Hoppa till huvudinnehåll
RISE logo

Lignin och cellulosa ger stark biobaserad kolfiber

För att Sverige ska kunna nå klimatmålet och bli fossilfritt 2045 krävs bland annat en omställning till lättviktsmaterial i transportsektorn. Kolfiberkomposit skulle kunna ersätta stål och därmed sänka vikten hos ett fordon, men den kolfiber som finns tillgänglig kommersiellt idag är huvudsakligen fossilbaserad och alldeles för dyr för att vara ett fungerande alternativ till stål. Så behöver det inte se ut i framtiden. RISE, Chalmers och KTH har tillsammans med Valmet och SCA utvecklat biobaserad kolfiber från svensk skogsråvara med lovande mekaniska egenskaper.

Transportsektorn som innefattar vägtrafik, sjöfart och flyg står idag för en stor del av utsläppen av växthusgaser. Genom att sänka vikten på bilar, lastbilar, båtar och flygplan skulle utsläppen kunna minskas, bränsleekonomin bli bättre och räckvidden på till exempel en elbil förbättras.

Ett sätt att sänka vikten hos ett fordon är att ersätta stål med ett lättare material med liknande egenskaper, till exempel kolfiberkomposit. Problemet är att den kolfiber som finns på marknaden idag tillverkas från en dyr och fossilbaserad råvara.

– Kommersiell kolfiber är dyr vilket begränsar användningen till avancerade applikationer. Att istället använda förnyelsebara råmaterial kan resultera i en billigare och grönare kolfiber vilket öppnar för helt nya användningsområden, säger Tobias Köhnke, projektledare för LightFibre och Manager Bio-based Fibres på RISE.

Blandning av lignin och cellulosa

I projektet LightFibre har RISE utvecklat en kolfiber baserat på svensk skogsråvara. Att utveckla biobaserad kolfiber är i sig inget nytt; forskning på att tillverka kolfiber av lignin har pågått ett antal år. Det som har varit utmaningen med biobaserad kolfiber innan har varit att få den tillräckligt stark för att fungera att använda i kompositmaterial. Men genom att blanda ligninet med cellulosa har forskarna kommit närmare målet att ta fram en konkurrenskraftig biobaserad kolfiber med tillräckliga mekaniska egenskaper till ett rimligt pris.

– I detta projekt har man tagit stora steg framåt gällande forskning och utvecklingen mot att uppnå de nödvändiga mekaniska egenskaper och processförbättringar som krävs för att kunna producera en konkurrenskraftig ligninbaserad kolfiber, säger Henrik Wallmo R&D Manager på Valmet AB.

Kolfiber från massabruket

Lignin och cellulosa som finns i stora mängder i trä är utgångspunkten för att tillverka den biobaserade kolfibern. Cellulosa framställs i (pappers)massabruket, och kraftlignin av god kvalitet utvinns från massabrukets svartlut genom LignoBoost©-processen som utvecklats av RISE och Chalmers och numera ägs av Valmet AB. I projektet har en metod utvecklats där kraftlignin och cellulosa först våtspinns till kontinuerliga fibrer som sedan konverteras till starka biobaserade kolfiber.

– En kostnadseffektiv kolfiber baserad på skogsråvara kommer framförallt leda till ökad användning. Ur ett svenskt perspektiv skulle det vara oerhört intressant om en svensk aktör tar plats i värdekedjan från skogsråvara till kolfiber och därmed ger upphov till en ny svensk industri, säger Elisabeth Sjöholm, docent på RISE och senior forskare i LightFibre.


LightFibre

LightFibre är ett treårigt projektsamarbete mellan RISE, Chalmers, KTH, Valmet och SCA. I mars 2019 presenterade projektet två licentiatuppsatser; Spinning of lignin-cellulose carbon fiber precursors av Jenny Bengtsson och Carbon fibres from lignin-cellulose precursors av Andreas Bengtsson vid Chalmers respektive KTH. Projektet finansieras av Energimyndigheten.