Hållbar förpackning med vete som råvara

Den gröna kemin – eller bioekonomin som den kallas inom EU – vinner ständigt ny mark. Ett område som det forskats mycket kring och där det nu ser ut som lösningarna är på plats är att använda gluten från vete istället för plast i förpackningar.

Av Lennart Wikström  | Tidskriften C nr 1 2016

En förpackning kan bära budskap på flera sätt. Det självklara är varumärke, bild eller illustration, texter och märkningar av olika slag. Men även förpackningen i sig bär på ett budskap. Den kan utstråla lyx, enkelhet, ursprung – eller hållbarhet. – Jag fick kontakt med Lantmännen redan för fjorton år sedan när jag var gaska ny på Innventia, eller Packforsk som vi hette då, berättar Mikael Gällstedt, forskare vid forskningsinstitutet Innventia, som är specialiserat på förpackningsforskning.

Från etanolframställning

Lantmännen hade precis invigt den första mindre etanolanläggningen i Norrköping men hade redan planer på en den stora satsningen på framställning av etanol från vete som blev verklighet några år senare. Anläggningen skulle inte bara producera etanol utan även foder, koldioxid och gluten. Traditionellt användes gluten i bageriindustrin, men det fanns ambitioner att göra något mer av råvaran.

– Vi började spåna kring olika användningsområden, säger Mikael. Gluten är en blandning fett- och syre- avvisande proteiner och påminner mycket om plast i sin uppbyggnad. Det fanns forskare på lite olika håll i världen som hade experimenterat med gluten som ersättning för oljebaserade plaster och vi hittade till och med något patent från industrialismens barndom.

Bild på gluten som kommer ut ur en extruder

Gluten kommer ut ur en extruder på samma sätt som vanlig plast.

Mesta möjliga förnybart

Valet föll på att undersöka om det gick att utveckla gluten som förpackningsmaterial där målet var att få fram en förpackning som till så stor andel som möjligt bestod av förnybara material.
   – Vi började på grundforskningsnivå och arbetade oss stegvis framåt. Den bärande tanken var att göra en ytbeläggning på kartong med glycerol från rapsolja som mjukgörare. Vi kom en bra bit på väg, och kunde visa att det gick att göra en plast av gluten och att den hade utmärkta barriäregenskaper mot gaser och fett. Men arbetet stannade av när vi skulle gå från lab- till pilotskala. Alla var inte lika entusiastiska inför idén som vi eftersom processen dittils bara provats på ett fåtal utrustningar i labskala.

Nystart

För ett par år sedan fick projektet ny fart. Den här gången var målet att ta tag i problemen mer konkret och försöka göra så att tekniken blev fullt ut användbar på alla typer av extrudrar. En extruder är en utrustning som pressar en deg eller trögflytande massa genom ett munstycke under värme och högt tryck.
   – Vi angrep problemet mer ingenjörsmässigt och började testa om det gick att använda gluten på samma sätt som man varmformar plastfolier, berättar Mikael. Det första hindret som övervanns var om gluten skulle kunna fungera i samma typ av maskiner.
   – Vi kunde få fram en glutenfilm och extrudern som vi använde gick att göra ren på samma sätt som efter en körning med vilken vanlig plast som helst. Däremot ville inte filmen fastna på kartongen, men det lyckades vi till slut lösa genom att kavla ut den efter extrudering.

En bild på utkavlad gluten
Jakob Söderström, Lantmännen, och Henrik Petterson, Innventia, tittar på glutenfilm

Gluten kan läggas på kartong i lika tunna lager som annan plast.

Som att baka

Att göra plast av gluten påminner rätt mycket om matlagning, konstaterar Mikael, extrudering som med pasta och kavling som vid bakning.
   – Den lösning vi kommit fram till fungerar på befintliga anläggningar utan några avancerade anpassningar. Vi har idag kommit ner på tätheter som motsvarar polyester, vilket innebär att vi inte behöver ge avkall på hur tunna filmerna kan göras. De förpackningar som kan komma att bli aktuella är exempelvis för granola och snacks. Gluten fungerar även till drycker och vätskor, men behöver då kompletteras med exempelvis polyeten framställt av förnybara råvaror.

Motstridiga egenskaper

Mikael förklarar att vid framställning av plast från gluten gäller det att balansera två motstridiga egenskaper mot varandra.
   – För att kunna göra en tunn film måste det finnas polära bindningar mellan molekylerna som gör att de håller ihop. Samtidigt får inte bindningarna bli för starka, för då blir plasten styv och bräcklig. Det är här mjukgöraren kommer in och gör det möjligt att hitta det där smala fönstret som förenar styrka med smidighet. Glycerolen som används kommer från tillverkningen av drivmedel från rapsolja i Karlshamn. Den är alltså också förnybar och spelar en viktig roll i den färdiga plastfilmen.
   – Vi är mycket nöjda med resultatet, men hur bra vi än gjort det gäller det att komma ihåg att vi bara hållit på sedan början av 2000-talet. Jämför det med polyeten som började utvecklas på 1930-talet, avslutar Mikael. 

Mikael Gällstedt är 39 år, civilingenjör och teknologie doktor i polymerkemi.
Han har arbetat som forskare på Innventia, tidigare Packforsk, i 15
år och var dessförinnan på KTH. Mikael har arbetat mycket med plastförpackningar och började tidigt arbeta med förnybara råvaror. Från att i början ha varit tveksamma har
företagen nu börjat intressera sig för hans arbete.