Grønn biomasse - sentralt råstoff for framtidas industri Nye muligheter for verdiskapning Røroskonferansen 2015, Røros 13.-14. Oktober 2015 Karin Øyaas, (PFI)
Innhold Kort om PFI hvem og hva? PFIs forskningsområder Muligheter for bruk av grønn biomasse / lignocellulose Eksempler Oppsummering
(PFI) Nøkkelfakta Etablert1923 Medlem av INNVENTIA-gruppen (S) siden 2004. Innventia AB er en verdensledende aktør innen FoU relatert til papirmasse, papir, grafiske medier og bioraffinering. PFI har lang erfaring med FoU relatert til prosesser / produkter basert på lignocellulose: Fiber og papir Nye biobaserte materialer og kjemikalier; eks. biokompositter, nanocellulose, biokjemikalier Bioraffinering & bioenergi Råstoff- og karakteriseringskompetanse Samlokalisert med NTNU på Gløshaugen i Trondheim
PFI FoU langs den grønne verdikjeden Trykkpapir Emballasje Fiber Nye biobaserte materialer Lignocellulose Bioraffineri Biodrivstoff Biobaserte kjemikalier
PFI arbeider tett med kundene Machine suppliers R&D institutions Pulp and paper industry Other process industries Chemical suppliers Verdikjede-tankegang Multidisiplinært Forest owners End users Public funding associations
Fra sort til grønt karbon Grønn biomasse - unik ressurs i fremtidens bioøkonomiske samfunn! Stort mulig produktspekter, men stor variasjon i markedspris og kompleksitet MATERIALER, KJEMIKALIER, ENERGI Alt som kan lages av olje kan lages av tre!
Utfordringer i den skogbaserte verdikjeden Bortfall av avtakere av massevirke er én Bortfall av sentrale treforedlingsaktører Avtagere av massevirke forsvinner Hull i den skogbaserte verdikjeden Tap av kompetanse
PFI konvertering av grønn biomasse Fire fokusområder Fiber og papir Bioraffineri og bioenergi Biokompositter Nanocellulose og karbohydratpolymerer
Skogbasert biomasse To angrepsvinkler begge med utallige muligheter Fiberstruktur Fiberkjemi Cellevegg i barvedsfiber (Fengel and Wegener, 1984) Kjemisk sammensetning (barved)
Fiber og papir Eksempel på aktiviteter Kostnadseffektiv produksjon av fiber Forbehandling, raffinering, blekekostnader Eks.: Reduksjon av spesifikt energiforbruk ved produksjon av avispapir fra 2200 kwh/t til 1450 kwh/t (-375 GWh/år eller ca. 100 mnok/år for en fabrikk som produserer 500 000 tonn TMP) Kvalitetsforbedring, produkt Eks.: Elektriske egenskaper hos magasinpapir Tissue og emballasje områder i vekst! Råstoffkompetanse Råstoff for produksjon av fiberbaserte produkter Eks.: Rett råstoff i rett prosess
Fiber og masse i nye anvendelser Eksempel: Fiberbaserte byggmaterialer Isolasjonsmateriale fra trefiber Miljøvennlige matter eller løsisolering Nye fiberbaserte plater for byggformål Hydrofobe fiberplater for økt værbestandighet (eks. ytterkledning/fasadeplater) og i våtrom Basert på acetylerte fiber (f.eks Tricoya) eller produsert fra fiber/resins/melamin ved høye trykk og temperaturer (f.eks Trespa) Takpapp og asfaltimpregnerte plater for vindbeskyttelse Overgang til bioolje-basert bitumen Selv-bindende fiberplater; Laget uten tilsats av syntetiske lim ved hjelp av dampeksplosjonsprosessen www.tricoya.com www.trespa.com
Biokompositter Trefiber i fremtidens multifunksjonelle materialer Kompositt: To eller flere materialer satt sammen, slik at de gir et sluttprodukt med vesentlig bedre egenskaper (eks. lastbærende) enn materialene hver for seg. Gir mulighet for skreddersøm av materialer for å oppnå ønskede egenskaper, eks.: Ulik styrke i ulike retninger, fleks/nedbøyning, ulik vridning i ulike retninger Multifunksjonelle materialer med eks. lav vekt, høy styrke/stivhet ift. vekt Bioplast Bilde: Polypropylen armert med trefiber
Biokompositter i fiberbaserte byggprodukter Kompositter gir nye muligheter Nye fiberbaserte laminatprodukter for gulv og veggapplikasjoner Bedret overflatestyrke/ripefasthet Varmere overflater/teksturer Antimikrobielle overflater Fiberbaserte innredningsdetaljer/møbler, f.eks produsert ved pressforming (f.eks Södra Cells DuraPulp basert på trefiber og polymer) Tilsats av fiber eller trebaserte funksjonskjemikalier i betongprodukter eller gips Armering med trefiber i fibersement Armering med mikrofibrillert cellulose (MFC) i betong Bruk av lignosulfonater i betong Fiberarmert gips Foto: IKEA Durapulp, www.sodra.com
