Slam blir framtidens plast

Maria Sandberg Miljöteknikforskare

Miljöteknikforskaren Maria Sandberg hörde talas om tekniken kring bioplast redan för femton år sedan och blev idel öra.

Tidigare sågs bioslam från massabruken mest som ett klibbigt och illaluktande avfall. I dag finns teknik som kan ge slammet nytt liv – bland annat som råvara till biologiskt nedbrytbar plast.

För miljöteknikforskaren Maria Sandberg är bioslamförädlingen en dröm som går i uppfyllelse. I hela sitt yrkesliv har hon arbetat med vattenrening inom skogsindustrin: först på Stora Enso Research Centre i Karlstad och numera som disputerad universitetslektor vid Karlstads universitet.

– Första gången jag hörde talas om tekniken kring bioplast var på en konferens för 15 år sedan. Forskare hade gjort små tester och fått fram några enstaka gram. Redan då blev jag väldigt fascinerad av möjligheten, men det dröjde länge innan utvecklingen tog fart. Att ämnet nu har blivit så hett beror nog på nyhetsrapporteringen om allt plastskräp i haven och bilderna på döda valar och fiskar, säger hon.

Innovationer kring hållbarhet

Precis som Maria Sandberg är många av de blivande reningsexperterna på Karlstads universitet mycket intresserade av att bidra till hållbarhetsinnovationer i processindustrin. De senaste åren har flera av studenterna valt att fördjupa sig i bioplast i sina examensjobb.

– Vi har tillgång till ett fint labb på universitetet, men ofta gör vi våra experiment på plats ute på massabruken. En del av mina utländska forskarkollegor är avundsjuka på att vi har ett så nära samarbete med industrin, men det är vår vardag. Handlar det om miljöfrågor är vi alltid välkomna, konstaterar Maria Sandberg.

I den nu pågående utvecklingen av svensk bioplast är det just ett samverkansprojekt som driver arbetet framåt. I gruppen ingår Karlstads universitet, forskningsinstitutet Rise, konsultföretagen Pöyry och Promiko, företagsklustret Paper Province och fyra värmländska massabruk: Stora Enso Skoghall, BillerudKorsnäs Gruvön, Nordic Paper Bäckhammar och Rottneros.

Ett massabruk kan producera ca 2 000 ton biopolymer (råvaran till bioplast) varje år. Det motsvarar ungefär 80 miljoner PET-flaskor. Bioplasten skulle bland annat kunna användas i termoplast som används till allt från mobilskal till lister och kabelisolering.

– Tidigare i år presenterade vi en rapport från bruken i Värmland som visar att det går att framställa ungefär 2 000 ton biopolymer, alltså råvaran till bioplast, per bruk och år. Det kan framstå som en liten mängd på ett stort bruk, men sammantaget handlar det ändå om ganska stora volymer. Omräknat till exempelvis 50-centiliters PET-flaskor med lock kan det handla om cirka 80 miljoner flaskor, framhåller Maria Sandberg.

Möjlighet för nya innovativa företag

En av kärnfrågorna som behöver lösas i nästa fas är vem eller vilka som ska stå för en kommande tillverkning av bioplast. Maria Sandberg bedömer att det troligen inte är en uppgift för massabruken själva, men däremot för nya, innovativa aktörer.

– Det här öppnar möjligheter för nya typer av företag inom bioekonomin. Helst bör de ligga nära bruken, så att slammet inte behöver fraktas så långt. Där ligger Värmland bra till – vi har en handfull massabruk inom en ganska liten radie.

Experiment på Skoghall

Ofta är Maria ute på bruken för att göra experiment. Här besöker hon Skoghall som är ett av Stora Ensos bruk, och ett av de bruk som är med i forskningsprojektet.

Tekniken med att förvandla skogsindustriavfall till biobaserad och biologiskt nedbrytbar plast ses numera som mogen. Allt startar vid reningen av massabrukens processvatten och i det restslam som då bildas. Vid ett normalstort bruk kan det handla om cirka 25 ton blött slam per dag.

