Stor potential till resursbesparingar inom skogsindustri
Papperstillverkning är mycket energikrävande men forskningen visar på stora möjligheter till effektivisering. I ett nyligen avslutat forskningsprojekt har forskare vid Karlstads universitet tagit fram nya verktyg som kan effektivisera processerna. Nu har nästa projekt påbörjats, som ska leda till ännu effektivare produktion och minskad resursförbrukning i fler processer inom skogsindustrin.
– Vi har arbetat i delprojekt med datamodellering, laboratorieförsök och pilotanläggningar för att undersöka delar av mjukpapperstillverkningsprocessen, vilket ger resultat som är jämförbara med processen i full industriell skala, säger Björn Sjöstrand, docent i kemiteknik vid Karlstads universitet. Och vi har lyckats skapa både enkla och avancerade modellverktyg för energieffektivisering i processerna.
Det är samarbetet mellan forskare och ingenjörer, både från akademi och industri som möjliggör testning i flera olika storleksskalor parallellt. Därmed skapas en helhetsbild av tillverkningen av mjukpapper.
– Jag tror att det finns mycket stor potential i att spara energi om vi fortsätter fokusera på processteknisk forskning, framförallt bredare gentemot samtliga skogsindustriella processer, samtidigt som vi samarbetar för att få en bättre förståelse för massa- och papperstillverkning. Nu går vi vidare med ett nytt projekt som syftar till att utveckla verktygen vidare. Göra dem mer generella så de fungerar för alla processer där vi tillverkar material från skogsråvara. Därmed kan energi- och resursförbrukningen inom skogsindustrin minskas ytterligare.
Industrisamverkan är en styrka
– Industrisamverkan ger en bredd av kompetens och en unik tillgång till både material och processer för oss forskare. En stora styrka i våra projekt och en konkurrensfördel jämfört med storstadsuniversiteten, säger Björn Sjöstrand. Genom att projekten fokuserar på processerna med förståelse för alla fyra storleksskalor, från modellering till fullskala, kan vi på ett bra sätt öka kunskapen för mekanismerna bakom processerna och hur de i grunden fungerar. Våra resultat och modelleringsverktyg kan användas av hela branschen, från globala maskintillverkare till start-ups som utvecklar nya skogsbaserade material, för att enkelt testa hur processerna kan effektiviseras och hur nya råmaterial kan användas.
Tanken är att arbetet också ska utmynna i ett verktyg, helt tillgängligt för industrin, som hjälp för att optimera deras processer. En digital testbädd som kan erbjuda anpassning av verktyget till respektive företags processer. Mer effektiva processer sparar resurser, minskar miljöpåverkan och stärker konkurrenskraften för deltagande industripartners.
Ökad effektivitet
Effektiv storskalig produktion på en pappersmaskin kräver omfattande experiment, särskilt kring avvattning, eftersom processen är starkt beroende av vakuum, pressning och torkning. Pilot- och fullskaliga försök är kostsamma och tidskrävande, vilket bromsar möjligheterna att implementera nya strategier. Validerade numeriska modeller för avvattning under tillverkningen av skogsbaserade material erbjuder en lösning som underlättar uppskalning och ökar effektiviteten. Dessa modeller kan förbättra energieffektiviteten utan att avbryta produktionen och minska antalet nödvändiga försök.
– Genom att ge pappersproducenter och maskintillverkare tillgång till lättanvända verktyg för att simulera och optimera avvattning, kan produktionshastigheten ökas och energiförbrukningen minskas. För tillverkare av cellulosabaserade material erbjuder detta en möjlighet att snabbare och mer kostnadseffektivt testa nya material och processer. Projektet kan också inspirera andra sektorer att anta liknande modelleringsmetoder, vilket skapar en kedjereaktion av innovation och hållbarhet. Tillgången till användarvänliga modeller kan minska tröskeln för mindre företag att delta i avancerad processoptimering, vilket bidrar till ökad konkurrens och innovation i branschen, avslutar Björn Sjöstrand.
Forskning för en cirkulär bioekonomi
Det avslutade forskningsprojektet har samfinansierats av Karlstads universitet, medverkande företag och KK-stiftelsen. Det nya projektet finansieras av Region Värmland och Karlstads universitet till lika delar inom partnerskapet Akademin för smart specialisering. Forskningen genomförs inom forskningsmiljön Pro2BE, Processer och Produkter för en cirkulär bioekonomi, vid Karlstads universitet. Pro2BE fokuserar på forskning och utbildning för omvandlingen till en bioekonomi baserad på hållbara och förnybara resurser samt på utvecklingen av skogsindustrin.
Se film om forskningen här:
Publikationer:
Exempel på enkla modeller:
Exempel på avancerade modeller:
