Papperstillverkning är mycket energikrävande och det finns stora möjligheter till effektivisering. I ett omfattande forskningsprojekt i nära samverkan med industrin har forskare vid Karlstads universitet med hjälp av datamodellering och experiment i labb- och pilotskala, tagit fram ny kunskap som kan effektivisera processerna.
– Träfibrer har en fantastisk förmåga att hålla fast vatten och klumpa ihop sig, detta skapar utmaningar när vi tillverkar papper och kartong, säger Björn Sjöstrand, docent i kemiteknik vid Karlstads universitet. För att kunna tillverka släta och jämna pappersprodukter måste vi hindra fibrerna att klumpa ihop sig. Vad är då lösningen? Jo massor av vatten. Faktiskt upp till 99,8 procent vatten i början av processen. Vattnet separerar fibrerna och skapar fysiska avstånd mellan dem, vilket gör det möjligt att forma ett slätt papper. Men sen kommer nästa utmaning, att få bort allt vatten igen, vilket kräver extremt mycket energi. Forskningen i det precis avslutade projektet fokuserade på att effektivisera processerna kring avvattning i samband med mjukpapperstillverkning, alltså toalettpapper och hushållspapper.
Energieffektivisering av avvattning vid mjukpapperstillverkning
I projektet har forskarna studerat genomblåsningstorkning av mjukpapper, vilket är en teknik som är extra energikrävande men ger speciellt bra produktegenskaper. Forskningsresultaten ger djupare kunskap kring hur mjukpappersmaskiner och tillhörande beklädnader kan designas och optimeras, framförallt spara energi vid genomblåsningstorkning. Förutom Björn Sjöstrand som projektledare medverkar också ett flertal forskare och ingenjörer från Karlstads universitet, samt ingenjörer och operatörer från industrin. För att kunna utvärdera torkprocessen behövs en hel del studier, något som forskarna tagit sig an på flera olika nivåer.
– Vi har en helhet i projektet där vi arbetar i delprojekt med datamodellering, laboratorieförsök och pilotanläggningar, vilket ger resultat som är jämförbara med processen i full industriell skala. Det är samarbetet mellan oss forskare och ingenjörer, både från akademi och industri som ger helhetsbilden och det är verkligen frågan om ett lagarbete. Jag tror att det finns mycket stor potential i att spara energi om vi fortsätter fokusera på processteknisk forskning, samtidigt som vi samarbetar för att få en bättre förståelse för massa- och papperstillverkning och dess processer, säger Björn Sjöstrand.
Industrisamverkan är en styrka
Forskningen genomförs i samverkan med flera företag och samfinansieras av Karlstads universitet, medverkande företag och KK-stiftelsen.
– Det är bredden av kompetens och tillgången till både material och processer som är styrkan i det här projektet. Med processerna i fokus och en förståelse för alla fyra storleksskalor, från modellering till fullskala, kan vi verkligen göra skillnad. Våra resultat har betydelse för hela branschen, från globala maskintillverkare till start-ups som utvecklar nya skogsbaserade material. Tanken är att arbetet också ska utmynna i ett verktyg för industrin som hjälp för att optimera sina processer. Bättre processer sparar resurser, minskar miljöpåverkan och stärker konkurrenskraften. Det här är framtiden för hållbar tillverkning.
Forskning för en cirkulär bioekonomi
Forskningsprojektet har samfinansierats av Karlstads universitet, medverkande företag och KK-stiftelsen. KK-stiftelsens anslag är från deras program HÖG, där man satsar på utveckling av näringslivssamverkan som är av betydelse för vetenskapliga utveckling och genererar ny kunskap och ökad kompetens inom både företag och akademi. 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.
Chans att vara med i nästa projekt
Gruppen har precis startat upp ett nytt projekt med samma tema, finansierat av Region Värmland och Karlstads universitet.
– I det nya projektet arbetar vi bredare och tar in all tillverkning med skogsbaserad råvara, fortfarande med modeller för energieffektivisering. Intresserade företag är välkomna att kontakta oss för att delta, helt utan krav på finansiering eller förkunskaper, säger Björn Sjöstrand.
Se filmen om energieffektiv papperstillverkning här
Publikationer:
Exempel på enkla modeller:
http://dx.doi.org/10.1080/07373937.2024.2449177
Exempel på avancerade modeller:
https://doi.org/10.1016/j.cherd.2025.08.037
