Nya genvägar till det gröna guldet
av Heidi Backas Forum 2007-06, sida 26-30, 18.06.2007
Taggar: Bolag: Stora Enso Personer: Hannu Ryöppönen Teman: skogsindustrin
FORUM FÖR EKONOMI OCH TEKNIK NR 6 2087
Nya genvägar till det gröna guldet
H Skogsindustri. Framtidens skogsbruk blir mer högteknologiskt. Både råvaran och produkterna måste få en högre förädlingsgrad för att den nordiska skogsindustrin ska klara konkurrensen från Asien och Sydamerika.
HEIDI BACKAS TEXT
X Skogens gröna guld har traditionellt gett Finland en gyllene position som papperstillverkare. Men fibern växer snabbare i Sydamerika, och pappersproduktionen flyttar till Asien där efterfrågan ökar mest. Den kvistiga frågan är hur skogsindustrin i Finland ska klara sig i den globala konkurrensen? Svaret är förädling. Och det gäller att förädla både plantor och produkter.
HANNU RYÖPPÖNEN, vice vd på sTORA ENSO, förutspår att den globala skogsindustrin står inför en bioteknisk och genteknisk revolution.
”En tyngdpunktsförskjutning kommer att ske inom de närmaste fem-tio åren. Papper och kartong fortsätter vara viktiga, men det kommer till andra användningsområden för råvaran som gör att det uppstår helt nya komponenter i skogsindustrin, till exempel biobränslen”, säger Ryöppönen.
Vilka de nya produkterna blir är ännu svårt att förutspå. Ryöppönen anser därför att skogsindustrin nu borde satsa mera på produkt- och materialutveckling än på processutveckling.
”Hittills har skogsindustrins forskning och utveckling i Finland handlat om att effektivera tillverkningsprocesserna, men nu går vi mot att utveckla helt nya produkte > GENTEKNIK I SKOGEN sm Genteknik är et samlingsnamn för olika tekni om att man tillmede empe gsmetoder.
med träd som råvara. Industrin måste hänga med i utvecklingen”
Ryöppönen talar om framtida träraffinaderier som en vidareutveckling av dagens pappers- och massafabriker.
”Nu behövs mera grundforskning för att ta reda på hur träd kan användas till mer värdefulla produkter än papper, massa och ved? Å ena sidan gäller det att med hjälp av genteknik studera trädets egenskaper och hur man på ett säkert sätt kan påverka dem, och å andra sidan materialforskning.
Genmodifterad skog. Genteknik, som redan används kommersiellt inom jordbruket på olika hålli världen, är nu på väginiskogsbruket. Resultatet blir snabbväxande träd som har önskade egenskaper, till exempel för att maximerauttaget av energieller för att förbättra papperskvaliteten. ”På sikt kan genetiskt modifierade träd bli ett mycket viktigt komplement till det skogsbruk vi bedriver idag”, säger professor OvE NILSSON på UMEÅ PLANT SCIENCE CENTRE SOM är världens största forskningsinstitution för trädgenetisk forskning. Enligt Nilsson är de första kommersiella tillämpningarna med genetiskt modifierade träd att vänta inom de närmaste fem åren. USA och Syd amerika är först ute, och de första genmodifierade plantorna kommer att vara tallar. Eukalyptus är på kommande om fem-tio år i Brasilien, och hybridasp eller poppel i Europa eller Nordamerika likaså inom fem-tio år. I nordiska förhållanden tror Nilsson att vi får se hybridasp eller poppelinom tio år - och genmodifierad gran och tall tidigast inom 20 år.
Egenskaper som eftersträvas med genmodifierade träd är längre vedfiber, ved som har högre densitet eller är mer lämpat för etanolframställning. Det är också möjligt att sänka halterna avlignin, som har en negativ inverkan på papprets kvalitet.
”Vi märker ett allt starkare inresse från skogsindustrin, dels för de kortsiktiga biotekniska tillämpningarna, dels för de mer långsikiga och strategiskt viktiga tillämpningarna med genetiskt modifierade träd. Allt fler inser att vi måste utnyttja all tillgänglig teknik för att lara omställningen till ett samhälje baserat på förnyelsebar energi och förnyelsebara material, alltså trä och vedfiber”; säger Nilsson.
