Cellulosefibre:

Den fornyede interesse for fibre afledt af naturlige cellulosekilder (ikke-petrokemiske) har fået efterspørgslen efter sådanne fibre til at stige til 6 millioner tons om året i øjeblikket, hvilket ifølge Tecnon OrbiChems data om udbud og efterspørgsel er ca. en fordobling af efterspørgslen siden 2000.

Udtrykket ”cellulosefibre” eller ”cellulosefibre” dækker over en række undertyper af fibre, der undertiden er bedre kendt under navnet Rayon eller under deres varemærke eller undertypenavne som f.eks. viskose, lyocell, modal osv. Det vigtigste kendetegn ved alle disse fibre er, at de er fremstillet af naturlig cellulosemasse (eller i nogle tilfælde i dag af en del genanvendt cellulosemasse – som vi vil tale mere om nedenfor), og derfor betragtes de ikke som syntetiske. Cellulosefibre omtales dog også ofte i industrien som ”menneskeskabte cellulosefibre” (MMCF), fordi deres fremstilling kræver behandling med petrokemikalier for at tage cellulosemasse og regenerere den i en form, der gør det muligt at spinde fibre eller forarbejde dem til andre (mindre vigtige) anvendelsesformål som f.eks. film.

Nonaturlige fibre klassificeres ofte som “syntetiske”, hvis de stammer fra olie, “kunstige”, hvis de stammer fra bearbejdning af naturlige materialer, og begge dele kaldes tilsammen for “menneskeskabte fibre”.

Hvorfor er der fornyet interesse for cellulosefibre? Tecnon OrbiChem forstår, at den vigtigste drivkraft kommer fra brugen af blandinger af viskosestapler med bomuld eller syntetiske stabler med henblik på at give stoffet blødhed og fugtabsorberingsevne. Viskose har 50 % større fugtabsorberingsevne end bomuld, hvilket betyder, at et andet vigtigt afsætningsområde er hygiejnetørklæder. Har bæredygtigheden af en træfiber en rolle i forbindelse med fremme af viskose og lyocell? Tilbagemeldinger fra ejere af modebrands, der bruger forskellige typer syntetiske og naturlige fibre i tøj, tyder på, at forbrugernes købsvalg ofte ikke rigtig tager hensyn til fibertypen – mange forbrugere kender ikke forskellen på syntetiske og naturlige fibre – og derfor bliver efterspørgslen ikke altid drevet fra forbrugerniveauet i værdikæden på trods af de negative oplysninger, der cirkulerer i medierne om plastik og udskillelse af mikroplast fra tekstiler. Der er dog en vis tiltrækningskraft på markedet fra slutkunder, hvoraf nogle kan lide tanken om naturfibre. Nogle producenter af f.eks. undertøj eller sokker proklamerer, at de anvender bambusbaseret viskose.

På den anden side kan cellulosefibre tilbyde egenskaber, der ligger tættere på bomulds egenskaber end dem, som syntetiske fibre kan levere, og mærkevareejerne selv er bevidste om grønne målsætninger og behovet for, at verden reducerer afhængigheden af petrokemiske råmaterialer, der fører til stigende koncentrationer af CO2 i atmosfæren. Cellulosefibre fra naturlige råmaterialer synes derfor at være en attraktiv måde at imødekomme behovet for alternative, grønne løsninger til petrokemiske fibre med henblik på at dække verdens stigende efterspørgsel efter fibre.

Viscosefibre er meget bløde og behagelige og anvendes i stigende grad i artikler, der bæres tæt på huden (undertøj), eller i overtøj, hvor der lægges vægt på blødhed (cardigans, trøjer). Men næsten altid i blandinger med hårdere fibre, da viskose har en dårlig slidstyrke (sokker af 100 % viskose ville falde i stykker efter få gange at have været brugt). En voksende anvendelse er i servietter, hvor blødhed kombineres med vandabsorption og nedbrydelighed.

Tecnon OrbiChem har fulgt den stigende efterspørgsel efter fibre på verdensplan siden 1980, og nedenstående diagram viser udviklingen. Efterspørgslen efter fibre er meget stærkt forbundet med væksten i verdens samlede BNP, og dette er drivkraften bag den viste tendens. Den samlede efterspørgsel forventes at nå op på ~147 mio. tons i 2030 (som vist i diagrammet).

