Huvudmeny

Lätt, billig och effektiv – textilreaktorn tar mark på återvinningsfronten

Ett flerårigt samarbete mellan forskare inom resursåtervinning vid Högskolan i Borås och ett  företag som tillverkar tekniska textilier bär nu frukt – en ny typ av reaktor i ett textilt material har funnit vägen ut på marknaden i olika delar av världen. I  reaktorn omvandlas olika slags avfall till nya produkter, exempelvis biobränsle.

När jag träffar Mohammad Taherzadeh, professor i bioteknik vid Högskolan i Borås, på hans kontor är han precis i färd med att planera ett samarbetsmöte med ett lärosäte och några företag i Australien om forskningen kring textilreaktorn och vad man kan producera i den. Sedan prototypstadiet vid Högskolan i Borås och utvecklingen av olika modeller och storlekar vid företaget FOV Fodervävnader i Borås AB (FOV) har reaktorn introducerats i flera länder världen över, huvudsakligen för produktion av biogas.

Låt oss ta det från början. Forskningen kring återvinning av avfall, exempelvis skogs- och jordbruks- eller hushållsavfall, genom att omvandla det till bioetanol och biogas har pågått länge vid högskolan, men då har man använt fasta reaktorer gjorda i rostfritt stål eller glas. I större skala vid exempelvis reningsverk är bioreaktorerna gjutna i betong.

Kort om textilreaktorn
Fram till i dag har textilreaktorn provats mot olika marknader i världen och  tekniken har under vägens gång utvecklats. Senaste marknaden som testats är Indien, där företaget FOV har etablerat ett dotterföretag som levererar reaktorer med volymer från fem kubikmeter till 300 kubikmeter. Där har närmare 30  reaktorer etablerats och tekniska försök genomförs tillsammans med forskarna vid Högskolan i Borås.

Möjliga användningsområden är överallt där organiskt avfall produceras, allt  från i ett vanligt kök med gasspis, fruktmarknader, skogs- och jordbruksnäringar till matindustri och restauranger.

Fem kubikmeter motsvarar en bubbelpool i en vanlig simhall. 300 kubikmeter motsvarar en simbassäng som är 25 meter lång och fyra simbanor bred.

Forskningen kring textilreaktorn bedrivs inom området resursåtervinning. Doktorandprojekt kring textilreaktorn har även genomförts vid Högskolan i Borås av Solmaz Aslanzadeh (disputerade 2014), Karthik Rajendran  (disputerade 2015), Ramkumar Nair (disputerade 2017) och Lukitawesa  Lukitawesa (disputerar 2019).

Läs mer om forskningen inom resursåtervinning på scrr.se

Ett tillfällenas möte mellan Mohammad Taherzadeh och Fredrik Johansson, affärsutvecklare på och delägare i FOV som har tekniska textilier som specialitet, satte fart på idén om en textilreaktor.

– Varför inte en reaktor i textilt material, tänkte vi. Vi såg vissa intressanta fördelar, till exempel att den är lätt att flytta. Inom vårt forskningsområde  resursåtervinning är vi experter på jäsningsprocesser för produktion av till  exempel biogas och etanol, och FOV är specialiserade på tekniska textilier,  så vi slog våra tankar ihop, berättar  Mohammad Taherzadeh.

Mötet ledde till ett forskningssamarbete, där forskarlaget inom området  resursåtervinning skulle utveckla själva tekniken för att med textilreaktorn omvandla avfall till biogas och bioetanol genom rötning eller jäsning och samtidigt fortsätta att utveckla processer för olika slags tillämpningsområden. Företaget skulle bidra med det textila materialet och utformningen av själva reaktorn.

Forskarlaget specificerade kraven på reaktorn. Utöver att den måste ha låg vikt måste den fortfarande ha rätt egenskaper, som att vara tät och att kunna stå emot olika ämnen, som de kemikalier och mikroorganismer, som ska verka inne reaktorn. Utvändigt måste den klara olika väder och klimat, och den måste ha en lång livslängd.

En första prototyp av reaktorn såg  dagens ljus 2014. Det var en trekantig, pyramidlik skapelse för att kunna stå stadigt. Under ett par års tid testades den inom flera forskningsprojekt. Först gjordes försök att producera biogas på köksavfall i labbmiljö, därefter med  gödsel. Resultaten var utmärkta.

