17.11.2021
En växande population leder till ökade behov och vi behöver producera mera men med mindre resurser. Hur ska man då göra kemiska processer mera effektiva och intensiva samtidigt som man tänker på hållbarheten? Det vet Henrik Grénman, professor i kemisk processintensifiering.
– Kemisk processintensifiering är en ung disciplin i kampen mot klimatförändringen och i vår strävan mot hållbarhet. Utöver vårt behov av nya miljövänligare produkter och nya sätt att tillverka dem behöver vi också sätt att göra tillverkningsprocesser mer effektiva. Med andra ord behöver processerna vara så säkra och resurssnåla som möjligt, både vad beträffar råmaterialet och energin, säger Henrik Grénman.
Som disciplin kan man säga att kemisk processintensifiering är metodologiskt inriktad. Arbetet fokuserar på metoder som kan användas och tillämpas på olika råmaterial och processer. Det kan handla om helt nya metoder eller att kombinera existerande metoder på ett nytt sätt, vilket kan leda till en väsentlig förbättring av processen.
– Fokus ligger inte på vissa råmaterial utan på metoderna. Vi jobbar exempelvis mycket med att konvertera biomassa, men det kan lika gärna handla om hydrometallurgi eller att producera förnybar metan. Då många fokuserar på ett specifikt råmaterial eller en viss slutprodukt kan vi i stället säga att vi har en metodologisk verktygslåda som kan användas till många olika processer och råmaterial.
Kemisk processintensifiering är ett mycket interdisciplinärt område vilket kräver ett gott samarbete mellan discipliner och ämnen, inte bara för att ämnena är olika men för att terminologin och arbetssätten skiljer sig. En aspekt av det interdisciplinära arbetet är olika skalor, folk som jobbar på molekylär nivå och ända upp till reaktor- och till och med fabriksnivå.
– Om man har människor från discipliner som är ganska långt ifrån varandra så kan de första mötena gå ut på att bara hitta gemensam terminologi, att helt enkelt börja prata samma språk, säger Grénman.
Forskningen inom kemisk processintensifiering är mycket bred. Några av de projekt som Grénman och hans team arbetar med som bäst har att göra med bioraffinaderikonceptet, förädling av biomassa. Arbetet innebär extrahering av komponenter och omvandling av dem till intermediärer så som sockrar och färdiga produkter. Man kan till exempel omvandla vedextrakt effektivt till xylitol direkt i en enda reaktor.
– Ett annat projekt är att selektivt extrahera sådana komponenter ur ved som skulle kunna tillämpas på ett nytt sätt inom livsmedels- och kosmetikaindustrin, på emulsionsprodukter. Det här arbetet är så pass interdisciplinärt att vi rör oss helt utanför kemitekniken och samarbetar med aktörer inom livsmedel och kosmetik, säger Grénman.
Energilagring är ett annat forskningsområde. Produktion av förnybar metan genom att kombinera koldioxid med väte som producerats med exempelvis vindkraft och få ett sätt att lagra hållbar energi i stor skala. Naturgas som används mycket i uppvärmningen exempelvis i Mellaneuropa, kunde ersättas med förnybar metan. Det forskas också i hur man kan använda nya energiformer som ultraljud och induktiv uppvärmning i kombination med traditionell uppvärmning för att påskynda en reaktion.
Ett annat växande forskningsområde i framtiden kommer vara återvinningen av gamla bilbatterier.
– Med tanke på bilindustrin kommer det i framtiden i ökande grad finnas avfall i form av ackumulatorer. Där finns det möjlighet att effektivt ta tillvara värdefulla metaller, säger Grénman.
Fakta: Teknologier för en hållbar framtid
- Åbo Akademi har fyra forskningsprofiler, varav Teknologier för en hållbar framtid är en. Profilen är mångvetenskaplig och har som mål att finna tekniska lösningar som kan hejda den pågående klimatförändringen och bidra till en ren miljö och ett hållbart samhälle.
- Inom forskningsprofilen utvecklas metoder och teknik som stöder övergången till hållbar produktion och energiförsörjning. Speciellt fokus läggs på att utveckla ny teknologi för att ersätta fossila råvaror med förnybara resurser såsom biomassa och solenergi.
- Finland, med sina stora skogsresurser och världsledande företag, har en unik möjlighet att inta en ledande roll i hur man kan utnyttja molekyler från biomassa för att ersätta fossila råmaterial.
- Även för utvecklingen av nya billiga och miljövänliga material för solceller är potentialen enorm: endast 0,01 % av solenergin som når jordens yta skulle räcka till för att täcka hela världens energibehov.
- Profilområdets styrka ligger i en slagkraftig kombination av djupt kunnande inom naturvetenskap, kemiteknik samt process- och energiteknik.
Klicka här för att läsa mera om forskningsprofilen och hur du kan bidra.