Beviljade projekt Skogsråvara och Biomassa

Skogsråvara och Biomassa: Forskning för en omställning till en biobaserad samhällsekonomi. Sammanfattning beviljade projekt.

FoU-projekt

Stergios Adamopoulos, Skog och Träteknik, Linnéuniversitetet, stergios.adamopoulos@lnu.se
Belopp: 10 0010 00 kronor
Utnyttjande av förnyelsebar biomassa och restmaterial för tillverkning av miljövänliga biobaserade kompositer
Skogens produkter och andra biobaserade råvaror ingår i jordens naturliga kretslopp och finns i begränsad mängd. Mot bakgrund av att jordens befolkning ständigt ökar kommer vi i framtiden att få en brist på biobaserade råvaror. För att uppnå och behålla dagens levnadsstandard för fler människor i världen måste vi säkra ett långsiktigt hållbart flöde på råvaror. Ökad återvinning är ett led i ett cirkulärt samhälle där råvaran utnyttjas under en längre period innan den når sin slutanvändning. Vi vill öka användningsgraden av fiber från uttjänta produkter genom utveckling av två nya biokompositer. Den ena avsedd för byggnadssektorn (träfiberbaserade byggelement) och den andra för möbel- och snickeriindustrin (träfiberbaserade skivor). Materialet hämtas från rivningsvirke, uttjänta möbler, tidningar och även andra biobaserade produkter som t.ex. textilfiber från bildäck. I dag eldas en stor del av dessa produkter i värmeverk, medan andra deponeras på kommunala avfallstippar. Träfiberbaserade byggelement kommer att tillverkas av återvunnet fiber, flis och textilier. Tillverkningen kommer att ske genom enkel mekanisk bearbetning där billiga vattenlösliga bindemedel kommer att användas, exempelvis restaska från bioenergianläggningar. Träkompositerna för möbeltillverkning kommer att tillverkas med nya biobaserade bindemedel och tillsatser för att underlätta kompositens återvinning och miljöprofil, exempelvis kommer undvikas. De specifika målen är att: (a) kartlägga egenskaper och mängder av potentiella biobaserade råvaror och restmaterial (b) visa optimal beredning av material för hållbara förädlade produkter (c) visa produktexempel på labb och industriellt producerade biokompositer för möbler och konstruktion (d) initiering av nya vägar för biobaserade råvaror och restprodukter (e) visa möjligheten att tillverka innovativa miljöeffektiva produkter och sprida resultaten till forskarvärlden och näringslivet.


Niklas Björklund, Ekologi, Sveriges lantbruksuniversitet, niklas.bjorklund@slu.se
Belopp: 7 654 000 kronor
Minskade insektsskador på planterade gran- och tallplantor genom att utnyttja variation i genetisk resistens
För en omställning till en biobaserad ekonomi som baseras på skogsråvara är det viktigt att produktiviteten i skogarna höjs. Förädling är ett effektivt verktyg för att öka skogens produktivitet men denna vinst blir inte realiserad om inte de förädlade plantorna överlever så att de kan bilda det slutliga beståndet. Snytbaggar och bastborrar orsakar omfattande skador på de barrträdsplantor som planteras och om inga motåtgärder görs dödar de ofta en stor del av plantorna. Det är därför av avgörande betydelse för skogsbruket att dessa skador kan begränsas. Vi kommer att lägga ut och analysera fältförsök med plantmaterial från det svenska skogsförädlingsprogrammet för att kunna (1) screena för resistens mot snytbaggar och bastborrar (2) undersöka om resistens mot en skadegörare är associerad med resistens mot andra (3) analysera om det finns en korrelation mellan resistens och tillväxt (4) avgöra hur miljöfaktorer påverkar resistensen (5) undersöka betydelsen av resistens kontra tolerans mot angrepp för plantöverlevnad. Målet med projektet är att kunna öka plantöverlevnaden genom att i det operativa förädlingsarbetet utnyttja skillnader i resistens hos både gran och tall.

Elisabet Brännvall, INNVENTIA AB, Stockholm, elisabet.brannvall@innventia.com
Belopp: 1 501 000 kronor
Ökad massaproduktion från befintligt veduttag
Syftet med projektet är att göra processändringar i existerande massafiberlinjer för att öka massautbytet och för att förbättra massakvalitén. Målet är att ta fram de förhållanden under impregnering och kokning som leder till ett signifikant ökat utbyte av massa med förbättrade massaegenskaper. Impregneringen förbättras genom en höjd diffusionshastighet, vilket gör det möjligt att bibehålla produktionshastigheten. Reglering av temperatur och kemikaliekoncentrationer under kokningen gör det möjligt att ytterligare öka mängden utvunna kolhydrater. Återföring av hemicellulosa (en slags kolhydrater som finns i växternas cellväggar tillsammans med de övriga huvudkomponenterna lignin och cellulosa) som lösts ut under impregneringen, ger möjlighet till både bättre utbyte och massaegenskaper. I laboratorieförsök studeras inverkan av tid, temperatur och kemikaliesatsningar på impregneringssteget och hur det i sin tur påverkar det efterföljande koksteget.

