Forskning kring biobaserade material och bränslen på SLU

Senast ändrad: 14 april 2021
Händer med blå handskar skruvar på en guk pipett, foto.

Forskning kring biobaserade material och bränslen bedrivs på alla fyra fakulteter på SLU. Ungefär 25 forskargrupper och mer än 60 projekt kring biobaserade material och bränslen pågår just nu.

Vi utför vår forskning med bidrag från bland annat VR, Mistra, SSF, Formas, SLF, myndigheter och företag. Vi samarbetar bland annat med KTH, KI, LTH (inkl Max IV) och RISE.

Exempel på forskargrupper vid SLU

Geoffrey Daniel

Vi utför både grund- och tillämpad forskning om biomaterial tillsammans med industriella partners. Våra forskningsområden inkluderar träanatomi, mykologi, cellväggsbiosyntes (fiberbiologi), fiber- trämikro- och nanostruktur, massiv träteknologi (t.ex. mekaniska och fysiska egenskaper) träkemi, trämodifiering och skydd samt grundläggande studier av mekanismer för nedbrytning av biomaterial och hållbarhet. Vi har en lång tradition av industriellt samarbete med den svenska massa-, pappers-, träskydds- och skogsindustrin. Vi samarbetar också nationellt och internationellt med andra grupper inom biomaterialområdet. Vårt ackrediterade laboratorium (enligt ISO / IEC 17025: 2005) utför världsomspännande fältprovningar av traditionella och alternativa träskyddande behandlingar. Vi är också involverade i utvecklingen av förbehandlingsprocesser för träflis för energibesparing och för ökad permeabilitet hos eldfasta träslag. Laboratoriet har en välutvecklad infrastruktur med elektronmikroskop och stödanläggningar, tryckbehandlings- och mikrovågsanläggningar, ett svampherbarium och stödanläggningar för mykologi.

Per-Anders Hansson

Vår forskning kretsar kring frågan hur skogs- och jordbrukets resurser effektivt kan utnyttjas på ett hållbart sätt för att producera t.ex. drivmedel, el och värme, samtidigt som vi också studerar hur de tekniska processerna kan förbättras och hanteringssystem effektiviseras. Kopplat till bioenergi arbetar vi också med miljö och hållbarhet och vi kartlägger bland annat hur biomassa kan användas i en framväxande bioekonomi och vad konsekvenserna blir av det genom t.ex. livscykelanalys.

Per Hofvander

Vegetabilisk olja, stärkelse och protein är centrala för mänsklig livsmedelsförsörjning och utvecklingen av en biobaserad ekonomi. Våra huvudsakliga forskningsfrågor fokuserar på genetiska faktorer som är avgörande för kvalitet och kvantitet av och även kanaliseringen av fixerad koldioxid till dessa olika lagringsprodukter.

Vi är aktiva inom kvalitetsförbättring av oljor och stärkelse med hjälp av såväl konventionell förädling som genomeditering och växttransformation för att öka prestanda för processer och produkter såsom smörjning, bioplaster och produktion av insektsferomoner.

Vadim Kessler

Vi bedriver forskning om funktionella nanomaterial, bl.a. framställning av nanofiber-baserade biokatalysatorer och biosensorer från biomolekyler, design av porösa material för användning som adsorbenter, nanokatalysatorer och komponenter i nya energikällor. Vi konstruerar även dispersioner av nanopartiklar för tillämpning biokontroll-mikroorganismer och för att utveckla bättre försvar hos växter mot biotiska och abiotiska stressfaktorer.

Ramune Kuktaite

I vår grupp undersöker vi innehåll och sammansättning av olika komponenter hos grödor och hur dessa kan ge en ökad kvalitet hos slutprodukten. Vi undersöker både hortikulturella grödor (frukter, grönsaker, rotfrukter) och agrikulturella grödor (stråsäd, oljegrödor, potatis, hampa och andra industrigrödor). Vi är intresserade av hur man kan använda sidoströmmar från olika produktionsled, inklusive livsmedelsproduktion, för framställning av mervärdesprodukter för farma-, livsmedels-, kemikalie- och förpackningsindustri.