Från FOV:s sida såg man en potentiell marknad inom exempelvis lantbruk i Europa, men det kalla klimatet innebar ett problem. Reaktorn, som är tänkt att placeras utomhus, behöver värme för att mikroorganismerna i den ska må bra. Inledningsvis skulle det lämpa sig bättre att pröva i tropiskt klimat. Taherzadeh vände sig till potentiella partners för forskningssamarbeten i olika länder med rätt vädermässiga förutsättningar.

– Vi fick kontakt, både med lärosäten och företag, för forskningssamarbeten i Vietnam, Indonesien och Brasilien, berättar Mohammad Taherzadeh.

Inför etapp 2 – att testa reaktorn i utomhusmiljö, valde man en annan design. Den fick formen av en liggande säck, som lämpar sig bättre för en reaktor i större skala.

Forskarna matade reaktorn med olika slags avfallsämnen och provade olika blandningar för att få ett så bra utbyte av biogas som möjligt. De testade också reaktorer i olika storlekar för att få fram önskade tekniska egenskaper. I dag har textilreaktorer utvecklats och etablerats på flera platser i världen för att kunna producera biogas i både liten och stor  skala, allt från ett par kubikmeter till 300 kubikmeter stora reaktorer. De används än så länge främst i lantbruk.

Europa är fortfarande intressant som en möjlig marknad för reaktorn och forskarna har vänt blicken mot Sverige med dess kallare klimat.

– I länder med tropiskt klimat fungerar rötningsprocessen bra, då materialet som reaktorn fylls på med blandas med vatten till en flytande sörja och vi inte behöver tillsätta värme. Samma process fungerar sämre i ett kallt klimat, för då fryser bakterierna i reaktorn ihjäl. Därför tittar vi nu på en metod med torrötning, där vi reducerar mängden vätska och arbetar med att få bättre isolering. Våra försök i labbskala ser lovande ut och vi är redo för att testa i stor skala, berättar Mohammad  Taherzadeh.

Grafik över hur textilreaktorn fungerar

Men det stannar inte där. Forskningen kring textilreaktorn har gått in i etapp 3  – att finna nya tillämpningsområden för den. I nya projekt testas den nu för produktion av annat än biogas och bioetanol.  Mohammad Taherzadeh berättar om ett  projekt med en svamp.

– En reaktor är i princip som vilket kärl som helst. Vad som ska produceras i den beror på vad man matar den med och vilken mikroorganism som används i den. Just nu genomför vi försök med att odla svamp i reaktorn. Det är samma slags svampar som vi har använt i flera andra projekt, Ascomyceter, ett slags svamp som även används som matsvamp i Asien. Vi undersöker om vi kan odla den i reaktorn för att använda till nya produkter, närmast för produktion av djurfoder.

Textilreaktorn fylls då på med vinasse, en  restprodukt från socker- och etanolproduktion. Svampen växer till sig i reaktorn och ska sedan användas för produktion av djurföda. Vid Högskolan i Borås genomförs experimenten i labbmiljö och i Indien genomförs försök i pilotskala, och resultaten ser lovande ut.

Svampen växer till sig i reaktorn och ska sedan användas för produktion av djurföda.

Ett annat pågående projekt handlar om att  utveckla ett helt nytt material till själva textilreaktorn, som i dag består av ett kompositmaterial av en tjock väv med ett tätningslager på insidan som gör att väven håller tätt. Det nya materialet ska bestå av ett tunnare textilt lager som får en tät egenskap genom en ny metod. Det är helt återvinningsbart och släpper inte ifrån sig några farliga ämnen. Målet är att sluta återvinningscirkeln och att det material som textilreaktorerna består av ska kunna återvinnas när reaktorernas livslängd är till ända.

Ett av de forskningsprojekt, där textilreaktorn har en huvudroll, handlar om att minska användningen av vatten till rötningsprocessen och att förbättra miljön inne i reaktorn för de mikroorganismer som arbetar med att producera biogas. Ett annat handlar om att förbättra tekniken i  reaktorn, och ett tredje handlar om att ta fram ett helt nytt textilt material till själva reaktorn. Försöken genomförs i högskolans forskningslabb för bioteknik och polymerteknik.

