7.2.2018

PRESSMEDDELANDE
7.2.2018
Åbo Akademi
Disputation

Avhandling om miljövänliga förpackningar med hjälp av nanocellulosa

M.Sc. Vinay Kumars doktorsavhandling i pappersförädling framläggs till offentlig granskning torsdag 15.2.2018 vid fakulteten för naturvetenskaper och teknik vid Åbo Akademi.

Avhandlingen heter Roll-to-roll processing of nanocellulose into coatings.

Detta arbete möjliggör att man ersätter oljebaserade material – t.ex. plast, som används i flera vardagsförpackningar – med helt naturbaserade miljövänliga material.

Pappersförpackningar är oftast konstruerade av olika material i flera skikt. Dessa har som uppgift att bilda en skyddande hinna som hindrar gaser, vätskor, arom, vattenånga, etc. från att tränga igenom förpackningen. Det är inte ovanligt att vissa av dessa skikt består av plast eller aluminium, vilket medför utmaningar i förpackningens återvinnings- och nedbrytbarhet.

Användningen av miljövänliga material istället för icke-nedbrytbara material kan säkerställa en hållbar utveckling. Nanocellulosa, ett material som utvinns ur träfiber, utgör ett mycket lovande material i detta sammanhang. Nanocellulosafilmer erbjuder nämligen exceptionella hållfasthetsegenskaper kombinerade med utmärkt barriärprestanda mot gaser och lösningsmedel. Nanocellulosafilmer applicerade på pappersunderlag kan således erbjuda ett ekologiskt hållbart alternativ till oljebaserad plast som nu ofta finns i förpackningar.

Nanocellulosa tillverkas utgående från mekaniskt och/eller kemiskt behandlad trämassa. De stora cellulosafibrerna bryts ner i mindre beståndsdelar av nanostorlek. Dessa bildar högviskösa suspensioner i kontakt med vatten, och går inte att bestrykas med hjälp av traditionella bestrykningsprocesser på grund av suspensionernas komplexa flödesegenskaper, t.ex. hög viskositet. Det är även utmanande och dyrt att bli av med den stora vattenmängden i de bestrykta suspensionerna via installerade kontinuerliga torkningsenheter under bestrykningsprocessens gång i industriell skala.

Bestrykningen av nanocellulosasuspensioner på papper kunde i detta arbete uppnås genom att förstå och modifiera suspensionernas flödesbeteende. Det visade sig att suspensionerna uppvisar ett minskat flödesmotstånd då de pressas genom den trånga öppningen hos ”slot die”-enheten under högt tryck. Härefter transformerades den resulterande lågviskösa lösningen ögonblickligen till en våt film av önskad tjocklek. Den modifierade bestrykningsprocessen utvecklades speciellt för detta arbete.

Processen demonstrerar framgångsrikt kontinuerlig rulle-till-rulle-bestrykning av nanocellulosa på pappersbaserade substrat som kan tillämpas på produktion i stor skala. Det applicerade nanocellulosaskiktet förbättrade signifikant papperets barriär- (luft, fett och olja) och styrkeegenskaper. Detta öppnar nya utsikter för potentiell produktion i industriell skala av helt och hållet biologiskt nedbrytbara förpackningar. Den nya bestrykningstekniken lämpar sig även till att producera smarta förpackningar, då denna teknik kan tillämpas på elektriskt ledande ytbeläggningar av nanocellulosa. Upptäckterna i detta arbete har gett upphov till ett helt nytt paradigm inom framtida forskning på detta forskningsområde.

Bestrykningsteknikens uppskalbarhet till industriell skala kommer att kräva ytterliga forskningsinsatser. Man bör t.ex. lösa problem som pumpkrav och svårigheten att konstruera bredare bestrykningsenheter ställer till med. Trots det verkar denna process mycket lovande för tillämpning av nanocellulosa i industriell skala, vilket kan öka skogsindustrins lönsamhet, bidra till att bekämpa klimatförändringen och uppnå hållbar utveckling. Nanocellulosabeläggningars utmärkta olje- och gasbarriäregenskaper kommer att utmana användningsgraden av plast, och den dagen då nanocellulosbelagda förpackningsprodukter blir del av vår vardag ligger bakom hörnet.

Vinay Kumar disputerar torsdagen den 15 februari 2018 kl. 12 i Stora auditoriet, ASA-huset, Fänriksgatan 3, Åbo. Opponent är professor Julien Bras, Grenoble INP – Pagora, Frankrike och kustos är professor Martti Toivakka, Åbo Akademi.

Vinay Kumar är född 10.9.1987 i Imlota, Indien. Han avlade studentexamen 2004 vid JAT Senior Secondary School i Rohtak, Indien, Bachelor of Technology (B.Tech.)-examen vid Indian Institute of Technology i Roorkee, Indien, 2010 och Master of Science (Tech.)-examen vid Åbo Akademi, 2012.

Vinay Kumar kan vid behov nås per telefon 040 670 3010 eller e-post vinay.kumar@abo.fi.

Klicka här för att få fram en bild i tryckkvalitet på disputanden.
http://web.abo.fi/pressmaterial/Vinay_Kumar.jpg
Bilden får fritt användas av medierna.

Med vänliga ÅA-hälsningar,
Mia Henriksson
Informatör