Sylvia Larsson

Vår forskning spänner över hela kedjan för konvertering/omvandling av biomassa och industriella biprodukter/restströmmar för att förse framväxande och existerande biobaserad industri med processanpassad och kvalitetssäkrad råvara för tillverkning av avancerade material, kemikalier och energibärare. Biomassateknologiskt centrum (BTC) vid SLU är en dynamisk pilotanläggning för forskning, utveckling, innovation och utbildning inom förbehandling och processande av biomassa och restströmmar från biobaserad industrin. Vi utför forskning och utveckling inom hela värdekedjan och utvecklar även snabba karakteriseringsmetoder för processtyrning och kvalitetssäkring, ofta i samarbete med industriella partners och i industriellt relevant skala.

Totte Niittylä

Vi har en tvärvetenskaplig forskningsprofil som sträcker sig från grundläggande cellbiologi och biokemiforskning över växtmolekylärbiologi, genetik, utvecklingsbiologi och växtfysiologi till analytisk kemi och multivariata analyser av komplexa datamängder. Institutionen för skoglig genetik och växtfysiologi har varit en pionjär inom forskning om träutveckling och träkvalitet och inrymmer avancerade anläggningar för växtcellvägg och kolhydratanalys. Institutionen har flera grupper som arbetar med trä- och cellväggsbiologi. Forskare från institutionen var banbrytande i forskning kring användning av transgena träd för att lösa grundläggande frågor angående trädbiologi och fysiologi samt användningen av genomik och funktionell genomik i träd, etablering och utveckling av trätranskriptprofilering, metabolomik och proteomikdatabaser. Dessa aktiviteter har lett till projekt med kemister och materialforskare och skapat en kontakt mellan träbiologi, materialvetenskap och produktion av biomassa från gröna kemikalier och bränslen.

Thomas Prade

Vi är intresserade av integrationen av produktion av livsmedel, foder, material och energi från jordbrukets grödor och restprodukter. Vi undersöker nya sätt att intensifiera jordbruksproduktionen utan att påverka livsmedels- och foderproduktionen negativt. Intensifieringen och användning av jordbrukets restprodukter ska leda till nya resurser för den nya bioekonomi, dvs. utveckling av material, byggstenar för den gröna kemin och råvaror för utvinning av bioenergi och växtnäring. Med hjälp av system- och tekno-ekonomiska studier undersöker vi den miljömässiga, social och ekonomiska hållbarheten av förändrade agritekniska produktionssystem. För att lösa tidens stora samhällsproblem som klimateffekten, minskning av resurser och andra miljömässiga effekter av dagens produktionssystem koncentrera vi vår forskning på interaktionen mellan energi, miljö, teknik och ekonomi.

Vår forskning har fokus på hållbara produktions- och bärgningssystem för grödor och restprodukter inom lantbruket. Verksamheten innebär att reda ut möjligheterna och kvantifiera potentialer i primärproduktionen med en tidsnära omsättning i lönsam och hållbar produktion som mål. Biomassans värde bedöms enligt stegvis användning av komponenter med slutlig återcirkulering av växtnäring och kol samt energiutvinning, oftast i form av biogas.

Våra forskningsprojekt kan sammanfattas under följande rubriker

  • Integration av livsmedels-, foder-, material-, och bränsleproduktion med hjälp av smarta växtföljdsanpassningar.
  • Integration av mellangrödor i växtföljden som råvara till den nya bioekonomin
  • Klimat- och markkolseffekter av biomassauttag och användning som förnybara bränslen och biobaserade produkter
  • Techno-ekonomiska studier av bärgnings- och logistiksystem samt användning som biogassubstrat
  • Potentialbedömningar för teknisk och hållbar uttag av biomassa

Läs mer här.