Regina Jijoho Patinvoh, som disputerade inom resursåtervinning i december 2017, har jobbat med ett forskningsprojekt kring en process med torrötning för biogasproduktion med hjälp av mikroorganismer som klarar syrefattiga förhållanden.

Vi går ner till labbet där hon har sin arbetsplats. På en arbetsbänk ligger en grå säck med en öppning stängd med en lång dragkedja. Genom den tillförs kodynga till reaktorn och halm blandat med avloppsslam från ett vattenreningsverk. Avloppsslammet innehåller de mikroorganismer som får fart på nedbrytningsprocessen av avfallsmaterialet så att biogas bildas. Genom att använda avloppsslam behöver man inte tillsätta vatten i processen. Genom en slang tappas gasen ut till en annan behållare. Under processen tar hon prover för att kontrollera kvaliteten på gasen och hur mycket gas som produceras.

I många länder är vattenbrist ett stort problem. Därför är den här metoden ett bra alternativ.

Målet med forskningsprojektet var att undersöka potentialen i textilreaktorn för just torrjäsningsprocessen. Det gjorde Regina Jijoho Patinvoh genom att gradvis öka mängden fast avfallsmaterial och minska vätskevolymen i reaktorn så mycket som möjligt utan att rötningsprocessen stannade av.

– I många länder är vattenbrist ett stort problem. Därför är den här metoden ett bra alternativ. Samtidigt som vi kan minska mängden vätska går det också att använda en mindre reaktor och det blir lättare att ta hand om de rester som blir kvar. Det blir alltså ekonomiskt fördelaktigt, berättar hon.

De rester som blir kvar när man fått ut maximalt med biogas kan sedan användas som organiskt gödningsmedel, då de innehåller viktiga näringsämnen för växtligheten. Och textilreaktorn kan användas om och om igen. När en omgång avfall har processats i reaktorn, fyller man på nytt material för en ny rötningsomgång. I  andra vändan blir processtiden kortare och ger ett större utbyte av biogas.

– Det beror på att de mikroorganismer som producerar biogas i reaktorn behöver tid att  anpassa sig till en ny miljö, vilket substratet  (den näring mikroorganismerna matas med, reds. anm.) och reaktorn utgör. De är precis som vi människor, som behöver lite tid för att vänja oss vid nya miljöer, förklarar hon.

Hon är nöjd med resultaten. Textilreaktorn har rätt egenskaper, den håller tätt så att ingen gas läcker ut och den släpper inte ifrån sig några skadliga ämnen vid jäsningsprocessen. Den är robust och enkel att hantera. På sikt är målet att processen med torrötning ska kunna användas i stor skala. Metoden lämpar sig bra för små lantbruk, men det går också att koppla ihop flera  textilreaktorer som då arbetar parallellt för en kontinuerlig biogasproduktion.

En dag hoppas Regina Jijoho Patinvoh att textilreaktorer även kommer att användas i hennes hemland, Nigeria.

– Egentligen kan reaktorn användas där redan nu. Klimatet där är perfekt, man behöver inte tillföra någon värme, tekniken är enkel och reaktorn är kostnadseffektiv.

Doktoranden Alex Osagie utvecklar och förbättrar själva tekniken kring textilreaktorn. I biotekniklabbet plockar han fram en reaktor i genomskinlig plast. Den använder han för att visuellt kunna studera vad som händer inuti.

– Jag introducerar olika funktioner till reaktorn, till exempel för att kontrollera temperaturen och för att blanda materialet i den. Detta för att på bästa sätt ge de mikroorganismer, som jobbar i reaktorn med att producera de ämnen vi vill få ut, ett optimalt klimat. En annan del av min forskning handlar om att analysera och beräkna textilreaktorns hållfasthet för att avgöra hur säker den är att använda, speciellt vid storskalig användning.

Han visar hur han jobbar med den genomskinliga reaktorn. I den jobbar antingen sådana mikroorganismer som behöver luft för att kunna leva eller sådana som klarar sig utan luft. I båda fallen behöver det material som man tillför till reaktorn blandas runt så att det inte lägger sig på botten, för då kommer mikroorganismerna inte åt sin mat och kan inte jobba.

