NYA MATERIAL OCH PRODUKTER FRÅN FÖRNYELSEBARA RÅVAROR

Transkript

1 V I N N O V A R A P P O R T V R : 1 (Ersätter VR 2002:16) NYA MATERIAL OCH PRODUKTER FRÅN FÖRNYELSEBARA RÅVAROR En framtidsbild och vägen dit L E I F M A G N U S S O N, E N E R G I A ( R E D ) Det finns även en kortversion av denna rapport: VR 2004:2

2 TITEL (svensk): Nya material och produkter från förnyelsebara råvaror En framtidsbild och vägen dit (Kortversion, se VINNOVA Rapport VR 2004:2) FÖRFATTARE/AUTHOR: Leif Magnusson, EnerGia (red.) SERIE/SERIES: VINNOVA Rapport 2004:1 (ersätter VR 2002:16) ISSN ISBN PUBLICERINGSDATUM/DATE PUBLISHED: Mars 2004 UTGIVARE/PUBLISHER: VINNOVA Verket för Innovationssystem/ Swedish Agency for Innovation Systems, Stockholm REFERAT (syfte, metod, resultat): Panel 2 inom Teknisk Framsyn, som behandlade biologiska naturresurser, lyfte i sin slutrapport fram den biologiska revolutionen och dess möjligheter. Där föreslogs en strategi med kraftsamling på utveckling av nya användningar av, och nya material från, biologiska naturresurser samt på forskning om naturens egna lösningar eller material för olika funktioner. VINNOVA har nu tagit initiativ till en fördjupad analys av dessa nya möjligheter till en utveckling av förnyelsebara material och produkter. Med bistånd från specialister från forskning, näringsliv och forskningsfinansiärer har vi utarbetat ett förslag till långsiktig utvecklingsplan, en så kallad Roadmap. Förslaget i sin helhet finns presenterat i denna rapport. Förslaget till strategi innebär en satsning på både baskunskaper och tillämpningar, en satsning på hela innovationssystemet. Förslaget syftar till att vi på sikt ska få till stånd en starkt ökad användning av förnyelsebara råvaror i material och produkter, både i helt nya tillämpningar och för att ersätta de material som nu tillverkas med fossil råvara. På lång sikt är siktet inställt på att utveckla innovativa produkter med speciella kvaliteter. Avsikten är att förslaget ska kunna tjäna som en gemensam vägvisare för olika aktörer, både forskningsfinansiärer och näringsliv, och vara ett underlag för olika typer av beslut och insatser. Sverige har mycket goda förutsättningar att utveckla kunskap och nya produkter inom bioteknik och materialteknik och att skapa framtida sysselsättning och försörjning inom dessa viktiga framtidsområden. Vi har en god grund i vår forskning och vårt kunnande inom biologi, fysik, kemi och materialteknik, samt en stark industriell bas med lång tradition inom utveckling och användning av material. Självklara styrkeområden är skogsindustrin och förpackningsindustrin.) I VINNOVAs Verket för innovationssystem - publikationsserier redovisar forskare, utredare och analytiker sina projekt. Publiceringen innebär inte att VINNOVA tar ställning till framförda åsikter, slutsatser och resultat. De flesta VINNOVA-publikationer finns att läsa eller ladda ner via VINNOVA s Swedish Agency for Innovation Systems publications are published at

3 Nya material och produkter från förnyelsebara råvaror En framtidsbild och vägen dit Leif Magnusson, EnerGia (red) Mars 2004

4 FÖRORD Arbetet för ett långsiktigt hållbart samhälle har många dimensioner. Det handlar om att övergå från fossila råvaror och energikällor till förnyelsebara alternativ, och det handlar om att sluta kretsloppen. Biologiska naturresurser från odling av grödor och träd har en nyckelroll. I en vision som ges i Teknisk Framsyn, av panelen för Biologiska naturresurser (panel 2), beskrivs de stora möjligheterna att utveckla nya material och produkter för många olika användningsområden. Grunden för visionen är de nya kunskaper om biologi, kemi, fysik som vuxit fram de senaste decennierna. VINNOVA har i det här redovisade arbetet tagit initiativ till en fördjupad analys av möjligheter till en utveckling av förnyelsebara material och produkter, med underlag och vision från Teknisk Framsyn som grund. Resultatet redovisas här i form av en långsiktig plan, inspirerad av bland annat ett amerikanskt arbete med en Roadmap för förnyelsebara material. Arbetet inleddes i maj 2001 med en workshop med brett deltagande från näringsliv och akademi. Tre arbetsgrupper har sedan parallellt hjälpt till med att ta fram underlag samt formulera slutsatser och förslag. En styrgrupp har samordnat arbetet och deltagit i syntesen av underlaget till denna rapport. Totalt har ca fyrtio specialister från forskning, näringsliv och forskningsfinansiärer varit engagerade i grupperna. I den föreliggande rapporten redovisas resultatet av det här arbete. De redovisade förslagen innebär en satsning på både baskunskaper och tillämpningar. Utgångspunkter för förslagen är hållbar tillväxt, industriell utveckling, systemsyn och en kraftsamling för att utveckla innovationssystemet. Vi har här inte behandlat vilka olika politiska styrmedel som skulle kunna påskynda utvecklingen, men det står helt klart att sådana åtgärder kan få stor betydelse. Regler och bidragssystem som omfattar jordbruksområdet och energipolitiken i Europa är ett exempel. I det här genomförda arbetet i har vi utvecklat visionen men i huvudsak använt framtidsbilderna från Teknisk Framsyn. Vår vision ska ses inte bara som en bild av vad vi tror kommer att inträffa utan även en bild av vad vi tycker att vi ska försöka uppnå, som en grund för ett förslag till vägval och strategi för Sverige inom området nya material och produkter från förnyelsebar råvara. Förutsättningen för att detta ska lyckas är att många krafter i samhället samverkar. Avsikten är att denna Roadmap ska kunna tjäna som en gemensam vägvisare för olika aktörer, både forskningsfinansiärer och näringsliv, och vara ett underlag för olika typer av beslut och insatser. Den täcker ett brett område och åtgärdsförslagen har tagits fram utgående från en analys av behoven, men utan att hänsyn tagits till hur, och av vem, de ska finansieras. 2