Sara Holmgren, Skogens produkter, Sveriges lantbruksuniversitet, sara.holmgren@slu.se
Belopp: 5 182 000 kronor
Att ställa om: värderingar och skogliga intressekonflikter i omställningen till en biobaserad ekonomi
I omställningen till en biobaserad ekonomi har skogssektorn getts en central roll och förväntas bidra med förnyelsebar energi, kolinlagring och nya arbetstillfällen på landsbygden. I ett skogsrikt land som Sverige förväntas bioekonomiomställningen ha stor betydelse för skogssektorns framtida utveckling. En ökad efterfrågan på biomassa innebär att olika skogliga intressen måste vägas mot varandra, en politisk avvägning som skiljer sig åt mellan länder. Hittills har majoriteten av bioekonomiforskningen bedrivits från naturvetenskapliga perspektiv och det finns ett stort behov av samhällsvetenskaplig forskning som ser till de sociala och politiska utmaningar som följer en samhällsomställning. Syftet med projektet är därför att undersöka hur olika skogliga aktörer i svensk skogssektor ser på bioekonomin, samt hur olika politiska vägval påverkar olika intressegrupper. Denna kunskap är viktig för att kunna skapa legitim styrning av bioekonomiomställningen, där skogliga värderingar och intressen avvägs genom inkluderande och transparenta beslutsprocesser. Empiriskt utgår vi från icke-statliga organisationer (Skogsindustrierna, Svenska Samernas Riksförbund, Naturskyddsföreningen), skogsforskare (Umeå Plant Science Centre) och staten (regering och skoglig administration) för att kontrastera synsätt, samt belysa hur olika intressen kan balanseras i statens styrning mot en bioekonomiomställning. Projektet bygger på kvalitativa metoder och inkluderar avnämarna i forskningsprocessen.

Stina Jansson, Kemi, Umeå universitet, stina.jansson@chem.umu.se
Belopp: 7 850 000 kronor
Integrerad omvandling av skogsrester till metan och karboniserade biobaserade material (INFORMAT)
Övergången från en fossilbaserad till en biobaserad ekonomi kommer att kräva mycket mer effektivt nyttjande av material och energi än idag. Materialflöden och kretslopp måste slutas och inga restfraktioner lämnas utan maximerad och optimerad användning. Detta projekt adresserar flera av våra mest angelägna samhällsutmaningar, med huvudsakligt syfte att demonstrera hur skoglig vedbiomassa kan omvandlas till en resurs som kan användas i flera steg för produktion av metan, lignin och biokol, och därigenom föreslå en hållbar lösning för hela värdekedjan samt framställning av nya och effektiva absorbentmaterial för miljötekniska applikationer. Genom detta projekt kommer vi att kunna införliva en riklig råvara i portföljen av råvaror som används för rötning och därmed ytterligare öka produktionen av metan vilket kommer att minska beroendet av fossila resurser för energiproduktion. Detta kommer dels att ha en positiv inverkan på miljön och klimatet genom att minska utsläppen av CO2 och andra föroreningar, men vi ser även en potential att öka investeringarna i nya rötningsanläggningar och därigenom skapa nya arbetstillfällen. Projektets långsiktiga mål är att kunna ta fram en ny skoglig värdekedja som bidrar till att öka omsättningen hos den skogsbaserade industrin.


Niles Hasselquist, Skogens ekologi och skötsel, Sveriges lantbruksuniversitet, niles.hasselquist@slu.se
Belopp: 10 632 000 kronor
Att balansera produktion och ekosystemtjänster från degraderade tropiska regnskogar för att underlätta övergången till en mer hållbar biobaserad ekonomi
Den stora utmaningen för en hållbar biobaserad ekonomi, är att balansera avvägningarna mellan maximerad produktion av råvaror och samtidigt minimera negativa effekter på ekosystemet. I denna studie kommer vi kvantifiera biomassa produktionen samt utvalda ekosystemtjänster över såväl spatiala som temporala skalor i redan etablerade skogsbruksförsök i norra Borneo - ett av världens biologiskt rikaste områden. Projektet består av tre tillsammans nydanande delar: (i) att kvantifiera produktionen av biomassa och kolbindningen mellan olika skogsbrukssystem av varierad intensitet, (ii) att bedöma effekterna av olika systemens påverkan på den biologiska mångfalden, på vattenkvalitén samt kopplingen till människans hälsa genom reglering av sjukdomsvektorer; och (iii) att undersöka variationen inom inhemska trädarters tillväxt, motståndskraft mot miljöförändringar, ekonomiska värden samt effekt på den biologiska mångfalden. Sammantaget integrerar denna ansökan tre unika, dock sammankopplade arbetspaket som möjliggör de första direkta bedömningarna av komplexa interaktioner och återkopplingar mellan ökad produktion och ekosystemtjänster, där det slutgiltiga målet är att identifiera lämpliga approacher för hållbart skogsbruk i en kommande biobaserad ekonomi.


Rajni Hatti-Kaul, Kemi, Lunds universitet, Rajni.Hatti-Kaul@biotek.lu.se
Belopp: 10 001 000 kronor
Farm2Furan: Furaner av jordbruksöverskott
Det finns idag stora mängder biomassa som inte utnyttjas effektivt, som till exempel biprodukter från skogsindustrins produktion av pappersmassa. Jordbruk och livsmedelsproduktion genererar stora flöden rika på resurser som ibland inte utnyttjas på det sätt som ger bäst resursutnyttjande. Projektet Farm2Furan är baserat på ett utnyttjande av restströmmar i svenskt jordbruk som halm, vetekli och havreskal, samt betsocker och melass. Syftet med projektet är att utveckla en värdekedja som är baserad på sidoströmmar från jordbruk och livsmedelsproduktion för tillverkning av viktiga baskemikalier inom ramen för framtidens bioraffinaderi. Hållbarheten i denna värdekedja jämfört med dagens användning kommer att utvärderas. I projektet kommer olika jordbruksbaserade råmaterials tillgänglighet och miljöpåverkan att studeras. Precis som i de flesta delar av världen är spannmål en viktig livsmedelsgröda i Sverige och odlas på 40 procent av åkermarken. Restprodukten vetehalm lämnas kvar i fält eller används för energiändamål, och vetekliet som erhålls vid framställning av mjöl används i djurfoder. Havre utgör mindre än två procent av den globala spannmålsproduktionen, men är en viktig gröda i Sverige och volymen förutses öka. Havreskal bränns idag för värmeproduktion. Odling av sockerbetor som täcker 30 000-40 000 hektar i Sverige, och med en avkastning på mer än 25 ton torrvikt per hektar, förutspås vara en viktig biomassakälla i den nya ekonomin när sockerkvoterna avskaffas 2017. En tvärvetenskaplig forskargrupp med kompetenser inom bioteknik, kemiteknik och miljösystemanalys kommer att engageras i detta projekt tillsammans med en industrigrupp.

