I mitt examensarbete vill jag undersöka och utveckla en mer hållbar lösning till dagens förpackningar i plast som numera används och produceras. 1 280 000 ton plastråvara sattes på den svenska marknaden under 2019 och av denna mängd uppgick total plastmängd av plastprodukter till 660 000 ton (Naturvårdsverket, 2022). En betydande andel av denna plast används i förpackingsindustrin (Upphandlingsmyndigheten) där dessegenskaper oftast betraktas som nödvändiga. Emellertid, genom att använda andra material som är mer hållbara, kan det vara möjligt att hitta andra alternativ. För att minska användningen av plastförpackningar har jag designat en kollektion av förpackningar i ett biologiskt nedbrytbartmaterial för oljebaserad hudvård och kosmetika, så som hudolja,fettade krämer och ögonskugga. Genom att tillämpa användningen av ett biologiskt nedbrytbart material kan förbrukningen minska av plastprodukter som tillverkats från fossila bränslen. Detta är särskilt relevant eftersom de flesta förpackningar i dagens samhälle går till förbränning snarare än återvinning (SCB, 2022). För att uppnå detta mål utforskades olika komponenter i form av ett material som kan användas som ett alternativ till traditionella förpackningar i plastmaterial. Mitt designförslag resulterade i förpackningar tillverkade av en grund från alger och äggskal till ett biobaserat och biologiskt nedbrytbart material. Jag hade som utgångspunkt att återskapa äggets material i form av styrka och tålighet som till största del består av kalciumkarbonat. Äggskal är även en restprodukt i Sverige som vi har en tillgång av då svensken i genomsnitt äter ett halvt ägg om dagen, cirka 207 ägg per år. Under påskveckan ökar vår konsumtion av ägg med det dubbla, då konsumerar vi totalt 2000 ton ägg (Från Sverige, 2021). Denna mängd av äggskal resulterar i en resurskälla som jag ser att äggskalen kommer till användning av i form av ett nytt material. För att stärka materialet lades det till ytterligare en komponent som är brunalg. Brunalg är likaså här ett material från naturen som är biologiskt nedbrytbart och har en mer positiv inverkan på miljön. För mig är det viktigt att arbeta med material som produceras i Sverige för att knyta an hela cirkeln av hållbarhet. Alger är även ett klimatsmart och hållbart vattenbruk som förbättrar havsmiljön i och med att alger odlas i havet behöver man varken vattna eller gödsla skörden, utan den sköter sig själv tills det är dags att skörda (GU, 2021).

Jordens resurser används åt att tillfredsställa människans livsstil vilket har lett till att jorden har börjat säga ifrån genom klimatförändring eftersom den inte klarar av det som människan gör. Hållbarhet är ett av de viktigaste ämnena i dagens samhälle och aldrig har det varit viktigare att tänka på miljön och hur man inte skadar den. Hållbarhet är ett ämne som det bedrivs mycket forskning kring, vilket företaget RISE lägger stora resurser på. De har tagit fram ett nytt material som baseras på träavfall, eftersom de vill undersöka ifall människan kan återanvända något som inte har ett värde och ge det ett nytt värde och nytt liv. I ett samarbete med RISE har jag undersökt detta material som kallas för White Wood och fått i uppdrag att hitta ett användningsområde för materialet baserat på dess egenskaper. Forskningen kring White Wood har inte ännu kommit till stadiet där det kan börja produceras i stor skala, då det krävs en hel del fortsatta studier innan det steget kan tas. Målet med min studie har varit att hitta ett lämpligt användningsområde för White Wood när det är redo att ta det steget. Jag har använt mig av Material Driven Design metoden då detta är ett materialdrivet arbete som utgår ifrån materialets egenskaper och möjligheter. Jag har haft ett öppet sinne och låtit materialet och utforskandet av detta ta mig framåt, men mina tidigare erfarenheter och kunskaper har också varit till stor nytta. Genom att utmana och testa gränserna för White Wood så har jag upptäckt unika egenskaper och tillverkningsmetoder. Denna summering använde jag mig av för att sedan kunna placera White Wood inom elektronikområdet och ge konkreta produktförslag. Jag hoppas att mitt bidrag inom denna forskning kommer till nytta och kan inspirera till ökad hållbarhet nu och för framtiden.