5 Det här arbetet hade inte varit möjligt att genomföra utan det engagemang och stöd som erhållits från dem som deltagit i arbetsgrupperna. VINNOVA vill här framföra ett stort tack till dem alla! Följande personer har deltagit i arbetsgrupper och syntesgrupp, och medverkat till att utarbeta denna Roadmap: Agne Svanberg, konsult (tidigare Akzo Nobel), Ragnar Ohlson, konsult, Lennart Erjefält, Svalöf Weibull AB, Bärbel Hahn Hägerdal, LTH, Thomas Norrby, Statoil, Göran Gellerstedt, KTH, Martin Svensson, SLR, Maria Landgren, VINNOVA, Olle Wikström, Lyckeby Stärkelsen AB, Johanna Brinck, YKI numera ACO HUD AB, Tom Lindström, KTH, Ingemar Fastmark, konsult, Tuula Teeri, KTH, Paul Gatenholm, CTH, Patrik Stolt, ScanBi AB, Roshan Shishoo, IFP, Lars Ödberg, AB Sveaskog, Björn Sundberg, SLU Umeå, Mikael Lindström, STFI, Lars Sickert, Tetra Pak, Göran Bengtsson, StoraEnso, Göran Canbäck, SCA Hygiene, Guido Zacchi, LTH, Christer Jansson, SLU Uppsala, Ann Segerborg Fick, Energimyndigheten, Roland Agnemo, Domsjö Fabriker AB, Kristiina Oksman, SICOMP numera NTNU (Trondheim), Lars Wågberg, Mitthögskolan numera KTH, Lars Stigsson KIRAM AB, Peter Baeling, SLR, Peter Axegård, STFI, Per Larsson, Södra Cell AB Leif Magnusson, EnerGia, har medverkat med uppläggning och genomförande av arbetet, samt sammanställning av rapporten. Susanne Andersson, VINNOVA, har ansvarat för genomförandet. VINNOVA Per Eriksson, Generaldirektör Monika Carlsson Ulin, Enhetschef 3

6 SAMMANFATTNING Naturen har en unik förmåga att bilda kemiska strukturer med intressanta egenskaper, som den exceptionella styrkan hos fibrerna från lin eller i spindelväv. Biopolymerer är viktiga byggstenar i naturliga material. De flesta växter består av cellulosa som har en förstärkande funktion samt hemicellulosa och lignin som binder samman komponenterna. Det finns biologiska material som är överlägsna konstgjorda syntetiska material när det gäller kombinationen av mekaniska egenskaper och mycket låg vikt. Vi har sedan länge en omfattande användning av förnyelsebar råvara från åker och skog för tillverkning av material och produkter inom många områden men inom många andra områden dominerar de fossila materialen och mineraler stort: plaster i bärande strukturer, oljebaserade rengöringsmedel, lösningsmedel och färger, mineral- och oljebaserade bestryknings- och fyllmedel i papper, absorbenter i blöjor samt smörjmedel. Huvudbudskapet från panelen för Biologiska naturresurser (panel 2) i Teknisk Framsyn var att vi idag har helt ny kunskap om det biologiska systemets uppbyggnad och funktion vilket öppnat nya vägar att skapa nya, innovativa och kunskapsintensiva produkter från biologiska råvaror. Framstegen inom nanoteknik och den snabbt ökande kunskapen inom gränsområdet mellan biologi, kemi och fysik bidrar med nya kraftfulla verktyg. Den här redovisade strategiska vägvisaren har tagits fram i ett samarbete där ett fyrtiotal specialister från forskning, näringsliv och förvaltning i grupper arbetat fram ett underlag och givit förslag till hur vi i Sverige ska kunna förverkliga visionen från Teknisk Framsyn. Några centrala slutsatser som dragits är: - Ett huvudmotiv till att satsa på en utveckling av de förnyelsebara materialen är att på sikt ersätta fossila material, som en viktig del i arbetet för ett långsiktigt hållbart samhälle. - Ett annat är att vi i Sverige har mycket goda förutsättningar och ligger långt framme inom vissa områden där vi med en kraftfull satsning har möjligheter att skapa innovativa och konkurrenskraftiga produkter, för framtida industriell utveckling och produktion ekonomisk styrka och framtida sysselsättning ingår också i arbetet för ökad hållbarhet. - Det är angeläget att starta nu, även om priskonkurrensen från de fossila materialen är svår. Bland annat växtförädling och enzymutveckling kräver ett mångårigt arbete. - Då det i hög grad handlar om att utveckla helt nya innovativa produkter och processer där vi idag inte har tydliga industriella intressen är det viktigt med stimulanser till industriellt deltagande och risktagande. Det behövs kraftfulla satsningar på att visa och pröva idéer i ett tidigt skede. - Det finns ett antal utmaningar som måste klaras av för att de förnyelsebara materialen ska uppfylla förväntningarna i olika användningar. För att möta dessa utmaningar behövs forskning och utveckling i gränsöverskridande mångvetenskapliga forskningsplattformar, i samverkan mellan akademi och industri. Utvecklingen kräver inte bara kunskaper och innovationer inom den nya biologin och genteknik det handlar också om att utveckla ny kunskap som bygger på kemi, fysik, nanoteknik, processteknik och materialteknik. - Det behövs helhetssyn och ett livscykeltänkande, med processer som utvinner fler komponenter, är slutna och energieffektiva, som utnyttjar de biologiska materialens struktur så långt det går, och som tillvaratar rester för användning som energi eller bränslen. - Det finns en stor oro för riskerna som är förknippade med användningen av gentekniken. Det är viktigt med en öppen diskussion och information om etik samt resultat och nytta i förhållande till risker för att bygga trovärdighet, och det är nödvändigt att genomföra riskanalyser kring tillämpning av genteknologi inom jord- och skogsbruket. 4

