Nya material och produkter baserade på förnybar bioråvara

Transkript

1 En strategisk forsknings- och innovationsagenda för Nya material och produkter baserade på förnybar bioråvara Inledning Denna strategiska forsknings- och innovationsagenda beskriver vad som måste göras för att skapa fler innovationer baserade på förnybar skogsråvara. Agendan fokuserar på nya material, produkter och tjänster. Agendan har sin utgångspunkt i delar av den svenska nationella forskningsagendan NRA (NRA 2020, men adderar innovationsstrategiska frågor. Syftet är att öka värdet från skogsråvaran i form av nya produkter som antingen kan ersätta dagens fossilbaserade material eller tillföra nya värden i helt nya produkter. Omställningen till en biobaserad samhällsekonomi kommer inte gå av sig själv. Ett nytt grepp behövs för att möjliggöra nödvändig innovation. Enbart forskningsaktiviteter inom en bibehållen fossilbaserad ekonomi kan omöjligt leda hela vägen fram. Den här agendan omfattar därför förutom forskningsaktiviteter, uppskalning och demonstration även aktiviteter för att identifiera de politiska och strukturella förutsättningarna som krävs för ett skifte till en biobaserad ekonomi. Dessutom är det nödvändigt att kritiskt granska marknadsförutsättningarna för de nya produkter som ska tas fram, hur de nya värdekedjorna bör se ut och vad som krävs för att framgångsrikt kunna leverera in i dem. För att nya innovationer ska komma till stånd krävs dessutom ett utökat samarbete mellan flera näringsgrenar. Visionen för denna agenda, Sverige har under tjugoförsta århundradets första hälft genomfört omställningen till en biobaserad samhällsekonomi ansluter mycket väl till de visioner som arbetats fram av FTP (den europeiska skogsplattformen), NRA samt av Skogsindustrierna. Den svenska skogsindustrin är en stark och viktig näring för Sverige sedan många decennier. Näringen står nu inför stora utmaningar med vikande efterfrågan på framför allt grafiska produkter, produktionsöverkapacitet och konkurrens från andra delar av världen med billigare råvara och arbetskraft. Samtidigt ökar klimathotet och en övergång mot en biobaserad ekonomi är nödvändig. Här har skogsnäringen en stor möjlighet att bidra. För att klara detta behövs förutom de strukturella förändringar som nämnts ovan både högre effektivitet i de värdekedjor som finns idag men framför allt utveckling av nya värdekedjor, med möjlighet till ett högre förädlingsvärde av skogsråvaran. Denna agenda siktar framför allt till det senare. Genom sin progressiva inriktning vill agendan bidra även till lösningar på flera av de stora globala samhällsutmaningarna. De nya produkterna som kan tas fram på ett hållbart sätt av förnybar råvara levererar i allra högsta grad till utmaningarna: Health, demographic change and wellbeing Food security, sustainable agriculture, marine and maritime research and the bio-economy Secure, clean and efficient energy Smart, green and integrated transport Climate action, resource efficiency and raw materials Inclusive, innovative and secure societies Strategisk forsknings- och innovationsagenda: Nya material och produkter baserade på förnybar bioråvara 1(8)