Robin Kalmendal, Energi och bioekonomi, SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut, robin.kalmendal@sp.se
Belopp: 8 690 000 kronor
Ensilering av Näringsrika Sidoströmmar från fiskberedning Innebär Lokal Akvakultur med God miljö och Ekonomi (ENSILAGE)
Projektet ENSILAGE har som mål är att undanröja de hinder som gör att biprodukter från svensk industriell beredning av fisk och skaldjur idag inte förädlas och återförs till livsmedelskedjan på ett miljömässigt, ekonomiskt och socialt hållbart sätt. Ett tvärvetenskapligt konsortium bestående av två universitet, ett forskningsinstitut, en kommun och flera företag, skall vidareutveckla och förfina en gammal teknik, ensilering. Problem kopplade till produktkvalitet, såsom oxidativ nedbrytning av värdefulla fettsyror under uppkomst av skadliga oxidationsprodukter, samt hinder för produktens användning i foder till odlad fisk, såsom uppskalning, mild torkning och foderkvalitet, skall lösas. Även förutsättningarna för en bredare användning av projektresultaten skall studeras, såsom marknadspotential, regelverk, tekniska tillämpningar samt ekonomiska incitament och hinder. ENSILAGE skall generera ny, tillämpbar kunskap som möjliggör nya värdekedjor, industriell symbios, ökade intäkter, nya lokala företag och investeringar, ökad sysselsättning i kustsamhällen, minskad miljöpåverkan och ökat anseende för företag inom fisk- och skaldjursindustrin. Andra förväntade effekter är nya samarbeten, vilka bildar fundament för tvärdisciplinär forskning och utveckling med bidrag från universitet, forskningsinstitut, myndigheter och näringsliv.

Göran Lindbergh, Kemivetenskap, KTH, gnli@kth.se
Belopp: 4 680 000 kronor
Ligninbaserade kolfibrer för nya koncept av litium-jonbatterier och natriumjonbatterier
Projektets mål är att utveckla ligninbaserade kolfibrer för användning som elektrodmaterial i litiumjonbatterier och natriumjonbatterier, exempelvis för användning batteri- och hybridfordon, eller för energilagring i det elektriska nätet. Svensk skogsindustri har behov av att hitta alternativa produkter utöver papper och massa, samt nya applikationer för befintliga material. Dagens ligninbaserade kolfibrer är i ett tidigt utvecklingsskede och har än så länge begränsade mekaniska egenskaper. Ligninbaserade kolfibrer har förmågan att fungera som elektrodmaterial och skulle kunna utvecklas till ett elektrodmaterial med lika bra eller bättre egenskaper än grafit, men tillverkade av förnybara råvaror och till en potentiellt lägre kostnad. Dessutom skulle kraven på mekaniska egenskaper hos fibrerna kunna bli lägre. Preliminära resultat från ligninbaserade kolfibrer visar lovande resultat. Det föreslagna projektet kommer att kunna visa lämpligheten av att använde ligninbaserade kolfibrer som elektrodmaterial, liksom tillföra kunskap om hur produktionsprocessen för kolfibrer ska kunna optimeras. Projektet är tvärdisciplinärt och vilar på kunskap om hur kolfibrer kan tillverkas från lignin (Innventia), användningen av kolfibrer i batterier (KTH) och mekaniska egenskaper hos kolfibrer och kolfiberkompositer (Innventia och KTH).

Totte Niittylä, Skoglig genetik och växtfysiologi, Sveriges lantbruksuniversitet, totte.niittyla@slu.se
Belopp: 10 179 000 kronor
Nanoved
Utvecklingen mot biobaserad ekonomi kräver optimerad produktion från skogsbruk. Ved är den huvudsakliga källan till biopolymerer och dess betydelse kommer att öka i framtiden när efterfrågan på förnybara material ökar. Under de senaste åren har fokusen på tillämpad forskning legat på biobränsleproduktion från lignocellulosa medan materialvetenskap har fått relativt lite uppmärksamhet. Nanoved projektet riktar sig mot att öka kunskapen och föra vedbiologin och materialvetenskapen närmare varandra genom att fokusera på produktionen av nanocellulosa från den lämpligaste skogsråvaran. Nanocellulosan är ett intressant lättviktsmaterial och kan ersätta icke-förnybara polymerer i en mängd olika tillämpningar, allt från syrebarriärskikt i förpackningar till biokompositer till bilindustrin. Målet med Nanoved projektet är att identifiera och förbättra den bästa svenska vedkällan för produktionen av nanocellulosa och definiera de genetiska faktorerna som påverkar egenskaper och framställning av nanocellulosa från ved. Fokus ligger på gran som är den ekonomiskt viktigaste trädet i Sverige, och hybridasp som ett snabbväxande trädslag lämplig för svenska trädplantager. Användningen av naturlig variation och moderna förädlingsverktyg för att förbättra lämpligheten av råmaterial för produktionen av nanocellulosa är ett helt outforskat område. Detta projekt förväntas öka värdet av svensk skogsråvara genom att identifiera och förbättra den bästa råvaran för produktionen av nanocellulosa.