7 Sverige har goda förutsättningar att utveckla kunskap och nya produkter inom bioteknik och materialteknik, att skapa framtida sysselsättning och försörjning inom viktiga framtidsområden. Vi har en god grund i vår forskning och våra kunskaper inom biologi, fysik, kemi och materialteknik, och vi har en stark industriell bas. Det gäller både industri som använder materialen och skogsindustrin som redan idag utnyttjar förnyelsebar råvara. Vi har också god tillgång till mark och utvecklade system för skörd, hantering och logistik. Förslaget till strategi innebär en satsning på både baskunskaper och tillämpningar, en satsning på hela innovationssystemet. Det allmänna målet är att förverkliga en starkt ökad användning av förnyelsebara råvaror i material och produkter, både i helt nya tillämpningar och för att ersätta dagens användning av fossil råvara. Målet ska också vara att utveckla kvalificerade och nya produkter med högt förädlingsvärde och som är efterfrågade på marknaden. De kortsiktiga målen är att dels börja bygga kunskapsplattformar, dels börja en industriell utveckling grundad i dagens kunskap, teknik och träd/växter. Ett långsiktigt mål är att år 2020 ha utvecklat det svenska innovationssystemet från innovation till produkt till att vara världsledande inom förädling av träd och vissa växtslag, inom kompositer och 3D-strukturer baserade på cellulosafibrer och förnyelsebara plaster samt inom ytskikt och barriärer. En central del i förslagen är en satsning på ett antal demonstratorer, satsningar på inspirationsprojekt, för att knyta samman forskare och industri kring gemensamma satsningar på avancerade framtida produkter och tekniker. Demonstratorerna ska visa möjligheter eller genomförbarhet för ny teknologi, nya produktidéer och nya processer, i ett tidigt skede. De föreslagna demonstratorerna är: - Tredimensionella fiberstrukturer: fluff, non-vowen, geotextilier, isolering, absorption, vätbarhet, kontroll av nedbrytning - Tredimensionella pappersstrukturer: nya designmöjligheter, nya funktionaliteter i förpackningar, textilier - Ingenjörs- och nanokompositer: nya designmöjligheter, höga krav på styvhet, seghet, tålighet - Konstruktionskompositer: billiga ekologiska och rötsäkra material, byggnadstillämpningar, bärighet och isolation, motstår nedbrytning - Modifierad stärkelse och proteiner som barriär och bindemedel - Funktionella intelligenta material och strukturer: nya designmöjligheter, nya funktionaliteter i förpackningar, textilier - Ytbeläggningar och ytstrukturer: biobaserade bindemedel för bestrykning och ytbeläggning av papper/kartong samt fyllmedel och pigment för papper/kartong Den kunskapsorienterade delen av förslagen föreslås ske i form av satsningar på ett antal mångvetenskapliga forskningsplattformar: - Råvaru-förädlingsplattform: förädling av växter och träd. - Ytteknologisk plattform: kunskaper om ytor och ytmodifiering. - Nanoteknologisk plattform: nanopartiklar och nanostrukturer i kompositer. - Komposit- och fiberteknologisk plattform: kunskaper om fibrer, samspel mellan fiber och matris, utveckling av hållbara matriser, nya processteknologier och ett nytt designtänkande. - Biopolymerplattform: utveckling av avancerade makromolekylära material för användning i barriärskikt och filmer, nya fibrer, biobindemedel och biokompositer. 5

8 - Enzymplattform: enzymteknologi som verktyg för att framställa och modifiera material och ingående komponenter. - Plattform kring kemisk och fysikalisk modifiering: kunskap om samband mellan kemisk struktur och materialegenskaper med syfte att uppnå förbättrad eller specifik funktion. - Plattform kring separationsteknik: separation av växtkomponenter ur växter och ved, separation ur vätskeströmmar, hydrolys samt förgasning - Fermentationsplattform: nya fermentationsprocesser för förnyelsebara råvaror - Plattform för utveckling av skydd mot icke önskad nedbrytning samt hälsorisker: metoder för att skydda materialen eller utveckla motståndskraft. För tillämpningen av kunskaperna i nya material och produkter föreslås en satsning på främst områden som har koppling till områden med svensk kompetens och industriell tradition: cellulosateknik och pappers- och massaindustri, samt stärkelse- och fettsyrebaserade produkter. Huvudområdena är: - Lätta, starka och skyddande material fibrer och kompositer, biopolymerer. - Ytor och barriärer: Modifierad stärkelse och proteiner som barriär och bindemedel, funktionella intelligenta material och strukturer, ytbeläggningar och ytstrukturer. - Lösningsmedel, ytaktiva ämnen, ytbehandling och smörjmedel: tillämpningar som färger och lacker, smörjmedel, tensider Vikten av en systemsyn betonas starkt. Uthållighet, resurseffektivitet och höga miljöprestanda för hela livscykeln och hela systemet från odling till återvinning måste ges hög prioritet. Hållbarhet är ju det främsta argumentet för satsningen. En väg att öka effektiviteten är att utveckla biokombinat för att ta tillvara flera komponenter och/eller energi på ett effektivt sätt. Kombinaten kan tänkas integreras med olika typer av verksamheter, i anslutning till skogsindustri för att tillvarata exempelvis lignin, extraktivämnen och energi för avsalu, eller i anslutning till energianläggning för att utvinna värdefulla material och förädlade bränslen för avsalu innan resten används för kraft- och värmeproduktion. Att i olika led tillvarata energi och energiprodukter är starkt prioriterat både i Sverige och i EU som helhet, som en viktig del i klimatarbetet och för att öka säkerheten i energiförsörjningen. 6

9 INNEHÅLL EN FRAMTIDSBILD: VISIONEN FÖR ÅR Den biologiska revolutionen har lagt grunden 8 Starkt genomslag för nya produkter och material från förnyelsebar råvara 9 men det sker även en stark utveckling av traditionella användningar av biologiska råvaror 9 Hela växten används: när materialen utvunnits används resten som energiråvara 10 DEN NYA KUNSKAPEN OCH DE NYA MÖJLIGHETERNA "DEN BIOLOGISKA REVOLUTIONEN", INSIKT OM UNIKA EGENSKAPER HOS NATURENS MATERIAL 11 STARTPUNKTEN HUR SER DET UT IDAG? 13 Dagens användning av förnyelsebara material och produkter 13 Råvarubasen: dagens produktion av växter och träd 14 Svenska förutsättningar det svenska innovationssystemet 15 Vår omvärld 18 EN VÄG FRAMÅT ETT FÖRSLAG TILL STRATEGI 19 Utgångspunkter: ökad hållbarhet och utveckling av nya innovationer och affärsmöjligheter 19 Mål 20 Varför satsa nu? Den fossila råvaran räcker många år! 23 Risker och acceptans: hinder för utvecklingen? 23 Strategi och förslag till satsningar 25 Demonstratorer 27 Forskning i mångvetenskapliga forskningsplattformar 30 Tillämpningar i material och produkter 35 Biokombinat 38 Energiprodukter bränslen och drivmedel, el 39 Åtgärder för att stärka innovationssystemet 39 BILAGOR 41 Bilaga 1. "Demonstratorer" demonstration av spetstekniker samt användning av förnyelsebara råvaror i material och produkter 41 Bilaga 2. Forskning i mångvetenskapliga plattformar 52 Bilaga 3. Ny processteknik och nya förädlingskedjor 60 Bilaga 4. Biokombinat för effektiv resursanvändning 66 Bilaga 5. Energiprodukter bränslen och drivmedel, el 70 7