I betragtning af målet om at reducere CO2-udledningen synes det i første omgang oplagt at erstatte en del af efterspørgslen efter polyesterfibre, som vist i diagrammet, med cellulosefibre, om end fra et relativt lille udgangspunkt, hvor cellulosefibre kun udgør 6 mio. tons af den samlede efterspørgsel.

Cellulosefibre er imidlertid ikke så “grønne”, som den simple påstand om, at de er fra naturlige kilder, antyder. Cellulosefiberindustrien indrømmer selv frit, at der kunne og burde gøres mere for at gøre de kemiske processer til cellulosefibre mere miljøvenlige. De to vigtigste processer, der anvendes på verdensplan, er viskoseprocessen, som producerer næsten 90 % af verdens viskosefilamenter og korte fibre, og Lyocell-processen, som står for yderligere 10 %. Viskoseprocessen er afhængig af meget giftigt kulstofsulfid (CS2) som opløsningsmiddel, og selv om dette genvindes i processen, er der en udfordring i forbindelse med håndteringen af dette materiale samt udledning af affald i atmosfæren, herunder svovl i luften og svovlsyre. I de seneste år er standarderne blevet forbedret i takt med, at de nyeste teknologier er blevet mere udbredt.

Lyocell-processen anvender N-methylmorpholin-N-oxid (NMNO) som opløsningsmiddel og anses med reduceret affaldsmængde for at være mere miljøvenlig. Fokus på at mindske tilførslen af meget giftigt CS2 har ført til udviklingen af cellulosecarbamatprocessen, der i øjeblikket betragtes som den mest levedygtige mulighed for at erstatte eller eftermontere eksisterende viskoseteknologi.

Kina er i øjeblikket verdens absolut førende producent af viskosefibre. I 2019 var produktionen af viskosestapler i Kina på 3 672 kt ifølge tal fra China Chemical and Fiber Economic Information (CCFEI). Tecnon OrbiChem’s vurdering er, at verdensproduktionen i 2019 var 4.528 kt, hvilket betyder, at Kina tegnede sig for 81 % af den globale produktion.

Disse spørgsmål har givet anledning til yderligere udvikling af løsninger til “grønnere” cellulosefiberindustri med den mest omtalte udvikling er muligheden for genanvendelse. En række virksomheder og organisationer, der deltog i konferencen, beskrev fremskridt med hensyn til genanvendelse af cellulosefibre fra beklædningsfabrikker eller fra genanvendelse efter forbrugsforbruget tilbage til cellulosemasse. Det generelle princip er at udvinde cellulosefibre fra bomulds- eller viskoseaffald, beklædningsgenstande eller endog blandede tekstiler, der indeholder cellulosefibre, og ud fra disse at generere papirmasse, som kan blandes med nyt foder fremstillet af træ. Ifølge en kilde kunne der være 20 mio. tons bomuldsaffald om året og 10 mio. tons viskoseaffald om året til rådighed, selv om disse tal synes store i betragtning af, at bomuldsproduktionen ikke overstiger ~25 mio. tons om året.

Selskaber med sådanne projekter omfatter bl.a. den store fiberproducent Lenzing, der med sit REFIBRA™-mærke fremstiller Lyocell-fibre baseret på genbrug af bomuldsrester og har et virksomhedsmål om at reducere CO2-emissionerne med 50 % inden 2030, Infinited Fiber (Finland), der også anvender en CS2-fri proces og har forbindelser til store modebrands, og Re:newcell i Sverige, der også har sit Circulose®-masseprodukt, der er fremstillet ved at genvinde bomuld fra udtjent tøj. I Sverige arbejder Södra på opløsningsmasse fra genbrugte tekstiler, men det er stadig i udviklingsfasen. Södra hævder, at det langsigtede mål er at genbruge alle typer tekstilprodukter.

I Nederlandene har KNN Cellulose udviklet et produkt under navnet Recell®, hvor cellulosefibre genvindes fra spildevandsrensningsanlæg. KNN Cellulose har hidtil undersøgt brugen af dette materiale i kompositmaterialer, men man arbejder også på at fremme brugen i fibre.

