Bättre metod för att framställa material och biogas

NYHET

Publicerad 2016-10-26

Forskare vid bland annat avdelningen för fiber- och polymerteknologi vid KTH har utvecklat en ny metod för att kunna kvalitetsbestämma cellulosa. Metoden kan innebära att kostnaderna för att framställa bioplaster och biogas blir lägre.

Även om förekomsten av cellulosa i naturen är omfattande är det både svårt och dyrt att finna en av naturens viktigaste beståndsdelar i tillräckligt ren och högkvalitativ form.

Nu har emellertid forskare vid KTH och KI utvecklat en metod som både effektivt, noggrant och icke-förstörande kan avgöra hur stor förekomsten av cellulosa är. Därtill klarar metoden av att detektera hur ren cellulosan är.

Ulrica Edlund, professor i polymerteknologi vid KTH. Fotograf: Peter Ardell.

Metoden kan dessutom användas på olika blandningar av biopolymerer, där cellulosa är en sådan biopolymer.

Cellulosa är en viktig byggsten i alla växter, och en av de mest frekvent förekommande molekylerna på jorden. Som en lång och stark polymer har cellulosa använts som material både kläder i textilier och förpackningsmaterial. Förutom dessa användningsområden har forskare omvandlat cellulosan till biogas.

– Möjligheten att bedöma och förstå vad växtbiomassan består av öppnar dörren till en framväxande bioraffinaderisektor, säger Ulrica Edlund, professor i polymerteknologi vid KTH och en av forskarna i projektet.

Problemet är att cellulosa sällan påträffas i ren form, dessutom varierar kvaliteten hos den cellulosa som industriella tekniker klarar av att utvinna baserat på kriterier som molekylär struktur och vikt.

– Att inte exakt kunna avgöra kvalitet och renhet gör återvinnings- och tillverkningsprocesser mer komplicerade och dyra. Detta bidrar också till mer onödigt avfall i återvinningsprocessen, vilket är kostsamt och kan påverka miljön negativt. Det betyder också att det blir svårt att övervaka kvaliteten på den biogas som produceras, säger Ulrica Edlund.

För att lösa dessa problem har forskarna tagit fram en molekyl som inte är giftig och som kan appliceras på olika former av cellulosa. Därefter kan en enkel optiskt avläsning bestämma cellulosans kvalitet. Detta skulle kunna användas rutinmässigt och säkert vid processen för bearbetning av cellulosa.

Nuvarande metoder för att kvalitetsbestämma cellulosa är tekniskt mycket krävande och kräver hårda förbehandlingar med starka och korrosiva kemikalier i syfte att bryta ned polymererna för analys. De traditionella metoderna lider också av svårigheter att skala upp processen på grund av de stora mängder farliga kemikalier som krävs och den knappa tillgången till komplex apparatur för analys.

Agneta Richter-Dahlfors, professor vid KI, är den som lett forskargruppens arbete. Hon berättar att nästa steg är göra tekniken tillgänglig för de olika industrier som är beroende av cellulosa samt skapa nya, säkra detektionssystem som minskar beroendet av farliga kemikalier.

En vetenskaplig artiklen om metoden har precis publicerats i den vetenskapliga tidskriften Scientific Reports (Doi:10.1038/srep35578). Artikeln heter "Nondestructive, real-time determination and visualization of cellulose, hemicellulose and lignin by luminescent oligothiophenes” och författare är Ferdinand X. Choong, Marcus Bäck, Svava E. Steiner, Keira Melican, K. Peter R. Nilsson, Ulrica Edlund och Agneta Richter-Dahlfors Scientific Reports.

Forskningsarbetet har finansierats av Carl Bennet AB, Familjen Erling-Perssons stiftelse och Europeiska forskningsrådet.

Text: David Callahan

För mer information, kontakta Ulrika Edlund på edlund@polymer.kth.se.