvordan det lader sig gøre.

Hornificering spiller en hovedrolle
Papir er lavet af træfibre. De er gode til nogle ting, men mindre gode til andre. For eksempel er de gode til at klumpe sig sammen og holde på vandet.

Men det, vi har brug for, er selvfølgelig fladt papir, og for at opnå det, udvandes papirmassen med store mængder vand, især i starten af produktionsprocessen.

Næste trin er, at papirmaskinen fjerner vandindholdet.  Hornificering opstår, når træfibre ikke er i stand til at genvinde deres oprindelige udseende, adfærd og struktur, efter at materialet er blevet tørret.

At forstå, hvordan hornificering og vand påvirker disse materialer, er afgørende for produktionseffektivitet, genanvendelighed og optimering af ressourceforbruget for forskellige papir- og papmaterialer.

- Forhorning er den største forandring, der sker efter hver tørringsproces, og det begrænser antallet af gange, man kan genbruge materialet, forklarer Björn Sjöstrand.

Succesfulde resultater kan tredoble genbrug
I en artikel har Björn Sjöstrand tidigere vist, at horndannelse kan forhindres, hvilket i praksis betyder, at materialet kan genbruges flere gange.

- Hvis det lykkes os at modvirke forhorning, kan vi fordoble eller endda tredoble antallet af gange, et materiale kan genbruges.

I stedet for at materialet kan klare fem til syv cyklusser, kan vi måske gå helt op til ti til fjorten. Denne del af processen fokuserer mere på ressourceeffektivitet og genanvendelighed end på energieffektivitet.

Og det kommer jeg til at tale mere om på Scanpack til efteråret, forklarer Sjöstrand.

Uklart hvordan fænomenet opstår
Mens vi ved, hvad hornificering skyldes, er det stadig uklart, præcis hvordan fænomenet opstår.

Denne dybere indsigt er nødvendig for at kunne forbedre industrielle processer og muliggøre innovative løsninger og opskalering af nye processer, som i øjeblikket kun fungerer i laboratoriemiljøet.

- Vi mener, at horndannelse skyldes kæder af vandmolekyler, der binder sig til hinanden med brintbindinger. Disse bindinger, som ligner overlappende Mickey Mouse-figurer, er svage, når de er i vandform.

- Når vandet så fjernes, trækker kæderne celluloseoverfladerne sammen og skaber stærkere bindinger mellem dem.

- Vi ved ikke præcis, hvilke bindinger der opstår, men vi har set, at denne samling af celluloseoverfladerne, når vandet fjernes, må skyldes hydrogenbindinger.

- Når vi erstatter vandet med alternative opløsningsmidler som methanol, ethanol, isopropanol, acetone og ethylacetat, sker horndannelsen i langt mindre grad - og nogle gange slet ikke.

- At forstå, hvordan horndannelse og vand påvirker disse materialer, er vigtigt for at forbedre produktionseffektiviteten, genanvendeligheden og ressourceforbruget i papir- og kartonproduktionen.

- Ved at studere disse processer kan vi spare en masse energi og samtidig finde nye anvendelsesmuligheder for skovbaserede materialer, mener Björn Sjöstrand.

Fra laboratorietest til fabrikken
Indtil videre har testene kun fundet sted i laboratorier. Næste skridt bliver at udføre test ude på fabrikkerne. Men det er forbundet med udfordringer, forklarer han:

- Bare fordi noget fungerer i et laboratorium, betyder det ikke altid, at det vil fungere på en rigtig maskine. Det er derfor, vi arbejder i fire skalaer: laboratorium, pilotskala, fuldskala og datasimulationer.

- Jeg arbejder primært med laboratorie- og pilotskalaen, mens fuld skala er det sidste trin, hvor vi tester på rigtige maskiner.

Der er fire tilbagevendende angrebspunkter i Björn Sjöstrands forskning: energieffektivitet, ressourceeffektivitet, genanvendelighed og udskiftning af fossile materialer med biobaserede alternativer.

