fler fakta

Sulfit och sulfat

Carl Daniel Ekmans första uppfinning var ett fotogenkök. Det bestod av en ställning med huv som placerades ovanför en fotogenlampa. Han tog patent på uppfinningen 1869.

Redan på sin tid framställde Carl Daniel Ekman ett slags artificiellt silke.
Han blev emellertid aldrig förknippad med konstsilkeframställning, som genom bland annat Domsjö i Örnsköldsvik kan bli framtidens område för sulfitbruken.

Medalj till Ekmans minne
Svenska Pappers- och Cellulosaingeniörsföreningen, SPCI, tog till Carl Daniel Ekmans ära fram en belöningsmedalj.
Den delades ut för första gången 1929, och flera personer med bakgrund från KTH har fått den.

I dag är det sulfat-processen, som är basisk och kan innehålla de flesta vedråvaror, som huvudsakligen används för att framställa papper runt om i världen.
Men fibrer från sulfit ger ett ljusare, finare tryckpapper.

I

Under andra halvan av 1800-talet började efterfrågan på papper att öka.
Papperet i sig var inte något nytt: Redan de gamla egypterna använde för 4500 år sedan papyrusrullar (från växten papyrus) att skriva på.

För 2000 år sedan kom sedan det första riktiga pappret, berättas i en utställning på Tumba bruksmuseum.
Papper kan definieras som ett material där fibrerna, till exempel träfibrer, först skiljs från varandra och sedan sätts samman igen.

Det äldsta fortfarande bevarade pappret tillverkades i Kina av lin, även om man ganska snart kom att blanda bland annat bark och tyg i massan.

I Sverige började man tillverka papper på 1400-talet och då av gammal textillump som man stampade sönder till fibrer.

Lump var emellertid tidvis en bristvara ”eftersom de flesta använder sina kläder tills de totalt tjänat ut”, berättar Tumba bruksmuseum.
I stället började man experimentera med att framställa papper från trämassa.

Intresset för att läsa böcker hade ökat, vilket skapade större behov av mer och bättre papper. Det gällde inte bara i Sverige – i både Europa och Amerika provades olika metoder för att få fram ett papper med bra kvalitet.

– Först gjordes papper mekaniskt, det vill säga man slipade ner ved till massa. Då slipades stocken mot en stor sten och man fick fram papper av den typ som då användes som tidningspapper, säger Monica Ek, professor i träkemi och chef för avdelningen träkemi och massateknologi på KTH.

– Nackdelen var att papper som framställs på det viset lätt blir gult och att pappersfibrerna inte blir så starka. Därför experimenterade man under andra halvan av 1800-talet med metoder som på kemisk väg kunde frilägga fibrerna.

Och det var här som Carl Daniel Ekman tog fram sulfitprocessen som kom att helt förändra papperstillverkningen. Kvaliteten blev bättre, och med stor tillgång på träråvara kunde också kvantiteten öka.

Carl Daniel Ekman föddes i Kalmar 1845 och visade tidigt ett stort intresse för naturvetenskapliga ämnen, berättar Torsten Althin i levnadsbeskrivningen ”Carl Daniel Ekmans liv och person”.

Han flyttade till Stockholm som 16-åring och efter att ha gått som lärling på apoteket Ugglan sökte han vidare till Teknologiska Institutet, den skola som i dag är KTH. Där utbildade han sig till civilingenjör med inriktning kemi.

Några år efter sin examen fick Carl Daniel Ekman anställning på Bergviks trämassefabrik, och det var där som han skulle komma att utveckla sulfitmetoden.

Nordisk familjebok berättar hur han redan tidigare hade experimenterat för att hitta en metod att på kemisk väg frigöra cellulosafiber ur vedmassa.

Vid Bergvik lyckades han 1874 ”genom kokning af trä i en lut af surt magnesiumsulfit framställa kemisk trämassa i fabriksmässig skala”.
Processen fungerade genom att trämassan fick koka under tryck i en vätska som innehöll bland annat svavelsyra.

– Sulfitkokning innehåller sura kemikalier, svaveldioxid och vätesulfitjoner, som tar bort ligninet, det vill säga det som ger färg till massan, samtidigt som man behåller cellulosafibrerna, berättar Monica Ek.

Men även om uppfinningen i sig var revolutionerande för sin tid så fanns det också nackdelar:
Pappersfibrerna var inte så starka att de skulle kunna fungera i pappersprodukter som till exempel kartonger.

Dessutom saknades ett bra system för att ta hand om de kemikalier som processen tog fram.
Carl Daniel Ekman började senare arbeta på en sulfitfabrik i England, men fick se fabriken stänga sedan ett närliggande kalkbrott förorenades med svavelsyra.

– Tidigare gick väldigt mycket sulfit rakt ut i naturen, och det blev föroreningar. I dag finns en helt annan miljömedvetenhet, och man använder så lite kemikalier som möjligt, berättar Monica Ek.

– Under 1990-talet kom ett stort miljötänk och man slutade att bleka papper med klor. I dag används bland annat syrgas och väteperoxid, säger hon.

Tidigare kunde man ibland känna en stickande, lite sur lukt som lagt sig över en ort med sulfitbruk. I dag känner man den sällan. Det finns dessutom bara ett fåtal bruk kvar, jämfört med i början av 1960-talet då det fanns ungefär 60 sulfitbruk i Sverige.

I stället har allt fler sulfat-bruk tagit över, och det är den processen som i dag huvudsakligen används för att framställa papper runt om i världen.

En viktig skillnad mellan de två processerna är att sulfitmetoden oftast är sur, bland annat svaveldioxid används vid framställningen, och trämassan görs helst på gran.

Sulfatmetoden är basisk och de flesta vedråvaror kan användas. Sulfatmetoden ger också starkare pappersfibrer, och det papper som framställs kan återanvändas mer.

Fibrer från sulfit ger i stället ljusare, finare tryckpapper.
Men framför allt finns det ett annat spännande framställningsområde för sulfitprocessen – nämligen viskosfibrer.

– När användningen av tryckpapper minskar, så måste skogsindustrierna i stället hitta andra områden att verka i. Då är sulfitprocessen väldigt bra för att göra textilfiber, förklarar Monica Ek.

– I slutet av 1950-talet kom alltmer plast- och syntetmaterial för textilier, till exempel polyester. Men för att framställa de materialen behöver man använda olja. Om man i stället kan använda ved eller skog för att ta fram textilfibrer är det hållbarhetsmässigt bättre, berättar hon.

Ett exempel är fabriken Domsjö i Örnsköldsvik, som för några år sedan köptes av ett indiskt företag och nu har utvecklat och anpassat sin process till att enbart framställa viskos. Detta kan vara framtidens område för sulfitbruken.

– Bomullen kommer inte längre att räcka till hela världen. I stället tror jag att vi får se en framtid där vi även använder mer fibrer som bambu, eukalyptus, lin och hampa, men framför allt vedmassa till textilier.

– Att använda trä är bra eftersom det finns stora volymer råvara, och den är väldigt miljöanpassad, säger Monica Ek.