Rena fiberytor ska minska massaindustrins energianvändning

Den svenska massaindustrin skulle kunna minska sin energianvändning med 500 GWh genom att tvätta bort feta och vattenavvisande ämnen från veden. Lättare sagt än gjort men ett forskningsprojekt, delfinansierat av Energimyndigheten, har hittat ett svar på frågan om hur.


Foto: Stora Enso

För den som inte är bekant med massaindustrins vedermödor är problemen med vedextraktivämnen, kemikalier som finns naturligt i träd, som adsorberas på massafibrernas ytor sannolikt helt obekanta. Det är fullt rimligt, men för branschen är de en av deras stora utmaningar. Framförallt om industrin ska kunna minska sin energianvändning.  

För tydlighetens skull tar vi därför allt från början.  

Mekanisk massa, som betyder att ved mals ner till fiber, är en av Sveriges viktigaste industriprodukter. Mekaniska massor används senare för att tillverka tryckpapper, förpackningar och hygienprodukter. Ju finare tryckpapper som ska produceras desto mer måste massafibrerna bearbetas.  

Fördelen med mekanisk massa, jämfört med den alternativa processen kemisk massa, är det höga materialutbytet. Omkring 95 procent av tillförd ved kommer till användning i den mekaniska processen medan bara ungefär hälften av veden nyttiggörs i den kemiska. Nackdelen är att mekanisk defibrering (när veden mals ner till fibrer) och bearbetning kräver stora mängder elenergi.  

Ett annat problem är att när ved mals ner och bleks frigörs vattenavstötande ämnen, extraktivämnen, vilket gör att de fibrer som senare i processen ska bindas ihop igen inte får grepp om varandra ordentligt vilket gör att pappret förlorar sin dragstryka.

Fenomenet är välkänt och den huvudsakliga lösningen har hittills varit att mala fibrerna än mer för att de ska bli mer förgrenade vilket gör att fibrerna håller samman bättre. Lösningen fungerar men är väldigt energikrävande.

Lösningar i sikte  

Forskare har därför under lång tid letat efter en metod att få bort extraktivämnena, hittills utan att lyckas speciellt väl. Men ett forskningsprojekt, där Mittuniversitetet, Stora Enso och konsultföretaget Capisco har samarbetat, är en lösning på spåret.  

– Vi har både tittat på möjligheten att tvätta bort extraktivämnena och metoder för att stabilisera dem i massan, säger Per Engstrand, professor vid Mittuniversitet och ledare för projektet.  

Under projektets gång har forskarna lärt sig att extraktivämnena frisätts tidigt i processen och om man redan då och där skulle kunna tvätta bort dem skulle mycket vara vunnet.    

– Det vi har gjort är att leta efter vägar att rena bort extraktivämnen för att på så sätt minska det energikrävande processteget som den extra malningen innebär. Lätt är det inte, hade det varit det hade vi gjort det för länge sedan. En svårighet är att det räcker med ett nanolager av extraktivämnen på fibrerna för att dragstyrkan i pappret ska försämras.

En av utmaningarna är att det processvatten som används för att tvätta massan återanvänds vilket gör att extraktivämnena kommer att återföras i processen om och om igen.  

Varför lägga så stor möda på detta? Svaret är enkelt, här finns mängder av energi att spara. Forskarna beräknar att de svenska massabruken skulle kunna minska sin elanvändning med cirka tio procent vilket motsvarar en halv terawattimme per år. Det är lika mycket el som 25 000 elvärmda villor använder.

– Projektet har varit spännande och nyskapande, en anledning till det är att vi har fått till ett fruktbart samarbete mellan Mittuniversitetet och Stora Enso. Normalt får vi universitetsforskare nöja oss med att göra studier i labbskala men här har vi kunnat hämta resultat direkt från produktionen vilket har bidragit till att vi har kunnat ta stora steg framåt, säger Per Engstrand.  

Tekniken kan finnas på plats inom några år  

Projektet är nu avslutat och nästa steg blir att mer noggrant studera hur tekniken ska implementeras i produktionen men om allt går bra räknar Per Engstrand att en mer energieffektiv teknik skulle kunna finnas på plats inom några få år.  

– Det kommer att krävas en del ombyggnader i fabrikerna, därför blir frågan mer hur investeringsvilliga företagen är snarare än om tekniken fungerar.  

Inledningsvis hade projektet en budget på fem miljoner kronor där halva summan kom från Energimyndigheten och den andra halvan från Stora Enso. Senare såg företaget så stora möjligheten i satsningen att de sköt till ytterligare drygt en miljon kronor för att kunna fördjupa studien ytterligare.  

– För oss universitetsforskare var Energimyndighetens bidrag avgörande för att vi skulle kunna engagera oss så mycket som vi gjorde, säger Per Engstrand.  

Enligt Mats Larsson, handläggare på Energimyndigheten, har projektet varit lyckosamt.  

– Framgången bygger till stor del på att forskningen har bedrivits industinära. Forskare som jobbar nära industrin har en vana att börja i labb och senare skala upp det till produktion i fabrik. Det betyder även att de framsteg som har gjorts inom projektet snabbt kan komma till nytta. 

Bidrar till energi- och klimatmålen

Det här projektet bidrar till målet om 50 procent effektivare energianvändning år 2030.

Om projektet

Projektnamn: Bevarad massakvalitet efter raffinering för att kunna sänka elenergiinsatsen
Utförare: Mittuniversitetet
Stöd från Energimyndigheten: Forskningsstöd
Samfinansiär: Stora Enso och konsultföretaget Capisc
Projektledare: Per Engstrand, Mittuniversitet