Elin Röös, Energi och Teknik, Sveriges lantbruksuniversitet, elin.roos@slu.se
Belopp: 7 596 000 kronor
Innovativa livsmedel från baljväxter för ökad resurseffektivitet i livsmedelssystemet
Den moderna livsmedelsproduktionen är starkt beroende av fossila bränslen och orsakar många negativa miljöeffekter. En stor del av den växtbiomassa som är ätlig för människor, till exempel bönor, ärter och spannmål, används idag som djurfoder. Detta innebär ineffektiv resursanvändning och större klimatpåverkan än om biomassan används direkt som livsmedel, och därför behövs en övergång till mer växtbaserad kost. Syftet med detta projekt är att utveckla klimatsmarta och proteinrika livsmedel från inhemskt odlade baljväxter (t.ex. bönor, linser, ärter), för att öka livsmedelssystemets hållbarhet och stimulera en växande bioekonomi baserad på nya, attraktiva och hälsofrämjande livsmedel. Projektets mål är att: 1) identifiera strategier för att öka användningen av baljväxter som lämpar sig för odling i nordiskt klimat som råvaror i den nordiska kosten, 2) utveckla nya baljväxtbaserade odlingssystem som förlitar sig mer på ekosystemtjänster och mindre på fossila resurser, 3) kartlägga effekter av olika processtekniker på näringskvalitén i nya baljväxtbaserade livsmedel, 4) bedöma den ekonomiska, miljömässiga och sociala hållbarheten i produktionen av livsmedel baserade på inhemsk baljväxtråvara jämfört med importerade råvaror eller kött, och utveckla beslutsstöd för hantering av målkonflikter i utvecklingen av mer klimatsmarta livsmedelssystem. Projektet bygger på transsektoriell samverkan mellan forskare, livsmedelsindustrin, regionförbund, jordbrukare och konsumenter.

Dick Sandberg, Teknikvetenskap och Matematik, Luleå tekniska universitet, dick.sandberg@ltu.se
Belopp: 7 532 000 kronor
Experimentella studier av kapillära fenomen i biobaserade material
Projektet bygger på idén att främja användningen av material och produkter baserade på skogen och agrara biprodukter genom att förbättra kunskapen om deras fukttekniska egenskaper av betydelse för funktionalitet och beständighet i ett hållbarhetsperspektiv. Genom oförstörande experimentella studier i klimatkontrollerad miljö med hjälp av CT-skanning, studeras kapillär vattenupptagning och uttorkning av befintliga och nya biobaserade material. Denna kunskap är idag bristfällig särskilt för vissa nya produkter exempelvis isoleringsmaterial, och är av avgörande betydelse för de biobaserade materialens beständighet och långtidsfunktion i produkter för byggande och boende. Projektets resultat presenteras som en pedagogiskt visualiserad material-egenskapsmatris baserad på experimentella flödesstudier som ger ett underlag för materialval och konstruktiva lösningar för arkitekter, byggare och materialutvecklare. Med detta projekt vill vi lägga grunden till en fortsatt utveckling av biobaserade material. Vi gör detta genom att öka kunskapen om fuktdynamiken och de kapillära fenomen som ligger bakom många skadefall. Resultaten lägger även grund till den material- och produktutveckling som i vissa fall kan bli nödvändig för att motivera biobaserade material i klimatutsatta tillämpningar.

Ann-Christin Rönnberg-Wästljung, Växtbiologi och skogsgenetik, anki.wastljung@slu.se
Belopp: 10 010 000 kronor
Biomassa från Salix för en biobaserad ekonomi

Målet med projektet är att studera alternativa användningsområden av biomassa från salix, t.ex. som råvara för produktion av biobränslen och av nya biokemikalier. Salix är en snabbväxande gröda med hög biomassaproduktion. För att förstå möjligheten att använda salix som råvara i olika processer behöver vi studera hela odlingssystemet hos salix inklusive både ovan- och underjordsprocesser. Salix-kloner kommer att undersökas med avseende på vedens kemiska sammansättning och ultrastruktur, och i laboratorietester kommer klonernas möjlighet att omvandlas till biobränslen och kemikalier att utvärderas. Vi studerar dessutom den biologiska mångfalden under jord för olika salix-kloner samt potentialen att förbättra kolbindning i marken. All information kommer att används i livscykelanalyser för att kvantifiera miljöbelastningen och undersöka den ekonomiska potentialen för olika systemlösningar. Kommersiellt tillgängliga salix-kloner och en population av Salix viminalis-individer där varje klon har karakteriserats med ett stort antal genetiska markörer, kommer att användas. Sambandet mellan vedegenskaper och markörer kommer att kartlägga den genetiska bakgrunden hos vedegenskaperna och identifiera genvarianter av betydelse för den fenotypiska variationen samt korrelera dessa gen- och fenotypiska varianter till en specifik slutprodukt. Resultaten från projektet kommer att ge verktyg för en diversifierad produktutveckling av Salix för t.ex. biodiesel, biogas och värdefulla kemikalier.

Joachim Strengbom, Ekologi, Sveriges lantbruksuniversitet, joachim.strengbom@slu.se
Belopp: 5 395 000
Är nuvarande metoder för naturvärdesbedömning av skog korrekta, objektiva och kostnadseffektiva?

Tillförlitliga och effektiva metoder för att identifiera naturvärden är viktiga för att utveckla en hållbar biobaserad ekonomi. Minst lika viktigt är att de områden identifierade som lämpliga för produktion inte hyser skyddskrävande arter. Av praktiska och ekonomiska skäl bedöms bevarandevärde nästan uteslutande genom indirekta metoder där olika indikatorer inventeras istället för de skyddsvärda arterna. I Sverige används sådana metoder för att bestämma vilka områden som ska undantas skogsbruk med syfte att bevara biologisk mångfald. Överraskande nog har den vetenskapliga grunden för befintliga metoder aldrig utvärderats, vilket innebär att enbart i Sverige har mer än en miljon hektar skogsmark avsatts med metoder som inte är evidensbaserade. I det föreslagna projektet utvärderar vi tre metoder för att bedöma bevarandevärde. Vi jämför resultaten av bedömda naturvärden med resultaten av detaljerade fältinventeringar av strukturer och faktiska artförekomster. Vi utvärderar skillnader mellan metoderna och om sambanden mellan indirekt utpekade naturvärden och faktisk mångfald av strukturella element och artförekomster påverkas av skogstyp, geografiskt område och det omgivande landskapets naturvårdskvalitet. Ett viktigt syfte med projektet är att identifiera styrkor och svagheter med befintliga metoder, med målet att förbättra noggrannhet, objektivitet och kostnadseffektivitet. Skogsstyrelsen stödjer projektet genom att täcka kostnader för delar av fältinventeringarna.

