Fönsterglas av trä

Här, på Wallenberg Wood Science Center vid KTH ligger i små burkar något som ser ut som hårgelé men som det går att tillverka papper starkare än stål av. Det handlar om nanocellulosa, själva grunden till teknikutvecklingen.
 
Professor Lars Berglund är föreståndare för centret.
– När jag började på KTH för 14 år sedan fanns det kanske tio personer som sysslade med nanocellulosa. Nu är det ett flera tusen. Men det finns inget annat labb i världen som har ett lika samlat fokus på nanocellulosa som vi har, säger Lars Berglund.

Den senaste tiden har vi sett honom i media med en genomskinlig plastbit i handen. Fast det är inte plast, utan tall eller balsaträ. Genomskinligt trä som utvecklades här på centret trä blev en världsnyhet i våras.

– Vi siktar mot mer avancerade tillämpningar av genomskinligt trä än fönster som redan är ganska billiga. Just solceller fungerar de utmärkt som. Det är bra att använda ett biobaserat material som är CO2 neutralt, säger Lars Berglund och håller en liten bit av det genomskinliga träet mellan tummen och pekfingret.
 
Den genomskinliga träbiten är skapad av en exakt lika stor bit balsaträ där ligninet tagits bort. Sedan impregneras träet i transparenta polymerer.
– När ligninet avlägsnat blir det bruna träet vackert vitt. För att det ska bli optiskt transparent så måste det skräddarsys på nanonivå, säger Lars Berglund.
 
Han avfärdar inte helt tanken på att göra fönster av genomskinligt trä. Det skulle kunna användas till så kallade elektrokroma fönster, som omgärdas av elektrisk spänning och därmed håller inne värmeenergin och kombinerar det med solceller. Det bryter ljuset så att det får en längre väg genom materialet.
– Vi tror att användningsområdena för genomskinligt trä finns i högteknologiska sammanhang.
 
Lars Berglund ser det genomskinliga träet som ett steg på vägen. Han tänker långsiktigt – istället för att använda olja som råvara för plaster kan man använda trä.
Kevlar, till exempel, ett väldigt tåligt oljebaserat material som används i skottsäkra västar. Men som kräver att man pumpar upp olja, omgrupperar oljemolekylerna, sträcker dem så att de blir långa och starka, tillsätter lösningsmedel. Många miljöbelastande moment.

Det har visat sig att det går att göra nanopapper från cellulosa med samma kvalitet som kevlar.
– Här har träden i naturen tillverkat kevlarliknande nanocellulosa från början, bara genom att använda koldioxid, vatten och fotosyntesen.

Det var sex år sedan världsnyheten om det kevlarstarka pappret av nanocellulosa spreds över världen, utvecklat av Lars Berglunds forskargrupp.
Han berättar om forskargrupper i Japan som håller på att ta fram bilar där plasten invändigt ersätts med trämaterial. Att det finns forskning som tar fram olika sorters skummaterial för att ersätta glasfiber och styrofoam i byggnader.

Nyss var det tidningspapper och blöjor som gällde. Nu står svensk skog inför ett tekniksprång för att ersätta oljan. Det biobaserade samhället byggs i trä och vid KTH finns världens mest fokuserade forskningscenter för nano-cellulosa.

– Vi befinner oss i en teknisk revolution. Allt som går att göra av olja går att göra av trä och dessutom på ett biologiskt hållbart sätt, säger Carl-Gustav Löf, vd för Swetree Technologies, och som har doktorerat vid KTH.

Det är bara fantasin som sätter gränserna, menar Carl-Gustav Löf. Trä kan ersätta stål, glas, kolfibrer. Det görs bildelar med trä som råvara – bränsle för samma bilar - och byggnadsmaterial.
Klädfibrerna vi har på kroppen, idag till 70 procent oljebaserade, kan ersättas av cellulosa.
 
– Här finns verkligen möjligheter att skapa nya material – som per definition är förnybara. Det är ingen utopi, det biobaserade samhället byggs i trä, säger Carl-Gustav Löf.

Hans företag befinner sig i gränslandet mellan forskning, innovation och storskalig produktion. Man har flera samarbeten med KTH.
 