En af hindringerne er tilgængeligheden af post-consumer tekstil/affaldstekstiler. Mens plast nu i vid udstrækning indsamles og genanvendes via kommunale indsamlinger, kan det samme ikke siges om tekstiler. Større tilgængelighed af sådanne genbrugsmaterialer til lave omkostninger ville helt sikkert hjælpe, og der er EU-initiativer til at gennemføre genbrugsordninger. Der søges leverandører og partnere, der har adgang til brugte tekstiler.

Dertil kommer, at mens de fleste genvindingsvirksomheder har haft succes med hvidfarvede bomuldsrester, er det betydeligt vanskeligere at håndtere post-consumer fibre, der indeholder blandede fibre og farvestoffer.

Produktionsomkostningerne eller omkostningerne ved genanvendelseskredsløbet for cellulosefiberprocessen er fortsat et problem. Ingen af producenterne har antydet, at produktionsomkostningerne kommer i nærheden af omkostningerne ved forarbejdning af jomfrucellulose, selv om der er en forventning om, at en større efterspørgsel fra forbrugerne via mærkevareejere efter “grønnere” produkter, bedre tilgængelighed af genbrugsmateriale og stordriftsfordele i takt med, at anlægsstørrelsen for genbrugsprodukter vokser, alle vil bidrage til, at produktionsomkostningerne kommer meget tættere på omkostningerne ved jomfrufiber.

Metsä Groups innovationsselskab Metsä Spring Ltd. og det japanske Itochu Corporation har etableret et joint venture og et testanlæg for en ny teknologi til omdannelse af papirmasse til tekstilfibre.

Andre udviklinger omfatter tilføjelse af hampefibre til blandingen for at fremstille “Lyohemp”. Dette er ved at blive undersøgt af TITK i Tyskland. Cellulosekilder fra grønne proteinafgrøder (græs) er ved at blive undersøgt af Aarhus Universitet i Danmark. Andre initiativer, der bidrager til en mindre CO2-intensiv økonomi, omfatter farvningsteknikker (undersøgt af Aditya Birla).

Rayonfibre undersøges med henblik på anvendelse, f.eks. til forstærkning af bilinteriørpaneler som et alternativ til petroleumsbaserede fibre.

Udtrykket “nanocellulose” anvendes til at henvise bredt til cellulose-nanokrystaller (CNC), som dannes ved syrehydrolyse af cellulosefibre. I USA er Cotton Incorporated en non-profit-organisation, der finansieres af bomuldsdyrkere med det formål at skabe øget værdi i bomuldsværdikæden. Den undersøger, hvordan man kan anvende CNC fra affald af genanvendt bomuld i kompositmaterialer. Målet er at skabe materialer med forbedrede egenskaber. Forskningsinstitutter, herunder Research Institutes of Sweden (RISE), undersøger fibre med nanocellulose.

Det er utænkeligt, at cellulosefibre vil komme i nærheden af at kunne erstatte syntetiske fibre inden for en overskuelig fremtid, da efterspørgslen efter polyester, polyamid osv. fortsat vil stige i takt med, at verdens befolkning vokser og verdens BNP stiger. Som det er tilfældet med bæredygtige kemikalier og polymerer generelt, er cellulosefibre et af de værktøjer, vi har til rådighed for at nå målene for reduktion af CO2-udledningen og for den globale opvarmning. Men der skal gøres mere for at støtte – genanvendelse af tekstiler og mærkeejeres og forbrugeres vilje til at betale højere priser for genanvendt materiale frem for at bruge flere skovressourcer. Med hensyn til syntetiske fibre og generelt er det, hvis efterspørgslen ikke reduceres, nødvendigt at satse langt mere på genanvendelse, hvis vi skal komme tæt på bæredygtighedsmålene.

Men cellulosefibre vokser (med en forventet CAGR på 2,8 % frem til 2025) hurtigere end visse modne fibre som akryl eller polyamid, i hvert fald på nuværende tidspunkt, på grund af deres blødhed og vandabsorption — bomuldslignende egenskaber.

Gillian Tweddle er Business Manager – Individual Project Studies hos Tecnon OrbiChem Ltd.