WoodPro

Projektöversikt

Ali Mohammadi, docent i miljö- och energisystem, är ledare för det nordiska konsortiet som mottog Tandem Forest Values 3-stödet från Finlands Akademi och Formas. Projektet WoodPro utforskade möjligheterna med nya bearbetningskedjor för skogsrester genom att undvika konventionell förbränning och istället ersätta den med steg-för-steg-bearbetning för att producera högvärdiga industriella kemikalier och jordförbättringsmedel. WoodPro drevs gemensamt av Karlstads universitet, Naturresursinstitutet i Finland och Östra Finlands universitet.

Projektperiod

September 2022 – Februari 2025

WoodPro Core Team

• Ali Mohammadi (Karlstads universitet, Sverige)/ Konsortieledare
• Narasinha Shurpali (Naturresursinstitutet i Finland)/Delprojektledare
• Reijo Lappalainen (Östra Finlands universitet)/ Delprojektledare

Projektfinansiering

Detta projekt finansierades av Finlands Akademi (Research Council of Finland) och Sveriges forskningsråd för miljö, areella näringar och samhällsbyggande – FORMAS, inom utlysningen Tandem Forest Values 3 – Hållbara värdekedjor från skoglig råvara.
Diarienummer hos Formas: 2022-01942.

Projektsammanfattning

Biobaserade resurser från välskötta skogar spelar en avgörande roll i omställningen till ett hållbart samhälle. Med tanke på deras begränsade tillgång och många användningsområden är effektiv användning avgörande för att uppnå bioekonomiska och miljömässiga mål. Projektet WoodPro undersökte innovativa bearbetningskedjor för skogsrester, där man övergick från konventionell förbränning till stegvis bearbetning för att framställa högvärdiga industriella kemikalier och jordförbättringsmedel.

 WoodPro identifierade de mest hållbara bioraffinaderialternativen för att omvandla skogsrester till 2,3-butanediol (BDO), biopolymerer och biokol. Livscykelanalys (LCA) och teknisk-ekonomisk analys (TEA) användes för att utvärdera miljömässiga och ekonomiska hållbarhetsindikatorer. Resultaten visade att undvikande av vedförbränning till förmån för BDO-produktion överträffar fossilbaserad BDO i alla miljöpåverkanskategorier. Den ekonomiska analysen visade att BDO-produktion är finansiellt genomförbar i tre scenarier, med ett lägsta försäljningspris på 2,9–3,5 USD/kg, även om processkonfiguration och avfallshanteringsstrategier starkt påverkade lönsamheten.

För biokol visade ett odlingsexperiment vid Karlstads universitet att plantor med 7,5 % biokol och 50 % gödsel, eller 15 % biokol och 100 % gödsel, uppnådde jämförbar kvalitet med obehandlade plantor med full gödsling. LCA-resultaten indikerade att användning av biokol utan ytterligare gödselmedel kan ge betydande besparingar i koldioxidekvivalenter – upp till 300 kg årligen i fältskala. TEA visade att avancerad avloppsrening i hydrotermisk karbonisering (HTC) innebär högre initiala kostnader men ger bättre ekonomisk avkastning. Produktion av biopolymerer (PHA) från restströmmar undersöktes också, men låga ackumuleringsnivåer hindrade ekonomisk genomförbarhet med den testade metoden.

Resultaten visar att kombinerad produktion av biokol och biogas är det mest hållbara scenariot för behandling av skogsrester. Vidare forskning rekommenderas för att optimera anaerob nedbrytning för avfallshantering i BDO- och biokolproduktion, samt för att utvärdera biokolets påverkan på växthusgasutsläpp i olika jordtyper. Projektets resultat bidrar till utvecklingen av en cirkulär bioekonomi och uppmuntrar till användning av innovativa och hållbara teknologier inom skogsbaserade industrier.

Publikationer

Karlstads universitet

Vetenskapliga granskade publikationer

1. Ebrahimian, F., & Mohammadi, A. (2024). Bioprocess design and technoeconomic Analysis of 2, 3-butanediol production in wood-based biorefineries. Waste and Biomass Valorization, 15(12), 6635-6648.
2. Ebrahimian, F., & Mohammadi, A. (2023). Assessing the environmental footprints and material flow of 2, 3-butanediol production in a wood-based biorefinery. Bioresource Technology, 387, 129642.

Konferensbidrag 

1. Mohammadi, A. (2024). Advancing sustainable biorefinery systems with innovative wood-based products. The 16th Southern African-Nordic Centre (SANORD) Annual Scientific Conference, Cape Town, South Africa, December 4-6, 2024.
2. Mohammadi, A., Ebrahimian, F. (2024). Sustainable valorization of wood residues through biorefinery process: environmental and economic benefits. circular economy: the pathway towards a sustainable development of the hellenic society for circular economy, Chania, Greece, September 12-13, 2024.
3. Mohammadi, A., Granström, K., & Ebrahimian, F. (2023). Biorefinery processes for value addition from forest residues: Sustainable and innovative scenarios. The 4th International Conference Bioresource Technology for Bioenergy, Bioproducts & Environmental Sustainability, Lake Garda, Italy, May 14-17, 2023.
4. Ebrahimian, F., Mohammadi, A. (2023). Birch wood biorefinery for integrated production of 2,3-butanediol and biogas: material and energy flow analysis. The 4th International Conference Bioresource Technology for Bioenergy, Bioproducts & Environmental Sustainability, Lake Garda, Italy, May 14-17, 2023. [Awarded as the best poster presentation]

Naturresursinstitutet (Luke)

Vetenskapliga granskade publikationer

1. Shurpali, N., Li, Y., Tampio, E., Lappalainen, R., Mohammadi, A., Sandberg, M., ... & Granström, K. (2025). From fossil-based to circular bioeconomy: a Swedish and Finnish pathway. Environmental Science and Pollution Research, 32, 11308-11316.
2. Xiang, Y., Mao, Y., Liu, Y., Luo, Y., Xue, J., He, J., ... & Li, Y. (2025). Enhancing Switchgrass Growth With Biochar Derived From Mushroom Residue: A Study on Regulating Physicochemical Properties of Acidic Phosphogypsum. Food and Energy Security, 14(1), e70034.
3. Hazeena, S. H., Shurpali, N. J., Siljanen, H., Lappalainen, R., Anoop, P., Adarsh, V. P., ... & Binod, P. (2022). Bioprocess development of 2, 3-butanediol production using agro-industrial residues. Bioprocess and Biosystems Engineering, 45(9), 1527-1537.

Workshoppar och forskningsbesök

1. Onlineworkshop arrangerad av Karlstads universitet den 24 mars 2023, med över 20 industri representanter från Sverige och Finland. Workshoppen fokuserade på gemensamma diskussioner för att ta fram en färdplan för framtidens skogsbaserade bioekonomi.
2. Forskningsbesök arrangerat av Östra Finlands universitet i Kuopio, Finland, den 31 oktober – 1 november 2024, för svenska forskningspartners.
3. Forskningsbesök arrangerat av Karlstads universitet vid Kungliga Tekniska högskolan (KTH) i Stockholm, Sverige, den 4–5 december 2023, för finska forskningspartners.