Klontester i Sverige. En förutsättning för att genetiskt modifierade träd ska finnas tillgängliga för skogsbruket är att det finns en effektiv metod för att föröka plantorna. Här kommer klo SYXIvgl dia
GENTEKNIK NÄSTA?
Genmodifieringkan ge snabbväxande träd med högre energiinnehåll och bättre pappersegenskaper. Kommersiella tillämpningar för tallväntas inom ferm å i Amerika, i nordiska förhållanden tidigast om 20 år.
ning in i bilden. Kloning innebär att en växt förökas så att plantorna är genetiskt likadana. Kloning kan användas som förökningsmetod både för plantor som är genmodifierade och för plantor som inte är det.
”Kloning är en form av förökning som använts i tusentals år för lövträd genom sticklingar och ympning. Nu testas kloning också för barrträd”
Klonade, men inte genmodifierade, granar finns redan utplanterade i fältförsök i södra och mellersta Sverige. Innan klonade skogar finns i kommersiellt bruk krävs ännu flera år av utveckling för att hitta en effektiv teknik för att föröka klonerna.
Forskare KARL-ANDERS HÖGBERG på det svenska skogsbrukets forskningsinstitut SKOGFORSK forskar i en förökningsmetod som kallas somatisk embryogenes.
”Vi har en manuell metod för att framställa granplantor som fungerar tillfredsställande, men för tall är det ännu långt kvar tills vi har tilllämpningar”
MER. FÖRÄDLING.
För att den finländska skogsindustrin ska behålla sin konkurrenskraft måste träden användas till mer värdefulla produkter och material än i dagens pappersoch massafabriker. Kosttillskott, specialkemikalier och kartongförpackningar som liknar plast är exempel på nya tillämpningar.
Om forskarnas nuvarande förökningsprojekt lyckas planteras 200 nya kloner ut i fält för testning våren 2009. För att kunna använda somatisk embryogenes i sådan skala att skogsindustrin kan förses med plantor måste man ännu utveckla sätt att automatiskt hantera embryon.
”Tekniskt tror jag att det finns lösningar för storskalig förökning med somatisk embryogenes inom tio år. När det gäller genmodifierade träd dröjer det nog ytterligare minst tio år innan vi har ett kommersiellt bruk. Sedan när tekniken finns och opinionen tillåter kan utvecklingen gå fort”, säger Högberg.
Risk för spridning, Den främsta risken som förknippas med genmodifierade träd är att de förädlade egenskaperna sprider sig till vildväxande släktingar. Men professor Ove Nilsson ser inga stora hot.
”De allra flesta modifieringar som görs kommer att vara negativa för trädets överlevnadsförmåga i natur liga populationer. När man använder sig av trädets egna gener i genmodifieringen kan man säga att om en förändring ien enda av trädets gener gör det mer konkurrenskraftigt, så borde denna förändring ha skett för länge sedan till följd av det naturliga urvalet”, säger Nilsson.
Ett sätt att hantera riskerna är att utveckla träd som inte blommar, för att minska risken för att genetiskt modifierad pollen sprids.
”Man kan också använda ”exotiska’ träd sominte kan korsa sig med de vildväxande träden, till exempel andra barrträdsarter, eller poppelhybrider i stället för asp”, säger Nilsson.
I Finland sker forskningen iträdens genetik ännu enbart i laboratoriemiljö, säger TAPIO PALVA, Som är professor i genetik vid HELSINGFORS UNIVERSITET. Mest handlar det om grundforskning om poppeloch björk. Palva väntar sig inga kommersiella tillämpningar inom en nära framtid.
”Forskningen görs på lång sikt, men visst kan resultaten komma till
FORUM FÖR EKONOMI OCH TEKNIK NR 6 208 användning när eller om det blir tillåtet att använda genmodifierade trädi skogsbruket i Finland”, säger Palva.
Nej till genmodifiering. Det är den allmänna opinionen mot genmodifiering som är det största hindret mot genmodifierade träd i Europa i dag. Skogsindustrins inställning till genmodifiering är därför avvaktande. Intressebevakningsorganisationen SKOGSINDUSTRIN RF:S direktör för skogsfrågor ANTTI OTSAMO säger att den finländska skogsindustrin klart tagit ställning mot genmodifierade träd.
