Nanocellulosa får skogsindustripris
Nanofibrillär cellulosa erbjuder nya möjligheter för biobaserade material. Den mekaniska processen för att mala ned pappersmassan till nanoformat har dock länge varit mycket energikrävande, något som har hämmat intresset från industrin.
Professor Akira Isogai och hans forskarkolleger Tsuguyuki Saito vid universitetet i Tokyo och Yoshiharu Nishiyama vid Centre de recherches sur les macromolécules végétales, Cermav i Grenoble, Frankrike, har upptäckt en energisnål metod att framställa nanofibrillär cellulosa. De har visat att energibehovet minskar dramatiskt om träfibern genomgår en kemisk behandling före den mekaniska bearbetningen.
Den banbrytande upptäckten belönas med årets Marcus Wallenbergpris på 2 miljoner kronor.
– Deras arbete har banat vägen för fortsatt intensiv forskning i hela världen, säger professor Johanna Buchert vid forskningscentrat VTT i Finland, ledamot i prisnämnden för Marcus Wallenbergpriset.
De amorfa delarna av fibern tas bort på kemisk väg vid tillverkningen av nanokristallin cellulosa. Nanopartiklar som isoleras i den här processen får en kristallin struktur. De är små, till formen som riskorn. Professor Derek Gray, McGill University, Kanada, fick Marcus Wallenbergpriset för två år sedan för en upptäckt inom det här området.
Nanofibrillär cellulosa framställs genom en mekanisk behandling av pappersmassan. Den innehåller både kristallina och amorfa delar. Beroende på processen kan fibrerna antingen buntas ihop eller isoleras i långa och spagettiliknande fibrer.
Intresset för nanofibrillär cellulosa har ökat sedan årets Marcus Wallenbergpristagare Akira Isogai, Tsuguyuki Saito och Yoshiharu Nishiuyama utvecklat en specifik oxidering, som förenklar den mekaniska bearbetningen. Med den nya metoden kan energibehovet minskas från 30 000 kWh/ton till 100–500 kWh/ton utan att cellulosans egenskaper försämras. Tvärtom visar resultatet att materialet blir mer homogent.
– Det är en mycket intressant upptäckt som kan bidra till att nanocellulosan blir en nyckelprodukt i framtidens skogsindustri, säger Johanna Buchert.
Kombinationen av kristallin och fibrillär struktur gör att nanofibrillär cellulosa kan skapa barriärer, bevara stora mängder vatten eller hålla porösa strukturer torra.
Dess styrka och lätthet kan bidra till att förbättra kvaliteten i papper och textilfibrer samt tillverkningen av armerad komposit.
Viskositeten och den vattenbehållande förmågan är värdefull vid framställningen av stabilisatorer i livsmedelsprodukter, kosmetika, färger och lim – ja, till och med läkemedel.
– Den globala konsumtionen av tryckpapper minskar kraftigt. Årets Marcus Wallenbergpris bidrar till möjligheterna att hitta nya produkter som kan bidra till att förnya skogsindustrin, säger Johanna Buchert.