När forskningen tar oväntade vägar

Citatet säger något viktigt om både Henrik Leions forskning och om hur forskning fungerar i praktiken. Ett resultat som först framstod som ett sidospår i hans arbete fångades senare upp av forskarkollegor inom energiteknik. Där utvecklades det vidare till en lösning som i dag används i större energianläggningar.

– Drivkraften för mig som forskare är att göra saker bättre för världen. Klimatfrågan. På senare år när jag fördjupat mig i saker så har det tillkommit en nyfikenhetsaspekt. Det här var spännande, jag måste ta reda på hur det funkar.

Hans forskning omfattar både lösningar som redan används i samhället och idéer som fortfarande befinner sig på forskningsstadiet, men som kan bli avgörande längre fram.

Samarbete över ämnesgränser

Som barn var det inte självklart att Henrik Leion skulle göra en akademisk karriär. Han växte upp i en bondefamilj, men att fortsätta på det spåret var aldrig ett alternativ.

– Det ena skälet var väl ganska uppenbart, jag var allergisk mot allt som hette pälsdjur, så jag insåg att jag inte kunde bli bonde. Det andra – jag är dyslektiker och det som var lätt för mig att plugga var naturvetenskap och matematik. Sedan är det tillfälligheter och omständigheter.

När han tog sin masterexamen på Chalmers runt millennieskiftet slog IT-kraschen till och jobben uteblev. Han sökte brett och fick en doktorandtjänst. Det visade sig vara rätt plats. Inriktningen blev kemcyklisk förbränning – att tillhandahålla syre i fast form till kemiska reaktioner.

Som doktorand rörde Henrik Leion sig mellan Institutionen för kemi och avdelningen för energiteknik.

– Jag var doktorand på Kemi, men var knuten till energiteknik med  professorerna Tobias Mattisson och Anders Lyngfelt som handledare. Det gjorde att jag fick bli väldigt självständig tidigt. När man får organisera och ta hand om mycket själv blir man bra på det.

Samarbetet mellan disciplinerna har fortsatt genom hela karriären.

Tobias Mattisson ser Henriks bidrag som en viktig länk mellan grundläggande kemi och tillämpad energiforskning.

– För att tolka det vi ser i större pilotanläggningar är det viktigt att också undersöka i mindre skala, till exempel i mindre reaktorer och med kemisk analys. Där har vi lärt oss mycket från Henrik och hans grupp. Det är kunskap vi inte hade kunnat ta fram själva.

– Genom Henriks insatser har vi kunnat koppla vår tillämpade forskning till mer grundläggande kemi på ett bra sätt.

För Tobias Mattisson är kopplingen mellan kemi och energiteknik viktig.
– Många av de tekniker vi forskar på vid avdelningen för energiteknik, exempelvis kemcyklisk förbränning, är i princip avancerade kemiska reaktorer. För att förstå reaktioner och interaktioner är kemin central, säger Tobias Mattisson, professor i energiteknik.

Egen forskningsmiljö

Efter åren som doktorand och forskare på kemi och energiteknik fick Henrik Leion möjlighet att ta nästa steg. Han var en av de forskare som rekryterades i den första omgången forskarassistenter inom ett av Chalmers strategiska forskningsområden – Energi.

Tjänsten gav honom möjlighet att bygga upp en egen forskningsinriktning och etablera en forskargrupp. Den gav också möjlighet att vidareutveckla de tvärvetenskapliga samarbeten som präglat hans forskning sedan doktorandtiden.

Han beskriver att etableringen gick snabbt, och tror att det delvis beror på att han redan fanns i organisationen.
– Det finns en fördel med interna sökande som man ofta glömmer: Man kan organisationen och har bland annat kortare startsträcka.

Att bygga upp en forskningsmiljö har för Henrik Leion också handlat om människorna omkring forskningen. Under många år har han engagerat sig i Jobbsprånget, Sveriges största praktikprogram för utrikesfödda akademiker. Engagemanget växte fram när han såg hur kvalificerade kandidater hade svårt att få in en fot på arbetsmarknaden trots stark utbildningsbakgrund.

Sedan dess har han tagit emot ett stort antal praktikanter och uppmuntrat kollegor att göra detsamma. Flera har gått vidare till fortsatt arbete inom forskning och akademi. En av de första praktikanterna han tog emot, Esraa Darwish, är i dag doktorand vid institutionen för kemi och kemiteknik.

Forskning om förbränning – med klimatet i fokus

Henrik Leions forskning handlar till stor del om klimatfrågan – som energioptimering, effektivare framställning av bränslen och koldioxidinfångning kopplat till förbränning.
– Jag har sysslat med koldioxidinfångning från förbränning, men sol och vind har lyckats bättre. Alla tekniker vinner inte racet, men det betyder inte att frågan har försvunnit.