”Enligt EU:s regler är genmodifiering inte tillåtet. Också enligt den skogscertifiering vi har för att garantera ett hållbart skogsbruk är det klart utsagt att genmodifiering är förbjudet”
Otsamo tror inte att genmodifierade träd kommer att ha någon avgörande betydelse i det finländska skogsbruket i framtiden heller. Eftersom träden här växer i minst 50 år innan de avverkas är han tveksam till att satsningar på genmodifiering skulle löna sig. Men i klimat där trädens omloppstid är kortare kan läget däremot bli ett annat. I till exempel
OSNI Y4OL komplement till d.
Sydamerika växer eukalyptusträden fullstora på bara fem-tio års tid.
”Det kan bli lönsamt med genmodifierade träd i tropiska klimat i framtiden. Mendet förutsätter att lagen och den allmänna uppfattningen om genmodifiering ändrar. Som det ser ut nu är frågan inte aktuell inom skogsbruket”, säger Otsamo.
LARS GÄDDA, direktör för forskning och utveckling vid skogsbolaget MREAL, håller med om att genmodifieringinte är ett alternativ för skogsindustrin så länge metoden inte är allmänt accepterad bland konsumenterna i Europa.
”Vi har inte råd att mista kundernas förtroende för våra produkter. När kunden frågar om vi använt genmodifierade komponenter i slutprodukten måste vi kunna svara nej”
Gädda påpekar ändå att träd är en bristande råvara i Finland, och att möjligheterna att påverka tillväxten via genmodifiering därför är intressanta.
”Sydamerika och USA driver på gentekniken, och eftersom vår konkurrens kommer därifrån är det viktigt att vi följer med vad som händer”
Produkter med mervärde. Meda fa z ful > hej 2 > 2 Ej [Fa fm] fu] z å m 5 [aj z 3 Ej Å ”Allt fler inser att vi måste utnyttja all tillgänglig teknik för att klara omställningen till ett samhälle baserat på förnyelsebar energi och förnyelsebara material alltså trä och vedfiber. förädlingen av plantor väcker motstridiga reaktioner, är förädlingen av produkter en fråga där forskare och aktörer inom skogsindustrin är inne på samma linje. Högre förädlade produkter ger ett mervärde, det är alla överens om. Frågan är bara vilka produkter det lönar sig att satsa på?
Möjligheterna är många - papper som har liknande egenskaper som plast, förpackningar med tryckt intelligens, kosttillskott med hälsosamma substanser och miljövänliga kompositmaterial för bilindustrin, för att nämna några av alternativen.
Biomimetisk fiberteknik är en metod för att skapa nya multifunktionella biomaterial. Biomimetik går ut på att efterlikna biologiska system - härma naturen, helt enkelt. Dessa nya material av förnybar biologisk råvara kan till exempel ersätta produkter av plast.
Tvärvetenskaplig forskning i biomimetik görs bland annat vid KUNGLIGA TEKNISKA HÖGSKOLAN i Stockholm under ledning av TUULA TEERI, professor i träbioteknik. Teeri har tillsammans med docent HARRY BRUMER uppfunnit en metod att få cellulosa, som är huvudbeståndsdelen i trä och papper, att kemiskt binda sig till andra material. Den patenterade metoden gör att man kan skapa material som är en blandning av papper och plast. På det sättet skapas exempelvis papper somär superstarkt, tål vatten eller är svårantändigt och kartongförpackningar som är lika formbara som plastförpackningar. Också i byggnader och bilar kan träkompositer ersätta plast.
Produkter baserade på biomimeik finns redan på marknaden.
71 Nordamerika säljs virke med plastkomponenter avsett bland annat för balkongräcken. Större tyska biltillverkare använder en komponent av fiber och plast i sina bilar, och IKEA säljer redan möbler med nya räkompositer”, säger Harry Brumer vid KTH.
ES] FORUM FÖR EKONOMI OCH TEKNIK NR 6 2087
Utmaningen i biomimetiken är att förbättra gränssnittet mellan fiber och plast. Lösningen handlar om att hitta rätt kombination av polymer och enzym.