Henrik Stålbrand, Kemi, Lunds universitet, henrik.stalbrand@biochemistry.lu.se
Belopp: 7 500 000 kronor
Nya gröna material och funktionella kemikalier från hemicellulosa genom enzymatisk förädling

I den framtida bioekonomin är det viktigt att ersätta fossila råvaror med förnybara. Detta gäller inte bara produktion av biobaserat bränsle utan också hållbar produktion av material och kemikalier. Detta kan åstadkommas genom att etablera bioraffinaderier, dvs processer som omvandlar växtbaserad råvara till produkter. I sammanhanget är gröna biologiska produktionsmetoder attraktiva. En sådan metod är att med hjälp av naturliga enzymer katalysera specifika reaktioner med växtråvara som bas och omvandla den till värdefulla produkter. Sådana enzymer kan utvinnas från bakterier och svampar och produceras med hjälp av genteknik i odlingstankar. I projektet inriktar vi oss mot enzymatisk omvandling av en polysackarid, hemicellulosa, till nya material (förpackningsfilmer) och funktionella kemikalier (tensider och bioplaster). Separationsteknologi är också en viktig del i projektet. Hemicellulosa finns i alla växter som en viktig komponent i cellväggen som också byggs upp av bl a cellulosa. Den dominerande hemicellulosan i barrträd är polysackariden galaktoglukomannan (GGM) som utgör ca 25 procent av vedens torrvikt. Trots att GGM är rikligt förekommande används GGM i sig inte idag kommersiellt utan släpps oftast ut i avfallsströmmar från skogsindustrin, t ex vid massatillverkning. I projektet vill vi förbättra utvinningen av GGM och med olika tekniker utveckla GGM-molekyler som är användbara som tensider i tekniska formuleringar och hygienprodukter. Projektet inkluderar företag som spänner över hela värdekedjan från skogsindustri till material- och kemikalieindustrin. Sammantaget kommer projektet bidra till att GGM i framtiden kommer kunna bli en helt ny råvarubas i bioekonomin, möjliggjort med hjälp av industriell biokatalys där enzymer spelar en central roll.

Martin Schroeder, Ekologi, Sveriges lantbruksuniversitet, martin.schroeder@slu.se
Belopp: 6 900 000 kronor
Introduktion av främmande trädslag i Sverige - riskerna för skador orsakade av insekter och för minskad biodiversitet

Med främmande trädslag kan man öka biomassaproduktionen och sprida riskerna förknippade med klimatförändringen till flera trädslag. Men att använda främmande trädslag medför också ekologiska risker. Två sådana risker, som nästan inte alls har studerats, är skador orsakade av insekter och negativa effekter på biologisk mångfald. Vi studerar risken för barkborreskador och i vilken mån främmande trädslag kan utgöra livsmiljö för vedlevande arter. Målet är att ta fram kunskap som säkerställer ett hållbart nyttjande av främmande trädslag. Frågeställningarna är:
(1) Hur känsliga är främmande trädslag för träddödande barkborrar?
(2) Ökar främmande trädslag risken för etablering av exotiska barkborrar?
(3) Hur mycket skiljer sig artsammansättning av vedlevande arter mellan inhemska och främmande trädslag?
(4) Är barkborrerisken och vedens lämplighet för vedlevande arter relaterad till hur närbesläktade de främmande trädslagen är med de inhemska? Projektet innefattar de främmande trädslagen sitkagran, Douglasgran, contortatall och hybridlärk samt vår inhemska gran och tall. Känsligheten för barkborrar och lämpligheten för vedlevande arter jämförs mellan trädslagen i fält och laboratorieexperiment. Slutligen skriver vi en syntes om riskerna med främmande trädslag. Denna föregås av en dialogprocess med intressenter som har olika inställning till främmande trädslag.


Martin Weih, Växtproduktionsekologi, Sveriges lantbruksuniversitet, martin.weih@slu.se
Belopp: 7 165 000 kronor
Klimatanpassad poppel genom effektivare växtförädling och bättre verktyg för att matcha odlingsmaterial och plats - utveckling av poppelmarknaden i Sverige och Baltikum
Det finns idag ett växande behov av råvaror för energisektorn, massa- och träfiberindustrin i Sverige och Baltikum. Kraven på ökande volymer av biomassa kan delvis mötas med odling av snabbväxande poppel i kommersiell skala. Dagens brist på växtmaterial som är anpassad till de lokala klimat- och dagslängdförhållandena är ett hinder för produktion av biomassa från poppel, som därför är en underutnyttjad resurs i Norden och Baltikum. För att undanröja detta hinder, syftar detta projekt till att (1) identifiera växtegenskaper som är viktiga för anpassningen till (nuvarande och framtida) klimatförhållanden i olika delar av Norden och Baltikum; (2) utveckla effektiva växtförädlingsverktyg för snabb produktion av klimatanpassade poppelkloner; och (3) utveckla affärsplaner för en situation i framtiden där vi har bättre växtmaterial och bättre verktyg för att anpassa växtmaterialet till de lokala klimatförhållandena. För att möta dessa mål, kombinerar detta projekt fältobservationer längs en breddgradsgradient med utveckling av mekanistiska modeller, växtförädlingsverktyg och affärsplaner. Projektet kommer att föra samman akademisk spetskompetens inom poppelodling och molekylärbiologi med ett kommersiellt företag som arbetar med utveckling och marknadsföring av poppelsorter i Norden och Baltikum.


