Kolfiber från lignin, ett exempel på nya biobaserade produkter. Peter Axegård, Director Biorefining Innventia

Transkript

1 Kolfiber från lignin, ett exempel på nya biobaserade produkter Peter Axegård, Director Biorefining Innventia

2 Innventia Provides R&D on Processes and Materials from Trees for our Customers 2

3 The Innventia Group Ca 225 anställda Omsättning ca 330 Msek 71% industriägande Verksamhet i Sverige, Norge och England TRONDHEIM BÄCKHAMMAR STOCKHOLM 3 Innventia 2012

4 Innventias tre värdekedjor Innventias verksamhet täcker i huvudsak tre värdekedjor som med startpunkt i skogsmaterial forskar och utvecklar idéer kring Material Processes:- paper, board materials and printing Packaging Solutions -packaging and materials functions Biorefining- pulping, bioenergy, chemicals and biomaterials Boosting business with science 4 Innventia 2012

5 5

6 Möjliga biprodukter från sulfatmassabruk kg/ton massa Birch/ Bagasse Softwood Eucalypt Pulp fibres Dissolved organic substances in black liquor Lignin /3 can be removed Xylan % can be removed Cellulose fibres - main product Added value from other components- especially lignin 6

7 LignoBoost- Ny process för lignin från svartlut Utvecklingen har tagit över 10 år från behov, idé, lab, pilot, demo, kommersialisering I nära samarbete mellan Innventia (fd STFI) och Chalmers LignoBoost ägs idag av Metso Innventia och Chalmers fortsätter att utveckla LignoBoost med gemensamma doktorander i samarbete med Metso Innventia utvecklar olika applikationer i kundprojekt 7

8 P Axegård, Kolfiber från lignin, Chlamers Materialdag, 10 september, 2012 Laboratory scale equipment ~ 10g lignin per filtration-batch. Pilot scale equipment ~ kg lignin per filtration-batch Ceramic membrane Demonstration plant ~ tonne lignin per hour 8

9 Innventias LignoBoost Demo Plant Nordic Paper, Bäckhammar mill Demo plant 9

10 LignoBoost Demo plant Metso pressure filter VPA chambers t lignin/h 10

11 Första ligninleveransen från LignoBoost Demo 11

12 Lignin från LignoBoost Demo Carbon % Sodium % Ash % Carbohydrates % Guaiacyl (G) Syringyl (S) 12

13 LignoBoost har en ljus framtid Many lignin applications under development Pre-studies made for over 20 companies First order to Metso from Domtar Start-up late 2012 Public financial support granted StoraEnso, Sunila mill, Finland Södra, Mörrum mill, Sweden Suzano plans for LignoBoost in Brazilian green-field mill Många massaföretag är intresserade av tekniken 13

14 Lyckade bränsleappliaktioner Lignin in Oils Lignin fuel in lime kilns Lignin in pellets Co-firing with coal Co-firing with bark 14

15 LignoBoost-lignin - Potentiella högvärdiga produkter Sulfatlignin Kolfiber Aktivt kol Dispergeringsmedel Hydrofoba ytor Bindemedel, t ex i board Asfaltsemulsioner 15 Axegård Key-note Biorefining ABTCP Annual Mtg 2012

16 Kolfiber från lignin kända aktörer i världen Oak Ridge National Laboratories, USA University of British Columbia, Kanada Weyerhauser, USA TohoTenax, Japan Innventia, Sverige Många patentansökningar! 16

17 Dagens kommersiella kolfiberprocess Continuous in several steps Mainly PAN or pitch > 90% C Global production ca tonnes Raw material accounts for 45-60% of the producing cost of CF Few producers 17

18 Synthetic and natural carbon fibre precursors Conventional polymer Unique repeating unit Lignin Three monolignols without regularity 18

19 Stor skillnad mellan lignin i olika växter/träd C C C C C C C C C OH OH OCH 3 H 3 CO OH OCH 3 p-hydroxyphenyl Guaiacyl Syringyl 19

20 Känt om vedlignin före 2010 Softwood Most important raw material for the paper industry in northern hemisphere Lignin with thermosetting behaviour Reactive sites - Not possible to melt spin Hardwood Lignin with thermoplastic behaviour Fewer reactive sites + Possible to melt spin 20

21 Känt om ökad spinnbarhet hos lignin före 2010 Chemical modification gives more thermoplastic properties Addition of a softening agent lowers glass transition temperature (T g ) Hardwood lignin + PEO, PET, PVA etc No publications on softwood lignin 21

22 Termiska egenskaper hos barrvedslignin Tg - softwood kraft lignin T g 150 C T d 273 C Tg with lignin based softening agent T g 114 C T d 274 C T g 22

23 Viktigt att styra ligninets termiska egenskaper 23

24 Ligninfibrer från lignin i lövved och barrved HW and SW LignoBoost lignin can be spun Controlled molar mass distribution Controlled thermal properties High purity (ash, sugars, particles) Fibers are brittle - must be stabilized 24

25 Karboniserade ligninfibrer från barrved SW lignin crosslinks faster than HW and PAN! 25

26 Stabilisation och carbonisation in ett steg Fibres Stabilisation Carbonisation Graphitisation Surface treatment Carbon fibre O 2 N 2 >90% C N 2 Possible for softwood kraft lignin fibres! 26

27 En lång värdekedja med många aktörer Users Components Fabrics Composites Lignin Carbon fibres Lignin fibres 27

28 En ny lång värdekedja med många aktörer Users Components Automotives, windpower Marström, Magna. Composites SGL, Cytec, Perstorp,. Fabrics Oxeon..l Carbon fibres TohoTenax, SGL, Hexel, Toray, Zoltech. Lignin fibres LignoBoost lignin New opportunity for pulp industry Södra, StoraEnso. 28

29 29 Axegård Key-note Biorefining ABTCP Annual Mtg 2012

30 30 Axegård Key-note Biorefining ABTCP Annual Mtg 2012

31 Slutsatser- Kolfiber från lignin, ett exempel på nya biobaserade produkter Kolfiber från lignin är idag en realistisk möjlighet LignoBoost Intresse från bl.a. fordonsindustrin för starka lätta material Intresse från kolfibertillverkare Mång aktörer arbetar idag på området Sverige ligger väldigt bra till på flera sätt: Kunskap om LignoBoost och lignin I huvudsak barrved i svenska massabruk Många företag lång fram i värdekedjan 31