10 EN FRAMTIDSBILD: VISIONEN FÖR ÅR 2020 År 2020 har vi lärt oss utnyttja de biologiska naturresurserna på ett uthålligt sätt och användningen av dem ökar snabbt. Utveckling och användning av nya produkter och material samt nya tekniker för att producera och utvinna råvara och tillverka materialen ökar starkt och ger ekonomisk tillväxt och sysselsättning både i Sverige och i andra länder. Vi har lärt oss att använda biologiska system för att utvinna olika material och energi i integrerade förädlingskedjor och processer. Kretsloppen har slutits genom återvinning av material och energi ur organiska avfall. Vi har lärt oss att efterlikna naturens egna lösningar och tagit fram material som är överlägsna de traditionella materialen. Visionen tar upp både en allmän bild av de nya materialen och produkterna år Förändringarna kan ha växt fram i andra länder innan de slagit igenom i Sverige visionen ska inte ses som enbart en nationell framtidsbild även om förslagen längre fram har en karaktär av en i första nationell strategi för forskningssatsningar. Den biologiska revolutionen har lagt grunden Kunskapsexplosionen inom biologi och bioteknik, Den biologiska revolutionen, har givit oss möjligheter att styra och skräddarsy växter till önskade egenskaper med de nya redskap som genteknik och markörbaserad växtförädling givit. Vi utvinner nya, billiga råvaror och material med unika egenskaper via helt nya tillförselkedjor med miljövänlig och resurssnål produktion. De nya materialen har gjort det möjligt att utveckla helt nya innovativa produkter. Inom processindustrin har man utvecklat nya verktyg. De nya processerna i bioraffinaderierna använder en kombination av utvecklade termiska, mekaniska, kemiska och biologiska processer. Hela systemen sluts genom att de komponenter som inte tillvaratas återförs till marken som näring eller jordförbättring. Träd och jordbruksgrödor skräddarsys till effektiva och produktiva system. Arvsmassan för viktiga träd och kulturväxter är kartlagd. Avkastningen har ökat och intensiva odlingssystem används för att minska råvarutransporter och för att ge utrymme för ökad biodiversitet i det vanliga skogsbruket. Mer miljövänliga odlingssystem har utvecklats genom att utveckla egenskaper som lagringstålighet och tolerans mot sjukdomar och stress. Vedfibrer produceras i högeffektiva, jordbruksliknande odlingar med kort omloppstid, 2-10 år. De snabbväxande träden har utvecklats till att ha definierade och specifika egenskaper med avseende på fiberns struktur och den kemiska sammansättningen: vi odlar fibrer som är utvecklade för olika användningar, som pappersprodukter, kompositer. Ny skog planteras även med träd för längre rotationstider, både för att långsiktigt bevara naturskogar och biodiversitet, men även för att producera råvara med långsiktigt värdefulla egenskaper som härdighet, rötbeständighet, tolerans mot insekter och patogener. Långsamväxande träd från våra naturskogar är ju en viktig råvara till sågverk och träindustri. Odlingen av snabbväxande träd och ettåriga grödor som industri- och energiråvara har ökat kraftigt. Odlingarna är en del i fungerande kretslopp där t.ex. aska, avloppsvatten och rötslam används som växtnäring. Strategiskt placerade odlingar används för att minska näringsläckage till vatten, för att rena avloppsvatten, samt för att rena jordbruksmark från kadmium 8

11 Svensk forskning och svenskt näringsliv har år 2020 i hög grad tagit till sig den biologiska revolutionen. Sverige ligger långt framme i en aktiv och ansvarsfull användning av den nya teknikens möjligheter: vi har sett en närmast explosionsartad tillväxt av nya idéer, kunskaper och innovationer inom hälsa/medicin, livsmedelproduktion, jord- och skogsbruk och inom många olika områden där man drar nytta av de förnyelsebara råvarorna och materialen. Starkt genomslag för nya produkter och material från förnyelsebar råvara År 2020 har en stor del av de produkter och varor vi köper sitt ursprung i förnyelsebara råvaror. Konstruktioner i kompositmaterial är ett viktigt område som bygger vidare på svensk tradition inom materialtekniken. Cellulosa- och andra växtfibrer i kombination med andra biopolymerer ger lätta och starka material för många olika typer av tillämpningar. Tredimensionella strukturer som kombinerar stark bärande yta med isolering som ger skydd mot stötar, ljud och värme används i många tillämpningar, till exempel i fordon. Barriärer och ytskikt i t ex förpackningar och hygienartiklar, liksom lim är till stor del baserade på stärkelse, proteiner, hemicellulosa och cellulosa. Produkter och material kan återvinnas eller brännas med minimal miljöpåverkan. Oljeväxter har förädlats till att producera höga halter av fettsyror med specifika egenskaper, överlägsna dem hos traditionella material. Växtoljor används som utgångsmaterial till smörjmedel, rengöringsprodukter, färger och lacker samt andra ytskydd, där de ersatt fossila råvaror och flyktiga lösningsmedel. Inom hygienartiklar har nya absorbenter, bärmaterial och ytskikt medfört ökad resurseffektivitet och minskad miljöpåverkan för hela livscykeln. Biologiska råvaror är heterogena och sammansättningen kan variera beroende på växtplats, klimat och andra externa faktorer. För att hantera heterogeniteten används exempelvis nedbrytning av råvarorna till enkla kolhydrater som sedan omvandlas till en önskad mellanprodukt via fermentation. En annan teknik som används är att förgasa biomassan (eller delar av den) och utnyttja syntesgasen för produktion av mellanprodukter via kemisk syntes. men det sker även en stark utveckling av traditionella användningar av biologiska råvaror PAPPER HAR UTVECKLATS TILL HÖGTEKNOLOGISKA FIBERKOMPOSITER Papper i olika former är år 2020 utvecklade med ett komposittänkande som bas vilket givit kraftigt förbättrade egenskaper. Kompositerna vedsnåla papper byggs upp av precist utvalda fibertyper från förädlad råvara, med hög styrning av fiberorientering samt med specialdesignade fyllmedel och bestrykningsskikt. Kunskaperna om fiberegenskaper, vedkemi, papperskemi och sammansättning gör att fiberlängd, -kvalitet och -orientering styrs med stor precision. Inblandning av andra typer av fibrer i kompositerna har givit upphov till produkter med helt nya egenskaper. Informationsteknologin har integrerats i olika produkter: tänkande och talande förpackningar är vanliga. 9