Han arbetar med så kallade syrebärare – material som transporterar syre i fast form och gör det möjligt att styra förbränningsprocesser på nya sätt.
– Min forskning går ut på att enbart tillföra syret och inte allt det andra. Då slipper man separera en massa gaser.

Genom att styra hur och när syret tillförs går det att effektivisera processen och skapa bättre förutsättningar för att hantera utsläpp.
Samtidigt finns stora delar av forskningen fortfarande kvar på forskningsstadiet. Parallellt med det som i dag används i industrin har han bidragit till flera viktiga vetenskapliga genombrott kring hur syrebärare fungerar.

Det handlar bland annat om att utveckla de första materialen för CLOU (Chemical Looping with Oxygen Uncoupling), en teknik där syret kan frigöras direkt från materialet, samt om att förstå hur ämnen som kväve och svavel påverkar dessa material. Han har också studerat hur fasta bränslen och askor samverkar med syrebärarna i processen.

Den här typen av forskning kallas ofta proof of concept – att visa att något fungerar i princip. Den används inte alltid direkt i industrin, men är avgörande för att nya tekniker ska kunna utvecklas vidare.
– Det finns alltid en kedja bakom allting. Undervisar man om första världskriget börjar man inte med de gamla grekerna, men de finns ändå där i bakgrunden, säge Henrik Leion.

Inom området kemcyklisk förbränning finns en lång utveckling vid Chalmers, där forskare som Anders Lyngfelt varit med och lagt grunden.

Från sidospår till tillämpning

Det var också detta Henrik Leion syftade på när han i början av intervjun beskrev det som det som fått mest genomslag av det han gjort. Det som i dag blivit en konkret teknik började inte som huvudspår i forskningen.

Ett sidospår i Henrik Leions arbete togs vidare av forskarkollegor inom energiteknik och utvecklades till företaget Improbed, där material ersätter sand i en fluidiserad bädd.

Det som följde var en utveckling från laboratorieförsök till fullskaliga tester i kraftvärmeverk, där ett syrebärande bäddmaterial ersatte traditionell sand. Resultaten visade på både högre verkningsgrad, jämnare förbränning och minskade utsläpp – effekter som i dag ligger till grund för kommersiella lösningar.
– På en teknisk högskola är det bra att kunna koppla forskning till koncept och tekniker som kan ha samhällelig nytta. Det sätt vi har arbetat tillsammans på har varit ett bra sätt att både få ökad förståelse och växla upp mot större skala, säger Tobias Mattisson.

Henrik Leion betonar att utvecklingen skett stegvis och i samspel mellan många forskare.
– Jag ska inte ta åt mig äran av det, säger han.
I dag används tekniken i större anläggningar.

– En vanlig panna kan öka verkningsgraden någonstans mellan fem och tjugo procent. Även fem procent är mycket när det handlar om stora system, säger Henrik Leion.

En forskningsmiljö byggd för det oväntade

När Henrik Leion byggde upp sin forskningsmiljö valde han att inte optimera den för en specifik process eller teknik.
– Det blev bra för att jag hela tiden trodde att jag skulle göra något annat.
Labbet byggdes därför för att kunna hantera många olika typer av experiment och frågeställningar. Resultatet blev en ovanligt flexibel miljö där nya idéer och forskningsspår kunnat prövas efter hand.

Men forskningen stannar inte där.
Här ser Henrik Leion nästa steg i forskningen. Genom att arbeta vidare med samma princip som ligger bakom Improbed – att använda material som aktivt påverka förbränningsprocessen – men med andra material än de som används i dag, finns möjligheter att ytterligare förbättra hur processerna fungerar, både när det gäller verkningsgrad och stabilitet.
– Den första som råkade testas blev den som togs vidare. Det finns mycket där ute som fortfarande inte har testats.

Relaterat:

Forskningsprojekt från Chalmers med potential till affärs- och samhällsnytta på IVAs 100-lista
Återvinning av metalliskt avfall från produktion, AI för att mäta fattigdom, och koldioxidinfångning är ämnena för några av de Chalmers-projekt som presenteras på den årliga 100-listan från Kungliga Ingenjörsvetenskapsakademien (IVA). Nio av de totalt 79 projekten på listan har sitt ursprung i forskning på Chalmers.

Se mer om Jobbsprånget

Henrik Leion: ▶ Därför engagerar jag mig i Jobbsprånget  (1:35 minuter)

Eslam Abosoliman: ▶ Min väg genom Jobbsprånget (1:31minuter)

Jobbsprånget är Sveriges största praktikprogram för utrikesfödda akademiker och drivs av Kungliga Ingenjörsvetenskapsakademien (IVA). Syftet är att matcha kompetens med arbetsgivare och underlätta etableringen på arbetsmarknaden.