Ett av problemen med pappersåtervinning är att fibrerna stelnar under avvattnings- och torkningsprocesserna, även känd som hornifiering. Samma sak händer till exempel med disktrasor; de stelnar med tiden. Ny forskning kan nu förklara mekanismerna för hornifiering, kunskap som gör det möjligt för oss att återvinna pappersfibrer många fler gånger jämfört med den nuvarande gränsen på mellan fem och sju gånger.
Verket publiceras i tidskriften Cellulose .
– Genom våra studier vet vi nu vid vilken torrhetsgrad horningsprocessen börjar, redan vid en torrhalt på 20 procent, säger Björn Sjöstrand, docent i kemiteknik från Vetenskapsrådet.
"Vi vet också vid vilka temperaturer horning börjar, redan vid temperaturer så låga som 40°C, men de största förändringarna ses vid temperaturer över 100°C. Lösningsmedlet spelar också roll; om vi byter ut vattnet i pappersmassan med andra lösningsmedel, det minskar hornifieringen. Detta innebär att vätebindningarna som bildas i vattenmiljön bidrar till hornificeringen av fibrerna."
Forskningsresultaten presenterades under Ekmandagarna 2024, en årlig konferens som anordnas av Svenska Mass- och Pappersingenjörernas Riksförbund (SPCI). Resultaten finns också i flera nyligen publicerade vetenskapliga artiklar.
"Det var en stor ära att få möjligheten att presentera våra resultat på årets Ekmandagarna, som samlar många deltagare från hela pappersindustrin, både akademiker och representanter från industrin. Vår förhoppning är att denna forskning kan bidra till förbättrad pappersåtervinning där de fibrer kan återvinnas många fler gånger, säger Sjöstrand. "Dessutom kan denna nya kunskap om hornifieringsprocessen leda till minskad användning av råvaror i papperstillverkning, eftersom det möjliggör närmare kontroll av pappersmaterialens hållbarhetsegenskaper."
Större insikt i processen för hornifiering har många fördelar. Forskningen kan förhoppningsvis bidra till nya avvattningsprocesser för industrin, vilket i sin tur skapar fler återvinningsmöjligheter och förbättrade produktegenskaper.
Pappersingenjörer hoppas att det ska gå att cirkulera fibern upp till 25 gånger, jämfört med fem till sju gånger idag. De viktigaste områdena där kunskap om hornifiering kan tillämpas är avsalumassa, torra utskott, återvinning, dissolving massa och mikro- och nanocellulosaapplikationer.
Forskningen ger nya insikter om hornifiering, ett forskningsområde med potential att ge fler möjligheter för skogsindustrin att förstå förändringarna i träfibrernas bindningsförmåga under avvattningsprocessen. Hornification är när kemiska bindningar uppstår inuti fibrerna.
Detta förhindrar fibrerna från att svälla och minskar deras flexibilitet och yttre fibriller. Flexibla fibrer och yttre fibriller är viktiga för att utveckla hållfasthetsegenskaper vid tillverkning av kartong och papper.
– Genom att använda färre fibrer men ändå behålla samma nivå av mekanisk prestanda i produkterna får man ett mer optimerat utnyttjande av råvarorna, säger Sjöstrand. "Detta innebär att resultatet av vårt projekt kommer att bidra till både ökad återvinning och mer hållbar resursanvändning."
Mer information: Mozhgan Hashemzehi et al., Grader av horning i barr- och lövvedskraftmassa under torkning från olika lösningsmedel, Cellulosa (2024). DOI:10.1007/s10570-023-05657-z
Tillhandahålls av Vetenskapsrådet