Det traditionella problemet är att olja och vatten inte blandar sig. Därför har det tidigare varit svårt att skapa sådana material där man kombinerar trädets fiber, som är hydrofiler och alltså har en vattenvänlig yta, med plastens polymerer, som är hydrofober och inte blandar sig med vatten.
Skogsindustrin följer intresserat med utvecklingen av nya förbättrade material, och forskningen ibiomimetik får rejält med finansiering.
Harry Brumer förutspår två huvudlinjer i skogsbrukets utveckling de närmaste tio åren. Dels gäller det att få ut mera fiber ur träden, dels att effektivera fiberodlingen.
”Utvecklingen går mot att odla speciella träd för en specifik användning?
Genteknik med andra ord. Också bioteknikens roll blir avgörande tippar Brumer.
”Biotekniken är egentligen inget nytt inom skogsindustrin. Utvecklingen startade för 15 år sedan, men genombrottet sker nu.”
Litet tillskott. Också BJARNE HOLMBOM, professor i trä- och papperskemi vid ÅBO AKADEMI, tror att nya material och
INNOVATION
BEHÖVS.
Professor Bjarne Holmborn säger att det lätt går att hitta nya ämnen i veden, men att det krävs innovation för att hitta på vad ämnena ska användas till.
produkter får allt större betydelse för den finländska skogsindustrin.
Holmboms forskargrupp har utvecklat en metod att utvinna den hälsosamma substansen HMR-lignanur finländska granar. Ämnet säljs som kosttillskott och det schweiziska företaget som säljer preparatet utreder om HMR-lignanen kan ingå som en komponent i funktionella livsmedel eller tillsättas i kosmetika.
”Skogsindustrin har nog visat ett visst intresse för specialkemikalier, men man måste komma ihåg att volymerna för dessa kemikalier är väldigt små. Specialkemikalierna kan ge ett litet tillskott till skogsindustrins totalekonomi — på samma sätt som vi tar kosttillskott. Men specialprodukterna blir nog inte den enda ”räddningen” för den finländska skogsindustrin”, säger Holmbom.
Lars Gädda på M-Real intygar att det krävs stora volymer för att skogsbolagen ska bli intresserade.
”Vihar inget emot att det tas fram nya komponenter, men skogsindustrin som är inriktad på bulkprodukter satsar inte så mycket på det, förutom att vi kan ställa råmaterial till förfogande”, säger Gädda.
Hemicellulosor. Bjarne Holmboms team har redan länge forskat i hemicellulosor, en kolhydratgrupp som hör till huvudbeståndsdelarna i veden vid sidan om cellulosa oc lignin. Forskarna utreder hur man kunde extrahera hemicellulosorna och ta dem till vara i stället för att som i dag betrakta dem som avfall i pappersproduktionen. Hemicellulosorna kunde användas i kompositmaterial medträeller för att förbättra fiberbindningen i papper. En produkt som redan finns i användning är xylitol som framställs ur hemicellulosor ilövved.
Också andra produkter baserade på hemicellulosor är möjliga i framtiden. De kunde till exempel användas som förtjockningsmedel i livsmedel eller som enkomponent i målfärg, tapetklister eller inom pappersbestrykning.
”Det går att hitta nya intressanta ämnen av alla tre huvudkomponenter i veden, men problemet är att hitta de slutliga användningsområdena, så att de nya ämnena förbättrar eller ersätter nuvarande produkter. Här behövs det innovation”, säger Holmbom.
Flera liv. Ett högaktuellt tema inom skogsindustrin är bioraffinaderierna där råvaran från skogen förvandlas till såväl papper som energi. Stora Enso och NESTE OIL bygger ett raffinaderiisamarbete, och också uPm ska bygga ett. Här finns nya möjligheter att från början integrera tillverkningen av olika kemikalier.
”Det blir intressant att se hur skogsindustrin och energiindustrin hittar varandra, och vilken utveckling det leder till”, säger Gädda.
Han poängterar att en förutsättning för lönsam skogsindustri är att trädet har flera liv ”För att skapa mervärde av skogenär det viktigt att träden först används till primära produkter, såsom papper och förpackningar, och att dessa sedan återanvänds eller återvinns. Bioenergi kommer in som det sista steget. Det värsta är om träden bränns direkt för det ger inget mervärde?