Supermaterialet från skogen
1. Nanocellulosa kan utvinnas ur trädets så kallade splintved, som också är råvara vid framställning av pappersmassa.
2. Splintvedens träceller är avlånga och ihåliga. Det beror på att cellerna dör vid full mognad. Då bildas ett hålrum där cellkärnan fanns under cellens uppbyggnadsfas.
3. Träcellens väggar består av flera lager. De innersta lagren är uppbyggda av små snören av cellulosa som är cirka 1–20 nanometer tjocka, så kallade nanofibriller.
4. Nanofibrillerna bildar ett slags nät på de inre cellväggarnas utsida. Vid tillverkning av nanocellulosa lösgörs nanofibrillerna, som blir nanocellulosans byggstenar. Nanofibrillerna är i sin tur uppbyggda av sammanflätade cellulosamolekyler.
Bild: Johan Jarnestad
Misstag ledde till utveckling
Nanocellulosa har setts som ett lovande material sedan 1980-talet. Men framställningsmetoderna var extremt energikrävande tills några forskare på företaget Innventia 2006 gjorde misstaget att använda för lite enzym till förbehandlingsprocessen av pappersmassan. Detta skulle visa sig reducera energiåtgången vid tillverkningsprocessen med cirka 98 procent.
1. Pappersmassa förbehandlas med enzymer som bryter ner fibrer till fibriller.
2. Mekanisk behandling och homogenisering bildar en gel.
3. Gelen formas och torkas till önskad form, exempelvis en pappersliknande film eller skumplast.
4. Om gelen blandas med vanlig pappersmassa blir pappret tunnare, starkare och lättare, vilket gör att tillverkning och transporter kräver mindre resurser.
Bild: Johan Jarnestad
Nanocellulosa är ett miljövänligt och lätt material som kan bli lika starkt som stål. Därtill är det billigt och enkelt att framställa. Forskare vid KTH och Chalmers utforskar nu hur materialets egenskaper kan utnyttjas. På flera håll inom näringslivet utvecklas också metoder för att i större skala kunna tillverka nya typer av papper, förpackningar och byggmaterial av nanocellulosa.
Tillämpningar nu och i framtiden
- Nanocellulosa kan på sikt ersätta plast och aluminium i livsmedelsförpackningar.
- Vattenrening – med ett filter av nanocellulosa skulle smutsigt eller salt vatten kunna renas mycket enkelt.
- Med en 3D-printer för nanocellulosa kan allt från kroppsdelar till verktyg framställas efter behov.
- Med en kaross av nanocellulosa blir fordon lättare och drar mindre bränsle.
- Med nanocellulosa skulle en papperskasse kunna bli mycket starkare och dessutom genomskinlig. Med rätt längd och ordning på fibrillerna skulle den kanske kunna bära sin volym i bly.
