Materialvetenskap och bioteknologi bryter ny mark

FET Open-projektet har som målsättning att utveckla lättviktsmaterial från trämaterial. För att åstadkomma det tar forskarna hjälp av genetiskt modifierade mikroorganismer i tillverkningsprocessen.

Klimatförändringar, mikroplatsföroreningar och brist på råmaterial måste hanteras inom en snar framtid, och det kan bland annat ske genom att byta ut fossilbaserade resurser mot förnybara. Samtidigt måste vi utveckla miljövänlig processteknik för att skapa säkra och hållbara produkter som har minimal miljöpåverkan.

Lättviktsmaterial för transport och sport

−​ Vårt projekt innebär ett unikt tillfälle för materialvetenskap och bioteknologi att mötas för att producera lättviktsmaterial, säger projektets koordinator Tiina Nypelö, docent vid institutionen för kemi och kemiteknik vid Chalmers, och fortsätter:

− Vi ser transport- och sportsektorn som användningsområden för vårt material.

Tiina Nypelös forskning kombinerar skogsindustriell teknik och materialvetenskap för att möjliggöra design av hållbara, innovativa material från förnybara råvaror. Hon är också ansluten till Wallenberg Wood Science Center (WWSC).

"Ny strategi för hållbar produktion"​

I projektet samarbetar hon med Cecilia Geijer, forskarassistent på avdelningen för industriell bioteknik och Lisbeth Olsson, professor i industriell bioteknologi, som också är vice föreståndare för WWSC. Deras forskning kretsar kring design av mikroorganismer och användning av dessa i processer där växtcellsmaterial omvandlas till biobränslen, biokemikalier och biomaterial.

− Även om Lisbeth, Tiina och jag redan arbetar med teknik för hållbar produktion är strategin i detta projekt helt ny, vilket jag personligen tycker är väldigt coolt. Vi kommer att kombinera våra respektive forskarexpertiser för att skapa ett nytt, unikt lättviktsmaterial, och vi har siktet inställt på att få stort genomslag som leder till nytta för gemene man. Projektets tvärvetenskapliga upplägg är spännande och det skapar en viktig plattform för samarbete mellan våra forskargrupper, avdelningar och institutioner, säger Cecilia Geijer.

Stor potential för samhällsgenomslag

EU-anslaget FET Open tilldelas projekt för forskning och teknikutveckling inom nya framtida teknologier med stor potential för samhällsgenomslag.

Projektet, som koordineras från Chalmers, löper över fyra år och har tilldelats tre miljoner euro. Förutom forskargrupperna från Chalmers deltar också fyra samarbetspartner från Österrike och Spanien (läs mer nedan).

Mer om projektets samarbetspartner

TU Graz​

• Wolfgang Bauer och Stefan Spirk, Institute of Bioproducts and Paper Technology, Graz University of Technology i Österrike, kommer att bistå projektet genom att utveckla skräddarsydda startmaterial gjorda av cellulosa.
  − Vi är väldigt glada över att arbeta tillsammans med Chalmers för att utveckla nästa generations lättviktsmaterial av cellulosa. Vår erfarenhet av att arbeta med cellulosamassor och fiber- och pappersfysik sträcker sig över ett decennium tillbaka och kommer att vara ovärderlig för detta samarbete, säger Wolfgang Bauer.
• ​Hermann Steffan och Florian Feist, Institute for Vehicle Safety, Graz University of Technology, kommer att stå för expertisen inom krocksäkra material för att göra lättviktsmaterialet redo att användas industriellt.
  − Vid utveckling av teknik för bilbranschen spelar hållbarhet en allt viktigare roll när man utvecklar nya material. För att ett nytt material ska kunna användas inom fordonsutveckling måste det kunna utvärderas genom datasimulering. Detta kräver omfattande karakterisering av materialets fysiska egenskaper och adekvata materialmodeller, säger Hermann Steffan.

TECNALIA

• Dr. Sonia García-Arrieta, Composite Materials Department of the Industry and Transport division of Tecnalia i Spanien, kommer att arbeta med demonstration av hur det nya cellulosamaterialet kan användas.
  − Tecnalia strävar efter att utveckla och tillgodose marknaden med nya och innovativa material. Vår pilotanläggning har ett brett utbud av maskiner för fordons-, flyg- eller sportsektorer där kompositmaterial har sitt främsta användningsområde. I det här projektet ska vi skala upp tillverkningen av lättviktsmaterialet och utvärdera dess förmåga att gjutas och anpassas till komplexa former och studera de parametrar som påverkar möjligheten att skala upp processen. Målet är att erhålla en viktig beståndsdel för sportapplikation och att utvärdera hur materialet reagerar vid den typen av mekaniska förhållanden som det ska utsättas för vid användning, säger hon.

BioNanoNet Forschungsgesellschaft mbH

• T​​he BioNanoNet Forschungsgesellschaft mbH (BNN), med bas i Österrike, kompletterar projektkonsortiet med sin kompetens inom säker och hållbar design (SSbD) och kommer undersöka tillverkningsprocesserna för att identifiera viktiga parametrar redan under tidiga utvecklingsstadier. Dessutom kommer BNN att stödja projektet genom sitt unika globala nätverk för maximal synlighet och öka projektets genomslag.

University of​ Vienna

• ​Alexander Bismarck, chef för the Institute of Materials Chemistry and Research, Faculty of Chemistry at the University of Vienna, kommer att leda arbetet med materialbearbetning och prestandaoptimering av lättviktsmaterialet som utvecklas. Hans team bidrar med en omfattande kompetens inom material- och kompositteknik och genom dem får projektet tillgång till det nyligen etablerade institutets infrastruktur där man kan använda avancerade metoder för att undersöka materialegenskaper.
  − Vi utvecklar ett starkt, förnybart lättviktsmaterial för en cool applikation. Frågan är hur vi kan gå från upptäckter i laboratoriet till industriell applikation? Baserat på vårt tvärvetenskapliga synsätt, som kombinerar grundläggande kemi, materialvetenskap, teknik och tillverkning, strävar vi efter att skapa en livskraftig materialprocess som kommer att leda oss mot ett mycket funktionellt och hållbart material med många framtida användningsområden, säger Alexander Bismarck.