Ligninbaserade funktionella material för en hållbar framtid
- Diarienummer
- FFL21-0006
- Projektledare
- Sipponen, Mika
- Start- och slutdatum
- 220801-271231
- Beviljat belopp
- 15 000 000 kr
- Förvaltande organisation
- Stockholm University
- Forskningsområde
- Materialvetenskap och materialteknologier
Summary
Huvudsyftet för SUSLIG-projektet är att utveckla funktionella ligninmaterial för framtidens energieffektiva och miljövänliga lösningar. Den bakomliggande motivationen för detta arbete är att bidra till övergången från fossilbaserad ekonomi till hållbar biobaserad ekonomi. De hållbara material och produktionsmetoder som genereras i projektet hjälper till att ta bort fossila material och minska miljöföroreningar. För att uppnå dessa mål kommer vi att utveckla ligninbaserade, omarbetningsbara polymerer och lim, skum och beläggningar för fototermisk hantering och energilagring samt geler för hållbar användning av jordbrukskemikalier. Dessa material och applikationer delar behovet av innovativ bearbetning av lignin för att göra det tillämpligt på funktionella material. Kolloidal dispersionsteknik och kovalent modifiering enligt principerna för grön kemi kommer att vara centralt i alla dessa uppgifter. SUSLIG kommer i synnerhet att lägga grunden för organisk lösningsmedelsfri produktion av ligninkolloider och materialeffektiv syntes av ligninbaserade polymerer utrustade med dynamiska kovalenta bindningar för termisk ombearbetning. De förväntade resultaten kommer att ge vetenskaplig inblick i struktur-funktion-förhållandet mellan lignin i dessa nya material samt bearbetnings- och syntesvägar för att uppnå konceptmaterial för utvärdering i skala. Dessutom kommer den personal som utbildas i projektet att vara mycket omhändertagen arbetskraft i företag och den akademiska världen.
Populärvetenskaplig beskrivning
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.