Supermaterialet nanocellulose er nu billigt nok til masseproduktion
more_vert
close

Få de daglige nyheder fra Version2 og Ingeniøren. Læs mere om nyhedsbrevene her.

close
Ved at tilmelde dig accepterer du vores Brugerbetingelser, og at Teknologiens Mediehus og IDA-gruppen lejlighedsvis kan kontakte dig om arrangementer, analyser, nyheder, tilbud mm via telefon, SMS og email. I nyhedsbreve og mails fra Teknologiens Mediehus kan findes markedsføring fra samarbejdspartnere.

Supermaterialet nanocellulose er nu billigt nok til masseproduktion

Den svenske forsknings- og udviklingsvirksomhed Innventia udvider nu produktionen af nanocellulose, siden de med succes har reduceret energiomkostningen med 98 procent.

Nanocellulose bliver her for tiden hyldet som det mest lovende supermateriale i nyere tid, efter at Innventia har tilføjet det den seneste, men afgørende kvalitet: billighed og deraf tilgængelighed.

Ifølge fabrikanter vil prisen på nanocellulose være et par dollars kiloet om få år.

Spektakulære kvaliteter har nanocellulose ellers en del af. Her kan nævnes, at nanocellulosen er stærk nok til, man kan lave skudsikre veste af det, bionedbrydeligt nok til, du kan smide det i naturen eller spise det, og med en kemisk tilføjelse kan det gøres elektrisk ledende nok til, man kan lave fremtidens elektronik af det.

Nanocellulose dækker over en vifte stærke cellulosestrukturer, som er restproduktet efter træmasse kørt gennem homogenisatorer, ligesom hvis man homogeniserer en sødmælk. Det er for træmasse, hvad armeringsjern er for jernbeton, hvor lignin (og andre urenheder i træmassen) er som betonen. Disse stærke fibre har været kendt og forsøgt udvundet siden 1980'erne.

»Men det krævede dengang astronomiske mængder energi at producere det. 30 MWh til at producere et ton. Derfor blev det aldrig kommercialiseret dengang,« siger Mikael Ankerfors, Research Manager for Innventia, til Ingeniøren.

I dag har Innventia bevist, at med den rette forbehandling af træmassen, som er hovedingrediensen i nanocellulose, kan man reducere energiforbruget til omkring 0,5 MWh pr. ton.

Sådan laves det

Man fremstiller nanocellulose ved at tage celluloseholdige materialer (træ er det mest tilgængelige) og fjerne alt andet end cellulosen. Rent praktisk gøres det med en homogenisator, der under højt tryk kun lader de mindste fibre blive sammen, mens resten frasorteres eller får en tur mere. Ud på den anden side flyder en utrolig viskøs gel, som er fyldt med microfibrilleret nanocellulose (MFC), og det er netop denne homogenisering Innventia har gjort lettere ved at tilføje nogle enzymer, der fik det hele til at glide lettere.

Herfra kan man så smøre gelen ud på en overflade, frysetørre den, og så har man et ark supersejt MFC.

Med yderligere homogenisering og stærk syrehydrolyse kan man skille mikrofibrene ad helt ned til nanokrystalniveau. Man ætser simpelthen de amorfe og derfor svage forbindelser væk fra krystalstrukturen, mens det kører gennem højtrykshomogenisator, og det er her det skifter navn til nanokrystallinsk cellulose.

Hvor sejt er det?

Nanocellulose er faktisk meget sejere, end det lyder. Jo finere det er lavet, altså jo flere urenheder der er fjernet fra den rene cellulose-nanocrystal, jo sejere er det.

Det nanocellulose, som Mikael Ankerfors laver i Sverige, er det man kalder mikrofibrilleret nanocellulose eller nanofibrilliret cellulose (NFC). MFC/NFC betegner det samme, og det skal ikke forveksles med nanocrystalliseret cellulose (NCC), som potentielt er meget sejere, eller almindelig cellulose, der trods gennemsigtighed må tilskrives at være relativt urent og derfor ikke lige så sejt.

MFC er fibersturkturer at cellulosemolekyler i størrelsesordnen 5-10 nm brede og op til flere µm lange. De ark cellulose, Innventia har produceret af MFC, kan typisk klare en trækstyrke på 200-250 gigapasca. Kigger man på trækstyrke pr. masse, gør det MFC otte gange stærkere end rustfrit stål.

»Men hvis man kan få de små fibre til at ligge fint i samme retning i mikrostrukturen i stedet for hulter til bulter, så har vi (på KTH-universitetet i Stockholm) set eksempler på papir, der kunne modstå det dobbelte, altså 400-500 GPa,« siger Mikael Ankerfors.

Det har fået den amerikanske hær til at øjne muligheden for at udvikle letvægts-skudsikre veste og glas af materialet.

Supermateriale

Bionedbrydeligheden tegner vejen for en stor fremtid inden for fødevareindustrien. Ifølge Mikael Ankerfors vil det kunne erstatte stivelse og emulgatorer med et kulhydratfattigt alternativ, ligesom det vil kunne konkurrere med bionedbrydeligt plast.

Også som barriere-materiale vil det have en lovende fremtid, da det er meget tæt på 100 procent oxygentæt. Dog er det hydrofilt, og vil derfor kræve beskyttelse mod fugt, hvis det skal bevare styrken.

