XyloBond: Multi-functional binding additives from wood

Målet med Xylobond er å utvikle en rekke nye bærekraftige bindingsadditiver med høy ytelse som er spesialtilpasset spesifikke industrielle applikasjoner. Dette innebærer forskning på nye kjemiske ruter for å omdanne lignin råvaren produsert i Borregaards bioraffineri, inkludert lignin volum som i dag går i avløpsstrømmer, til spesialtilpassede biokjemikalier. Binding i industriell sammenheng er utforming av amorfe materialer (som regel pulver- eller fibermateriale) til funksjonelle former ved bruk av kjemiske bindingsadditiver som gir styrke og andre fordelsaktige egenskaper i det ferdige produktet. Denne teknologien er svært vanlig og gir mange fordeler innen produksjon og materialbehandling, inkludert mulighet for å generere verdi fra avfallsstrømmer. Industrielle bindingsprosesser har en stor innvirking på miljøet på grunn av det store volumene av materiale som håndteres og den ikke bærekraftige opprinnelsen til dagens petrokjemisk baserte bindingsadditiver. Det er et behov for nye og bærekraftige bindingsadditiver som kan konkurrere på allsidighet og kost-nytte med de etablerte petrokjemiske produktene. Nye ligninbaserte bindingsadditiver utvikles i Xylobond prosjektet med tanke på spesifikk ytelse innen diverse markeder som batterier, dyrefôr, kjeramisk materialer, papir og emballasje, veistabilisering og avfallsbehandling. For å utvikle produkter som er relevante i de spesifikke markedene har Borregaard samarbeid med ledende internasjonale laboratorier innen industriell binding: Swerim (Sverige), NIBIO (Norge), NORSUS (Norge), Idonial (Spania) og Jinkeli (Kina). Slik vil Xylobond frembringe en ny generasjon av ligninbaserte bindingsadditiver som er optimaliserte for spesifikke industriell høyverdiapplikasjoner og fremme bærekraftig teknologi i viktige sektorer av den globale økonomien. Under Xylobond prosjektet har Borregaard i løpet av 2021 utviklet tre nye metoder for oppgradering av ligninråvaren og isolert lignin fra avløpsstrømmer. Disse materialene har videre blitt modifisert og tre nye prototyper på bindingsadditiver har blitt produsert på lab. I tillegg har det blitt utarbeidet tre nye karakteriseringsmetoder og test metoder. Swerim har gjort innledende tester av ligninbaserte bindingsadditiver designet til å oppgraderere avfallskoks til funksjonelle karbonbriketter til bruk i høytemperaturs metallurgisk industri. Idonial har begynt tester av bindingsadditiver til bruk innen kjeramiske materialer. NORSUS har begynt arbeidet med å samle inn data på petrokjemiske bindingsadditiver som referanse til LCA for de nye lignin baserte bindingsadditivene. Jinkeli har startet tester av de ligninbaserte bindingsadditivene i batteri materialer. Om Borregaard Borregaard har et av verdens mest avanserte og bærekraftige bioraffinerier. Ved bruk av naturlige, fornybare råmaterialer, produserer vi avanserte og miljøvennlige biokjemikalier som kan erstatte oljebaserte produkter. Ved å utnytte de ulike bestanddelene i tømmer, produserer vi biopolymerer, spesialcellulose, biovanillin, cellulosefibriller og bioetanol til bruk i en rekke anvendelsesområder innen blant annet landbruk og fiskeri, byggeindustri, farmasøytisk industri, kosmetikk, næringsmidler, batterier og biodrivstoff. Vi har 1100 ansatte i fabrikker og salgskontorer i 13 land i Europa, Asia og Amerika.

Binding is ubiquitous in modern industry, where enormous volumes of chemical additives are used to shape granular or fibrous materials into functional forms, and give the finished article various properties. Major applications include: production of animal feed pellets; agglomeration of fine materials (e.g. metal ore fines, coal dust, etc) into processable forms (e.g. pellets, granules, briquettes, etc); coatings and adhesives for paper products; production of ceramic articles; and use in various specialized applications such as road stabilizing and battery components. Economic, technologic and environmental pressures are driving the demand for binding additives. However, current technology is either not sustainable or lacks performance and functionality. The work outlined in XyloBond addresses this problem by developing new sustainable high-performance binding additives from a nature's own binding material: lignin. This will create a new category of sustainable multi-functional binding additive that can compete on performance with petrochemical products in high-volume applications. XyloBond will be carried out through four main tasks: H0: New lignin raw materials produced at the Borregaard Biorefinery will be characterized and adapted to produce a suitable feedstock for delivering large volumes of binding additive. H1: New modification technologies will be developed to further customize the lignin feedstock to deliver desired functionality in binding applications. H2: The mode-of-action and performance of the new binding additives be explored in model systems and under process conditions. H3: The prototypes will be assessed to quantify their sustainability and environmental friendliness. XyloBond directly supports the United Nations Sustainable Development Goals (SDGs) by developing sustainable products with improved environmental footprint.