Vi ger oss ut på rundtur i labbet för fotografering. Det hänger vita rockar i klasar, precis som i vilket kemilab som helst. Gult ljus från lysrören. Ur radion skvalar Lugna Favoriter.
Lars Berglund drar sig för att bli fotad i labbet för han är så sällan här. Han är rädd att bli tråkad av sina medarbetare. När man driver ett center med nästan 100 miljoner i årsomsättning finns det en del annat att stå i, förklarar han.

Labbet startade för sju år sedan, efter en stor donation från Wallenbergstiftelsen, med uppgiften att modernisera svensk forskning på skogsprodukter. Den forskning som bedrivs här ska inte vara anpassad till dagens industriprodukter, utan mer framsynt och djärv.
– Av det skälet avstod vi från direkt samarbete med skogsindustrin de första åren, säger Lars Berglund.
 
Nu har en rad företag hoppat på. För i grunden handlar det ändå om att utveckla svensk skogsindustri. Skogen, som täcker två tredjedelar av Sveriges yta och svarar för en tiondel av all export, behöver hitta nya marknader.

– Tidningsläsandet har minskat så mycket att flera pappersbruk har lagts ner. Det är inte bra för svensk industri. Man behöver ersättningsprodukter, säger Lars Berglund.
 
Nu går pappersindustrin relativt bra ändå. Det beror på att de inte varit rädda för att förnya sig. Utvecklingen av smarta förpackningar är exempel på det. Lars Berglund menar att det som händer på Wallenberg Wood Sience Centre ligger i linje med den utvecklingen.

Här och var står plastburkar med hårgelé, alltså nanocellulosan. Lars Berglund och hans kollegor söker hela tiden nya metoder att mala ner vedfibrer till nanocellulosa med nya metoder.
Det som rent forskningsmässigt intresserar Lars Berglund mest just nu är att inte krossa fibrillerna så att det blir hårgelé, utan att behålla vedstrukturen men ta bort ligninet. Det är så det genomskinliga träet är skapat.
 
Han håller upp en spröd, helt vit bit trä. Ligninet är borta och kvar är bara fibrillerna, skelettet. Detta öppnar för att föra samman träet med andra material. Det skulle till exempel vara fullt möjligt att skapa superstarkt papper som också är magnetiskt.

Det är omöjligt att se var forskningen slutar, menar Carl-Gustav Lööf på Swetree Technologies.
Men han tror att skogens roll bara kommer att bli allt mer central och få en allt större plats i våra liv genom de produkter som kan skapas på den skogliga råvaran.

Även Lars Berglund ser att stora företag Stora Enso och Billerud Korsnäs bygger upp större forskningsmiljöer med personer som inte ska syssla med befintliga produkter utan titta framåt.
– Vår tanke är att de doktorer som kommer ut härifrån KTH och från Chalmers ska hjälpa till att utveckla svensk skogsindustri, säger Lars Berglund.

FAKTA

Svensk skog

-Över hälften av Sveriges yta består av produktiv skog, varav drygt 40 procent utgörs av gran.
-Skogsnäringen svarar för tio procent av Sveriges exportvärde, 120 miljarder kronor. Det är ungefär lika mycket som Astra Zeneca och Scania tillsammans.
-Svensk skog omsätter lite mindre än telekomföretaget Ericsson.
-Antalet anställda inom den svenska skogsnäringen är 70 000.

Nanocellulosa

-Cellulosafibrillrer är i dimensionerna 5-20 nanometer i bredd och upp till 2 000 nanometer i längd.
-Har styrkeegenskaper i klass med stål eller kevlar men är biologiskt nedbrytbart.
-I höst öppnas i Örnsköldsvik Europas första pilotanläggning för kristaller från nanocellulosa.

Wallenberg Wood Science Center

-Professor Lars Berglund är chef för Wallenberg Wood Science Center på KTH.
-Fokuset är att bedriva grundforskning kring nya material av trä.
-Centret startades 2009 efter en donation om 450 miljoner av Knut och Alice Wallenbergs stiftelse.
 

Text Thomas Heldmark

Illustration Anders Westerberg

KTH Magazine 06 SEPTEMBER, 2016