Vägen till en hållbar framtid går genom hållbar materialvetenskap

Wallenberg Initiative Material Science for Sustainability, WISE

Forskningsprogram om hållbara material, tillverkningsprocesser och cirkularitet – återbruk.

Värduniversitet:
Linköpings universitet

Övriga partneruniversitet:
Chalmers, KTH, Lund-, Stockholm-, Uppsala universitet och Luleå tekniska universitet

Beviljat anslag:

3 miljarder kronor 
2022–2033 

Hemsida

Bakom orden står Magnus Berggren och Olle Eriksson, programdirektör respektive vice programdirektör för Wallenberg Initiative Material Science for Sustainability, WISE.

– Trots att material är huvudorsaken till att vi har ett samhälle förknippat med negativ miljöpåverkan, är de samtidigt vårt viktigaste verktyg för att komma till rätta med det, menar Magnus samtidigt som han med ett skratt förklarar att det ursprungligen är Olle som har formulerat det.

De båda forskningsledarna är samspelta och fyller på varandras resonemang eller citerar varandra när de träffas för att berätta mer om programmet som startades 2022.

Även om det fanns en stark miljö av materialforskare att bygga på i Sverige så var hållbarhetsaspekten fram till dess inget samlande och framträdande drag inom forskningen, varken här eller internationellt.

Knappt om tid

Kunskap och framställning av nya material har utvecklat mänskligheten och våra samhällen genom hela historien, allt från brons och järn till nutidens halvledare som banat väg för dagens digitala samhälle. Men en stor del av materialen och det sätt som de bryts och framställs på har också bidragit till dagens miljöproblem eftersom de inte varit hållbara.

Sifforna säger sitt. Varje år utvinns 100 miljarder ton råvara i världen, i huvudsak metaller, mineraler, fossila ämnen och biomassa, för att skapa olika material – en summa som förväntas fördubblas till 2050. Utvinningen sker till stor del av icke förnybara ämnen vilket orsakar en stor belastning på miljö, samhälle och klimat. Världsproduktionen av material står för cirka 25 procent av de totala utsläppen av växthusgaser, och framställningen av metaller slukar cirka 8 procent av all mänskligt framställd energi.

– Var femte sekund producerar vi den mängd plast som räcker för att svepa in hela Eiffeltornet och under en timma framställer vi den mängd järn och stål som krävs för att bygga 20 nya torn, berättar Olle Eriksson som tagit exemplen från en bok av Ed Conway.

Att minska miljö- och klimatavtryck från de material vi använder i vår vardag och inom industrin är nödvändigt för att uppnå uppsatta klimat- och miljömål. Och det är bråttom.

– Vi har inte tid att vänta på att allt ska vara forskat färdigt i minsta detalj, som forskare tänker man oftast att det finns mer forskning att göra innan man vill gå vidare till tillämpningar, men den tiden finns inte riktigt längre. Nu måste vi göra allt parallellt; bedriva grundforskning, tänka på tillämpningar och gå vidare till innovation, det är en jätteutmaning, konstaterar Magnus Berggren.

– Utan att vi för den skull gör avkall på den vetenskapliga kvaliteten, fyller Olle Eriksson på med.

Samarbete med svensk industri

Därför menar de också att programmets forskningsarenor, som kallas WIRA, och som drivs i samarbete med flera industriföretag och de industridoktorander och industripostdoktorer som finns inom programmet är så viktiga.

– På så sätt lär vi av varandra. Vi får tillgång till problemställningar som vi annars kanske inte känt till och vi får en möjlighet att snabbt föra ut våra resultat i industrin. Det är något som kan kapa tidsaspekten och öka innovationsmöjligheten ytterligare.

Totalt är omkring ett 40-tal svenska företag på olika sätt delaktiga i programmet.

– Det som är så roligt och viktigt är att det inte bara är ett litet hörn av industrin, utan att det är brett, hela spektrat från stål, till elektrifiering till produktion, säger Olle Eriksson.

Ett annat exempel som de för fram är Knut och Alice Wallenbergs Stiftelses proof of concept-anslag.

– De ger forskare en möjlighet att bevisa att en vetenskaplig upptäckt är möjlig att spridas och nyttjas i samhället. En möjlighet att göra den forskning som krävs innan den blir investeringsbar och kommersialiseringsbar och kan tas vidare, förklarar Magnus Berggren.

Även om industrikontakter är en viktig del av programmet ligger det största fokuset på den grundvetenskapliga forskningen och den kunskapsuppbyggnad som bland annat sker inom programmets forskarskola.

– Det är roligt att vi lyckas attrahera unga forskare från hela världen och ungefär lika många kvinnor och män.

Programmet är ensamt i sitt slag även i internationell jämförelse, det finns inget liknade program med den storlek och bredd som WISE har.

– Vi har ingenjörer, materialvetare, kemister, fysiker och alla discipliner inom materialvetenskap och för alla material. Det är unikt, konstaterar de.

En annan viktig aspekt är tillgången till beräkningskapacitet och superdatorn Berzelius.

Vi hoppas WISE-programmet kan inspirera andra, inte bara i Sverige utan också internationellt.

Exempel på några konkreta forskningsprojekt inom programmet är bland andra att ersätta isoleringsmaterial som frigolit och glasfiberull med ett cellulosabaserat material, en annan forskargrupp jobbar med att göra betong mer hållbart och återvinningsbart, andra med möjligheten att ersätta sällsynta jordartsmetaller som till exempel i magnetiska material som bland annat används i vindkraftverk.

– Forskningen handlar inte bara om att hitta nya material utan också skapa hållbara tillverkningsmetoder och en cirkularitet genom återanvändning, påpekar Olle Eriksson.

Även om människans utvinning och produktion av material är orsaken till de klimatförändringar som vi ser i dag så menar Olle och Magnus att material också är lösningen.

– Hållbar materialforskning är avgörande för att vända utvecklingen. Och den kraft och energi som vi ser inom WISE-programmet, både bland forskare och inom industrin, gör att man blir hoppfull.

Text Carina Dahlberg
Foto Thor Balkhed