Under hösten 2022 kommer BioInnovation sätta ljuset på den biobaserade kemiindustrin och söker nu en utförare som vill genomföra en områdesanalys som rymmer kartläggning, intressentdialoger med mera för att analysera möjligheter och utmaningar inom området.
Bakgrund
Fossilbaserad kemi och dess material är ofta kritiserade eftersom de ses som ett av de större problemen vid klimatförändringar och miljöförstöringar. Även om den övervägande delen (ca 90%) av fossilt material används för transporter och uppvärmning/kylning använder vi ca 400 miljoner ton/år av olika utvecklade polymera material med fossilt ursprung.
Fördelar med dessa material är många – priset, tillgången, dess egenskaper och formbarhet – men samtidigt tillverkas de av icke förnybara råvaror, frigör koldioxid vid förbränning och har ofta lång nedbrytningstid i naturen. Den kemiindustri vi känner till är uppbyggd på tillgång till fossil råvara i stora kvantiteter, med en homogen, stabil sammansättning. Den fossila oljans stora andel kolföreningar med lågt syreinnehåll passar väl för ett oljeraffinaderi. Kemiindustrin har efter fraktionering varit bra på att nyttja de olika organiska ämnena för vidareförädling till en lång rad av produkter inom de flesta områden. Man kan säga att utan kemiindustrin hade vardagen varit mycket mer komplicerad. Exempel på användningsområden är förpackningar för livsmedel, färger, kläder, tvättmedel, skor, plaster, livsmedelstillsatser, etc.
Med detta som utgångspunkt finns det en bred vilja i samhället att reducera användandet av fossila material. Många initiativ har genomförts inom forskningen för att nyttja skoglig råvara i kemiindustri och det finns en hel del lovande resultat som av olika anledningar inte har lyckats nå hela vägen fram. Tidigare har kostnaden varit ett av de viktigaste kriterierna för att lyckas men även råvarutillgång och energikrävande processer har varit andra hinder. Bland lyckade exempel kan metanol från massabruk nämnas där man lyckas sälja sin produkt på marknaden.
Sedan de första syntetiska polymererna massproducerades, för inte mer än cirka 100 år sedan, har cirka 8 300 000 000 ton plast tillverkats. En beräkning gör gällande att cirka 60% av den tillverkade plasten redan har hamnat på deponier eller som skräp i naturliga miljöer. Under de senaste 10-20 åren har en mängd initiativ dykt upp, inklusive grön kemi och biosyntetiska tillvägagångssätt, som syftar till att utveckla nya biobaserade plaster och produkter. För närvarande är bara ca. 1% av de över 360 miljoner ton plast som årligen produceras biobaserad, varav cirka 2/3 klassificeras som biologiskt nedbrytbar. Med tanke på kundernas efterfrågan och nuvarande akademiska och industriella fokus förväntas produktionsvolymen öka och biobaserade material kan revolutionera vårt sätt att tänka och använda plast.
För många applikationer är lång hållbarhet i kombination med mekanisk eller kemisk materialåtervinning vid livscykelns slut att föredra. Kemiindustrins komplexa produktportfölj erbjuder utmaningar men också möjligheter av olika slag när fossilbaserad råvara ska ersättas med biobaserad. Intresset, motivet och möjligheterna för omställningen kan se olika ut för exempelvis drivmedelssektorn, plastindustri och plattformskemikalier. Oavsett vilken del av kemiindustrin som ska ställa om, krävs det att värdekedjan är uppbyggd på rätt sätt. Om värdet av det biobaserade uppstår i en annan del av värdekedjan än där den ökade kostnaden tas kan det utgöra ett hinder för utvecklingen. Där behöver vinstdelningsmekanismer införas eller att prispåslag görs i slutled, som kan täcka upp för den kostnadsökning som övergången till biobaserat oftast medför. I materialapplikationer som använder fenolformaldehyd-baserat lim, exempelvis till plywood, har sedan ett antal år en andel av fenolandelen (upp till ca 50%) kunnat ersättas med sulfatlignin, vilket därmed har kunnat höja totalhalten av biogent material i produkten. Nyligen utvecklade tekniker syftar även till att helt utesluta den starkt ifrågasatt formaldehyden.
För att ytterligare belysa komplexiteten vid substitution från fossilbaserad till biobaserad kemi är samspelet mellan parametrar med olika kemiska och fysiska strukturer, materialkombinationer, storlek och form på produkterna. Vissa kemiska strukturer är känsliga för solljus, samtidigt som de är uthålliga mot fukt och mikroorganismer och vice versa. Trots att många studier genomförts runt om i världen är dessa interaktioner fortfarande relativt outforskade.