Uno Wennergren, Fysik, Kemi och Biologi, Linköpings universitet, uno.wennergren@liu.se
Belopp: 9 900 000 kronor
Ekonomiskt lönsam återvinning bio-/stallgödsel - rumsliga scenarioanalyser
Projektets mål är att analysera möjligheterna att uppnå lönsamhet för uthållig användning av bio-/stallgödsel och organiskt avfall i Sverige. I projektet kommer vi även göra motsvarande analys för Pakistan och kartlägga möjligheterna för ökad livsmedelsproduktion och därmed minskad hunger och svält via ökad användning av bio- och stallgödsel. Utgångspunkten är att uppnå mål för ett land som helhet men anpassa strategier utifrån lokala behov och förutsättningar. Det nyskapande är att utgå ifrån detaljerad rumslig analys av näringsbehov i växtproduktionen jämfört med tillgång på näring från djurhållning och annat som generar näringsrikt avfall. Därefter beräknas kostnader för transporter för återanvändning av gödsel och organiskt avfall. Denna rumsliga analys görs genom att kombinera flera databaser: blockdatabasen för gröda och areal, databaser på djurhållning, befolkning, samt nationella databaser för reningsverk, anläggningar som hanterar organiskt avfall mm. De lokala strategierna som kommer att utvärderas och fördelas över landet är: rumslig och kapacitets-omfördelning inom lantbruket, biogas-enheter, utveckling inom transportsektorn, och tekniska innovationer för återanvändning av näring. För att kunna uppnå målen är gruppen sammansatt av fyra kompetenser: (i) teoretisk och rumslig analys (ii) övergödning och omsättning av näringsämnen (iii) optimeringslära (iv) industriell miljöteknik. Företag & organisationer inom biogassektorn, lantbruk, avfall, och reningsverk deltar.


Lars Wågberg, Fiber- och polymerteknologi, KTH, wagberg@kth.se
Belopp: 4 589 000 kronor
Expanderbara cellulosa kapslar
Projektets mål är att tillverka expanderbara cellulosakapslar som kan expandera ifrån 10µm till 40µm vid värmning. Syftet är att tillverka helt förnyelsebara ihåliga cellulosakapslar som t ex kan ersätta syntetiska, expanderbara, polymerkapslar som idag används i olika applikationer allt ifrån strukturerade tapeter till blindskrift. Förutom dessa applikationer kan de ihåliga kapslarna med fördel användas för kontrollerad frisättning av medicinska preparat avsedda både för oralt intag och för injektioner i lämpliga vävnadspositioner. Eftersom cellulosa är ett förnyelsebart material passar den in i den framtida cirkulära kemin och den har enastående mekaniska och strukturella egenskaper. Dessutom skapar inte cellulosa några autoimmuna reaktioner vilket gör det möjligt att använda de tillverkade kapslarna i applikationer där cellulosan kommer i kontakt med mänsklig vävnad. De nya cellulosakapslarna måste a) kunna expandera substantiellt när de utsätts för ett extern stimuli utan att brista b) ha goda barriäregenskaper som tillåter en hög volymexpansion utan att skalet brister c) tillåta en kontrollerad frisättning av aktiva komponenter under en längre tid.  Vi har nyligen utvecklat nya metodiker dels för att tillverka cellulosakapslar med tunna och täta skal och dels har vi lyckats modifiera fibrer och fibriller så att de uppvisa termoplastiska egenskaper. Genom att använda en combination av dessa tekniker kommer det att vara möjligt att tillverka expanderbara cellulosaskal.


Internationell samverkan


Inka Bohlin, Skoglig resurshushållning, Sveriges lantbruksuniversitet, inka.bohlin@slu.se
Belopp: 2 002 000 kronor
Addera värde av icke-träbaserad skogsprodukt som del av ekosystemtjänster: Förbättra skattning och kartering av bärtillgång

Syftet med detta forskningsprojekt är att tillhandahålla ett beslutsunderlag för en hållbar förvaltning av ätliga bär samt förbättra kartläggningen och prognostisering av bärtillgång i skogslandskapet. Detta är viktigt eftersom vilda bär är av stor vikt i skogsekosystemet och utgör ett bra exempel på icke-träbaserade skogsprodukter i en biobaserad ekonomi. Vi kommer att utveckla metoder för att skatta tillgång av skogsbär i olika skalor från provytor till stora områden genom användning av hjälpinformation, kalibrera skattningarna av bärtillgång under en säsong samt skapa modeller för beslutsstödsystem. Vi undersöker också scenarier på landskapsnivå för utveckling av bärtillgång givet olika alternativ för skogens skötsel. Våra resultat möjliggör utvärdering av förekomst, frekvens och fördelningar av bärtillgång från bestånd till regional och nationell nivå samt det långsiktiga förhållandet mellan bär- och virkesproduktion i skogslandskapet. Den förbättrade informationen kan användas i skoglig flermålsplanering och för utvärdering av bärtillgång som ekosystemtjänst i en biobaserad ekonomi. Identifiering av bestånd med hög produktion av skogsbär samt kunskap om hur årliga klimatväxlingar påverkar bärtillgången kan användas för att utveckla nästa generations prognoser av bärtillgång riktade till den stora allmänheten. Ur vetenskaplig synvinkel ger projektet också kunskap om utmaningar och möjligheter för att förutsäga och kartlägga icke-träbaserade skogsprodukter i boreala skogar.