2 För implementeringen av agendan är VINNOVA en mycket viktig partner men samverkan med fler finansiärer behövs, både nationellt och på EU-nivå genom Horizon Det här vill vi göra Vi vill introducera nya biobaserade materiallösningar på marknaden. För att lyckas krävs att de politiska och strukturella hinder som finns idag identifieras och åtgärdas. Dessutom krävs att flera näringar integreras och bildar nya värdekedjor och affärsmodeller. På så sätt får vi förutsättningar för att utveckla och demonstrera de nya möjligheterna och öka kraften i innovationerna. Vi vill också bana väg för ökad konkurrenskraft för den svenska skogsnäringen genom att öka det förädlingsvärde som kan skapas i Sverige. Därigenom kan Sverige leda utvecklingen mot ett hållbart samhälle. Vår strategiska forsknings- och innovationsagenda Nya material och produkter baserade på förnybar bioråvara baseras på den nyligen uppdaterade Nationella forskningsagendan. Vår agenda omfattar inte de delar av NRA 2020 som handlar om skogsbruk, skogsproduktion, energifrågor eller befintliga produkter/processer utan fokuserar helt på nya värden i form av nya material, nya produkter och nya tjänster från skogsråvaran. Samverkan och synergi med andra agendor Regeringen uppdrog 2011 åt Formas, VINNOVA och Energimyndigheten att utarbeta en nationell strategi för utveckling av en biobaserad samhällsekonomi för en hållbar utveckling. Det handlar om en omställning från fossilbaserade råvaror till förnybara, resurseffektiva råvaror. Här har den svenska skogen en nyckelroll, dels som producent av biomassa och dels som bas för förädling och värdeskapande. VINNOVA gjorde våren 2012 en utlysning på temat Strategiska forsknings- och innovationsagendor. Totalt beviljades 73 agendainitiativ inom olika områden. Denna agenda utgör en av dessa. Agendan har beröringspunkter med ett antal andra agendor inom den aktuella utlysningen. Vi har valt att samverka med nio andra agendor inom området Den biobaserade samhällsekonomin. De tio agendorna är: Den elektroniska motorvägen från bygge till hygge (Luleå Tekniska Universitet, Dnr ) Grön Agenda -Innovativ branschsamverkan för lignocellulosabaserade produkter och uthållig teknikutveckling (SP, Dnr ) Välfärdens material från uthållig skogsråvara (Södra, Dnr ) Strategisk forsknings- och innovationsagenda för nya biobaserade material och produkter (Arbio, Dnr ) Nationell kraftsamling för nya tillämpningar av material från skogen (Innventia, Dnr ) Agenda Bioraffinaderi - Nationell samverkan för en konkurrenskraftig bioekonomi (Lunds Universitet, Dnr ) Hållbar skörd av råvara (ursprungligen Ökad produktivitet och konkurrenskraft i skogsnäring och maskintillverkande industri ) (Skogforsk, Dnr ) Agenda Trä (SP, Dnr ) Hållbara funktionella textilier och papper från materialvetenskap till avancerade slutprodukter (Mittuniversitetet, Dnr ) Kraftsamling kring nya processer för biobaserade material (Innventia, Dnr ) Agendorna inriktar sig på olika områden där innovationsfrämjande åtgärder bidrar för att nå visionen En biobaserad samhällsekonomi. Vi har valt att visa hur agendorna kopplar till varandra i ett stiliserat träd där de yttersta grenspetsarna avser produkter och grunden för trädet utgörs av de olika bioråvarorna Strategisk forsknings- och innovationsagenda: Nya material och produkter baserade på förnybar bioråvara 2(8)

3 Figur 1: Område som den strategiska forsknings- och innovationsagendans omfattar Agendornas gemensamma vision Sverige har under tjugoförsta århundradets första hälft genomfört omställningen till en biobaserad samhällsekonomi Långsiktigt hållbar utveckling kräver en övergång till en biobaserad samhällsekonomi. Det innebär en omställning från en ekonomi som till stor del baseras på fossila råvaror till en mer resurseffektiv ekonomi med hög användning av förnybara råvaror. Utveckling av material, produkter och tjänster baserade på framför allt skog är grundläggande för omställningen. I framtidens samhälle finns det många fler produkter som är miljö- och energieffektivt tillverkade av material baserade på förnybar råvara. Material och produkter har också utvecklats för nya funktioner och tjänster som vi idag inte ens kan ana. Gamla och nya tillverkningsprocesser har förbättrats. Miljövänliga och resurssnåla koncept är en självklarhet och svenskt teknikkunnande ger nya Strategisk forsknings- och innovationsagenda: Nya material och produkter baserade på förnybar bioråvara 3(8)