Nanocellulose og karbohydratpolymere Hva er nanocellulose? Tre Fiber SEM-bilder: PFI Artwork by Mark Harrington, Univ. Of Canterbury (1996) Nanocellulose Nanocellulose består av tynne partikler, ofte med diameter mindre enn 100 nm, produsert fra en bærekraftig, biokompatibel og bionedbrytbar råvare
Nanocellulose har mange mulige anvendelser Armering i nanokompositter Tilpasning av viskositet (eks. i næringsmidler, borevæsker, etc.) Stabilisering av emulsjoner (eks. maling) Biomedisinske applikasjoner (eks. sårheling) Oksygenbarriere i emballasje (eks. i drikkekartong) Armering i papirprodukter
NorCel Norsk nanocellulose teknologi-plattform Ett av fem store, nasjonalt koordinerte forskerprosjekt i Forskningsrådets NANO2021 program. Fokus på bruk av nanocellulose innen tre applikasjonsområder: Papir og emballasje Oljeindustri (enhanced oil recovery, EOR) Tissue engineering Ledes av PFI. Partnere med komplementær kompetanse: NTNU, UiB, UiS, Østfoldforskning, NORUT, Innventia (S) og CNR-ISTEC (It) Sigurd Rolland Pettersen (sigurd.r.pettersen@ntnu.no), 8th NTNU NanoLab Symposium, November 12th 2013
Bioraffineri og Bioenergi Eksempler, bioenergi Bioenergi og energibærere fra biomasse Energifortetting og nye energibærere (pyrolyseolje, torrefiert biomasse, pellets) Flytende drivstoff fra biomasse ved biokjemisk konvertering Utvikling av nye forbehandlings- og separasjonsmetoder for effektiv separasjon av vedens kjemiske bestanddeler Drivstoff-komponeneter fra lavverdige bi-produkter, sidestrømmer eller avfallsprodukter Flytende drivstoff ved thermokjemisk konvertering av biomasse Bio-olje-produksjon ved raskpyrolyse Oppgradering av bio-oljer to transportdrivstoff eller drivstoffkomponenter Ny bruk av bio asker
Bioraffinering og bioenergi Eksempler, bioraffineri Bioraffineri Samproduksjon av høyverdige produkter (fiberbaserte materialer, etc.), biokjemikalier og biodrivstoff fra skogbasert råstoff Utvikle nye teknologier for selektiv forbehandling og separasjon av biomassens polymere Konvertering av hemicelluloser til produkter (eks. bindemidler, oligosakkarider, kjemikalier) Konvertering av lignin til produkter (eks. aromater, bindemidler, karbonfiber) Produksjon av løst sukker for videre konvertering til kjemikalier (eks. proteiner) og energiprodukter (eks, etanol)
NorBioLab (Norsk Bioraffineri-laboratorium) Vekstplattform for bioøkonomien Nasjonal forskningsinfrastruktur finansiert av Forskningsrådet (37,5 mnok). Ledes av PFI. Partnere: NTNU, SINTEF og NMBU. Investering i ny, avansert forsknings-infrastruktur som skal bidra til å: Utvikle nye prosesser og produkter basert på biomasse Verifisere nye teknologiske prosesser/ løsninger før videre implementering
Bioraffineriet Materialer og kjemikalier gir høyere verdiskapning enn energibærere Verdiskapning fra oljebaserte kjemikalier er på linje med verdiskapningen fra energiproduktene, men bruker bare en liten fraksjon av råstoffet. Overført til et bioraffineri vil potensialet for verdiskapning være klart størst ved produksjon av materialer og kjemikalier. Kilde: Smith, 2008
Anslag på mulige produksjonsvolum (i Norge) og prisnivå for noen produktgrupper Kilde: Skog22, Fibergruppa
Prosjekt Trefiber Tverrsektorielle møteplasser Skal bidra til å fremme verdiskapning og konkurransedyktig produksjon basert på trefiber i Norge ved å: Fremme mulighetsområdene for bruk av trefiber i ulike sektorer Søke samarbeidstiltak/nettverksbygging mellom bedrifter/sektorer Fremskaffe utviklingsprosjekter i næringen Etablert av Innovasjon Norge. Ledes av PFI. Partnere: Norsk Treteknisk Institutt og Tretorget.
Oppsummering Produkter basert på grønn biomasse vil bli viktig i framtidens bioøkonomiske samfunn Bioraffineri-tilnærming vil være sentralt ved produksjon basert på norsk råstoff Hovedfokus på fiberbaserte produkter med høy etterspørsel, og samtidig produksjon av andre materialer og kjemikalier fra andre deler av råvaren Lavere priset råvare kan benyttes til energiprodukter, gjerne integrert med annen fiberproduksjon Gjenværende norsk treforedlingsindustri vil være viktig i utviklingen av de nye prosessene ALT SOM KAN LAGES AV OLJE KAN LAGES AV TRE!
Takk for oppmerksomheten! Følg oss gjerne på elektroniske media: www.pfi.no http://twitter.com/#!/pfi_tweets www.linkedin.com/company/paper-and-fibre-research-institute-pfi-