Förhorningens gåta på väg att lösas

Björn Sjöstrand, Foto: Pax Engström Event & Nöjesfoto

Ett av problemen med pappersåtervinning är att fibern blir stelare vid avvattning och torkning vilket kallas förhorning. Detsamma händer också exempelvis disktrasor, vilka blir stelare med tiden. Ny forskning visar hur förhorning sker, kunskap som kommer ge möjlighet att återvinna pappersfibern många fler gånger jämfört med dagens fem till sju gånger.

- Våra studier gör att vi nu vet vid vilka torrhalter förhorningen startar, redan tidigt vid så låga torrhalter som 20 procent torrt, säger Björn Sjöstrand, docent i kemiteknik. Vi vet också vid vilka temperaturer förhorningen startar, redan vid så låga temperaturer som 40°C men största skillnaderna blir vid högre än 100°C. Lösningsmedlet spelar också roll, byter vi ut vattnet i pappersmassan mot andra vätskor så minskar förhorningen. Detta tyder på att vätebindningarna som kan bildas i vattenmiljön bidrar till att fibrerna förhornas.

Ekmandagarna 2024
Forskningsresultaten presenterades vid Ekmandagarna 2024, en konferens som SPCI, Svenska Pappers- & Cellulosaingenjörsföreningen anordnar årligen. De återfinns även i flera nypublicerade vetenskapliga artiklar.

- Det var en stor ära att få tillfälle att presentera våra resultat vid årets Ekmandagarna som samlar många deltagare från hela pappersindustrin både akademi- och industrirepresentanter. Förhoppningen är att denna forskning kan bidra till att pappersfibern kan återvinnas många fler gånger än idag, säger Björn Sjöstrand. Dessutom kan utökad kunskap om förhorning medföra möjligheter att använda mindre råmaterial vid pappersproduktion, eftersom vi närmare kan styra styrkeegenskaperna hos pappersmaterialen vi tillverkar.

Ökad cirkularitet
Fördelarna med ökad kunskap om förhorning är många. Forskningen kan bidra till nya torkstrategier för industrin och därmed skapa möjligheter till fler återvinningscykler och förbättrade produktegenskaper. Förhoppningen är att fibern som idag kan cirkuleras fem till sju gånger, kommer kunna cirkuleras många fler gånger. De viktigaste områdena där kunskap om förhorning spelar roll är avsalumassa, torrt utskott, återvinning, dissolvingmassa och mikro- samt nanocellulosaapplikationer. 

Hållbar resursanvändning
Forskningen ger ny kunskap om förhorning, ett forskningsområde som ökar möjligheterna för skogsindustrin att förstå träfiberns förändrade bindningsförmåga vid torkning. Förhorningen uppstår genom kemisk bindning inom fibrerna. Detta förhindrar fiberns förmåga att svälla, minskar dess flexibilitet och dess externa utskott, så kallade externa fibriller. Flexibla fibrer och externa fibriller är viktigt för styrkeegenskaper vid framställningen av kartong och papper.

- Att använda mindre mängd fibrer men bibehålla produktens styrkeegenskaper innebär mer optimerad användning av råvaran, säger Björn Sjöstrand. Vi kommer därmed bidra till både ökad återvinning och minskad resursanvändning med projektets resultat.

Forskning för en cirkulär bioekonomi
Forskningen genomförs inom forskningsmiljön Pro2BE, Processer och Produkter för en cirkulär bioekonomi, vid Karlstads universitet. Pro2BE fokuserar på forskning och utbildning för omvandlingen till en bioekonomi baserad på hållbara och förnybara resurser samt på utvecklingen av skogsindustrin.

Läs mer här:
Degrees of hornification in softwood and hardwood kraft pulp during drying from different solvents - Cellulose, Springer Link

Hornification in Commercial Pulps: Dependence on Water Removal and Hornification Mechanisms, Bioresources

För mer information kontakta Björn Sjöstrand, universitetslektor i kemiteknik, tel 0761 014 843, bjorn.sjostrand@kau.se