12 Högutbytesprocesser är utvecklade för att medge energieffektiv massaframställning. Vissa kemiska massabruk är numera bioraffineringskombinat som är helt slutna och förutom massa även producerar elektricitet, fjärrvärme, biodrivmedel och vissa baskemikalier. Eventuella rester återförs till marken som näring. FLEXIBLA, TRÄBASERADE BYGGSYSTEM OCH HÖGFÖRÄDLADE TRÄPRODUKTER Sverige har utvecklat kostnadseffektiva, träbaserade byggsystem för bostäder och andra byggnader genom ett långt drivet systemtänkande, nya distributionsformer och kundanpassning. Miljöfördelar, god formgivning och materialtekniska fördelar har lett till att en kraftigt ökad användning av trämaterial i nya byggnader, inredningar och möbler, både i Sverige och i andra länder. Träets svaga sidor har i hög grad eliminerats. Nya tork- och sammanfogningstekniker, lamineringstekniker, olika typer av Engineered Wood Products (EWP) samt nya metoder för att åstadkomma hårda ytor har främjat en ökad användning av trä i konstruktioner som kräver enhetliga egenskaper och beständighet mot fukt och formförändringar. Naturliga ämnen som kan utvinnas ur ved och ettårsväxter ger ett fungerande och miljövänligt skydd mot angrepp från rötsvamp och bakterier. Hela växten används: när materialen utvunnits används resten som energiråvara Bioenergin har en framträdande roll i omställningen av Sveriges energisystem mot ökad uthållighet och minskad klimatpåverkan. Tillförseln av bioenergi har sedan sekelskiftet ökat med två tredjedelar. Den biobränsleteknik för produktion, användning och distribution av pellets och andra fasta biobränslen som utvecklats erbjuder för alla storlekar av pannor enkel skötsel, säker distribution och små utsläpp. Biobränslen och eldrivna värmepumpar har ersatt en stor del av den olja som fortfarande vid sekelskiftet användes i mindre anläggningar. Råvaror till material och bränslen utvinns i integrerade och energieffektiva anläggningar. En del stora fjärrvärmeanläggningar har byggts om till biokombinat som förutom att leverera värme till tätorten även levererar kemikalier och ånga till industrikunder, producerar el, samt i flera fall även bränslen, drivmedel och baskemikalier. Andra kombinat vid massafabriker bygger på den utvecklade tekniken för svartlutsförgasning. Massaindustrins svartlut, restprodukter och andra biologiska avfall, t.ex. skogs- och träavfall, används för produktion av ny lut, el, flytande drivmedel samt fasta bränslen för extern användning. Deponering av organiska avfall har i stort sett upphört. Cellulosafibrer och plaster återvinns i hög grad för ny användning som råvara för material. Genom nedbrytning och kemisk syntes tillverkas nya material ur avfall på samma sätt som direkt ur biomassa. När materialåtervinning inte längre är lönsam utvinns energi ur de organiska avfall som återstår. 10

13 DEN NYA KUNSKAPEN OCH DE NYA MÖJLIGHETERNA "DEN BIOLOGISKA REVOLUTIONEN", INSIKT OM UNIKA EGENSKAPER HOS NATURENS MATERIAL Naturen har en unik förmåga att bilda kemiska strukturer med intressanta egenskaper. Några exempel på egenskaper är den exceptionella styrkan hos fibrerna från lin eller i spindelväv i jämförelse med metallfibrernas. Biopolymerer är viktiga byggstenar i naturliga material och levande organismer på jorden. De flesta växter består av cellulosa som har en förstärkande funktion, hemicellulosan som utgör en del av en matris och en tvärbunden fas bestående av lignin. De biologiska materialen är överlägsna konstgjorda syntetiska material när det gäller kombinationen av mekaniska egenskaper, såsom styvhet och seghet samtidigt som de har en mycket lätt vikt. De är också mycket anisotropa och självreparerande. Det finns ett starkt ökande intresse för biomimetik, att lära av naturens lösningar för material, funktion och design. Bärande konstruktioner som efterliknar benets ihåliga skumstruktur i mitten med hårdare, styvare material i höljet etc. Ytor med en fysisk mimetik som förhindrar damm och smuts att fästa, dämpar ljud etc. Naturen har ofta hunnit långt med unika lösningar vad det gäller resursåtgång och funktion. De naturligt förekommande råvarorna är komplexa. De innehåller polymera strukturer eller ämnen med speciella funktionella grupper som kan vara användbara för att producera industriella produkter och material. De naturliga ämnena är dock genom evolutionen anpassade till de specifika uppgifter de har i cellerna och till de omgivningar de befinner sig i. Möjligheterna att direkt utnyttja naturliga biopolymerer industriellt är därför begränsade, såvida man inte ändrar deras struktur kemiskt eller mikrobiellt, eller bryter ned dem till små reaktiva molekyler som kan polymeriseras, t. ex. mjölksyra eller erukasyra. Panelen för Biologiska naturresurser (panel 2) i Teknisk Framsyn konstaterade att Kunskapsexplosionen inom mikrobiologi, bioteknik och genteknik, Den biologiska revolutionen har redan i dag givit helt ny kunskap om det biologiska systemets uppbyggnad och funktion och har öppnat nya vägar att skapa nya produkter och material och att komma till rätta med många av dagens miljö- och hälsoproblem. Växter kommer att kunna skräddarsys och odlingen kan göras effektivare. Ny processteknik kan minska resursbehov i tillverkning av produkter från biologiska råvaror och nya kunskaper om trä- och växtfibrer kan tillsammans med kunskaper om material och ytskikt ge möjligheter att utveckla innovativa produkter med hög funktionalitet. Samtidigt ger den tekniska och vetenskapliga utvecklingen nya möjligheter. Den oerhört snabba kunskapsgenereringen inom molekylärbiologin leder till en helt ny insikt i, och förståelse för, livsprocesserna i alla de levande organismer som tillsammans utgör våra biologiska naturresurser. Genom framstegen bl.a. inom informationsteknologin får vi tillgång till verktyg som möjliggör en utveckling av produktion och användning av dessa biologiska naturresurser. Nya kunskaper och teknik ger underlag för ett uthålligt brukande, samtidigt som den större medvetenheten ökar efterfrågan på produkter från förnyelsebar råvara. Mot denna bakgrund har vi fokuserat på utveckling av nya, innovativa och kunskapsintensiva produkter från svenska, biologiska råvaror. 11

14 Till dessa citat kan även fogas att framstegen inom nanoteknik och den snabbt ökande kunskapen inom gränsområdet mellan biologi, kemi och fysik, med tillämpningar inom exempelvis ytteknik och fiberteknologi, också öppnar för utveckling av nya lösningar, och har givit nya kraftfulla verktyg för forskning, växtförädling samt utveckling av nya material. Det här genomförda arbetet med en Roadmap har sökt ta fasta på dessa nya möjligheter och att ange en väg att utveckla det svenska innovationssystemet, att förverkliga möjligheterna till ökad uthållighet genom en övergång till och utnyttjande av förnyelsebara material samt till utveckling av nya produkter och teknik. Blomman nedan från Teknisk Framsyn är en illustration av området och dess möjligheter grundade på den "biologiska revolutionen". 12