Anna Rising

Spindeltråd är en proteinbaserad fiber med unika mekaniska egenskaper, låg densitet och den är dessutom biologiskt nedbrytbar. Vi kan på konstgjord väg producera spindeltrådsfibrer som motsvarar senor i styrka, är biokompatibla och bryts ner i takt med att ny vävnad bildas i kroppen. Detta biomaterial har potential att användas inom en rad medicinska områden. Vi fokuserar på regenerativ medicin (vävnadsrekonstruktion) med fokus på stamcellsodling vilket är ett relativt nytt forskningsområde. Målet på sikt är att kunna ersätta eller återställa skadade organ och strukturer. Samtidigt arbetar vi med att förbättra de mekaniska egenskaperna hos tråden vi tar fram på konstgjord väg. Målet att nå samma mekaniska egenskaper som den naturliga tråden och skulle detta lyckas finns det en stor mängd olika användningsområden, från högpresterande textilier till nya kompositmaterial.

Mats Sandgren

Vi utvecklar protein-baserade funktionella nanomaterial och designar enzymer för produktion av biobränslen.

Anna Schnürer

Vår forskning är riktad mot förståelse och användning av anaeroba mikrobiella processer, med fokus på metanogena miljöer. Det övergripande forskningsintresset är miljöbioteknik och möjligheten att använda anaeroba mikrobiella processer för att omvandla organiska restströmmar till värdefulla produkter, som energibärare, kemikalier eller foder. Vi genererar grundläggande kunskap för att förstå kopplingar mellan mikrobiell ekologi och processfunktion, men forskar även mer tillämpat i samverkan med industri.

Starka forskningsområden är biogasproduktion från olika typer av substrat och olika frågor som kopplar till användningen av rötresten som gödningsmedel. Möjligheten att länka biogassystem till andra energisystem (vätgas, etanol etc.) eller för produktion av andra värdefulla produkter, som organiska syror eller foder är också ett område i fokus.

Publikationer

Utvalda publikationer från 2020

Borén, E., Pommer, L., Nordin, A., & Larsson, S. H. (2020). Off-gassing from pilot-scale torrefied pine chips: Impact of torrefaction severity, cooling technology, and storage times. Fuel Processing Technology, 202.

Jonasson, S., Bünder, A., Niittylä, T., & Oksman, K. (2020). Isolation and characterization of cellulose nanofibers from aspen wood using derivatizing and non-derivatizing pretreatments. Cellulose, 27(1), 185–203.

Moestedt, J., Müller, B., Nagavara Nagaraj, Y., & Schnürer, A. (2020). Acetate and Lactate Production During Two-Stage Anaerobic Digestion of Food Waste Driven by Lactobacillus and Aeriscardovia. Frontiers in Energy Research, 8.

Rudolfsson, M., Agar, D. A., Lestander, T. A., & Larsson, S. H. (2020). Energy savings through late-steam injection – A new technique for improving wood pellet production. Journal of Cleaner Production, 254.

Russell, A., Larsson, S., Shekhar, S., Solomon, I., Salehi, H., Subirana, J., & Samuelsson, R. (2020). Deformation and breakage of biofuel wood pellets. Chemical Engineering Research and Design, 153, 419–426.

Shirani, A., Joy, T., Lager, I., Yilmaz, J. L., Wang, H. L., Jeppson, S., Cahoon, E. B., Chapman, K., Stymne, S., & Berman, D. (2020). Lubrication characteristics of wax esters from oils produced by a genetically-enhanced oilseed crop. Tribology International, 146.

Sun, H., Bjerketorp, J., Levenfors, J. J., & Schnürer, A. (2020). Isolation of antibiotic-resistant bacteria in biogas digestate and their susceptibility to antibiotics. Environmental Pollution, 266.