Elton Hudson, Bioteknologi, KTH, huds@kth.se
Belopp: 2 000 000 kronor
Användning av Cupriavidus necator för mikrobiell omvandling av biologisk syntesgas till baskemikalier
Biomassa är en viktig naturresurs i Sverige. Förbränning av biomassa ger energi för uppvärmning av närliggande städer, olja för industriella processer och bilbränslen. Biomassa skulle dock kunna bidra med ännu mer. Det här projektet utforskar ett nytt sätt att fånga upp och konvertera några av de gaser som produceras genom ofullständig förbränning av biomassa eller avfall från biomassa. Gaserna kallas syngas. Om bakterier kunde konsumera denna syngas skulle de kunna konvertera den till många användbara produkter - inte bara värme och bränsle. Det är viktigt att välja rätt bakterier för den här uppgiften. Bakterierna måste både kunna metabolisera syngas och kunna skapa värdefulla och användbara produkter. Metabolismen måste studeras noggrant och genetisk modifiering kan vara nödvändig. Det här projektet kommer att testa nya bakterier för metabolisering av syngas. Bakteriernas kallas Cupriavidus och de har använts under många år inom bioteknologiindustrin för tillverkning av biologiskt nedbrytbara polymerer som används för stygn och medicinska implantat. Vi kommer att använda genteknik för att ge Cupriavidus förmågan att metabolisera alla beståndsdelar i syngas. Vi kommer även att studera hur Cupriavidus växer på syngas samt använda bioinformatik för att följa beteendet hos varje gen. Vår data kommer att användas i matematiska modeller av cellmetabolismen, vilket kommer hjälpa oss att hitta begränsande steg i syngaskonverteringen. Slutligen så har bakteriell konvertering av syngas potential att vara ett mångsidigt och lönsamt sätt att använda biomassa. Projektet kommer att dra nytta av den bioinformatiska kapaciteten hos värduniversitet på SciLifeLab, och expertis inom mikrobiell fysiologi och fermentering hos samarbetspartnern i Münster, Tyskland.


Carina Olsson, Material, Swerea IVF, carina.olsson@swerea.se
Belopp: 1 868 000 kronor
Hydrofobering (ett materials förmåga att absorbera vatten) av cellulosa genom miljövänlig kemi - ett sätt att bredda användningsområdet för vedbaserade textilfibrer
Marknaden för textilfibrer, i synnerhet textilfibrer från förnybara källor, förväntas växa betydligt under de kommande decennierna. Träbaserad cellulosa är en lovande råvara för hållbara textilfibrer. En nackdel med regenererade cellulosamaterial är dock tendensen att absorbera vatten, vilket begränsar de möjliga tillämpningarna av materialet. Genom justering av hydrofiliciteten (en vätskas förmåga att sprida sig över en yta), hos hela eller bara ytan av cellulosamaterialet, öppnas nya möjligheter för användningen av cellulosa, både i textila tillämpningar och för kompositer.

I detta postdok-projekt kommer jag att undersöka metoder för att minska de hydrofila egenskaperna hos regenererad cellulosa i form av textilfilament. Kemisk modifiering av cellulosa kommer att utföras med moderna tekniker, utan miljö- och hälsovådliga lösningsmedel. Genom så kallad "klick-kemi" och plasmatekniker kan uppkomst av biprodukter kontrolleras eller helt undvikas. Kemisk modifiering kommer att ske före eller efter upplösning av cellulosan och tillverkning av filament, vilket bland annat kommer att ske med den nyutvecklade processen Ioncell-F vid Aalto University i Helsingfors. Grundlig karakterisering av de spunna fibrerna, både på Aalto University och på Swerea IVF, kommer att hjälpa mig att förstå effekten av den hydrofoba modifieringen på kemiska och mekaniska egenskaper hos de spunna textilfibrerna och ge återkoppling för att optimera processerna.


Sang-Hyun Pyo, Kemi, Lunds universitet, sang-hyun.pyo@biotek.lu.se
Belopp: 1 954 000 kronor
Biobaserade och koldioxidneutrala kemikalier och polymerer från CO2 och biomassa
Syftet med projektet är att ta fram en bio-baserad kemikalieplattform från förnybara energikällor och med hjälp av mikroorganismer. Kemikalier som metanol, formaldehyd och dimetylkarbonat ska kunna framställas med hjälp av CO2. Processen kommer att ge 100 procent koldioxidneutrala kemikalier och polymerer. Projektet kommer att genomföras inom en överenskommelse (MOU) mellan Institutionen för kemi, Lunds universitet och Centrum för växthusgaser Resources, KRICT, Sydkorea.


Elisabeth Wetterlund, Teknikvetenskap och Matematik. Luleå tekniska universitet, elisabeth.wetterlund@ltu.se
Belopp: 1 997 000 kronor
Integrering av förnybara elsystem med biomassasektorn: med fokus på extrema meteorologiska händelser
Bioenergi kan ge möjligheter att underlätta integrering av intermittent förnybar elproduktion i elsystemet, t.ex. genom bioraffinaderier som producerar elektrobränslen. Vi kommer tillämpa en modellbaserad metod för att undersöka vilken roll tekniklösningar för användning av skogsbiomassa kan spela i elsystem med höga andelar intermittent förnybar elproduktion. I synnerhet utvärderar vi hur omvandlingstekniker för biomassa kan användas för att hantera extrema meteorologiska händelser i dessa system. Eftersom befintliga energisystemsmodeller saknar den spatiala och/eller temporala detaljnivå som krävs för att kunna angripa forskningsproblemet utvecklar vi en ny integrerad modell baserad på de existerande modellerna BeWhere (biomassasystem) och COPA (förnybara elsystem). Modellen tillämpar vi sedan på olika framtidsscenarier för Sverige. För att kunna utvärdera olika integreringsalternativ spelar spatial såväl som temporal upplösning en viktig roll och i modellutvecklingen balanserar vi därför beräkningsbarhet mot resultatkvalitet. Forskarna i projektgruppen har gemensamt varit delaktiga i utvecklingen av BeWhere-modellen och har samtidigt kompletterande kompetenser med avseende på modellering av biomassa- och elsystem med stor andel förnybart. Detta projekt genomförs som ett internationellt samverkansprojekt, som kommer att gynnas av deltagarnas respektive styrkor. Samtidigt kommer projektet bidra till en intensifiering av utbytet mellan forskargrupperna.