De flesta bruk renar sina processavlopp med biologiska reningstekniker och bakterier bryter ner de rester av veden som hamnar i avloppet.

Bioplasten av PHA - förnybar och nedbrytbar 

Slammet innehåller mycket vatten och är svårt att avvattna. I många fall blandas det med material med högre värmevärde innan det bränns i en biobränslepanna.

– Med den nya processen skulle bakterierna i bioslammet inte eldas upp utan i stället tas om hand så att de börjar växa och trivas. Om bakterierna matas på rätt sätt kan de ganska snabbt omvandla maten till polymerer som de lagrar inuti cellen, förklarar Maria Sandberg.

Polymeren som kallas PHA (polyhydroxyalkanoat) är en viktig byggsten som kan upparbetas till bioplast.

Utmärkande för PHA är att den framställs av en förnybar resurs – biomassa – och att den dessutom är biologiskt nedbrytbar.

Om PHA-plast hamnar i en kompost, i naturen eller i havet kommer den gradvis att förmultna, även om det förstås inte är en ursäkt för nedskräpning. Bioplastens nedbrytningstakt är beroende av en rad faktorer, bland annat hur ingredienserna och bearbetningsmetoden har sett ut. Takten är därmed styrbar, men ett riktmärke för nedbrytning i kompost kan vara ett par månader.

– Eftersom PHA har sitt ursprung i skogen lagrar den precis som andra trädprodukter kol, vilket är en viktig egenskap i hela klimatarbetet. Med andra ord: bioplasten har väldigt många fördelar jämfört med dagens fossila,oljebaserade plast, påpekar Maria Sandberg.

Bioplasten kan få olika användningsområden beroende på hur polymererna har byggts upp. Det här styrs bland annat av processavloppets sammansättning, vad bakterierna har matats med och hur polymererna senare upparbetas.

Vattenbassäng med ytluftare

En vattenbassäng med ytluftare som syresätter vattnet. Bubblor bildas av syret som pumpas ut i dammen. Syret behövs för att bakterierna ska växa och trivas. Matas de på rätt sätt kan de bilda polymeren PHA, en viktig byggsten vid tillverkningen av bioplast.

Bioplast med många användningsområden

Som exempel skulle bioplasten kunna användas för bestrykning av papper och kartong, men även i hårdare varianter som till exempel termoplast. Termoplast är ett mycket formbart material med otaliga användningsområden, från höljen till datorskärmar och mobiltelefoner till lister och kabelisolering.

Tjänstekonsulterna Alan Werker och Simon Bengtsson, båda med lång erfarenhet av miljöteknikinnovationer, arbetar just nu med olika prototyper.

– Det är oerhört spännande att på nära håll få följa hur det som tidigare har betraktats som avfall nu kan omvandlas till högvärdiga produkter. För samhället är det här ett paradigmskifte, säger Simon Bengtsson.
Mellan 2002 och 2016 var Alan Werker och han kolleger på Veolia Water Technologies/Anox Kaldnes. I fjol startade de tillsammans företaget Promiko, som nu ingår i samverkansgruppen i Värmland.

Samarbete över kontinenter för framtidens plast 

Promiko har sin bas i Lomma i Skåne, men genom bland annat videokonferenser har de hela världen som arbetsfält. I utvecklingen av framtidens plast samarbetar de till exempel med en forskargrupp i Australien och ett forskningsinstitut i Nederländerna.

– I Holland finns en pilotanläggning där vi har tagit fram högkvalitativa biopolymer även från ett fullskaligt kommunalt reningsverk, berättar Alan Werker.

På sitt tjänsterum på Karlstads universitet, med skogen utanför fönstret, hoppas Maria Sandberg att den första pilotanläggningen inom skogsindustrin hamnar i Sverige.

– Tekniken och kunskaperna finns, och vi är duktiga på att jobba cirkulärt och sluta kretsloppen. Vad som krävs nu är investeringar och att någon är villig att ta ledningen, säger hon.