Utvlada publikationer från 2019

Ahmadi Moghaddam, E., Ericsson, N., Hansson, P. A., & Nordberg, Å. (2019). Exploring the potential for biomethane production by willow pyrolysis using life cycle assessment methodology. Energy, Sustainability and Society, 9(1). 

Al-Smadi, D., Enugala, T. R., Kessler, V., Mhashal, A. R., Lynn Kamerlin, S. C., Kihlberg, J., Norberg, T., & Widersten, M. (2019). Chemical and Biochemical Approaches for the Synthesis of Substituted Dihydroxybutanones and Di- and Tri-Hydroxypentanones. Journal of Organic Chemistry, 84(11), 6982–6991.

Baison, J., Vidalis, A., Zhou, L., Chen, Z. Q., Li, Z., Sillanpää, M. J., Bernhardsson, C., Scofield, D., Forsberg, N., Grahn, T., Olsson, L., Karlsson, B., Wu, H., Ingvarsson, P. K., Lundqvist, S. O., Niittylä, T., & García-Gil, M. R. (2019). Genome-wide association study identified novel candidate loci affecting wood formation in Norway spruce. Plant Journal, 100(1), 83–100.

Daniel, G., Volc, J., Halada, P., Karunasekera, H., & Kim, J. S. (2019). Method for characterizing extracellular proteins from the cell wall proteome of the copper tolerant fungus Phialophora malorum. International Biodeterioration and Biodegradation, 144.

Fernando, D., Thygesen, A., Meyer, A. S., & Daniel, G. (2019). Elucidating field retting mechanisms of hemp fibres for biocomposites: Effects of microbial actions and interactions on the cellular micro-morphology and ultrastructure of hemp stems and bast fibres. BioResources, 14(2), 4047–4084.

Foti, D., Adamopoulos, S., Voulgaridou, E., Voulgaridis, E., Passialis, C., Amiandamhen, S. O., & Daniel, G. (2019). Microstructure and compressive strength of gypsum-bonded composites with papers, paperboards and Tetra Pak recycled materials. Journal of Wood Science, 65(1).

Grimm, A., Etula, J., Salh, R., Kalén, G., Segerström, M., Brücher, J., Söderberg, C., Soukup, D., Pfeifer, C., & Larsson, S. H. (2019). Slagging and fouling characteristics during co-combustion of Scots pine bark with low-temperature dried pulp and paper mill chemical sludge. Fuel Processing Technology, 193, 282–294.

Hammar, T., Stendahl, J., Sundberg, C., Holmström, H., & Hansson, P. A. (2019). Climate impact and energy efficiency of woody bioenergy systems from a landscape perspective. Biomass and Bioenergy, 120, 189–199.

Heikkinen, J., Keskinen, R., Soinne, H., Hyväluoma, J., Nikama, J., Wikberg, H., Källi, A., Siipola, V., Melkior, T., Dupont, C., Campargue, M., Larsson, S. H., Hannula, M., & Rasa, K. (2019). Possibilities to improve soil aggregate stability using biochars derived from various biomasses through slow pyrolysis, hydrothermal carbonization, or torrefaction. Geoderma, 344, 40–49.

Henryson, K., Hansson, P. A., Kätterer, T., Tidåker, P., & Sundberg, C. (2019). Environmental performance of crop cultivation at different sites and nitrogen rates in Sweden. Nutrient Cycling in Agroecosystems, 114(2), 139–155.

Iakunkov, A., Skrypnychuk, V., Nordenström, A., Shilayeva, E. A., Korobov, M., Prodana, M., Enachescu, M., Larsson, S. H., & Vtalyzin, A. (2019). Activated graphene as a material for supercapacitor electrodes: Effects of surface area, pore size distribution and hydrophilicity. Physical Chemistry Chemical Physics, 21(32), 17901–17912.

Kim, J. S., & Daniel, G. (2019). Localization of xyloglucan epitopes in the gelatinous layer of developing and mature gelatinous fibers of European aspen (Populus tremula L.) tension wood. BioResources, 14(4), 7675–7686.