BioInnovation har identifierat omställningen av kemiindustrin från fossilanvändning till användning av biobaserade material som ett område där det finns ett stort behov av att öka kunskap och grundläggande förståelse för att stödja utvecklingen av infasning av hållbara biobaserade råvaror, material, produkter och tillhörande processer. Vilka forskningsbehov finns och vilka hinder kan identifieras för utvecklingen av en biobaserad kemiindustri?
Projektmål och genomförande
En områdesanalys/kunskapsöversikt kommer att genomföras i ett försök att belysa hur kemiindustrins omställning till biobaserad råvara ser ut och med vilken fart utfasningen av fossilbaserat sker. Finns det behov av ett mellansteg där även hybrida material spelar en roll? Arbetet sätts i relation till vad som tillämpas för fossilbaserade material. Projektet kommer att genomföras dels genom litteraturgenomgång, dels via intressentdialoger där möjligheter och utmaningar identifieras, och via rundabordssamtal med syftet att analysera och identifiera strategiska utvecklingsbehov och framtida möjligheter. Intressenterna identifieras från akademi och näringsliv. Näringslivet kan i detta fall beskrivas som forskningsinstitut, materialtillverkare, produktägare.
Det finns flera andra initiativ kring återvunnen råvara. Denna områdesanalys inkluderar inte dessa utan begränsas till biobaserad råvara i kemiindustrin.
Projektmålet är att öka förståelsen kring den biobaserade kemiindustrin och dess utvecklingsbehov.
Genomförande
- Kartlägga kunskapsläget och utvecklingsbehovet. Kartläggningen ska bl.a. svara på
- Vad som definieras som biobaserad kemiindustri?
- Vilken nomenklatur används?
- Hur ser industrin på 100% biobaserat gentemot viss inblandning biobaserat
- Hur ser utvecklingsbehovet ut för näringslivet?
- Kartlägga och sammanställa företag och pågående nationella och internationella satsningar och projekt på en relevant nivå med inspel från pkt 1a-1d. Forskningsfront, trender och nyckelaktörer är fokus
- Identifiera de avgörande parametrarna för företagens satsningar mot en biobaserad kemiindustri? Vad behövs för att företagen ska ta steg mot mera biobaserat? Finns det några nya direktiv, nationellt och internationellt (EU), kring mål för cirkularitet som väntas bidra till forskningssatsningar?
- Kartlägga vilka tekniker, material etc som finns, vilka råvaror och råvaruströmmar som finns och vilka som behöver utvecklas
- Genomföra rundabordssamtal där de identifierade utvecklingsbehoven diskuteras och förankras
- Rapporten sammanfattar processen och de förankrade strategiska utvecklingsbehoven. Tyngdpunkten ska vara på analys av insamlat material och tydliga slutsatser kring nuläget i den biobaserade kemiindustrin.
- Seminarium för begränsad grupp om hur resultaten bör tas vidare.
Förväntade resultat och effekter
Resultatet från varje områdesanalys förväntas vara en rapport som redovisar:
- Förståelse av kompetensen inom området nationellt i Sverige i relation till Europa
- Drivkrafter som sätter fokus på utfasning/substitution av fossilbaserat
- Förståelse för vilken kunskap och vilka metoder som behövs vid design av nya hållbara materialkoncept.
- Förståelse för vilka kompetenser som behöver samverka för att utveckla området
- Forsknings- och utvecklingsbehov (prioriterade och tidsatta).
Formalia
Uppdragsgivaren förväntar sig att:
- ha en tät dialog med utföraren för att kunna följa framdriften på ett konstruktivt sätt.
- uppdragsbeskrivningen utformas som ett projekt med tydlig tidsplan, förväntad tidsåtgång och gärna ett Gantt-schema
- Preliminär projektstart: september 2022
- Projektavslut: februari 2023
- Budget: Total kostnad: 400 kSEK.
Intresseanmälan
Skicka din intresseanmälan senast den 31 augusti 2022 per e-post till sverker.danielsson@skogsindustrierna.se.
Frågor
Har du frågor är du välkommen att kontakta Sverker Danielsson, biträdande programchef BioInnovation, tfn: 46 (0)70 963 15 17 eller e-post: sverker.danielsson@skogsindustrierna.se.
Uppdragsbeskrivning Områdesanalys – biobaserad kemi 2022 (pdf)