Peter Fristrup, adjunkt på DTU Kemi, har modtaget 8,6 millioner kroner til et forskningsprojekt, der skal omdanne biomasse til komponenter, som kan bruges til at lave plastik.
En septembermorgen i 1997. Peter Fristrup er på vej til DTU Kemi. Han har første dag på sin uddannelse til kemiingeniør. På Lyngby Station møder han en pige, der også har første dag på DTU. Hun skal også være kemiingeniør. I dag er de to gift, har datteren Xenia og bor i en villa, som Peter selv er i gang med at renovere, tre en halv kilometer fra campus.
Peter har siden den dag i 1997 været en integreret del af DTU Kemi. Der har været enkelte afstikkere, men de har aldrig varet længe, for det er her, han har fundet sin plads, fortæller han. I dag, i en alder af 34, har han opnået gode forskningsresultater og stor anerkendelse fra kolleger i Danmark og udlandet. Og nu er så det foreløbige højdepunkt nået, hvor han i over tre år skal stå i spidsen for sit eget forskningsprojekt med en bevilling fra Sapere Aude under Det Frie Forskningsråd på 8,6 millioner kroner.
Fra biomasse til plastik
Peter Fristrups mål med projektet er at finde frem til en ny måde at lave katalyse på. Katalyse bruges blandt andet i dag, når man af olie vil lave plastik. Et metal reagerer med komponenter i olien og skaber nye stoffer – monomerer og polymerer – som bliver brugt som byggeblokke i fremstillingen af plastik. Kort fortalt.
Det ville dog være langt mere bæredygtigt, hvis man kunne finde en metode uden olien, hvor man brugte biomasse til at lave nogle lignende byggeblokke. Man udnytter allerede solenergi lagret i biomasse, især i kraft-varme-værkerne, men hvorfor ikke også bruge den til at lave mange af de materialer, der i dag er baseret på olie?
”Det er en ret effektiv måde at få omdannet solenergi til materialer. I biomasse ligger energien lagret i bindinger i molekylerne, og kan vi styre dem, så får vi en langt mere effektiv omdannelse af solens energi, end eksempelvis solceller giver os i dag,” siger Peter.
Løber aldrig tør
Det nye i Peter Fristrups projekt er derfor, populært sagt, at han vil tøjle energien i biomasse og omdanne de kemiske forbindelser i for eksempel træ til stoffer, som vi kan bruge, når der skal laves nye, oliefrie materialer. Det vil forurene langt mindre, råmaterialerne er umiddelbart tilgængelige og vigtigst af alt: Vi løber aldrig tør for dem.
”Det er også nødvendigt, fordi olien slipper op på et eller andet tidspunkt, og prisen vil blive højere, jo mindre vi har. Det er blandt andet derfor, der er rigtig meget fokus på solenergi og vindenergi. Men vi skal jo også have nogle materialer, der minder om plastik, som vi kan bruge i vores biler og vores plastikflasker og så videre,” siger han, men understreger, at der er en del udfordringer på vejen.
Vil vende processen om
Problemet med biomasse er, at det indeholder store dele ilt, som så at sige suger energien ud af biomassen. Præcis det omvendte gør sig gældende for olie, som ikke indeholder ilt og derfor har et langt højere energiniveau. Her må man faktisk tilføre ilt for at kunne lave omdannelsen til de byggeblokke, som laver plastik. Det er en øvelse, som har været kendt i mange år.
”I det helt store perspektiv så har menneskeheden nok været lidt forkælet ved at have oliereserver, som har været let tilgængelige. Samtidig har vi jo ilt i luften, så vi har bare kunnet køre processerne. Det er reaktioner, som kører mere eller mindre af sig selv, og som vi har forfinet gennem 100 år. Det er nemt, fordi man går fra noget, som har et højt energiniveau nedad i energiniveau. Biomassen derimod er meget mindre energiholdig, og derfor skal vi have udviklet nogle kemiske reaktioner, der kan omdanne biomassen til et stof med højt energiniveau, uden at det bliver for dyrt,” forklarer Peter.
Væk med ilten
Ilten i biomasse er bundet sammen med hydrogen i såkaldte OH-grupper, der er meget reaktive. Det gør stofferne ustabile. Og jo flere OH-grupper, jo sværere bliver det at styre processen frem mod noget brugbart for industrien. Målet for Peter Fristrup er derfor at fjerne de fleste OH-grupper fra biomassen, så processerne bedre kan styres.
I dag gøres dette typisk ved en metode, der fjerner vand og dermed også ilt i massen. Dette kræver høje temperaturer og er derfor dyrt, samtidig med at man risikerer at ødelægge de stoffer, man gerne vil isolere. Ved i stedet at benytte sig af katalysatorer, hvor metaller reagerer med og fjerner OH-grupperne, bliver processen langt mere effektiv og skånsom, samtidig med at man nærmer sig et energiniveau, der ligner oliens. Og så er vejen til plastikprodukter baseret på biomasse pludselig kortere, mere effektiv og ikke mindst billigere.
Olien er stadig for billig
Målsætningen er dermed klar. Ilten skal fjernes fra biomassen, så de kemiske komponenter gennem en effektiv omdannelse vil komme til at ligne dem, vi kender fra olien. Det, der står tilbage, er at afprøve, hvilke metaller der kan anvendes til den form for katalyse, og hvordan man får processen til at køre så effektivt som muligt. For selvom oliepriserne er på vej op, og højst sandsynligt vil fortsætte den vej, så går der lang tid, før prisen på plastik af biomasse for alvor kan konkurrere.
”I dag er der jo ikke økonomi i det, fordi olien stadig er alt for billig. Men den side af sagen behøver jeg ikke bekymre mig om, for den skal amerikanerne nok få brændt af. Mit mål er at gøre denne proces mere effektiv og sikre, at den er bæredygtig, og så kan man måske inden for de næste ti år ane, at økonomien begynder at hænge sammen. Det er jo et grundforskningsprojekt, men hvis vi kan komme et lille stykke og måske endda få et par patenter, som kan danne basis for det videre arbejde, så vil jeg være fuldt ud tilfreds,” slutter Peter Fristrup.
Af Tore Vind Jensen