Endelig kan man med en mindre kemisk tilføjelse gøre nanocellulose elektrisk ledende, hvilket har fået elektronikproducenter som japanske Pioneer Electronics til at lave næste generation fleksible display af nanocellulose, mens IBM laver computerkomponenter af det.

Men der hvor vi først vil se nanocellulosens indfasning, efter det nu er blevet så billigt, vil ifølge Mikael Ankerfors være i papir- og plastindustirien.

»Der er allerede en del papirfabrikker, der vurderer det økonomisk rentabelt at forstærke deres papir med nanocellulose, ligesom det også kan bruges til forstærke plast. Det vil vi nok se i løbet af 1-2 år,« siger Mikael Ankerfors.

Hvad kunne du forestille dig, dette retromateriale fra 1980'erne kan anvendes til, nu da det bliver så billigt? Kom med dit bud i kommentarfeltet nedenfor.

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Er vi en faktor 1000 ved siden af her?

Stål har typisk en trækstyrke på nogle hundrede megapascal. Det lyder lidt voldsomt, at dette materiale skulle være op mod 500-1000x stærkere pr. arealenhed end stål. Især når man i næste sætning kan læse, at det i forhold til vægten kun er 8x stærkere end rustfrit stål.

  • 0
  • 0

bliver der ikke mangel på træ efter som det er en del heraf hvor man nu bruger det hele nu?

  • 0
  • 0

Kan det bruges til strukturforstærkning og oxygenbarrierer i rumfartsindustrien inden for transport af fx mennesker?

  • 0
  • 0

Er vi en faktor 1000 ved siden af her?

Stål har typisk en trækstyrke på nogle hundrede megapascal. Det lyder lidt voldsomt, at dette materiale skulle være op mod 500-1000x stærkere pr. arealenhed end stål. Især når man i næste sætning kan læse, at det i forhold til vægten kun er 8x stærkere end rustfrit stål.

Hej Allan

Er du sikker på det? Young's modul for stål ligger på ca. 200 GPa.
http://en.wikipedia.org/wiki/Young%27s_mod...

-Eivind

  • 0
  • 0

Er I ingeniører? ;-)

Tryk og trækstyrken for almindeligt bygnings stål S235 er 235 MPa. Elasticitetsmodulet for stål er 210000 MPa - men det har ikke noget med trækstyrken at gøre - men har noget at gøre med hvor meget f.eks. en stålbjælke bøjer under belastning.

[quote]Er vi en faktor 1000 ved siden af her?

Stål har typisk en trækstyrke på nogle hundrede megapascal. Det lyder lidt voldsomt, at dette materiale skulle være op mod 500-1000x stærkere pr. arealenhed end stål. Især når man i næste sætning kan læse, at det i forhold til vægten kun er 8x stærkere end rustfrit stål.

Hej Allan

Er du sikker på det? Young's modul for stål ligger på ca. 200 GPa.
http://en.wikipedia.org/wiki/Young%27s_mod...

-Eivind[/quote]

  • 0
  • 0

...er ingeniør.

Der bliver rodet en masse rundt i sejhed, trækstyrke og en ukendt "styrke" på 200-250GPa.

Hvis det er en "tast fejl" og der menes en trækstyrke på 200-250 MPa, så synes jeg det giver lige så lidt mening, da det jo ikke er 8 gange stærkere en rustfrit stål.

Og måske journalisten kan fortælle hvad den generelle trækstyrken for rustfrit stål er?

  • 0
  • 0

Er du sikker på det? Young's modul for stål ligger på ca. 200 GPa.
http://en.wikipedia.org/wiki/Young%27s_mod...

Young's modulus, eller elasticitetsmodulet, som vi kalder det på dansk, er et udtryk for materialets elasticitet, ikke for dets styrke.

Det er groft sagt den spænding, der skal til for at opnå en elastisk forlængelse på 100% af oprindelig længde. Det kan man naturligvis ikke med stål, da det kommer ud af det elastiske område længe inden da, faktisk allerede ved en forlængelse på ganske få promille. Man bruger derfor kun tallet forholdsmæssigt ved meget små forlængelser.

  • 0
  • 0

Hvis det er en "tast fejl" og der menes en trækstyrke på 200-250 MPa, så synes jeg det giver lige så lidt mening, da det jo ikke er 8 gange stærkere en rustfrit stål.

De 8 gange var i forhold til vægten. Så er det ikke helt ved siden af.

Så vidt jeg kan se, har cellulose en densitet på 1500 kg/kubikmeter, hvor rustfrit stål ligger lige over 8000. Flydespændingen for rustfrit stål kvalitet 304L er 205 MPa.

Så hvis de med "trækstyrke" mener flydespænding, så passer de 8x for cellulose med en trækstyrke på 250 MPa.

For stål ville jeg aldrig bruge ordet trækstyrke om flydespændingen. Det er et begreb, som jeg forbinder med brudspændingen. Men måske denne cellulose slet ikke har noget flydeområde?

  • 0
  • 0

Denne artikel indeholder så mange stave- og grammatikfejl, at det gør ondt at læse. Flere sætninger giver ikke mening og bærer præg af at man har glemt, hvad der allerede var blevet skrevet, halvvejs inde i en sætning.

Læs dog artiklen igennem, eller få en kollega til det, inden den bliver lagt op på siden. Det her er for uprofessionelt !

  • 0
  • 0

Materialet virker som skabt til rumfart. Kan allerede forestillig mig, hvordan mars-liv, får smag for materialet. Og selv begynder, at producere det.

  • 0
  • 0