Kim, J. S., Daniel, G., & Donaldson, L. A. (2019). Distribution of lignin, pectins and hemicelluloses in tension wood fibers of European ash (Fraxinus excelsior). IAWA Journal, 40(4), 741–764.

Kiseleva, A., Kiselev, G., Kessler, V., Seisenbaeva, G., Gets, D., Rumyantseva, V., Lyalina, T., Fakhardo, A., Krivoshapkin, P., & Krivoshapkina, E. (2019). Optically Active Hybrid Materials Based on Natural Spider Silk. ACS Applied Materials and Interfaces, 11(26), 22962–22972.

Kumar, V., Hainaut, M., Delhomme, N., Mannapperuma, C., Immerzeel, P., Street, N. R., Henrissat, B., & Mellerowicz, E. J. (2019). Poplar carbohydrate-active enzymes: whole-genome annotation and functional analyses based on RNA expression data. Plant Journal, 99(4), 589–609.

Li, X., Guan, R., Fan, J., & Zhu, L.-H. (2019). Development of Industrial Oil Crop Crambe abyssinica for Wax Ester Production through Metabolic Engineering and Cross Breeding. Plant and Cell Physiology, 60(6), 1274–1283.

Lindqvist, A. N., Broberg, S., Tufvesson, L., Khalil, S., & Prade, T. (2019). Bio-based production systems: Why environmental assessment needs to include supporting systems. In Sustainability (Switzerland) (Vol. 11, Issue 17). MDPI AG.

Malefors, C., Callewaert, P., Hansson, P. A., Hartikainen, H., Pietiläinen, O., Strid, I., Strotmann, C., & Eriksson, M. (2019). Towards a baseline for food-waste quantification in the hospitality sector-quantities and data processing criteria. Sustainability (Switzerland), 11(13).

Ohlsson, J. A., Hallingbäck, H. R., Jebrane, M., Harman-Ware, A. E., Shollenberger, T., Decker, S. R., Sandgren, M., & Rönnberg-Wästljung, A. C. (2019). Genetic variation of biomass recalcitrance in a natural Salix viminalis (L.) population. Biotechnology for Biofuels, 12(1).

Prade, T., Svensson, S. E., Hörndahl, T., & Kreuger, E. (2019). Impact of Harvest Date and Cutting Length of Grass Ley and Whole-Crop Cereals on Methane Yield and Economic Viability as Feedstock for Biogas Vehicle Fuel Production. Bioenergy Research, 12(1), 137–149.

Salehi, H., Berry, R., Deng, T., Larsson, S. H., Farnish, R., & Bradley, M. (2019). Development and application of a novel cake strength tester. Powder Technology, 350, 36–42.

Sieber, P., Ericsson, N., & Hansson, P. A. (2019). Climate impact of surface albedo change in Life Cycle Assessment: Implications of site and time dependence. Environmental Impact Assessment Review, 77, 191–200.

Xiong, S., Martín, C., Eilertsen, L., Wei, M., Myronycheva, O., Larsson, S. H., Lestander, T. A., Atterhem, L., & Jönsson, L. J. (2019). Energy-efficient substrate pasteurisation for combined production of shiitake mushroom (Lentinula edodes) and bioethanol. Bioresource Technology, 274, 65–72.

Zebialowicz Ahlström, J., Massaro, F., Mikolka, P., Feinstein, R., Perchiazzi, G., Basabe-Burgos, O., Curstedt, T., Larsson, A., Johansson, J., & Rising, A. (2019). Synthetic surfactant with a recombinant surfactant protein C analogue improves lung function and attenuates inflammation in a model of acute respiratory distress syndrome in adult rabbits. Respiratory Research, 20(1).

