Hoppa till huvudinnehåll
RISE logo
Fiberspinning av lignin/cellulosa-lösning

Kontinuerlig stabilisering och karbonisering av lignin-cellulosa till kolfiber

Nya produkter och affärsmöjligheter är avgörande för att bibehålla den svenska skogsnäringens konkurrenskraft och nå visionen om ett biobaserat samhälle. I ett tidigare projekt (LightFibre) har vi demonstrerat att våtspunna ligninrika prefiber för kolfiber fungerar väldigt bra och har potential att nå mycket goda mekaniska egenskaper. I detta projekt kommer större mängder prefiber tas fram och karboniseringssteget kommer studeras mer ingående.

Lignin/cellulosa-prefiber
Lignin/cellulosa-prefiber

Biobaserad kolfiber

Kolfiber kan användas som den styrkebärande komponenten i lättviktskompositer vilka i sin tur kan ersätta t.ex. stål i bilar, tunga fordon och containers. Detta kan resultera i minskad bränsleförbrukning i transportsektorn och förlänga räckvidden hos el-fordon. Kolfibrer består av >92% kol och tillverkas idag i huvudsak av polyakrylonitril (PAN). PAN är dock fossilbaserad och dyr vilket begränsar användningen. En billigare kolfiber från förnybara råvaror och effektivare process öppnar för bredare användningsområden.

Majoriteten av studier på ligninbaserade kolfibrer använder smältspinnning för framställning av prefibrer som sedan omvandlas till kolfibrer genom konvertering/värmebehandling (stabilisering och karbonisering). Dessa ligninfibrer är dessvärre sköra, och ger kolfibrer med otillräcklig styrka och styvhet jämfört med kommersiella kolfibrer. Våtspinning är en alternativ teknik för prefiberframställning som har fördelen att ingen hänsyn behöver tas till ligninets termiska egenskaper och därför kan kraftlignin från barrved användas.

Lovande resultat i projekt LightFibre

ConCarb bygger på resultat som tagits fram i Energimyndighetsprojektet LightFibre (2016-2019), där kraftlignin och cellulosa upplöst i jonvätska våtspunnits till prefiber och konverterats till kolfiber med lovande egenskaper. Prefibrerna blev släta, flexibla och mycket lätta att hantera. Konverteringstiden från prefiber till kolfiber kunde minskas ca tio gånger i jämförelse med smältspunna ligninfibrer genom optimerad stabilisering och kolfibrer med styrkor upp till 1,2 GPa och 76 GPa E-modul kunde nås utan optimering.

ConCarb - Syfte och mål

Projektets mål, i ett kortsiktigt perspektiv, är att kontinuerligt konvertera prefiber bestående av lignin och cellulosa under industriellt relevanta uppehållstider och temperaturer för att öka de mekaniska egenskaperna. För att kunna göra det kommer en större mängd prefiber att behöva tas fram, vilket kommer att göras på en större spinnlina jämfört med den som använts i LightFibre. Kontinuerlig tvätt- och torkning under fiberspinningen kommer även, om möjligt, användas.

Ett mer långsiktigt perspektiv syftar resultaten till att utveckla en svensk skogsbaserad kolfiber från lignin och cellulosa för användning i lastbärande lättviktskompositer och därmed bidra till minskad klimatpåverkan och ökad konkurrenskraft för den svenska skogsindustrin.


Sammanfattning

Projektnamn

ConCarb

Status

Pågående

RISE roll i projektet

Koordinator samt forskningsaktör

Projektstart

Varaktighet

1 år

Total budget

700 000 SEK

Finansiärer

Södra Skogsägarnas stiftelse för forskning, utveckling och utbildning

Projektmedlemmar

Bidrar till FN:s hållbarhetsmål

9.Hållbar industri, innovationer och infrastruktur

Kontaktperson

Maria Sedin

Läs mer om Maria

Kontakta Maria

* Obligatoriskt Genom att skicka in formuläret behandlar RISE dina personuppgifter.