Rörflen till komposittillämpningar

The project goal is to demonstrate the technical feasibility for a production chain for composite applications based or reed canary grass. New business opportunities for agriculture will be evaluated and promoted. The project will use red canary grass as a constituent in biobased composite materials. The microstructure of reed canary grass will be investigated and its building blocks evaluated for further processing into plastics, fibres and core materials. The building blocks such as nano-crystalline cellulose and cellulose fibers in different scales will be used. The prospects for also use lignin and hemicellulose byproducts upon isolation of cellulose, in products for the chemical, textile and food industries will be evaluated. Composite products will be produced to demonstrate the possibilities. Through the project, we intend to demonstrate new potential uses for red canary grass which can lead to more and higher-value products than current animal feed, stall bedding and biofuel.

Projektets mål är att visa på de materialtekniska förutsättningarna för en produktionskedja för kompositmaterial baserade på rörflen, från råvara till färdiga produkter. Nya affärsmöjligheter för lantbrukssektorn kommer att utvärderas och främjas. Projektet kommer att använda rörflen som fiberarmering i biokomposittillämpningar. Försök att utnyttja rörflenets byggstenar från nanokristallin cellulosa till cellulosafibrer i mikro- och makroskala som fiberarmering i kompositer kommer att genomföras. De ekonomiska och tekniska förutsättningarna för att även använda lignin och hemicellulosa, biprodukter vid isolering av cellulosa, i produkter för kemi, textil och livsmedelsindustrin kommer att utvärderas. Kompositprodukter kommer att tillverkas för att utvärdera och demonstrera möjligheterna. Genom projektet avser vi att visa nya möjliga användningsområden för Rörflen vilket kan leda till fler och högvärdigare produkter än dagens djurfoder, stallströ och biobränsle.

Rörflen, ett flerårigt gräs med hög produktion i boreala zoner, har undersökts för kompositapplikationer. Fokus har varit att öka värdet på gräset som idag mest används för djurbäddar. I projektet har; de ekonomiska möjligheterna, gräsets sammansättning, extrahering av nanocellulosa, extrudering av termoplastpellets, mekaniska egenskaper, formsprutning av material och prototyptillverkning undersökt. Resultaten visar att nanocellulosa har intressanta egenskaper som kan utnyttjas för att erhålla barriäregenskaper inom t.ex. livsmedels- och förpackningsindustrin. Kompositer med rörflen har mekaniska egenskaper som är jämförbara med andra biomassakompositers. Formsprutnings försöken visar att det är enkelt att ersätta produkter som idag produceras av 100% termoplastmaterial. Användning av rörflenskompositer kan ge stora miljömässiga och ekonomiska fördelar. Ett stort antal resultat har producerats i projektet som kommer att vara användbara för vidare implementering av rörflen i kompositer.

Mellan april 2015 och mars 2017 har Swerea SICOMP, Hushållningssällskapet Norr och Västerbotten, Glommersträsk miljöenergi, Plastteknik i Ostvik samt Luleå Tekniska Universitet samarbetat i ett projekt finansierat av Stiftelsen Lantbrukets Utveckling för att öka värdet och möjligheterna med rörflen (Phalaris arundinacea).

Sverige har en lång historia med att odla rörflen, Sverige var faktiskt först i världen. Odling av rörflen började redan 1749 i Sverige, och den har odlats omfattande i hela Europa. Odling i Nordamerika rapporterades först i New England på 1930-talet. Rörflen är dock en art vars ursprung inte kan bestämmas med säkerhet. Genom att öka intresset för rörflen med hjälp av projekt som detta har Sverige än en gång möjligheten att vara ledande i världen.

Idag är rörflen en lågvärdig gröda som främst används som djurbäddar i stall och bondgårdar. Detta trots att det har många fördelar jämtemot andra grödor. Rörflen har i jämförelse med andra växter fördelen att det inte konkurrerar med mat då det odlas på mark som ej är lämplig för andra växter, det hjälper på så sätt till att öka användandet av lågvärdig mark. Rörflen behöver inte heller extra energi för att torkas eftersom det torkar naturligt ute på odlingsmarken. Vidare är gräset dessutom flerårigt, så sådd och gödsling sker så sällan som var 10:e till 15:e år.

Projektet har undersökt möjligheten att använda Rörflen som förstärkande fiber i termoplastkompositmaterial. Fibern/stråt från Rörflen har undersöks i olika storlekar. Från möjligheten till att isolera mikrofibrillerad cellulosa (MFC) som besitter exceptionella mekaniska egenskaper till att använda obearbetad Rörflen (direkt från åkern) med kompositer som huvudmål. Termoplastkompositer tillverkade av polypropen (PP) blandat med halm, briketterat Rörflen eller Rörflenspellets har tillverkats. De tillverkade termoplastkompsiterna visar goda egenskaper och ligger i nivå med termoplastkompositer som använder andra växtfibrer så som jute och hampa. Vid tillverkningen av kompositer via formsprutning visade det sig att det inte var några problem att erhålla produkter med god kvalité på ett enkelt sätt, vilket är en förutsättning för eventuell serieproduktion. Studien visar att MFC från rörflen kan isoleras och att om man tillverkar papper från MFC:n så erhåller man ark med väldigt hög täthet mot vätskor, täta miljövänliga och giftfria skikt är av stort intresse som exempelvis tätskikt för förpackningar inom livsmedelsindustrin.

Inom projektet har ett femtiotal traditionella kåsor från termoplast/rörflen tillverkats i demonstrationssyfte. Detta visar att högre serier kan tillverkas till ett bra pris. Dessa kåsor finns nu tillgängliga hos samtliga projektpartner och kommer att användas för att servera kaffe och te i marknadsföringssyfte under lämpliga kundaktiviteter under de kommande åren.

Sammantaget så erbjuder rörflen ett mycket miljövänligt och ekonomiskt alternativ jämte andra växtfibrer samtidigt som man erhåller liknande egenskaper.