1. No category

Grønn biomasse
- sentralt råstoff for framtidas industri –
Nye muligheter for verdiskapning
Røroskonferansen 2015, Røros 13.-14. Oktober 2015
Karin Øyaas, Papir- og fiberinstituttet AS (PFI)
Papir- og fiberinstituttet AS
Paper and Fibre Research Institute
Innhold
 Kort om PFI – hvem og hva?
 PFIs forskningsområder
 Muligheter for bruk av grønn biomasse / lignocellulose
 Eksempler
 Oppsummering
Papir- og fiberinstituttet AS
Paper and Fibre Research Institute
Papir- og fiberinstituttet AS (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
Papir- og fiberinstituttet AS
Paper and Fibre Research Institute
PFI – FoU langs den grønne verdikjeden
Trykkpapir
Emballasje
Fiber
Lignocellulose
Bioraffineri
Nye biobaserte materialer
Biodrivstoff
Biobaserte kjemikalier
Papir- og fiberinstituttet AS
Paper and Fibre Research Institute
PFI arbeider tett med kundene
Machine
suppliers
R&D
institutions
Other process
industries
Pulp and paper
industry
Chemical
suppliers
Verdikjede-tankegang
Multidisiplinært
Forest owners
End users
Public funding
associations
Papir- og fiberinstituttet AS
Paper and Fibre Research Institute
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!
Papir- og fiberinstituttet AS
Paper and Fibre Research Institute
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
Papir- og fiberinstituttet AS
Paper and Fibre Research Institute
PFI – konvertering av grønn biomasse
Fire fokusområder
Fiber og papir
Biokompositter
Bioraffineri og bioenergi
Nanocellulose og karbohydratpolymerer
Papir- og fiberinstituttet AS
Paper and Fibre Research Institute
Skogbasert biomasse
To angrepsvinkler – begge med utallige muligheter
Fiberstruktur
Cellevegg i barvedsfiber
(Fengel and Wegener, 1984)
Fiberkjemi
Kjemisk sammensetning (barved)
Papir- og fiberinstituttet AS
Paper and Fibre Research Institute
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
Papir- og fiberinstituttet AS
Paper and Fibre Research Institute
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
www.tricoya.com
• Overgang til bioolje-basert bitumen
 Selv-bindende fiberplater;
• Laget uten tilsats av syntetiske lim ved hjelp av
dampeksplosjonsprosessen
www.trespa.com
Papir- og fiberinstituttet AS
Paper and Fibre Research Institute
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
Papir- og fiberinstituttet AS
Paper and Fibre Research Institute
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




Foto: IKEA
Armering med trefiber i fibersement
Armering med mikrofibrillert cellulose (MFC) i betong
Bruk av lignosulfonater i betong
Fiberarmert gips
Durapulp, www.sodra.com
Papir- og fiberinstituttet AS
Paper and Fibre Research Institute
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
Papir- og fiberinstituttet AS
Paper and Fibre Research Institute
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
Papir- og fiberinstituttet AS
Paper and Fibre Research Institute
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)
Papir- og fiberinstituttet AS
Paper and Fibre Research Institute
Sigurd Rolland Pettersen ([email protected]), 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
Papir- og fiberinstituttet AS
Paper and Fibre Research Institute
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)
Papir- og fiberinstituttet AS
Paper and Fibre Research Institute
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
Papir- og fiberinstituttet AS
Paper and Fibre Research Institute
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
Papir- og fiberinstituttet AS
Paper and Fibre Research Institute
Anslag på mulige produksjonsvolum (i Norge) og
prisnivå for noen produktgrupper
Kilde: Skog22, Fibergruppa
Papir- og fiberinstituttet AS
Paper and Fibre Research Institute
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.
Papir- og fiberinstituttet AS
Paper and Fibre Research Institute
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!
Papir- og fiberinstituttet AS
Paper and Fibre Research Institute
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-
Papir- og fiberinstituttet AS
Paper and Fibre Research Institute