15 STARTPUNKTEN HUR SER DET UT IDAG? Dagens användning av förnyelsebara material och produkter Växter är den ursprungliga basen för all föda på jorden men är också en av våra viktigaste råvarukällor, även om metaller, plaster, konstfibrer, färger och olika kemikalier ersatt jordbrukssamhällets traditionella material från träd, växter och djur. Jordbrukets produktion används till den helt övervägande delen som livsmedel och som foder för djur. Endast en mindre del används som råvara till annan industriell tillverkning, i smörjmedel, lösningsmedel, färger. Som exempel kan nämnas att EU:s marknad för stärkelse och växtoljor som inte används som livsmedel under de närmaste åren beräknas till 3,5 respektive 4,5 miljoner ton årligen, vilket är 45 respektive 15% av den totala produktionen. Inemot en femtedel av världsproduktionen av oljor och fetter används för tekniskt bruk, framförallt i tvätt- och rengöringsmedel samt i specialkemikalier. Växtoljorna används även i exempelvis färger och lösningsmedel, som smörjmedel och för tillverkning av drivmedel. Stärkelse används bl.a. för bestrykning av papper, som förtjockningsmedel och som råvara för tillverkning av etanol genom fermentation. I Sverige produceras exempelvis m 3 bränsleetanol från vete i Norrköping (Agroetanol), i Spanien m 3 från vete och korn och i USA närmare 8 miljoner m 3 från majs. Av den majsstärkelse som produceras i USA går 4 % till teknisk industri som bestrykningsmedel för papper etc. Användning av ettåriga växter som råvara för förnyelsebara material tillmäts inom EU stor betydelse i arbetet för ökad uthållighet, för att ersätta fossila råvaror samt för att finna alternativ produktion för det europeiska jordbruket. Den idag dominerande produktionen av förnyelsebara material kommer från skogen i form av trävaror och produkter tillverkade av trä, samt pappersmassa och olika pappersprodukter. Sverige har en skogsindustri som i hög grad är inriktad på storskalig produktion av trävaror och massa-/pappersprodukter, men det finns även en omfattande vidareförädling till exempelvis möbler, hygienprodukter och förpackningar. Vidare kommer från skogsbruk och skogsindustri biprodukter i olika led som används som bränsle direkt eller för tillverkning av förädlade bränslen, samt kemikalier som tallolja och terpentin som kan användas i olika tillämpningar. Cellulosa används till exempelvis fibertillverkning för textilier (rayon). Skogsindustrin, med trävaror, massa, papper och pappersvaror, har stor omfattning i Sverige, med ett förädlingsvärde på 43 miljarder kronor under 1999 (Skogsstyrelsen). Detta är ca 12 % av förädlingsvärdet för hela tillverkningsindustrin. Produktionen av sågade trävaror var 15 miljoner m 3, av pappersmassa 11 miljoner ton och av pappersprodukter var 10 miljoner ton. Det totala export- resp. importvärdet för skogsindustriprodukter var under 2001, 110 resp. 22 miljarder kronor. Den totala energiomsättningen i anslutning till skogsbruk och skogsindustri, inklusive direkta energiavverkningar och tillvaratagande av avfallsprodukter i olika led, är nära 100 TWh per år. En stor del omsätts i kemisk massatillverkning och används i processer i båda massa- och papperstillverkning. En stora del av övrig bioenergi från skogen används för värmeproduktion i fjärrvärmeverk. 13

16 Råvarubasen: dagens produktion av växter och träd Produktionen av olika jordbruksvaror har dålig lönsamhet i många länder. I Europa söker man minska jordbruksproduktionen och styra över mot annan produktion. Stora ekonomiska och tekniska ansträngningar görs i många länder att använda arealen för produktion av bioenergi. En användning för produktion av råvaror till nya industriella produkter borde dock ge ökade möjligheter att utnyttja det biologiska systemet mer allsidigt för ökad uthållighet. De viktigaste begränsande faktorerna i den globala jordbruks- och skogsproduktionen är vattentillgången och tillgången på tillräckligt bördig odlingsmark. De globala markresurserna är ca 1,45 miljarder ha åkermark, 3,4 miljarder ha betesmark, 4,1 miljarder ha skogsmark och 4,1 miljarder ha annan mark. Sverige har ca 3 miljoner ha åker, 0,6 miljoner ha betesmark och 22 miljoner ha skog. För närvarande produceras ca 40 % av livsmedlen i världen på bevattnad mark. Färskvattentillgångarna överutnyttjas starkt. Stora investeringar i ny teknik framstår som nödvändiga för att den bevattnade arealen skall kunna vidmakthållas, inte minst med tanke på konkurrensen om sötvattnet från städer och industrier. Många ställer idag stora förväntningar på genteknikens möjligheter att bidra till ökade skördar. Dels hoppas man på sorter som tål torka och salt jord, som uthärdar näringsbrist och motstår sjukdomar etc. dels hoppas man på sorter med högre avkastning. Spannmål och potatis Av världens totala produktion av spannmål om 2 miljarder ton svarar ris för 30 %, majs för 29 %, vete för 28 % samt korn för 6 %. Produktionen i USA är 340 miljoner ton mot 200 miljoner ton inom dagens EU. Spannmål svarar för ca 50 % av energiintaget i världsmedborgarnas diet. Rotfrukter svarar för ca 30 % och resterande del kommer från baljväxter och animalier. Förluster i växtodling p g a ogräs och skadegörare är ca % under vegetationsperioden. Insektsangreppen orsakar med enstaka undantag de största skadorna. Den svenska spannmålsproduktionen var under år 2000 totalt 5,7 miljoner ton, varav mer än hälften användes som foder och för maltproduktion. Produktionen av potatis var 1 miljon ton, varav en ton användes för stärkelseproduktion. Vad gäller stärkelse har vi även en import på ton. Oljor och fetter Sammanlagt för de 17 största olje- och fettslagen var produktionen år miljoner ton, varav sojaolja och palmolja tillsammans drygt 40%, rapsolja 12% och solrosolja 7%. I Europa och inom EU dominerar produktionen av rapsfrö (ca 10 miljoner ton) med solrosfrö (ca 3,5 miljoner ton) på en andra plats. Dessutom importeras en stor mängd sojabönor i första hand för att få tillgång till sojamjöl. På lite längre sikt väntas modern genteknik bidra till ökad avkastning men även till mer specialdesignade fettsyrasammansättningar. Sverige har för närvarande en förhållandevis lite produktion av oljeväxter, ton, en följd av förutsättningarna i EUs jordbruksstöd Världsproduktionen av "basic oleochemicals" (fettsyror, estrar, alkoholer, aminer och glycerol) var år miljoner ton vilket beräknas växa till ca 8 år Dessutom används 8 miljoner ton för tillverkning av tvål. Som råvaror för tekniska produkter i Europa dominerar animaliska fetter och rapsolja samt importerad palmolja. Som råvara för tekniska produkter 14

