Lignin-based functional materials for a sustainable future
- Reference number
- FFL21-0006
- Project leader
- Sipponen, Mika
- Start and end dates
- 220801-271231
- Amount granted
- 15 000 000 SEK
- Administrative organization
- Stockholm University
- Research area
- Materials Science and Technology
Summary
The main objective of the SUSLIG project is to develop functional lignin materials for future’s energy-efficient and environmentally friendly solutions. The underlying motivation for this work is to contribute to the transition from fossil-based economy to sustainable bio-based economy. The sustainable materials and production methods generated in the project will help phase out fossil materials and reduce environmental pollution. To achieve these goals, we will develop lignin-based reprocessable polymers and adhesives, foams and coatings for photo-thermal management and energy storage, and gels for sustainable application of agrochemicals. These materials and applications share the need for innovative processing of lignin to render it applicable to functional materials. Colloidal dispersion technology and covalent modification according to the green chemistry principles will be central in all of these efforts. In particular, SUSLIG will lay the foundation for organic solvent-free production of lignin colloids and one-pot synthesis of lignin-based polymers equipped with dynamic covalent linkages for thermal reprocessability. The expected results will provide scientific insight on structure-function relationship of lignin in these novel materials as well as processing and synthesis routes to achieve concept materials for scale-up evaluation. Furthermore, the team trained in the project will be highly looked-after workforce in industry, public sector, and academia.
Popular science description
Sverige är känt för sin hållbara skogsindustri. Avvecklingen av fossil plast och övergången till biobaserad ekonomi utgör ändå en utmaning för det svenska samhället. Därför behövs nya produkter från skogsråvaror för att förnya branschen och svara på Sveriges ambitiösa klimatmål mot nollutsläpp av växthusgaser år 2045. Jämfört med cellulosa som är bekant för oss från fiberprodukter som papper och kartong är lignin en huvudkomponent i växtbiomassa som under en längre tid har varit underutnyttjad. Faktum är att lignin omfattar 20-30% av träets torra massa och är avgörande för tillväxt och styrkan hos levande träd mot nedbrytning på grund av mekaniska krafter, biologisk aktivitet och ultraviolett strålning. Trots dessa inneboende egenskaper hos lignin isoleras endast en mindre bråkdel (1-2%) för produktion av kemikalier och material, medan majoriteten bränns för att generera energi och återställa de tillagningskemikalier som används i massaprocesserna. Men mycket mer lignin skulle kunna isoleras för produktion av material i en skala på flera miljoner ton per år. För att motivera svensk industri att investera i ligninutnyttjande krävs utveckling av skalbar teknik för nya mervärdesprodukter. Detta forskningsprojekt kommer att svara på detta strategiska behov genom applikationsinspirerad grundforskning om ligninbaserade funktionella material. De nya materialen är (i) cirkulär polymer och lim för att ersätta fossila hartser och plaster, (ii) värmeisolerings- och energimoduleringsmaterial, och (iii) stimuli-responsiva geler för agrokemisk leverans. De länkade tillämpningarna faller i kategorierna energi och miljö och bidrar därigenom till hållbar utveckling. Dessutom kommer projektet att skapa en internationellt konkurrenskraftig forskargrupp och ett bredare branschakademiskt nätverk för att stödja kommersialisering av de nya materialen. Det kommer också att finnas möjligheter för entreprenörskap. Slutligen kommer forskarna som utbildats i projektet att bli attraktiva för sysselsättning inom industri och samhälle.