Framtidens bilar byggs av trä från de svenska skogarna
KTH och de två svenska forskningsinstituten Innventia och Swerea SICOMP kan visa upp den första modellbilen med ett tak tillverkat av en komposit baserad på 100 procent barrvedslignin tillsammans med ett batteri där lignin används som elektrodmaterial.
Bilen är tillverkad i liten pilotskala och innebär ett stort steg för att förverkliga visionen om nya lättviktsmaterial från skogen som en del av den framtida så kallade bioekonomin. När morgondagens lätta och bränslesnåla bilar kan tillverkas av material från våra skogar innebär det förstås ett uppsving för till exempel elbilar.
Anledningen att man väljer just kolfiberkompositer är att de är lätta, starka och har många användningsområden. Det som idag huvudsakligen begränsar efterfrågan är den höga kostnaden vilket gör att traditionell kolfiber främst används i produkter där prestanda och prestige är viktigare än prislappen.
Lignin är en biprodukt vid pappermassatillverkning som dock kan produceras kostnadseffektivt. Det leder till väsentligt ökad tillgång på råvara som dessutom är just biobaserad. Även normala bilar och andra vardagsprodukter skulle kunna tillverkas i ligninbaserad kolfiber. Lättare bilar innebär lägre energiförbrukning samt sätter elbilar i spel. Detta öppnar möjligheterna för framtidens fossilfria fordonsflotta.
– Parallellt med den här utvecklingen så pågår intensivt arbete med att utveckla de befintliga tillverkningsmetoderna för kolfiberkompositer. Vi tror på storskalig tillverkning av lättviktsmaterial och därför måste tillverkningsmetoderna för kompositer bli mer kostnadseffektiva.Det finns ingen anledning att tro annat än att dagens fossiloljebaserade kolfibrer kommer att kunna ersättas med ligninkolfibern i dessa tillverkningsprocesser, säger Birgitha Nyström, Forskningsledare för materialteknik på Swerea Sicomp.
Göran Lindbergh, professor i kemiteknik på KTH, berättar att han tillsammans med Innventia i ett tidigare projekt testat lignin som elektrodmaterial i batterier. Det är detta forskningsarbete som han nu använt i forskningsarbetet. En av fördelarna med ligninbatterier är att de är miljövänliga då de kan tillverkas av förnybara råvaror.
– Lättheten är ju extra viktig för elbilar då batterierna därmed räcker längre. Ligninbaserad kolfiber är billigare än vanligt kolfiber, lignin är ju en restprodukt från skogen som i bästa fall eldas upp. Batterier med lignin skiljer sig för övrigt inte från vanliga batterier, säger Göran Lindbergh.
Han tillägger att forskarna så småningom skulle kunna gifta ihop kaross och batterier.
– Visst finns här en förbättringspotential, men vi har visat att ligninbaserade batterier fungerar tillräckligt bra för att gå vidare med dem, säger Göran Lindbergh.
Anders Uhlin, projektledare på Innventia, tar vid.
– Samarbetet har definitivt varit en framgångsfaktor för utvecklingen. Med kompletterande kunskap om ligninråvara, kompositer och elektrokemi har vi kunnat lägga pusslet från tre olika håll.
En färdplan för hur svensk ligninbaserad kolfiber ska bli tillgänglig inom en tioårsperiod lanserades nyligen av de inblandade instituten. Nästa steg enligt forskarna är en processlinje i pilotskala med kontinuerlig produktion för att kunna identifiera de utmaningar som alltid uppkommer vid uppskalning. Dessutom behövs större mängder kolfiber för att utvärdera kompositer och kompositdetaljer.
Forskningsarbetet har utförts inom det strategiska innovationsprogrammet Bioinnovation, en gemensam satsning av Vinnova, Formas och Energimyndigheten.
