Lignin banar väg för ett fossilfritt samhälle
Lignin är det ämne som ger växter styrka och motståndskraft. Det har därför stor potential som ersättare för material som framställs av till exempel olja och kol. Forskare vid Stockholms universitet undersöker ligninets förutsättningar som grund för framtidens material.
Titta på en film om forskningen.
Om lignin
- Lignin är en polymer och finns i alla landlevande växter. En tredjedel av den torra vikten i alla växter utgörs av lignin. Ämnet binder samman så kallad hemicellulosa och cellulosa och ger trädet dess styrka.
- Ligniner är den yngsta typen av biopolymerer vi har. De är bara 450 miljoner år gamla, men är den näst vanligaste biopolymeren i biosfären och innehåller cirka 30 % av jordens biologiska kol.
- Grundforskning om lignin pågår inom flera olika forskningsområden vid Stockholms universitet, bland andra materialkemi, organisk kemi och ekologi, miljö och botanik.
Det som gör ligninet så spännande att jobba med är den enorma potentialen det har i omställningen till ett hållbart samhälle. Det är ett privilegium att få vara delaktig i den utvecklingen och att se hur det växer fram en ny generation forskare och beslutsfattare, med lysande idéer och optimism inför framtiden, säger Mika Sipponen, universitetslektor i materialkemi.
Tillsammans med sin forskargrupp vid Kemikum utvecklar Mika Sipponen ligninbaserade funktionella material för hållbara energi- och miljötillämpningar. Gruppen har just nu nio pågående forskningsprojekt.
Forskningsfokus: koldioxidinfångning, växtskydd inom jordbruket, återvinningsbara och biologiskt nedbrytbara plaster och isoleringsmaterial, biobaserat lim och ligninbaserad färg. Gruppen driver också tvärvetenskapliga projekt med fokus på hållbar resursförvaltning av skogen.
Vad har ni för styrkor som forskarteam?
– Tvärvetenskapligheten. Det främjar samarbete och lockar duktiga studenter och forskare i början av sina karriärer till oss.
Varför är tvärvetenskaplighet viktigt?
– Det förenar vetenskaplig expertis, till exempel inom integrationen av ligninnanopartiklar i batterier. Där arbetar vi tillsammans med ledande forskare från bland andra Linköpings universitet och Universitetet i Baskien. Samarbeten berikar vår forskning och skapar värdefulla nätverk för hela teamet.
Att vi fortfarande inte vet hur lignin ser ut är spännande. Det finns en stor outnyttjad potential i ligninet som grön kemikalie, ett material som i dag bara bränns upp. Men det förutsätter att det finns effektiva metoder för att få ut ligninet från biomassan och att transformera det till något värdefullt, säger Joseph Samec, professor i organiska kemi.
Tillsammans med sin forskargrupp vid Kemikum jobbar Joseph Samec med förädling av biobaserade restströmmar och design av cirkulära produkter. Gruppen har just nu ett pågående forskningsprojekt.
Forskningsfokus: att utveckla metoder för att utveckla och modifiera lignin från trä och bark, bland annat genom katalytiska reaktioner, för att sedan hitta smarta material med olika funktioner.
Vilka är era styrkor som forskarteam?
– Att vi spänner över hela spektrumet från växtbiologi till kemi och applikationer inom material och gröna kemikalier. Vi jobbar både med andra forskargrupper runt om i världen och industrier på både skogs- och jordbrukssidan. Det är win win. De både bidrar med lignin och är intresserade av produkter som kan tillverkas av lignin. Det är viktigt att ha med hela värdekedjan om de uppfinningar man arbetar med ska få ett riktigt värde.
För närvarande är ligniner ett svart hål med många okända faktorer. Till exempel vet vi inte hur många olika ligninmolekyler som finns inom en cell och om det skiljer sig mellan olika celltyper som ett svar på miljöförändringar, säger Edouard Pesquet, professor i molekylär växtfysiologi.
Tillsammans med sin forskargrupp vid Institutionen för ekologi, miljö och botanik undersöker Edouard Pesquet hur växter skapar olika ligniner med särskild sammansättning och struktur. Just nu har han fyra pågående forskningsprojekt.
Forskningsfokus: hur bildningen av lignin kontrolleras inom växtceller och hur det skiljer sig mellan olika typer av växtceller. Edouard har fokuserat på den genetiska, cellulära och fysiologiska betydelsen av lignin i växter.
Vad är så fascinerande med just lignin?
Trots att ligniner är så vanliga förblir de ett mysterium med många okända faktorer som jag vill förstå, till exempel: hur kan olika celltyper ackumulera olika typer av lignin inom en och samma växt, medan samma celltyp kan ackumulera liknande lignin mellan olika växtarter?
Vad har ni kommit fram till hittills?
Jag har precis börjat förstå de otroliga möjligheterna med ligninernas kemiska och strukturella komplexitet, som kan ge växtceller unika egenskaper såsom UV-skydd, skyddande ytbeläggning, svamp- och bakteriehämmande egenskaper samt mekaniska anpassningsförmågor.
Hur står sig ligninforskningen vid Stockholms universitet internationellt?
Stockholms universitet har samlat hela kedjan av expertis inom ligninforskning, från ligninets biologi i växter, som jag arbetar med, till att isolera lignin med miljövänliga metoder och använda lignin för att skapa nya produkter. Detta gör Stockholms universitet till en utmärkt plats för forskning om lignin. Nu hakar även andra forskningsområden vid Stockholms universitet på inom områden som, kemiska analyser, näringspåverkan, klimatmodellering och populationsgenetik, för att undersöka ligninernas avgörande roll.
Vad betyder det tvärvetenskapliga samarbetet kopplat till Lignin?
Förståelsen av ligninernas enorma komplexitet kräver en tvärvetenskaplig ansats. De cell- och molekylärbiologiska metoder som jag är expert på kompletteras för närvarande genom samarbete med andra experter inom populationsgenetik, klimatforskning, materialvetenskap, biofysisk modellering och kemisk analys. En sådan tvärvetenskaplig ansats kommer att göra det möjligt för oss att bättre förstå lignin i växter, från dess struktur och egenskaper på molekylnivå till dess roll i specifika växtarter som har anpassat sig till olika ekosystem på jorden.
I labbet
Senast uppdaterad: 16 januari 2025
Sidansvarig: Kommunikationsavdelningen