10.5.2023

De hjälper skogsindustrin med ett kroniskt problem

Skogsindustrins massafabriker har sedan länge tampats med små kemikaliska partiklar i träfibrerna som kan orsaka stora problem: extraktivämnen. De här ofta klibbiga komponenterna är svåra att utvinna och de ändrar form alltefter att bearbetningen pågår. Forskare vid Åbo Akademi försöker med hjälp av en donation från UPM nu utveckla nya metoder för att hantera ämnena.

–Skogsindustrin är viktig för det finländska samhällets övergång till cirkulär bioekonomi. Vi försöker lösa ett långvarigt problem som kan komma att gagna alla industrier som använder fiberprodukter i sin produktion, till exempel pappers- eller textilindustrierna. Den utmaning vi tacklar just nu hänför sig till en grupp komponenter vi kallar extraktivämnen som finns i biomassa, säger Chunlin Xu, professor i de förnybara materialens kemi.

Extraktivämnena är små partiklar som kan orsaka problem i massa- och pappersbruk, exempelvis i form av beläggningar, fläckar eller luktproblem. Det som Xu och hans team arbetar med är att utveckla analytiska metoder för att förstå de processrelaterade problem som kan uppkomma då man bearbetar fibrerna.

Komponenter i fiber

Vad är extraktivämnen egentligen för något? Jo, de är en grupp organiska föreningar som finns i ved med uppgiften att skydda materialet från till exempel röta. Extraktivämnen är svåra att upptäcka, utvinna och utnyttja, eftersom de förekommer i förhållandevis liten skala och de ändrar dessutom form då de processas industriellt.

Inom det nya projektet ”Fate of extractives in the fiber lines (DETEX)” som finansieras av UPM kommer flera forskningsenheter att samarbeta för att försöka hitta lösningar som kan bidra till fiberteknologin, produktionsprocessen och problematiken kring extraktivämnena. Förutom de befintliga forskarna vid Åbo Akademi har man också anställt en doktorand som i huvudsak ska jobba med att utveckla en oförstörande analysmetod för att fastställa extraktivämnen i fiberprodukter och fiberproduktionsprocesser.

– Ett exempel är då man bearbetar biomassa för att framställa cellulosa. I den processen behöver man involvera vatten, men extraktivämnena vi intresserar oss för är hydrofobiska och gillar alltså inte vatten. Detta betyder i praktiken att extraktivämnena inte kan avlägsnas från biomassan med hjälp av vatten utan de blir kvar som föroreningar i slutprodukten. Vi vill hitta metoder för att hantera det här. Vi är glada att vi fått så fria händer av donatorn i vårt arbete med att utveckla nya metoder för att förstå och åtgärda det här fundamentala problemet för industrin, säger Xu.

Han får medhåll av projektledarkollegan Johan Bobacka, professor i analytisk kemi.

– En målsättning inom projektet är att utveckla kemiska sensorer som kan detektera även mycket låga halter av extraktivämnen. Här kommer vi att kombinera elektrokemiska sensorer med matematiska metoder och artificiell intelligens, säger Bobacka.

Stora utmaningar och möjligheter

– Traditionellt analyserar man extraktivämnen från den färdiga, torkade cellulosan. Detaljerad analys är rätt tidskrävande vilket betyder att resultatet kan komma med flera dagars dröjsmål. Till exempel, ifall det uppstår en akut störning vid massabruket som märkbart påverkar extraktivämneskontrollen kan det i värsta fall räcka flera dagar innan man upptäcker problemet. Därför vore det önskvärt att nya sensorer och on-line baserade analysmetoder kunde utvecklas som snabbt kunde indikera ifall något processteg inte fungerar optimalt. Detta skulle förbättra dels kontrollen av processen och minska kvalitetvariationerna i slutprodukten, säger Tom Hultholm på UPM.

Projektet DETEX finansieras av UPM för 27 månader med start den 1 oktober 2022. Det faller inom ramarna för forskningsprofilen ”Teknologier för en hållbar framtid” som är ett av Åbo Akademis fyra profilområden.

– Den mest intressanta är att ämnet är så tekniskt utmanande. Vi forskare tycker om att tackla problem, och är därför intressant att vara med och utveckla helt nya metoder. I den här forskningen får vi verkligen tänka utanför ramarna, se vad vi har för lösningar hittills, men framför allt vad vi inte har. Nu testar vi att introducera ett helt nytt analysverktyg och kombinerar det med ny teknologi och artificiell intelligens, det är verkligen spännande. Lyckas vi utveckla metoder kommer nyttan att vara mycket stor både inom den akademiska världen och för industrin, säger Xu och Bobacka.