Kan gräs bli framtidens kläder?

När protein utvinns ur gräs och klöver återstår en fiberrik presskaka. Den innehåller bland annat cellulosa, samma ämne som används för att tillverka textilfiber av trä.

– Cellulosan är densamma oavsett om den kommer från ett träd eller från gräs. Skillnaden är hur lätt vi kan komma åt den, säger Diana Bernin, universitetslektor vid institutionen för kemi och kemiteknik på Chalmers.

Tillsammans med postdoktorn Leandro Cid Gomes har hon undersökt hur cellulosan i presskakan kan tas till vara. Han är också huvudförfattare till den vetenskapliga artikel där forskarna presenterar sina resultat: Green Biorefinery Side Stream as a Source of Chlorophyll Pigments, Lignin, and Cellulose for Textile Fibers.  

 Samma cellulosa – men lättare att komma åt

 Träd är uppbyggda för att stå emot väder och vind under många år. Det gör också cellulosan svårare att frigöra. I gräs är fibrerna mer lättillgängliga.

– Vi kan använda enklare kemi och mindre mängder kemikalier för att få fram fibrerna. Det sparar också energi, säger Diana Bernin.

Men hur stor miljö- och resursvinsten faktiskt kan bli är ännu inte klarlagt.
– Miljö- och resursvinsten behöver undersökas mera. Vi har jobbat med en process på labbskala och det är svårt att jämföra med en process i industriell skala. Nästa steg är att testa processen på pilotnivå och jämföra med en storskalig industriell process. 

Från presskaka till stickat prov

 Diana Bernins forskargrupp har tidigare arbetat med andra restströmmar från jordbruket, bland annat vetestrå och havreskal. Nu har forskarna också lyckats framställa cellulosamassa ur presskakan från vall.

– Vi har framställt massan från presskakan, som är brun och grön till att börja med, och visat att den uppfyller kraven, till exempel på renhet, för en textilmassa. I samarbete med Aarhus Universitet och Textilhögskolan i Borås har vi kunnat spinna en fiber med vår massa och även sticka ett litet prov med fibrerna.

Men varför är just textilier intressanta?
– Målet har varit en produkt med ett högt värde och då är det textilfiber som gäller. Man skulle också kunna tänka sig förpackningar, men det vore mycket bättre med en produkt som kan användas länge och eventuellt återvinnas.

En del av ett större forskningsarbete

 Att framställa textilfiber ur gräs och klöver är en av flera möjligheter som undersöks inom forskningen om gröna bioraffinaderier. Där är målet att ta vara på fler delar av växten och samtidigt utveckla ett jordbruk som använder mark och resurser mer hållbart.

I det svensk-danska projektet Green Valleys har forskare, lantbrukare och andra aktörer arbetat med hela kedjan – från odling och skörd till proteinutvinning, biogas och andra biobaserade produkter. Två demonstrationsanläggningar, en vid Naturbruksskolan Sötåsen i Sverige och en vid Aarhus universitet i Danmark, har gjort det möjligt att pröva tekniken i praktiken.

Chalmersforskarna Christel Cederberg och Göran Berndes, vars forskning vi tidigare har berättat om, har bland annat undersökt hur vallodling påverkar jordbruksmarken, vilka miljövinster som kan uppstå och hur olika användningar av biomassan påverkar resursbehovet.

En viktig fråga är vad som ska hända med presskakan efter proteinutvinningen. Den har hittills framför allt använts till biogas, men kan också innehålla råvaror för nya material.

Diana Bernins forskargrupp deltog inte formellt i Green Valleys, men arbetar nu vidare med cellulosan inom Land2Value, där forskningen fortsätter med fler samarbetspartner, även från Norge.

Fler produkter – men hur ska de kombineras? 

Kan materialutvinning och biogasproduktion kombineras så att mer av presskakan tas till vara? Det återstår att undersöka.

– Hmm, bra fråga! Vi har inte tittat på detta, men det vore så klart toppen om man kunde få ut flera produkter. Vi har i vår artikel också visat att det går att utvinna lignin och pigmentet klorofyll från presskakan, men om det går att kombinera med att framställa biogas kan jag tyvärr inte svara på. Presskakan innehåller inte bara cellulosa. Målet är att få ut så många användbara molekyler som möjligt.

Från laboratorium till textilproduktion

 Att framställa cellulosamassa är en sak. Att tillverka textilfiber av den är en annan. Även om gräsets cellulosa är lättare att frigöra än träets återstår frågan hur hela processen kan göras resurseffektiv.

– Vi tar fram massan, men vi har inte utrustningen för att göra själva textilfibern. För att framställa fibern behöver massan först lösas upp och sedan fällas ut igen. Viskos är en vanlig textilfiber, men tillverkningen kräver användning av giftiga kemikalier. Den processen vill vi inte använda. När man har löst upp massan behövs en spinndysa som man kanske kan jämföra med en potatispress. Och en sådan har vi tyvärr inte i vårt labb, säger Diana Bernin.

– Nästa steg är att vi tillverkar massa i större skala, men det kan vi inte göra på Chalmers. Vi jobbar också vidare med att optimera upplösningen, det vill säga försteget till att göra fiber av vår massa, och det kan vi göra i vårt labb. Om vår massa fungerar med den miljövänliga framställningen av textilfiber, det vill säga inte viskosprocessen, som just nu utvecklas av det svenska företaget TreeToTextile, då har vi kanske en miljövänlig fiber i framtiden.

Men det finns också frågor kring själva råvaran.
– Vi behöver också kolla på olika sorters gräs, men även hur länge presskakan kan förvaras och hur den ska förvaras innan den blir till textilmassa. Ska man torka presskakan eller frysa in den? Det relaterar ju också till miljö- och resursvinsten. Det finns många frågor kvar innan vi kommer att ha en process för att framställa textilmassa från presskakan, och dem ser vi fram emot att kunna besvara inom en nära framtid.

Fakta: Från gräs till flera produkter

Vall: Gräs och klöver som odlas på åkermark, traditionellt framför allt som djurfoder. Vallodling kan också bidra till bättre markstruktur och ökad mullhalt.

Protein: Kan utvinnas ur färskt gräs och klöver och användas som djurfoder, bland annat som alternativ till importerad soja.

Energi: Restströmmarna efter proteinutvinningen kan användas för att producera biogas.

Material: Den fiberrika presskakan innehåller cellulosa som kan användas som råvara för biobaserade material, bland annat textilfiber. Presskakan innehåller även lignin och klorofyll.

Green Valleys: Ett svensk-danskt forsknings- och samverkansprojekt om gröna bioraffinaderier, med demonstrationsanläggningar i Sverige och Danmark. Chalmers var en av flera forsknings- och samverkansparter.

Land2Value: Ett fortsättningsprojekt med fler samarbetspartner, bland annat från Norge. Diana Bernins forskargrupp deltar och undersöker hur cellulosan och andra ämnen i presskakan kan tas till vara.

Läs mer

Vetenskaplig artikel i ACS Sustainable Chemistry & Engineering

Green Valleys – Agroväst

Land2Value