Forskarskolor för doktorander

Deniz Koca, CEC Centrum för miljö- och klimatforskning, Lunds universitet, deniz.koca@cec.lu.se
Belopp: 4 008 000 kronor
En tvärvetenskaplig forskarskola för främjande av omställning till en biobaserad ekonomi
En hållbar övergång till bioekonomi kräver en omställning på systemnivå av befintliga socioekonomiska, ekologiska och tekniska system på ett sätt som upprätthåller och inte minskar jordens kapacitet. En sådan omställning förutsätter både en hållbar produktion och tillgång till biomassa för livsmedel, övriga biomassaprodukter, ny smart teknologi, juridiska ramar, förändring av konsumtionsmönster och nya institutionella organisationer som kan koppla samman olika önskemål/behov från det breda av sektorer i hela biomasskedjan.

Att enas om rättsliga ramar, formulera politik och statliga åtgärder, betydande industriella investeringar samt uppnå en samhällelig acceptans är alla mycket komplexa frågor. De radikala förändringar som behövs för en verkligt hållbar bioekonomi innebär ett starkt behov av systemtänkande, innovation inte bara inom teknik utan även i styrning, företagande och sociala system liksom brett engagemang från intressentsektorer såväl som samhällets acceptans.

Vi föreslår en tvärvetenskaplig forskarskola för att främja övergången till bioekonomi med det övergripande syftet att utveckla kompetensen hos deltagande studenter för att i) anta systemtänkande i syfte att identifiera och utvärdera hela skalan av tekniska, ekonomiska, sociala och ekologiska utmaningar och möjligheter i övergången till en biobaserad ekonomi; och ii) gå i spetsen för innovativ trans/tvärvetenskaplig forskning för en hållbar bioekonomi på den internationella arenan.

 

FoU-projekt framtidens forskningsledare

Mari Jönsson, ArtDatabanken, Sveriges lantbruksuniversitet, mari.jonsson@slu.se
Belopp: 3 967 000
Naturvårdsnyttan med hänsynsytor - från mönster till processer

Det finns ett stort behov att kombinera bevarande av biologisk mångfald och produktion av biomassa i boreala skogar. Hänsynsytor som sparas på hyggen är numera en utbredd och accepterad naturvårdsåtgärd inom skogsbruk i Norden och runt om i världen, med potential att främja biologisk mångfald och naturvärden på en global skala. Trots detta finns förhållandevis lite kunskap om betydelsen av hänsynsytornas storlek och läge för att främja biologisk mångfald och naturvärden i brukade skogar långsiktigt. Målet med detta projekt är att förbättra situationen i nära dialog med skogsförvaltare och tillsammans anlägga ett experiment enligt BACI-metoden (före-efter-kontroll-inverkan) för att långsiktigt undersöka hur variation i hänsynsytans storlek, beståndsstruktur, markfuktighet och klimatologiska kanteffekter påverkar (1) abundans, artsammansättning, överlevnad, tillväxt, vitalitet och etablering av mossor och vedlevande svampar i och utanför hänsynsytan, (2) sammansättningen av vedsvampsamhällen och deras vednedbrytande förmåga, samt (3) ta fram riktlinjer för vilken storlek, beståndsstruktur och markfuktighet som gör att hänsynsytor kan fungera som "livbåtar" för arter från den tidigare, äldre skogen. Vi är speciellt intresserade av att undersöka hur arternas överlevnad och etablering påverkas av deras bevarandestatus och funktionella egenskaper men också hur den totala funktionella mångfalden påverkas av hänsyn till storlek och läge.


Per-Olof Syrén, Kemivetenskap, KTH, per-olof.syren@biotech.kth.se
Belopp: 6 763 000 kronor
AWESOM
Syftet med detta interdisciplinära forskningsprojekt är att bidra till ett mer hållbart samhälle och en bättre miljö genom att använda gröna tekniker för att generera nya och förnybara biomaterial från underutnyttjade extraktivämnen i biomassa från skogen. Extraktivämnen finns bland annat i riklig mängd i bark och sågspån och utgör upp till sex procent av träets vikt vilket motsvarar två megaton råmaterial i Sverige varje år. Genom att förädla denna idag underutnyttjade resurs bidrar vi till framställning av nya och gröna material. Vi kombinerar AWESOM en slags bioteknik med exotiska bakterier, biokatalys och materialvetenskap för att aktivera latenta byggstenar från skogen. Detta möjliggör generering av biobaserade och förnybara polyesterlika material som är bionedbrytbara, i motsats till exempelvis polyeten som består i naturen under lång tid och skadar marina habitat i form av mikroplast. Genom att sammanföra ett internationellt konsortium med deltagare från industri representerade av Holmen, Perstorp och NovoZymes samt ledande expertis i biokatalys och materialvetenskap har projektet således en stor potential att bidra till ett grönare samhälle i framtiden.


Francisco Vilaplana, Bioteknologi, KTH, franvila@kth.se
Belopp: 10 000 000 kronor
Biobaserade Multifunktionella Material och Additiver från Spannmåls Biprodukter
Spannmålsförädling genererar stora volymer av biomassabiprodukter som innehåller värdefulla polysackarider och andra värdefulla ämnen. I detta projekt kommer vi att utveckla multifunktionella biobaserade material (filmer, hydrogeler) och additiver (mjukgörare) ifrån de isolerade biomolekylerna från vete, korn och havre biprodukter (kli, skal och halm). Biobaserade mjukgörare kommer att produceras från de lågmolekylära oligosackarider. Biobaserade filmer och hydrogeler ska utvecklas, som kombinerar excellenta barriäregenskaper, mekanisk hållfasthet och viskositet, med deras egna funktionaliteter som antioxidanter och UV-absorberande. De utvecklade produkterna kommer att testas för potentiell användning som aktiva livsmedelsförpackningar, förtjocknings- och bindemedel, och som mjukgörare i ersättning av fossilbaserade alternativ. Projektet ska skapa den vetenskapliga kunskapen för att implementera en värdekedja från spannmålsbiprodukter till högvärdiga biobaserade produkter med multifunktionella egenskaper, som bidrar till en effektiv användning av resurser.

Emilie von Essen

2016-06-22