Mikrokristallin cellulosa, eller MCC, har länge varit känt som ett viktigt råmaterial i läkemedel, livsmedel och kosmetika. Den utbredda användningen har dock begränsats av den kostsamma och miljöskadliga tillverkningsprocessen. Nu öppnar en ny process som utvecklats vid Aalto-universitetet, AaltoCell™, upp en ny era för produktion och användning av MCC.
Mikrokristalin cellulosa har traditionellt framställts av dissolvingmassa genom behandling med koncentrerad saltsyra. Även om den slutprodukt som erhålls på detta sätt är av hög kvalitet, har tillverkningsprocessen uppfattats som industriellt ineffektiv och miljöskadlig. Den höga kemikalieförbrukningen, den småskaliga produktionen och de höga råvarukostnaderna har begränsat produktionskapaciteten för MCC och samtidigt förhindrat en bredare användning.
AaltoCell™ förändrar produktionen av mikrokristallcellulosa
AaltoCell™-processen som utvecklats vid Aalto-universitetet erbjuder lösningar för att förbättra effektiviteten i MCC-produktionen. Processen använder pappersmassa och utspädd svavelsyra i stället för dissolvingmassa och koncentrerad saltsyra. Den nya processen arbetar med hög konsistens, vilket gör produktionen mycket effektivare.
Det nya tillvägagångssättet gör det möjligt att producera MCC i industriell skala med ett betydligt lägre koldioxidavtryck.
Kommersialiseringen av metoden har utvecklats av ett avknoppningsföretag från Aalto-universitetet, Nordic Bioproducts Group Oy. Bolaget har startat en pilotanläggning i Villmanstrand och produktionen har redan kommit igång.
De första resultaten har visat att MCC som produceras med den nya processen även uppfyller kraven för traditionella applikationer, till exempel inom läkemedels- och livsmedelsindustrin. Processen ger dessutom en ren sockerström som kan användas som råvara för framställning av nya produkter med hjälp av syntetisk biologi.
Lovande öppningar för nya tillämpningar
Den nya MCC-produktionsprocessen och användningen av pappersmassa som råvara erbjuder en kostnadseffektiv möjlighet att utveckla nya cellulosabaserade produkter som kan ha en betydande global inverkan.
Nordic Bioproducts Group är till exempel först i världen med att patentera ligninbaserad MCC och dess användning i fjäderfäfoder.
Försök med fjäderfä har visat på betydande förbättringar av djurens välbefinnande och köttkvaliteten. Användningen av cirka 5-7 kg lignininnehållande MCC per ton foder har också förbättrat foderutnyttjandet, vilket innebär att fjäderfä växer mer med samma eller till och med mindre foder. Vi förväntar oss att detta kommer att bli en betydande ny affärsmöjlighet när AaltoCell™-processen integreras i massabrukens produktions- och produktportfölj.
Nya produkter med den nya processen
AaltoCell™ har också visat potential inom textilfiberproduktion. Textilfibrer som tillverkas av träbaserade och återvunna fibrer har egenskaper som ligger mellan bomull och viskos. Det finns en efterfrågan på sådana fibrer.
Genom att kombinera denna metod med befintliga produktionsprocesser för viskos kan konkurrenskraftiga produktionskostnader uppnås. Samtidigt elimineras den skadliga koldisulfid som används i dagens viskosproduktion.
I fabriksskaliga försök har MCC framgångsrikt minskat behovet av plast i livsmedelsförpackningar med mer än 50% genom att ersätta polypropylen. Samtidigt har slutproduktens koldioxidavtryck minskat med cirka 75%. Utmaningen med ovanstående applikation har varit att slutprodukten inte uppfyller EU:s återvinningskrav för plast på grund av den stora mängden fiber i slutprodukten.
För närvarande verkar det som om den första marknaden för en sådan produkt finns i asiatiska länder där plaståtervinning ännu inte är reglerad och där bioplaster och fibrer föredras som råmaterial. Slutprodukten blir helt biologiskt nedbrytbara engångsbehållare, som också kan användas för att minska genereringen av mikroplaster.
Som framgår av exemplen ovan är potentialen för användning av nyproducerad MCC nästan obegränsad. Jag är övertygad om att AaltoCell™-processen kommer att bli en del av varje massabruks produktion på något sätt. Slutprodukten är dock inte MCC, utan en mellanprodukt för nya slutprodukter inom bioproduktindustrin.
Bloggförfattare: Olli Dahl
Professor i miljöteknik för processindustrin, Aalto-universitetet
olli.dahl(at)aalto.fi
Ursprungligen publicerad som en blogg på Biotalous.fi: https://www.biotalous.fi/mikrokiteisen-selluloosan-monet-mahdollisuudet/.