– Textilreaktorn går att mata med olika slags material, beroende på vad det är som ska produceras. Vid etanolproduktion tillförs socker. Då använder vi jäst till en jäsningsprocess. Och för biogasproduktion tillför vi olika slags avfall. Då använder vi mikroorganismer som klarar syrefattiga förhållanden till en rötningsprocess, säger han.

Via perforerade slangar inne i reaktorn kan han reglera det som ska föras in i den. Det kan antingen vara substrat baserat på olika slags avfall till de mikroorganismer som arbetar utan att behöva luft, eller så matar han in luft i reaktorn till de organismer som behöver rätt mängd av detta för att må bra. Utmaningen för forskningen är komplexiteten kring själva tilllämpningsområdet.

– På labbnivå ser vi att tekniken fungerar bra, men det behövs mer forskning innan det är dags för produktion i textilreaktorer i stor skala. Tekniskt sett kan textilreaktorn få stor betydelse för processindustrin. Installationstiden är kort, textilreaktorer kan användas i alla slags utrymmen, både små och stora, och de är perfekta om du vill testa nya tillämpningsområden. De ger en stor flexibilitet.

Det går att minska användningen av miljöskadliga bindemedel.

Från polyamid till polyamid – ett material tillverkat av avfall för att hantera avfall, för att sedan återanvändas till nytt material. Så beskriver doktoranden Mostafa Jabbari sitt forskningsprojekt kring textilreaktorn. Han förbättrar det befintliga materialet som dagens textila reaktorer är tillverkade av. Dessutom utvecklar han ett helt nytt material, som är lättare, starkare och helt återvinningsbart.

Han visar vägen in till labbet för polymerforskning och plockar fram en påse med tussar av textilt avfall i polyamid, några tunna tygbitar, också av polyamid, en flaska med en trögflytande lösning, sax, tejp, en glasskiva och ett vattenbad.

I början av sin forskning utgick han från det befintliga material som dagens textilreaktor är tillverkad av med målet att förbättra dess egenskaper för värmeisolering. Mikroorganismerna i reaktorn måste ha ett stabilt klimat med jämn temperatur, även om det utanför reaktorn svänger mellan kallt och varmt. Då reaktorn ska användas utomhus måste den tåla olika slags väder och solljus. Sedan har han gått han vidare med reaktorns inre klimat. Genom att tillföra antibakteriella egenskaper vill han få fram ett klimat där de mikroorganismer som används vid jäsningsprocesserna trivs och kan jobba. Nu går han ytterligare ett steg och utvecklar alltså ett helt nytt material till reaktorn.

Genom att använda avfall från textilindustrin är målet nu att utveckla en komposit bestående av en singelpolymer, polyamid, som är helt återvinningsbar.

– Vi har tagit fram en process för att tillverka materialet till reaktorn på ett miljövänligt sätt genom att utveckla en lösning av polyamid som stryks ut som en tunn film på vanligt tunt tyg, också det av polyamid. Filmen gör tyget tätt, så att det inte släpper igenom exempelvis gas. På så vis går det att minska användningen av miljöskadliga bindemedel mellan textilen och tätningsskiktet i reaktorväggen, berättar han och demonstrerar hur det går till med materialet han har plockat fram.

Det handlar alltså inte om att utveckla ett enskilt material, utan om ett nytt koncept för att utveckla självarmerade kompositer till helt återvinningsbara material.

Metoden är fortfarande i sin linda och ännu är det nya materialet inte färdigt för att användas till en textilreaktor, eller till någon annan möjlig produkt.

Mostafa Jabbari är dock mycket nöjd så här långt och om några år hoppas han att materialet kan användas till framtidens textilreaktorer, men även till andra produkter som exempelvis möbler och inredning i bilar. 

Text Solveig Klug
Illustration Michèle Harland
Foto Suss Wilén och Mostphotos

Läs mer

Om Mohammad Taherzadeh

Om Regina Jijoho Patinvoh 

Om Alex Osagie 

Om Mostafa Jabbari

Om resursåtervinning