Projektet pågick mellan november 2020 och augusti 2022.
Projektet syftade till att utveckla kommersiella tillämpningar av grafen producerat av lignin. Lignin är ett biobaserat material som idag inte används fullt ut, utan är en outnyttjad resurs som projektet ville se nyttjas i större utsträckning. Det grafen som finns på marknaden idag, kommer i huvudsak från grafit som utvinns genom gruvbrytning. Grunden för projektet var därmed att gå från att använda grafen producerat från ändliga resurser till grafen producerat från förnyelsebara, biobaserade källor. De applikationer som projektet tittade på var förpackningsbarriärer, samt ytbeläggning med antibakteriella egenskaper. Användandet av grönt grafen bidrar till att ett biobaserat material används istället för plast och aluminium, samt att produkterna på olika sätt blir mer effektiva och på så sätt räcker längre.
Syftet med projektet var att utveckla en marknad för högkvalitativt grafen från biomassa. Målet var att tillsammans med kund hitta specifika användningsområden för materialet, samt att leverera två prover till andra kunder. Ett annat mål var att utveckla ett försteg till processen, där ligninet förbereds på ett mer effektivt sätt. Här var målet att utveckla och bygga en produktion på fem liter som skulle kunna skalas till industriell storlek då det blir aktuellt. Ytterligare ett mål var att utveckla kvalitetsmätningar så att Bright Day Graphene tydligt kunde kommunicera till sina kunder vad de kan förvänta sig av deras grafen.
Deltagare
Bright Day Graphene, RISE, Alfa Laval och OptiPack.
Budget
Projektets budget var 4,4 MSEK.
Därför var detta viktigt
Projektet bidrog till en hållbar värld och en fossilfri framtid. Genom att byta ut material som plast och aluminium till ett biobaserat material som ger lika bra, eller till och med bättre egenskaper i den applikation som önskas, tas stora steg mot en fossilfri framtid. Förlängd hållbarhet av livsmedel eller andra produkter bidrar till ett mer hållbart samhälle.
Förväntade resultat
Genom att specialutveckla en process för förberedande av ligninet som används i grafenproduktionen, förväntade sig projektet stora energibesparingar när onödiga steg undviks.
Inom förpackningsmaterial finns en stor potential med grafen och med Grönt Grafen kan barriären även göras förnyelsebar, vilket är starkt efterfrågat av kunder. OptiPacks moderna anläggning och långa erfarenhet av förpackningsbarriärer, i kombination med Grönt Grafen skulle kunna revolutionera marknaden.
En antibakteriell beläggning skulle kunna påverka en mängd värdekedjor, inte minst inom medicinska applikationer. Kunden i detta projekt fokuserar på livsmedelshantering och vatteninstallationer, där de ser att antibakteriella ytor kan förbättra hållbarheten och bidra till mindre svinn.
Projektets bidrag till en biobaserad samhällsekonomi
Detta projekt syftade till att förbättra processen för att producera grafen från lignin, ett biobaserat material som idag till största del bränns upp. Det grafen som finns på marknaden idag kommer i huvudsak från grafit som utvinns genom gruvbrytning. Grunden för projektet var därmed att gå från att producera grafen från ändliga resurser till att producera det från förnyelsebara källor. Detta bidrar till FNs mål nummer 12; Hållbar produktion och konsumtion, dels genom att använda en råvara som idag inte nyttjas utan bränns upp och dels genom att byta ut råvaran i en produkt från en ändlig resurs till en förnyelsebar råvara.
Eftersom en större del av trädet på så sätt kan nyttjas och eftersom förädlingsvärdet är högt i produkten, ökar lönsamheten för skogsbruken och på så sätt bidrar projektet på sikt även till mål nummer 15; Ekosystem och biologisk mångfald. Förpackningar är en form av engångsartikel som snabbt blir avfall. Genom att skapa effektiva förpackningar som är biologiskt nedbrytbara kan förpackningarnas påverkan på naturen minskas. En effektiv barriär i en pappersförpackning kan både minska matsvinnet och ersätta en plastförpackning på många ställen, vilket minskar användningen av fossila resurser. På så sätt bidrar effektiva förpackningar både till FN:s mål nummer 12; Hållbar produktion och konsumtion, men också till FN:s mål nummer 9, Hållbar industri.
Antibakteriella ytor är intressanta inom alla områden där man vill undvika biofouling: i havsvatten, inom livsmedel, i geotermiska (och andra) processindustrier. I detta projekt var målet att använda den i värmeväxlare, där tillväxt av mikroorganismer skapar ineffektivitet som ökar koldioxidutsläppen kraftigt. En minskning av denna effektförlust skulle alltså bidra till FN:s mål nummer 7; Hållbar energi för alla samt till FN:s mål nummer 9; Hållbar industri, då en effektiv antibakteriell yta skulle göra att mängden produktionsstopp för rengöring av värmeväxlaren skulle minska.
Konkreta resultat
Projektet har utvecklat ett sätt att trycka barriärer med Bright Day Graphene’s grafen. Barriärerna visade sig effektiva mot vattenånga men inte mot syrgas och fett. Projektet lyckades också utveckla ett sätt att applicera grafenet på plåtar för att uppnå anti-bakteriella egenskaper. Mätningarna visar att reducering av bakterier skedde. I båda applikationerna finns utrymme att förbättra resultaten genom fortsatt utveckling. Målet med lignin till slurrysteget var att eliminera ett torkningsteg. Projektet kan nu eliminera separation av lågmolekylärt lignin helt och hållet vilket sparar resurser. Inga publikationer gjordes och ingen IP söktes. Det krävs fortsatt utveckling innan det blir relevant.
Resultatens effekter och potential
Utvecklingen av en metod för att fälla ut det lågmolekylära ligninet gjorde att projektet kunde få exakt det lignin de behöde direkt från ligninproducenten, vilket eliminerade två steg i processen och dessutom gjorde att en restström kunde undvikas i produktionen. Det gav både energi- och kostnadsbesparingar. När det gäller applikationerna av det biobaserade grafenet så finns det stor potential för nya produkter som är både bättre och mer miljövänliga än tidigare. De är dock i ett tidigt skede och fortsatt utveckling behöver ske innan de når marknaden.
Samhälleliga förutsättningar
Det finns ett stort fokus, både politiskt och marknadsmässigt, på att minska användningen av fossila material och minska klimatutsläppen. Detta projekt har adresserat båda dessa utmaningar. Att skapa 100% biobaserade förpackningsbarriärer minskar användningen av fossila plaster och metaller. Att skapa effektiva antibakteriella ytor i värmeväxlare minskar klimatutsläppen mycket. Dessa applikationer skulle alltså ha stor effekt på dessa områden när de når marknaden. Investeringskostnaden i denna typ av utveckling är det största hindret som projektet identifierat.
Förutom kostnaden finns det både en teknik- och marknadsrisk som påverkar investeringsviljan. Kommer slutkunderna vara villiga att betala extra för att förpackningen är biobaserad? Kommer barriären att fungera lika bra som den som används idag? När det gäller värmeväxlarna behöver affärsmodellen justeras eftersom det idag finns en affär i underhållet som krävs när värmeväxlarna får en beläggning av mikro-organismer.
Extern synlighet
Projektet har inte presenterats offentligt då utvecklingen är i ett tidigt skede. Endast presentation hos BioInnovation har skett.
Nästa steg
Diskussion pågår mellan projektparterna om fortsatt utveckling av applikationerna.
Läs om Nyskapande grönt grafen för högteknologiska tillämpningar – steg 1.