4 exportintäkter. Återanvändnings- och återvinningsprocesser är anpassade för att maximera materialens kapacitet att lagra koldioxid och energi. Visionen innebär också att materialens funktion och attraktionskraft måste vara så tilltalande att de är konsumenternas förstahandsval. Vägen till innovation Utgående från skogssektorn togs en strategisk forskningsagenda fram Denna har under 2012 uppdaterats, NRA 2020, och getts en ny struktur som utgår från skogssektorns möjligheter och resurser, Industriellt ledarskap (processer) samt Konsumenters behov (produkter). Arbetet med att ta fram strategiska forsknings- och innovationsagendor har inneburit att forskningsinnehållet i de olika delarna av NRA 2020 har kunnat fördjupas. Det gemensamma arbetet och samverkan med andra agendor har lett till att innovationsfrämjande insatser tillförts agendorna. Vi har därmed lagt en stark gemensam grund för framtida innovationssamverkan mot en biobaserad samhällsekonomi. NRA-områden med relevans för agendan Denna strategiska forsknings- och innovationsagenda för Nya material och produkter baserade på förnybar bioråvara fokuserar på att leverera innovationer i form av nya material, produkter och tjänster baserade på skogsråvara. Flera, men inte alla, delar i NRA är relevanta för agendan. De relevanta delarna handlar om globala marknader, handel, politiska processer och styrmedel. Dessa svarar på om förutsättningar finns för omställningen till en biobaserad ekonomi. Dessutom måste mer kraft läggas på att skapa marknadsmässiga möjligheter och förståelse för hur nya värdekedjor och affärsmodeller ska byggas. Även de delar som fokuserar på utveckling av nya material för olika värdekedjor samt konsumenters behov och samhällets förmåga att återvinna de nya materialen och produkterna är relevanta. Ett helhetsgrepp måste tas för att få grepp om förutsättningar för innovation, mer market pull än technology push. I figuren nedan beskrivs agendans koppling till de olika nationella satsningsområdena NS1.1 NS4.6 (NS-områden). De gulmarkerade NS-områdena har relevans på olika sätt för att uppnå innovationer baserade på skogsråvara. Område 4.3 Nya biobaserade produkter är huvudfokus för agendan. Figur 2: Nationella satsningsområden i NRA 2020 och kopplingen till agendan Strategisk forsknings- och innovationsagenda: Nya material och produkter baserade på förnybar bioråvara 4(8)

5 Programformer För att få till verklig innovation har vi strukturerat agendans implementering i fyra programformer. De första två programmen tar ett utifrån och in -grepp. Om den biobaserade ekonomin ska bli verklighet räcker det inte med enbart forskning. Vi måste förstå vilka drivkrafter som ligger bakom, vilka hinder som finns, hur de kan undanröjas och inte minst hur nya marknader och värdekedjor ser ut och vilka krav de ställer på nya material och produkter. Figur 3: Princip för hur olika programformer samverkar och utgör förutsättning för innovation Programformen Politiska förutsättningar för hållbar innovation ska leverera förutsättningar för en biobaserad ekonomi: hur ser det ut idag och vad ska göras för att få det att hända ur ett politiskt och globalt perspektiv. Det handlar om kunskap om den nödvändiga samhälleliga förändring som krävs för att lyckas med innovation inom området och hur dagens system måste ändras för att gynna denna utveckling. Här anordnas workshops och utredningar som resulterar i underlag för beslutsfattare. Resultat från projekt och aktiviteter inom detta program levererar både till övriga program men inte minst till den politiska strukturen, som har möjligheten att påverka och undanröja eventuella hinder. Arbetet drivs i nära samarbete med offentliga aktörer. Leverans från denna programform är en förutsättning för att driva utvecklingen vidare inom övriga programformer. Programformen Marknadsmässiga förutsättningar för hållbara affärer ska bearbeta nya värdekedjor, ta fram kravspecifikationer för nya material och koppla aktörer från olika delar av värdekedjorna. Programformen levererar marknadsmässiga förutsättningar samt kopplar samman möjliga partners för innovation. Tänkbara affärsmodeller och kunskap om vad som krävs i form av prestanda för nya biobaserade material och produkter, inklusive återanvändningsstrategier, blir viktiga leveranser in till FoU-programmet. Det övergripande syftet med programmet är att initiera nya värdekedjor och affärskonstellationer och därigenom skapa god mylla för framtida innovationer/affärer. Det handlar också om att kartlägga och förstå de konserverande krafter som finns på marknaden. Vidare handlar det om att bygga broar till andra branscher, nya värdekedjor och nya affärsmodeller. Leverans av arbete inom detta program är en förutsättning för att driva utvecklingen Strategisk forsknings- och innovationsagenda: Nya material och produkter baserade på förnybar bioråvara 5(8)