Utvalda publikationer från 2018

Chumová, J., Trögelová, L., Kourová, H., Volc, J., Sulimenko, V., Halada, P., Kučera, O., Benada, O., Kuchařová, A., Klebanovych, A., Dráber, P., Daniel, G., & Binarová, P. (2018). γ-Tubulin has a conserved intrinsic property of self-polymerization into double stranded filaments and fibrillar networks. Biochimica et Biophysica Acta - Molecular Cell Research, 1865(5), 734–748.

Demirel, G. K., Temiz, A., Jebrane, M., Terziev, N., & Gezer, E. D. (2018). Micro-distribution, Water Absorption, and Dimensional Stability of Wood Treated with Epoxidized Plant Oils. Bioresources, 13(3), 5124–5138.

Evdokimova, O. L., Svensson, F. G., Agafonov, A. V., Håkansson, S., Seisenbaeva, G. A., & Kessler, V. G. (2018). Hybrid drug delivery patches based on spherical cellulose nanocrystals and colloid titania—synthesis and antibacterial properties. Nanomaterials, 8(4).

Gao, J., Kim, J. S., Terziev, N., Cuccui, I., & Daniel, G. (2018). Effect of thermal modification on the durability and decay patterns of hardwoods and softwoods exposed to soft rot fungi. International Biodeterioration and Biodegradation, 127, 35–45.

Henryson, K., Sundberg, C., Kätterer, T., & Hansson, P. A. (2018). Accounting for long-term soil fertility effects when assessing the climate impact of crop cultivation. Agricultural Systems, 164, 185–192.

Jebrane, M., Pockrandt, M., Cuccui, I., Allegretti, O., Uetimane, E., & Terziev, N. (2018). Comparative study of two softwood species industrially modified by Thermowood® and thermo-vacuum process. BioResources, 13(1), 715–728.

Kim, J. S., & Daniel, G. (2018). Heterogeneous distribution of pectin and hemicellulose epitopes in the phloem of four hardwood species. Trees - Structure and Function, 32(2), 393–414.

Lantz, M., Prade, T., Ahlgren, S., & Björnsson, L. (2018). Biogas and ethanol from wheat grain or straw: Is there a trade-off between climate impact, avoidance of iLUC and production cost? Energies, 11(10).

Pockrandt, M., Jebrane, M., Cuccui, I., Allegretti, O., Uetimane, E., & Terziev, N. (2018). Industrial Thermowood® and Termovuoto thermal modification of two hardwoods from Mozambique. Holzforschung, 72(8), 701–709.

Porsö, C., Hammar, T., Nilsson, D., & Hansson, P. A. (2018). Time-Dependent Climate Impact and Energy Efficiency of Internationally Traded Non-torrefied and Torrefied Wood Pellets from Logging Residues. Bioenergy Research, 11(1), 139–151.

Ratke, C., Terebieniec, B. K., Winestrand, S., Derba-Maceluch, M., Grahn, T., Schiffthaler, B., Ulvcrona, T., Özparpucu, M., Rüggeberg, M., Lundqvist, S. O., Street, N. R., Jönsson, L. J., & Mellerowicz, E. J. (2018). Downregulating aspen xylan biosynthetic GT43 genes in developing wood stimulates growth via reprograming of the transcriptome. New Phytologist, 219(1), 230–245.

Uetimane Jr., E., Jebrane, M., Terziev, N., & Daniel, G. (2018). Comparative Wood Anatomy and Chemical Composition of Millettia mossambicensis and Millettia stuhlmannii from Mozambique. BioResources, 13(2).

Vaneeckhaute, C., Styles, D., Prade, T., Adams, P., Thelin, G., Rodhe, L., Gunnarsson, I., & D’Hertefeldt, T. (2018). Closing nutrient loops through decentralized anaerobic digestion of organic residues in agricultural regions: A multi-dimensional sustainability assessment. Resources, Conservation and Recycling, 136, 110–117.


Kontaktinformation

Kristine Koch, docent
Forskningssekreterare för Biobaserade material och bränslen
kristine.koch@slu.se, 018-67 22 48

Sidansvarig: cajsa.lithell@slu.se