Först i världen med hållbar produktion av kimrök

Kimrök, eller Carbon black, är en av världens vanligaste kemikalier. Den används i tillverkning av gummi, plast, färg och elektronik, där kimröken bidrar till ökad livslängd och förbättrad ledningsförmåga. 

Alternativt sätt att producera kimrök krävs 

Det fina pulvret av kol bildas vid ofullständig förbränning av organiska material, oftast olja eller naturgas. Så den årliga produktionen av kimrök, långt över 10 miljoner ton, resulterar i koldioxidutsläpp på mellan 30 och 80 miljoner ton. Att hitta ett alternativt, hållbart sätt att producera kimrök skulle göra stor nytta i den gröna omställningen.  

– Kimrök är en produkt som består till 99 procent av kolatomer. Vi måste alltså fortfarande utgå från en kolkälla när vi ska skapa förnyelsebar kimrök, men komma bort från fossila råvaror. Det går inte att ersätta kolkällan med enbart elektricitet, som när vi använder vind, vatten och solenergi för att ersätta fossila råvaror i transportsektor, förklarar Jonas Wennebro, forskningsingenjör på RISE i Piteå. 

Vid produktion av kimrök är driftbetingelserna, förutsättningarna som krävs för tillverkningen, mycket specifika. Det är till exempel svårt att utgå från ett fast material som sågspån. 

– Olja fungerar bättre. Dessutom använder man olja i majoriteten av de större produktionsanläggningarna i dag, så det är lättare att ställa om produktionen genom att ersätta en fossil olja med en biogen olja, säger Jonas Wennebro.  

Från skogliga restprodukter till grön kimrök 

RISE var först i världen med att producera kimrök från en pyrolysolja framställd av restströmmar från skogsindustrin. Pyrolys är den kemiska process där organiskt material bryts ner av värme i en sluten reaktor som ger en syrefri miljö. Materialet i reaktorn brinner inte upp utan sönderdelas till gas, vätska och fast kol. Vätskan som bildas är det som kallas biogen pyrolysolja, och den kan i sin tur förädlas till kimrök. 

– Den här oljan skiljer sig ganska mycket i egenskaper jämfört med fossil olja, så vi har gjort grundläggande studier finansierade av Formas, där vi har tittat på olika sätt att behandla den för att göra den mer lämplig som en kimröksråvara. Genom att ändra drifttemperaturer och uppehållstider i processer kan man få fram olika kvaliteter, förklarar Jonas Wennebro.  

Forskarna började med försök i liten skala, för att sedan skala upp arbetet under 2022. Den befintliga test- och demonstrationsanläggningen i Piteå byggdes ut på ett sätt som gjorde det möjligt att öka produktionskapaciteten från gram per timme till kilo per timme. 

– Den här piloten ska efterlikna en kommersiell process för tillverkning av kimrök. Kapacitetsökningen är något vi ser behov av när vi ska testa olika gummiblandningar för att kunna bedöma slitstyrka till exempel. Det är inget som kan göras genom att analysera ett gram kimrök i mikroskop, säger Jonas Wennebro.

Kimröksanvändare och leverantörer involverade 

Forskarteamet har dialoger med gummitillverkare och globala kimröksleverantörer, som är intresserade av framstegen som görs inom RISE på området. Näringslivet kan i sin tur bidra med branschspecifik kunskap om kimrök. 

– Intresset från industrin är stort och leverantörerna efterfrågar biobaserad kimrök baserad på skoglig råvara, som givetvis är bättre ur klimatsynpunkt än att använda fossil råvara. Samtidigt behövs skogen till andra produkter. Därför försöker vi utveckla en metod som får fram kimrök på det mest effektiva och ekonomiska sättet, där så mycket som möjligt av kolatomerna från den skogliga råvaran blir till kimrök.  

Även i själva framställningen finns potentiella hållbarhetsvinster:  

– Det handlar om hur vi genererar värmen som krävs i reaktorn. I industrin sker det i dag genom att elda framförallt naturgas, medan vi jobbar med elektrisk uppvärmning. I vår större pilot har vi ambitionen att använda en plasmabrännare i stället för en naturgasbrännare, och den bygger på att tillföra bara elektrisk energi från kärnkraft, sol, vind eller vatten, vilket ännu mer sänker klimatavtrycket. Man kan även se det som att man till viss del binder upp det kolet som tillförs i produkten, så det blir som en sorts kolsänka. Vi har kommit en bit på vägen, och nu handlar det om att visa att vår process fungerar i industriell skala, säger Jonas Wennebro.