6 vidare inom programmen Forskning och utveckling respektive Demonstration och produktutveckling. Programformen Forskning och utveckling omfattar mera traditionell forskning och utveckling av produkter och processer. Här forskas nya materialtyper och dess framställningsprocesser fram i mindre skala. En förutsättning för att starta projekt inom programformen är att en tydlig riktning i form av marknadsanalys/affärsmodell/värdekedja finns, det vill säga att ett visst material eller en viss produkt med vissa egenskaper finns definierade. Detta ska ha arbetats fram under program Marknadsmässiga förutsättningar för nya affärer innan projekt kan starta. Om forskningen visar lovande resultat och matchar de marknadsmässiga förutsättningarna drivs arbetet vidare inom programmet Demonstration och produktutveckling där prototyper, uppskalning av processer och underlag för investeringsbeslut ska tas fram. Alla projekt ska drivas eller verifieras i de fyra programformerna. Varje projekt ska kunna verifiera att man först studerat politiska förutsättningar och därefter marknadsmässiga förutsättningar innan projekt inom forskning, utveckling och demonstration kan starta. Projekt måste alltså omfatta alla programformerna, antingen i själva projektet eller genom samverkan med andra projekt. De nationella satsningsområdena och programformerna Programformerna lämpar sig för olika NS-områden i olika omfattning. I det följande redovisas en analys av kopplingen mellan NRA 2020:s NS-områden och den strategisk forsknings- och innovationsagenda för Nya material och produkter baserade på förnybar bioråvara. Programformen Politiska förutsättningar för hållbar innovation De områden i NRA 2020 som är relevanta inom programmet är Klimatförändringar där strävan att få genomslag för en systemsyn som tydliggör att biomassa på sikt är klimatmässigt fördelaktig. Detta ska genomsyra samhällets klimatrelaterade styrmedel och marknadens spelregler. Även område Globala marknader och handel är relevant. Här modelleras hur globala marknader reagerar under olika ekonomiska och politiska scenarier. Området Politiska processer och styrmedel bearbetas också inom programmet. Här ska det bli tydligt hur beslutsfattare inom privat och offentlig sektor mer rationellt kan värdera hur egna och andras beslut påverkar den biobaserade ekonomins utveckling. Politiska styrmedel ska vara effektiva och utgå från ett övergripande, faktabaserat synsätt. Det är dock viktigt att komma ihåg att Sverige inte är en isolerad marknad, vi är en del av EU:s marknad och vi är alla beroende av exportmöjligheter till globala marknader. Programformen Marknadsmässiga förutsättningar för hållbara affärer Området Affärsmodeller och affärskoncept i NRA 2020 är relevant för denna programform. Nya affärsmodeller ska utvecklas så att integrerade värdekedjor bildas och nya produktområden identifieras. Integrationen ska leda till att den skogsbaserade näringen får ut det fulla värdet på sina produkter och tjänster och inte reducerats till en råvaruleverantör. Produkter ska säljas utifrån funktion och värdekedjorna ska ha en grundmurad grön profil Strategisk forsknings- och innovationsagenda: Nya material och produkter baserade på förnybar bioråvara 6(8)

7 Programformen Forskning och utveckling Flera områden inom NRA 2020 är relevanta för denna programform: Många av NS-områdena riktar in sig mot att utveckla nya material och produkter för nya näringar och värdekedjor: - Bygga med trä och Leva med trä omfattar nya träbaserade material och nya ytbehandlingssystem och metoder för modifiering av trä. - Nya biobaserade produkter handlar om en rad nya material och produkter riktade mot flera näringar. Det kan röra sig om nya byggprodukter, kompositmaterial, bioplaster, material med nya funktioner och textila material. Här ska nya värdekedjor utvecklas så att alltmer material produceras av biobaserad råvara. - Inom Förpackningar möts ett växande behov av förpackningsmaterial som är helt biobaserade och återvinningsbara. Materialen ska vara säkra ur ett miljö- och konsumentperspektiv och kommersiellt gångbara. Här finns möjligheter att ta fram fritt formbara fiberbaserade material, biobaserade barriärer, stötdämpande material med mera som ersätter fossilbaserad plast och aluminium och minskar produktspill och avfall. - Hygien- och sjukvårdprodukter möter ett växande behov av biobaserade sjukvårdprodukter. Det kan röra sig om antibakteriella ytor och material, inbyggd intelligens och sensorer i produkterna. - Tryckta produkter utvecklar ny teknik och affärsmodeller i skärningspunkten mellan tryckta media och e-media såväl som tryckta barriärer, funktionella tryckfärger och ytor samt inbyggd elektronik. Industrin kommer att flytta sig framåt i värdekedjan och agera som serviceleverantör. Två områden riktar sig mot nya processer för de nya materialen och produkterna. - Produktionsprocesser Trä och Produktionsprocesser Massa och Papper. Här utvecklas nya processer och hela produktionslinjers och flöden som kunskaps- och kompetensunderlag för pilot- och demonstrationsprojekt såväl som för fullskaleanläggningar. Flexibilitet, resurseffektivitet, vattenhantering och systemanalyser är nyckelord. Dessutom beaktas såväl miljöpåverkan som totalekonomi i produktframställningen. Inom Bioraffinaderier nya koncept tas ett väsentligt steg mot en fördubbling av värdetillväxten genom att tillvarata hela biomassans potential och utnyttja den för värdeskapande i nya material och produkter. Restströmmar tillvaratas och nya plattformskemikalier skapas som kan ersätta befintliga oljebaserade kemikalier. Det blir enklare om de biobaserade plattformskemikalierna kan passa in i de redan existerande produktkaskaderna. Inom området Återvinning och återanvändning behandlas resurseffektiva återvinnings- och återanvändningssystem där de nya biobaserade produkterna kan tas tillvara i flera led. Såväl använda produkter som avfallsströmmar ingår och samverkan sker med andra näringar. Nya material måste kunna fungera i ett samhällsperspektiv med avseende på återvinning. Inom Råvaruförsörjning ska ny teknik tas fram som möjliggör en säker och effektiv råvaruförsörjning för de nya produkterna. Programformen Demonstration och produktutveckling Programformen ska leverera beslutsunderlag för investeringar i form av prototyper, fullskaledemonstration, ekonomiska kalkyler och riskbedömningar. En förutsättning för att starta projekt inom denna form är att tillräckligt lovande resultat finns från projekt inom de övriga programformerna, särskilt Forskning och utveckling för ny kunskap. De relevanta områdena inom NRA 2020 bearbetas alltså vidare här. Programmet förutsätter tillgänglighet av demonstrationsanläggningar. I den mån demonstrationsanläggningar inte finns bör programmet kunna Strategisk forsknings- och innovationsagenda: Nya material och produkter baserade på förnybar bioråvara 7(8)