- I øjeblikket er jeg især involveret i de tre første spørgsmål, især med hensyn til ressource- og energieffektivitet samt genanvendelighed i forbindelse med hornificering.

- Men hvis vi også kan forstå processen, og hvordan den fungerer mere detaljeret, kan vi introducere nye materialer som f.eks. mikro- og nanofibrilleret cellulose i papirlignende processer.

- Materialer, der kan være gennemsigtige og meget formbare, hvilket åbner op for nye anvendelsesområder. Vandfjernelse og hornificering vil også spille en vigtig rolle i denne sammenhæng.

Fælles mål
Der sker meget i papirindustrien lige nu. Og Björn Sjöstrand mener, at der er et ønske om at trække i samme retning, mod de samme mål.

- Det er på en måde kernen i, hvorfor jeg går på arbejde om morgenen, og hvorfor det er så sjovt. Vi har så mange projekter i gang, hvor branchen virkelig ønsker at arbejde sammen.

I oktober vil Björn Sjöstrand være til stede som taler på Scanpack, som er mødestedet for den skandinaviske emballageindustri. Scanpack finder sted den 22.-25. oktober på Svenska Mässan i Göteborg.

-hawin

3/9 2024
  • Postkort til Månens bagside

    Postkort til Månens bagside

    maskiner ›53 forskere får mulighed for at afprøve vilde forskningsideer med støtte fra Villum Fonden. Projekterne kan vise sig at fejle, men rummer også potentiale for store gennembrud.
  • En bronze og 12 Excellence-medaljer ved WorldSkills

    En bronze og 12 Excellence-medaljer ved WorldSkills

    maskiner ›Tjernerelev, Linnea Lind Lehner fik en tredjeplads og så var der priser til ekstraordinære præstationer inden for bl.a. mekaniker- og Industri 4.0 brancherne i Kina
  • 15 unge fagtalenter dyster i Kina

    15 unge fagtalenter dyster i Kina

    maskiner ›Tirsdag åbnede WorldSkills 2026 - også kaldet VM for faglærte i Shanghai. Det danske landshold er frem til fredag i konkurrence med 1400 konkurrenter fra over 70 lande
  • Grøntsagsrester som alternativ til kemiske konserveringsmidler

    Grøntsagsrester som alternativ til kemiske konserveringsmidler

    maskiner ›Fermenterede sidestrømme kan hæmme væksten af sporedannende bakterier i andre retter. og være med til at gøre andre fødevarer mere holdbare, viser undersøgelse fra Teknologisk Institut
  • 44 robotter til 145 medarbejdere

    44 robotter til 145 medarbejdere

    maskiner ›Müller Gas Equipment er en mindre produktionsvirksomhed, de helt store industrikoncerner kan lære meget af. Det mener juryen bag DIRA Automatiseringsprisen 2026, som i år går til Sønderjylland
  • Fleksibelt sorteringssystem til alle flaskeformer

    Fleksibelt sorteringssystem til alle flaskeformer

    maskiner ›RoboSELEX hedder Sidels nyeste løsning til kassepakning. Systemet er fri for ophobning og har ubegrænsede muligheder for lette flaskeformer og batchkonfigurationer
  • Automatisering af EPS pakkelinje giver øget kapacitet

    Automatisering af EPS pakkelinje giver øget kapacitet

    maskiner ›Tentoma har leveret ny pakkelinje til amerikanske Atlas Roofing Corporation, som dermed øger kapaciteten til sine fremtidige produkter
  • Vigtige ledsagere til frossent grønt fra A til Z

    Vigtige ledsagere til frossent grønt fra A til Z

    maskiner ›Tryk- og niveausensorer fra VEGA er vigtige samarbejdspartnere for bl.a. Italiens førende producent af friskfrosne grøntsager, Orogel Group. Eksperten i måleteknologi stiller op på årets Foodtech messe til oktober