17 används också tallolja (biprodukt från sulfatmassatillverkning). Världsproduktionen var ,6 miljoner ton varav 0,5 miljoner ton i Europa. Skogsprodukter De globala skogstillgångarna är mycket stora. Skogen har många roller och funktioner i det globala ekosystemet, för den biologiska mångfalden och för det globala klimatet. Skogsavverkningar och svedjebruk liksom användning av träd som bränsle i ineffektiva spisar är stora hot mot skogarna på många håll i världen det är därför inte särskilt meningsfullt att här diskutera någon global potential. Tillväxten av skog är 100 miljoner m 3 sk per år (stamved inklusive bark). Bruttoavverkningen (inklusive stamved som lämnas) är ca 75 miljoner m 3 sk per år. Här finns således en betydande nettotillväxt av skogsbeståndet i Sverige. Något mindre än hälften av stamveden sågas till trävirke, drygt hälften används som massaved och en mindre del används som brännved. Det finns en viss men hittills mycket begränsad odling av energiskog, träd med kort omloppstid, på tidigare åkermark. Produktionen motsvarar ca 0,1 TWh, från en areal av ha. På andra håll i världen, i länder med snabbare tillväxt, odlas eukalyptus med en omloppstid under tio år som massaved, och även i södra USA odlas tall med en omloppstid betydligt kortare än den i svenskt skogsbruk. Med intensiv odling med tillförsel av gödning skulle även svensk skog kunna producera betydligt med än dagens 4m 3 /ha, år (6 i södra Sverige). Sammantaget finns det en betydande potential att både öka uttaget och att öka tillväxten genom en mer intensiv odling, även om det finns många olika begränsningar och hinder med tanke på de många kolliderande intressena. Svenska förutsättningar det svenska innovationssystemet KUNSKAP OCH FORSKNING Sverige har inom flera av de områden som berörs mycket hög kompetens och goda resurser vid högskolor, institut och inom företagens forskningsavdelningar. Det gäller speciellt inom cellulosa/massa/papper där Sverige tillsammans med Finland är ledande, men även många andra områden. Svenska styrkor som lyfts fram av arbetsgrupperna är att vi har: - stor svensk kompetens inom genteknik för högre växter och inom växtgenetik och växtbioteknik. Sverige är idag ledande inom molekylär växtförädling av vedfibrer - mycket kvalificerad ytkemisk kompetens - goda kunskaper inom vissa separationstekniker, såsom membranteknik, kristallisation och torkning vid landets universitet och högskolor samt etablerade nätverk mellan akademi, forskningsinstitut och industri - hög kompetens inom viktiga delar av polymertekniken - hög kompetens inom industriell och institutionell FoU inom träkemi, kokning, blekning och papperstillverkning - mycket goda baskunskaper om krav på olika typer av prestationsprodukter till massa- och pappersindustrin, mycket goda möjligheter att testa nya produkter i laboratorieskala, pilotskala och industriellt samt goda kunskaper inom papperskemi. - betydande forskning inom omvandling av trä till lågmolekylära lösningsmedel (främst etanol) genom förbehandling och hydrolys av cellulosa, främst från barrved 15

18 - kvalificerad universitetsforskning samt industrier för framställning och förädling av produkter från fettsyror, bland annat lösningsmedel, barriärer, oljesyra och derivat, lipid från havreolja, vattenbaserad ytbehandling och smörjmedel - forskargrupper med stark kompetens inom utvinning av hemicellulosa från ved samt modifiering/förädling av hemicellulosan - goda kunskaper om fermentationsteknik inom högskola och några mindre företag - stark forskningskompetens inom enzymatisk modifiering av stärkelse, cellulosa, oljor, hemicellulosa etc. - stark kompetens inom områden som syntetiska kompositer och polymera material med tillämpningar inom flera branscher. FÖRUTSÄTTNINGAR MED HÄNSYN TILL KLIMAT OCH RÅVARUFÖRSÖRJNING Svenskt jordbruk är litet och har en i jämförelse med varmare länder måttlig produktion. De grödor som ligger närmast till hand närmast för industriella ändamål är de som vi redan har erfarenhet av att odla och som kan skördas, torkas och lagras med befintliga jordbruksmaskiner och utrustningar. De vanliga grödorna vete, korn, havre, raps, potatis mm lämpar sig också som råvara för industriella processer. Ett kallt klimat och kort växtsäsong ger inte bara nackdelar utan även klimatmässiga fördelar genom färre skadeinsekter. Industrin kräver i princip kontinuerlig tillgång till råvara. De etablerade grödornas hanteringsoch lagringssystem har framsprungit ur detta behov. En viktig drivkraft för GMO är att önskade egenskaper överförs till växter, som just låter sig skördas och lagras på detta sätt. Fraktioneringstekniken för dessa grödor känd och utvecklad för livsmedelsproduktion men kan lika väl användas för industriella ändamål. Den traditionella spannmålsodlingen bedöms även fortsättningsvis ha god internationell konkurrenskraft. Det betyder att grödor för industriella ändamål bör ge samma jordränta som andra grödor för en uthållig råvaruförsörjning. En konkurrenskraftig avkastning uppnås dock endast i våra bästa jordbruksområden. I andra områden kan växtföljdskrav uppmuntra till inslag av andra grödor än spannmål. För skogen och val av trädslag gäller liknande resonemang. Skogen har med vårt klimat lång omloppstid. Detta ger kvalitetsmässiga fördelar, med relativt långfibrig ved. Sågtimret står för det största värdet för skogsägaren, och vi har idag avverkningsmogna skogar som skapats under en period med stark satsning på barrskog. Naturvård och krav på biologisk mångfald sätter klara gränser för hur skogen kan förnyas, och det finns starka anspråk på skogen för rekreation, jakt m.m. Miljöcertifieringen av skogar sätter också gränser genom krav på mångfald och på hur avverkningar och förnyelse ska ske. Intensiv odling av förädlade träd kan därför endast bli aktuellt på en begränsad del av arealen. De stora behoven av råvaror måste täckas dagens barr- och lövträd, och utvecklingen av nya material i det korta perspektivet måste bygga på processer och teknik som anpassas till denna råvaror. AKTÖRER: SVENSK INDUSTRI, FINANSIERINGSFÖRUTSÄTTNINGAR De industriella förutsättningarna och det industriella intresset varierar för olika områden. Ett självklart styrkeområde är skogsindustrin och förpackningsindustrin som är världsledande. För tillämpningar med utgångspunkt från cellulosafibrer som innebär en utveckling mot kompositer i vid mening samt mot förpackningar med ökad funktionalitet finns det en mycket stark industriell plattform och även kvalificerade användare. 16