8 bidra till investeringar. Programformen kan kopplas till bland annat VINNOVAs programform VINN- Verifiering. Nästa steg Vi vill starta implementeringen av agendan under första året med inledande aktiviteter i programformen Politiska förutsättningar för innovation samt en första utlysning under programformen Marknadsmässiga förutsättningar för nya affärer. Inledande aktiviteter inom programformen Politiska förutsättningar för innovation Seminarier, workshops och hearings under temat: Vilka politiska styrmedel påverkar innovationsförutsättningarna? Hur bör styrmedel förändras för att snabba på en övergång mot den biobaserade ekonomin och få fram fler innovationer? Vad sker i andra länder inom området? Hur ser handelsförutsättningarna ut i olika regioner? Hur kan aktörer med insikt i dessa frågor arbeta tillsammans och leverera resultat till hela programmet? Identifiera konserverande krafter och förstå hur de kan övervinnas. Genom dessa aktiviteter räknar vi med att få grepp om de övergripande förutsättningarna. Kommande projekt och aktiviteter inom agendan fokuseras på områden där fördjupad analys behövs och där föreslagna åtgärder kan bli tydliga. Inledande aktiviteter inom programformen Marknadsmässiga förutsättningar för nya affärer Vi föreslår att agendans implementering startar med utlysningar av projekt kring de marknadsmässiga förutsättningarna för nya material, produkter och tjänster och deras värdekedjor. Utlysningar inom de övriga programformerna (forskning och demonstration) föreslås komma under De projekt som kan bli aktuella måste omfatta alla programformerna, antingen i själva projektet eller genom samverkan med andra projekt. Programformerna Politiska förutsättningar för innovation och Marknadsmässiga förutsättningar för nya affärer kommer också att behöva fortsätta med utlysningar och aktiviteter. Arbetsformer Mot bakgrund av att VINNOVA bett Skogsindustrierna att samordna de tio agendorna som beskrivs ovan har en gemensam agenda för dessa utverkats. Den agendan kommer att redovisas i annat sammanhang. Den här agendan har en övergripande inriktning mot att skapa nya material, nya produkter och nya tjänster baserade på skogsråvara. Arbetet har regelbundet stämts av med Skogsindustriernas Forskningskommitté som också står bakom agendan. Agendan har arbetats fram i en projektgrupp med följande personer: Teo Enlund, KTH Green Leap Sara Fridell, Skogsindustrierna Jan Lagerström, Skogsindustrierna, projektledare Mikael Lindström, Konstfack och INNVENTIA Stefan Lundmark, Perstorp Catharina Ottestam, INNVENTIA Strategisk forsknings- och innovationsagenda: Nya material och produkter baserade på förnybar bioråvara 8(8)