CircleStretch – Kostnadseffektiv metod för tillverkning och återvinning av biobaserad PTT-fiber i textilindustrin

Projektet pågick mellan juni 2020 och maj 2023.

Biobaserad polytrimetylentereftalat (PTT), vilket ingår i Sorona® och Lyckra T400®, är ett idealiskt fibermaterial för textilindustrin när det gäller teknisk prestanda och hållbarhet. Men den höga kostnaden för PTT-fibrer och återvinningsfrågor hindrar tillämpningen av det i textilindustrin.

Branschpartnerna bakom detta projekt har identifierat de höga kostnaderna och avsaknaden av återvinningsmöjligheter som de största hindren för att PTT ska kunna ta en större marknadsandel. Tanken var att använda glycerol, en biprodukt från biodieselproduktion, och glukos från skogsbruks- och jordbruksrester. Detta för att skapa en kemikalie med högt värde till en låg kostnad och skapa en kemisk återvinningsväg för uttjänta polymerer producerad från denna avfallskälla. Frikoppling från fossil olja, minskning av produktionskostnaderna och ökad återvinning skulle bidra till en cirkulär biobaserad ekonomi.

Målet med detta projekt var att;

  • Utveckla kostnadseffektiva produktionsvägar för biobaserad 1,3-PDO och använda det som en byggsten för biobaserad PTT-syntes
  • Utveckla en hållbar väg för kemisk återvinning av PTT-textilavfall från den befintliga textilavfallsströmmen
  • Utvärdera de ekonomiska och tekniska förutsättningarna för att ha PTT i en polyesteråtervinning.

Deltagare

Borgstena, FOV Fabrics AB, IKEA och IKEM.

Budget

Projektet hade en total budget på 4,2 MSEK.

Därför var detta viktigt

Projektet hjälpte den svenska textilindustrin att hitta fiberalternativ som är gjorda av hållbart råmaterial och att hantera avfall från sina produkter, vilket skulle stärka utvecklingen mot cirkulär ekonomi inom textilindustrin.

Förväntade resultat

Projektet förväntades utveckla ett kostnadseffektivt sätt att producera biobaserad PTT och etablera en cirkulär strategi för tillämpningen av biobaserad PTT i textilindustrin.

Konkreta resultat

Resultaten visade framgångsrik produktion av 1,3-propandiol från socker av glycerol med god avkastning och produktivitet. En nedströmsprocess användes för att rena 1,3-PDO. Tekniska och ekonomiska bedömningar visade lönsamhet efter cirka 5,5 år. LCA-studier visade på miljömässiga och sociala effekter, men kemisk återvinning av PTT-textilier visade lovande resultat för cirkulär ekonomi och hållbarhet. PTT anses vara miljövänligt och hållbart med förnybara resurser och cirkulär återvinning.

Resultatens effekter och potential

Möjligheten att använda inhemskt tillgängliga förnybara (fossilfria) och restbaserade råvaror (glycerin) som råmaterial för att producera högförädlade textilfibrer undersöks. Glycerinet som används i den nu utvecklade 1,3-PDO-produktionsprocessen produceras från rapsolja, vilket anses vara en inhemskt tillgänglig och förnybar källa i Sverige.

Klimatpåverkan av det nuvarande råmaterialet glycerin som används i 1,3-PDO-produktionen undersöktes i LCA-rapporten (Chiew 2023). Resultaten visar att glycerin, som produceras från rapsolja, bidrog med ungefär 23 % till den totala klimatpåverkan av 1,3-PDO-produktionen. Om glycerin från marknaden används, vilket produceras från fossilbaserade råvaror, ökar klimatpåverkan av den producerade 1,3-PDO med 13 %. Om glycerin producerat från använd matolja används kan klimatpåverkan minskas med nästan 20 %. Det är viktigt att undersöka glycerinkällan och välja en källa som har låga koldioxidutsläpp för en mer miljövänlig produktionsprocess.

Projektets bidrag till en biobaserad samhällsekonomi

Målet med detta projekt var inte bara att öka användningen och återvinningen av biobaserade fibrer i textilindustrin, utan även att stödja omställningen till hållbar produktion och återvinning vid livscykelns slut för elastiska fibrer, som ersätter fossilbaserad polyester, särskilt ersättning av elastan (Spandex). Globalt sett ökar efterfrågan på stretchiga egenskaper för textila material, samtidigt som tillgången på alternativ till elastan är låg. Samtidigt efterfrågar industrin vidare utveckling av kemiska återvinningsmöjligheter för textilfibrer. Användningen av inhemskt tillgängliga förnybara (fossilfria) och restströmmar (glycerin) som råvaror för att producera textilfibrer med högt förädlingsvärde undersöks både ur tekniskt och miljömässigt perspektiv.

I Sverige fortskrider utvecklingen av en biobaserad ekonomi i allt snabbare takt. Jämfört med de flesta andra länder har Sverige konkurrensfördelar för övergången till en biobaserad ekonomi, tack vare sina omfattande landresurser för biomassa i norra Sverige och en högutvecklad skogssektor, samt en jordbrukssektor i södra Sverige med tillhörande industrier och deras biprodukter. En av de kritiska frågorna i detta projekt är att undersöka möjligheterna att använda inhemskt tillgängliga förnybara råvaror som råmaterial för att producera textilfibrer med högt förädlingsvärde.

Samhälleliga förutsättningar

Den sociala påverkan av att använda glycerin från rapsolja är avgörande att undersöka, eftersom rapsolja är en livsmedelskälla för människor. Ur en etisk synvinkel är det ifrågasättbart om livsmedel bör användas för materialproduktion, och det kan finnas risk för avskogning om mer mark behövs för att producera rapsolja som ska användas för materialproduktion. De sociala fördelarna och riskerna med de utvecklade processerna bör också undersökas vidare, till exempel jobbskapande, eller att säkerställa att affärsmetoderna för att driva de utvecklade processerna är rättvisa mot samhället och arbetstagarna med mera.

Extern synlighet

Projektets resultat har delats med forskare inom ett nationellt projekt, STEPS (Sustainable Plastics and Transition Pathways), som stöds av Mistra.

Nästa steg

Den biobaserade PTT-polymeren syntetiserades vid RISE med hjälp av 1,3-PDO som producerats vid Lunds universitet. Dock blev den bildade polymeren brun i färgen. Detta innebär att under nedströmsprocessen måste den klarade vätskan avfärgas med aktivt kol före destillation, och återvinningen av 1,3-PDO med högre renhet behöver förbättras. Kostnaden för 1,3-PDO-produktion med hjälp av L. reuteri kan minskas genom att ersätta näringsämnena i odlingsmediet med billigare alternativ och genom återanvändning av bakteriecellerna under sekventiella fermenteringar. Vidare studier behövs för att utvärdera produktionen av 1,3-PDO genom genetiskt modifierad E. coli och för att förbättra egenskaperna hos polymeriserade polyestermaterial.Projektets har haft som fokus att framställa PLA, en efterfrågad biobaserad plast. Men under projektets gång har vi även sett att det också kan vara relevant att arbeta vidare med mjölksyran eller oligomer PLA som intermediärer, plattformar för att ersätta andra fossilbaserade kemikalier.