19 Sett i backspegeln har dock massa- och pappersindustrin hittills visat måttligt intresse för tillämpningar utanför de etablerade pappers- och kartongprodukterna. Förpackningsföretagen använder i hög grad förnyelsebar råvara i form av papper och kartong, men har hittills i huvudsak använt fossil råvara, i form av plast, eller aluminium för att förse förpackningarna med barriärer och skydd mot fukt m.m. En viktig faktor har givetvis varit att priset varit lågt för de fossila materialen. Deltagare från industri och forskning i arbetsgrupperna har dock givit en bild av ett ökande intresse, för att finna mer uthålliga lösningar och för att utveckla nya produkter som möter marknadens krav, inte minst miljökrav. Även inom kemiindustrin, färgindustrin och smörjmedelsindustrin finns det mycket goda industriella förutsättningar, med företag med god kompetens inom viktiga områden. Inom vissa områden har som redan noterats förnyelsebara material en plats på marknaden. Även här har det dock sett i backspegeln funnits ett måttligt intresse inom många områden, styrt av att konkurrensen från fossila och etablerade material varit svår. Industrin har emellertid i viss utsträckning sedan länge engagerat sig i bland annat de forskningsprogram som drivits för utveckling av förnyelsebara material. En annan svensk styrka är att vi har en etablerad industri inom exempelvis bilar, flygplan, plastbåtar, hushållsmaskiner, verkstad, möbler, som alla har förutsättningar att vara användare av förnyelsebara material och produkter i många tillämpningar: olika typer av bärande, skyddande och isolerande paneler, komponenter, ytbehandlingar och textilier. Men det finns även svagheter och brister i den industriella strukturen. Det finns få företag som utvecklar processer och apparater. En speciell brist är att vi saknar industri som producerar enzymer. Vidare finns det mycket få mindre eller medelstora företag med tillämpningar och intresse för "gröna" kemikalier. KONKURRENSBILDEN Marknadsförutsättningarna för de förnyelsebara materialen varierar starkt. Papper och kartongprodukter har en stark position, och det finns inga egentliga konkurrenter på många områden. Inom förpackningar finns det dock många alternativ, och de cellulosabaserade materialen utsätts för ett starkt tryck. Industriella tillämpningar av material från ettårsväxter har däremot haft svårt att etablera sig annat än på vissa begränsade områden, trots mångåriga satsningar i USA och inom EU. Den stora svårigheten är att den fossila råvaran är billig och att de befintliga processerna är utvecklade för dessa. Den industriellt efterfrågade biologiska råvaran utgör ofta en liten del av växten, råvarutillförseln är säsongsbunden, skörd, lagring och transporter blir kostsamma, och det är ofta svårt att få en tillräcklig intäkt från de rester som uppstår vid utvinningen, även om de ibland kan användas som foderråvara. Inom några områden har biologiska material nått en marknad trots ett högre pris och ibland även sämre prestanda än de fossila alternativen. Miljökrav och miljöskäl har drivit på en övergång till växtbaserade oljor för smörjmedel som förbrukas i användningen och sprids i naturen (sågkedjeolja, tvåtaktsolja m.m.) eller riskerar spridas i naturen (exempelvis hydraulolja för skogsmaskiner). Även inom färgområdet har miljökrav bidragit till ett genomslag inom tryckfärger och en renässans för en traditionella växtoljefärger och ytbehandlingar. En allmän slutsats är att det inom många områden finns ett stort kostnadsgap som behöver övervinnas. En satsning på utveckling av förnyelsebara material bör främst sikta på att utveckla nya lösningar med överlägsna egenskaper där en sådan kan vara överlägsna miljöprestanda. 17

20 HINDER OCH SVÅRIGHETER Några grundläggande hinder och svårigheter har redan berört ovan: priskonkurrensen, variationer i den växande råvarans egenskaper, svårigheter att finna avsättning för flera komponenter i växterna, svår konkurrens från etablerade material, samt processteknik utvecklade för de fossila materialen. En annan svårighet i många tillämpningar är att det saknas standarder och normer som lämpar sig för de biologiska materialen. Det är svårt att få acceptans när standarderna är anpassade för dagens fossila material. Detta gäller både material- och drivmedelstillämpningar. Ett generellt hinder är också att det kan vara svårt att i stora företag med etablerade produkter ta upp nya idéer som konkurrerar med produktlinjer där man gjort stora investeringar som skall förräntas. Mindre företag som är fria att satsa på förnyelse och introduktion av helt nya produkter möter i stället svårigheter att övertyga finansiärer om marknadsförutsättningar. För de produktområden som diskuteras i denna Roadmap handlar det i hög grad om områden där det inte finns etablerad industri och där konkurrensen kommer från stora och etablerade företag. Den tillverkningsutrustning som krävs för de beskrivna materialen är biokemisk eller kemisk processutrustning och den är ofta omfattande. För att få lönsamhet krävs då en viss volym och detta är ett hinder i sig eftersom det medför kostsamma investeringar. Utvecklingen av nya material är tids- och resurskrävande, speciellt när det handlar om genmodifiering av växtmaterial för att åstadkomma råmaterial med önskvärda egenskaper, som t ex modifierad stärkelse i växten. Detta är också en svårighet som kommenterats i motsvarande amerikanska arbete. Där talar man om svårigheten att komma över Death Valley, den "öken" som ligger mellan forskningsresultat/idé och kommersiell demonstration/utveckling/industrialisering. Några speciella områden där det brister i det svenska innovationssystemet med hänsyn till utveckling av förnyelsebara material: - det finns få svenska utvecklare och tillverkare av maskiner och processutrustningar - det saknas industriell kompetens inom enzymtekniken - kompetensen inom härdplastområdet är svag. En speciell fråga som kommenteras i anslutning till förslagen till strategi nedan är motståndet mot användning av genteknisk modifiering. Vår omvärld De arbetsgrupper som tagit fram underlaget har stor kännedom om vad som görs inom forskning och näringsliv utanför Sveriges gränser med avseende på förnyelsebara material. De förslag som redovisas i följande avsnitt bygger på deltagarnas bedömningar av inom vilka områden de bästa förutsättningarna för svenska framgångar finns. Det finns betydande kompetens och resurser inom flera tillämpningsområden i USA och Europa, i exempelvis Tyskland, Frankrike, Storbritannien och Holland. De satsningar som gjorts har tidigare ofta varit inriktade på att finna och främja industriella användningar för jordbruksgrödor, på senare år i allt högre grad motiverade av att finna alternativ till dagens fossila råvaror. När det gäller grundläggande bioteknik och genteknik domineras näringslivet av några stora, främst amerikanska bioteknikföretag företag, men det finns även många mindre forskningsföretag, speciellt i USA. 18