Avfall från skogsindustrin kan ersätta jordbrukskemikalier

– Bark, sågspån, havreskal och andra rester från jordbruk och skogsindustri består till stor del av lignocellulosa som i dag inte används effektivt. Genom att extrahera polyfenoler ur dessa rester skulle fossilbaserade kemiska bekämpningsmedel och gödningsmedel kunna ersättas, säger Mika Sipponen, docent i materialkemi vid Stockholms universitet och ledare för flera projekt som utvecklar ligninbaserade funktionella material.

– Industrin är nyfiken på vad vi gör och vi har redan nu en viktig dialog med industrin och andra intressenter, berättar han.

Blir högpresterande material

Varje år producerar den globala skogs- och jordbruksindustrin hundratals miljoner ton träbaserad biomassa. Mika Sipponen och hans forskargrupp har utvecklat metoder för att omvandla polyfenoler som ”vedämnet” lignin ur denna biomassa till högpresterande material, exempelvis olika former av färg och lim. Redan i dag har gruppen ett antal patent och har lanserat ett startup-företag – och fler patent är på gång, mycket tack vare det välutvecklade innovationssystemet i Sverige och stöd från universitetet, berättar han.

Nu arbetar forskargruppen med mikroskopiskt små polyfenolpartiklar, ligninkolloider, för att lösa några av de stora utmaningarna inom hållbar jordbruks- och livsmedelsproduktion. Det kan handla om gödningsmedel som tack vare kolloidformen kan fästa vid växternas rötter och långsamt avge näring i rätt dos under en längre tid. Eller om bekämpningsmedel som kan förorena mark och vattendrag om de spolas bort vid regn eller bryts ner av solljus innan de hunnit verka på växten. Forskarna hoppas alltså på att deras forskning ska bidra till både minskad användning och minskad spridning av gödnings- och bekämpningsmedel och därmed upplagring i mark och hos växter och djur.

Nödvändigt att arbeta tvärvetenskapligt

Mika Sipponen lyfter fram att det är nödvändig att arbeta tvärvetenskapligt:
– Som materialkemister vet vi visserligen en del om jordkemi och mikrobiologi, men vi har ett bra samarbete med experter på andra institutioner vid Stockholms universitet som DEEP (Institutionen för ekologi, miljö och botanik) och ACES (Institutionen för miljövetenskap). Vi samarbetar också med ledande forskare vid andra lärosäten. Vi vill ju inte bidra till att sprida polyfenoler utan att veta hur nedbrytningen påverkar mikroorganismer i marken och mikrobiologin, säger han.

– Att arbeta tillsammans med många olika experter från många olika håll, med olika bakgrunder och erfarenheter, är nödvändigt. När inte alla tänker på samma sätt och man måste förklara för varandra, det är då det blixtrar till och de riktigt bra idéerna föds.

AI effektiviserar processen

Trots att Mika Sipponen ser många möjliga användningsområden för lignin betonar han att det är en råvara som inte är enkel att använda direkt. Lignin måste alltid först bearbetas utifrån den avsedda tillämpningen.

– För ligninmaterial gäller verkligen inte ”en storlek passar alla”, säger han.

Dessutom kan de kolvätekedjor som ingår i lignin varieras på ett stort antal sätt, vilket gör forskningen extra utmanande. Mika Sipponen berättar att AI kommer väl till pass för att effektivisera processen att sammanfatta, sortera och välja ut lämpliga kandidater att gå vidare med experimentellt. Också här tar han hjälp från forskarkollegor både på Stockholms universitet och vid andra lärosäten för att få expertis kring datavetenskapliga metoder.

Både grundläggande och tilläpad forskning

Mika Sipponen berättar att han alltid har kombinerat grundläggande forskning för att förstå hur världen fungerar med att utveckla resultaten till innovationer som kan användas och förbättra världen.

– Jag tror inte på uppdelningen mellan antingen grundforskning eller tillämpad forskning. Även industriföretag som ska utveckla produkter måste ofta hantera stora grundläggande forskningsutmaningar, säger han.

– Det gäller att identifiera de mest utmanande och intressanta frågorna och sedan arbeta vidare med dem. Hela forskargruppen är jättemotiverad och vi har många unga forskare som vill skapa nya områden snarare än att följa samma väg som andra. Ett tag hade vi tio parallella projekt, men nu har flera av dem tagit slut, så just nu är det lite lugnare och vi är mogna för något nytt och större.

Hållbar och grön kemi

Att få träffa unga studenter är också det en förmån, tycker Mika Sipponen. Han undervisar i hållbar kemi och grön kemi, med fokus på kemiska processer där varken startmaterial eller slutprodukt och restprodukter är skadliga. Studenterna är nyfikna och vill verkligen utveckla nya metoder, ny kemi och nya kunskaper, berättar han. Han tar även emot gymnasieelever som vill göra sitt gymnasiearbete eller praktisera.

– Det var inte så länge sedan jag var en ung student och jag kommer ihåg hur det var att vara ny och osäker på hur man egentligen gör i ett labb. Men också hur viktigt det är att odla andra intressen – ibland kan man ha nytta av dem i jobbet, och de kan ge nya idéer.