VTT och LUT-universitetet har utvecklat helt cellulosabaserade film- och beläggningsmaterial inom biomaterialprojektet F3 – Films for Future, med målet att hjälpa förpackningsindustrin att minska och ersätta plast, med hänsyn till krav på kvalitet och bearbetning. Materialen kombinerar plastliknande användbarhet med optimering av livscykelns slutfas: filmerna är naturligt biologiskt nedbrytbara, och beläggningarna är utformade för att kunna återvinnas i fiberbaserade system och, vid behov, vara biologiskt nedbrytbara.
Med den nya tekniken kan cellulosa behandlas som en polymer istället för som fiber, vilket gör det möjligt att producera genomskinliga filmer vars mekaniska egenskaper och skyddsegenskaper ligger på samma nivå som hos plast. Innovationen kommer väl till pass, eftersom regelverket kring återvinningsbarhet, materialens sammansättning och livscykelpåverkan skärps, bland annat i och med EU:s förordning om förpackningsavfall.
”Plastfilmer hör till de mest använda förpackningsmaterialen, men de är extremt svåra att återvinna och har betydande långsiktiga miljöeffekter”, säger Ali Harlin, forskningsprofessor vid VTT och en av ledarna för F3-projektet. ”Vi strävar efter att hjälpa företag inom tillverkningsindustrin att uppfylla lagkraven utan att kompromissa med produkternas skydd och hållbarhet eller processernas effektivitet. Cellulosabaserade material erbjuder nya, hållbara lösningar för förpackningsindustrin.”
F3-materialkonceptet är utformat för att kunna integreras i befintliga bearbetningstekniker och anpassas till nuvarande återvinnings- eller biologiska nedbrytningsprocesser, beroende på produkten. Till skillnad från många andra biobaserade material kräver det inte att man väljer mellan funktionalitet och hantering i livscykelns slutskede.
Projektet bygger på framsteg inom upplösning och regenerering av cellulosa, vilket möjliggör tillverkning av transparenta, mekaniskt hållbara filmer med högkvalitativa skyddsegenskaper. Materialkonceptet kan integreras i befintlig industriell infrastruktur och har visat sig vara kompatibelt med exempelvis termoplastteknik.
”Egenskaperna hos dessa cellulosafilmer och -beläggningar har redan visat sig lämpliga för flera förädlingsprocesser inom förpackningsindustrin, vilket vittnar om deras potential”, säger Ville Leminen, professor i förpackningsteknik vid LUT och projektledare för LUT:s delprojekt.
”Att hitta en balans mellan funktionalitet och hållbarhet är avgörande för förpackningsindustrins framtid. I F3-projektet har vi kombinerat dessa faktorer genom att utveckla helt plastfria barriärbeläggningar som fungerar utmärkt utan att belasta miljön. Genom att använda vår separata beläggningslinje kan vi nu introducera dessa lösningar i kommersiell produktion för krävande livsmedelsförpackningar av papper och kartong”, säger Colombier Finlands regionchef Carl-Erik Guttormsen.
I framtiden kan konceptet öppna upp för ytterligare nya möjligheter utöver att ersätta plast. Materialet kan stödja användningsområden där flera funktioner kombineras, såsom barriärbeläggningar, antimikrobiella eller antioxidativa egenskaper samt miljöanpassade förpackningar som kan reagera på fukt, gassammansättning eller surhetsgrad. Sådana egenskaper blir allt viktigare i takt med att förpackningstekniken utvecklas mot aktiva och smarta system.
”Att införa dessa koncept i värdekedjan är av yttersta vikt i den pågående omställningen mot helt förnybara och återvinningsbara teknologier. Vi ser kemin som en central faktor i denna omvandling”, säger Mats Berg, ledande forskare vid Kemiras Discovery & Innovation-enhet.
F3-projektet, som avslutades i mars 2026, visade att cellulosabaserade filmer och beläggningar är lämpliga för produktion i pilotskala. Filmerna ses som ett potentiellt fristående, transparent förpackningsmaterial som är naturligt biologiskt nedbrytbart. När det gäller beläggningarna möjliggör tekniken högpresterande barriärskikt som lämpar sig för återvinning i fiberbaserade förpackningssystem och som vid behov även är biologiskt nedbrytbara. Projektet genomfördes i samarbete med forskningsinstitutioner, industriella partners och finansiärer, och i centrum stod arbetet med att utveckla tekniken från laboratorieutveckling till skalbar produktion.
”Den centrala utmaningen har inte så mycket handlat om huruvida det finns alternativa material, utan snarare om hur de kan bearbetas i enlighet med industrins krav”, säger VTT:s ledande forskare Vinay Kumar. ”Vi har nu utvecklat ett materialkoncept som möter framtidens behov, som erbjuder ett alternativ till plast, är förenligt med hållbar utveckling och som kan integreras i befintliga produktions- och återvinningssystem. Vi ser en stor potential att vidareutveckla denna innovation tillsammans med våra industriella partners.”
”Ur industrins perspektiv är skalbarhet och kompatibilitet med produktionssystemen avgörande faktorer”, säger Riku Talja, utvecklingschef på Metsä Board. ”Lösningar som är anpassade till befintlig bearbetningsteknik och återvinningsinfrastruktur har betydligt större möjligheter att gå vidare från pilotfasen till industriell användning.”
I nästa steg skalas tekniken upp för kommersiell användning. Bland de första användningsområdena finns förpackningar för torrfoder, bageriprodukter och fiberbaserade förpackningar, där genomskinliga barriärskikt behövs. Filmens syrebarriäregenskaper (syrepermeabilitet, OTR, under 1 cm2/m2/dag) är jämförbara med traditionella plaster vid en temperatur på 23 °C och 50 % relativ luftfuktighet, medan beläggningarna möjliggör hindrande av genomträngning av syre (OTR under 0,2 cm2/m2/dag) och fett (KIT 12) i återvinningsbara fiberbaserade förpackningssystem.
I den fortsatta utvecklingen strävar man efter att förbättra barriäregenskaperna under fuktiga förhållanden samt att kombinera flera funktioner i ett enda materialsystem. Även förpackningar utrustade med sensorer eller smarta förpackningar, som digitaliseringen medför, förväntas spela en betydande roll i framtida tillämpningar.
Förutom förpackningsmaterial har materialkonceptet potentiella användningsområden bland annat inom läkemedelsmaterial, elektronik och funktionella beläggningar, vilket visar på cellulosaens breda roll som en mångsidig förnybar polymer i framtidens materiallösningar.
Forskningsprojektet följer VTT:s strategiska mål att påskynda hållbar tillväxt, förnya industrin och hjälpa företag att skala upp nya teknologier som främjar den gröna omställningen.