Syftet med detta masterprojekt var att undersöka möjligheten att använda biobaserat, mjukgjort natriumalginat (NaAlg) som enzymbärare. Alginaterna görs traditionellt bearbetbara genom att tillsätta olika mjukgörare, såsom polyoler (glycerol, sorbitol, etc.), i detta arbete användes glycerol. Den experimentella aspekten av projektet involverade beredning i laboratorieskala av prover, som omfattade blandning, varmpressning, potentiell behandling med nedsänkning i kalciumbad och efterföljande torkning. Förlusten av kemikalier under bearbetningen kvantifierades med hjälp av termogravimetrisk analys (TGA) och ultraviolett-synlig spektroskopi (UV-Vis). De preparerade bearbetade proverna karakteriserades genom extraktionsexperiment. Under den första halvan av projektet undersöktes färgämnesladdningen av proverna för enkelhets skull. Senare byttes den laddade föreningen ut mot enzymer. UV-Vis-mätningar användes i båda fallen för att effektivt karakterisera proverna. De initialt preparerade mjukgjorda natriumalginatproverna var för känsliga och löstes lätt i vatten. Följaktligen utfördes experiment för att förbättra stabiliteten hos matrisen till en tillräcklig nivå genom jonbyte av natriumjoner till kalciumjoner. Denna process förbättrade avsevärt vattenstabiliteten hos proverna. Av resultaten verkar det som om frisättningen av den laddade föreningen kan kontrolleras genom jonbytesbehandlingen. När väl förbättrad vattenstabilitet hos matrisen upptäcktes, undersöktes effekten av mjukningsmedlet genom att ändra blandningsförhållandet för glycerol. Det visade sig att nivån av glycerol i provet är omvänt proportionell mot den laddade föreningens återhållbarhet. De enzymladdade proverna implementerades först med användning av lipasenzymer på grund av att de var lättillgängliga i laboratoriet. Inom kort visade det sig att analysen för att kvantifiera lipasaktivitet utförs i 2-metyl-2-butanol (2M2B), vilket inte orsakade någon svullnad i proverna som observerats tidigare. Därför byttes det laddade enzymet till Horseradish Peroxidase (HRP). Det visade sig att HRP-laddade prover hade aktivitet efter bearbetning. De vattenstabiliserade HRP-laddade proverna hade mätbar aktivitet under fyra timmars exponering för analysen. Förutom enzymatisk analys övervakades frisättningsprofilen för protein också med användning av Bradford-analysen. Man såg att efter en initial måttlig frisättning av enzymerna, planade frisättningen ut och upphörde efter fyra timmar. Resultaten av Bradford-analysen överensstämde med de enzymatiska aktivitetsmätningarna. Det bör noteras att den ursprungliga formuleringen av projektet var starkt baserad på en nyligen utvecklad bearbetningsmetod, extrudering för alginatkompositer. Tyvärr gjordes inga tester med extrudering på grund av tekniska svårigheter med instrumentet. / The aim of this master project was to investigate the possibility to use bio-based, plasticized sodium alginate (NaAlg) as enzyme carrier. The alginates are traditionally made processable by adding various plasticizers, such as polyols (glycerol, sorbitol, etc.), in this work glycerol was used. The experimental aspect of the project involved the lab-scale preparation of samples, which encompassed compounding, hot pressing, potential treatment with a calcium bath immersion, and subsequent drying. The loss of chemicals during processing was quantified using Thermogravimetric analysis (TGA) and Ultraviolet-Visible spectroscopy (UV-Vis). The prepared processed samples were characterized by extraction experiments. In the first half of the project, the colorant loading of the samples was investigated for simplicity. Later the loaded compound was exchanged for enzymes. UV-Vis measurements were employed in both cases to characterize the samples effectively. The initially prepared plasticized sodium alginate samples were too sensitive and readily dissolved in water. Consequently, experiments were performed to improve the stability of the matrix to a sufficient level by ion exchange of sodium ions to calcium ions. This process significantly improved the water stability of the samples. From the results, it seems the release of the loaded compound can be controlled by the ion exchange treatment. Once enhanced water stability of the matrix was found, the effect of the plasticizer was investigated by changing the mixing ratio of glycerol. It was found that the level of glycerol in the sample is inversely proportional to the restrainability of the loaded compound. The enzyme loaded samples first were implemented by the use of lipase enzymes due to being readily available in the laboratory. Shortly, it was found that the assay to quantify lipase activity is performed in 2-methyl-2-butanol (2M2B), which did not cause any swelling in the samples as observed before. Therefore, the loaded enzyme was switched to Horseradish Peroxidase (HRP). It was found that HRP loaded samples possessed activity after processing. The water stabilized HRP loaded samples possessed measurable activity over four hours of exposure to the assay. In addition to enzymatic assay, the release profile of protein was also monitored using Bradford assay. It was seen that after an initial moderate release of the enzymes, the release leveled off and stopped after four hours. The results of the Bradford assay aligned with the enzymatic activity measurements. It should be noted, that the original formulation of the project was heavily based on arecently developed processing method, extrusion for alginate composites. Unfortunately,no tests were performed with extrusion due to technical difficulties with the instrument.

Under det här kandidatexamensarbetet har protein-nanofibers påverkan på material undersökts genom att jämföra fibrillerade filmer med ofibrillerade. Sojaproteinisolat fibrillerades under förhållandena pH 2 och 85 ◦C under minst ett dygn och de syntetiserade nanofibrerna analyserades med Thioflavin T (ThT) fluorescens och atomkraftsmikroskopi (AFM). Spektra från analysmetoden ThT fluorescens indikerade på förekomsten av β-flak och analyserna med AFM visade på att fibrerna hade en morfologi som är karakteristisk för protein-nanofibrer. Resultaten antyder att de parametrar som påverkar morfologin hos fibrerna är fibrilleringstid och typ av protein. De gjutna filmerna från fibrillära respektive ofibrillära proteiner var sammanhängande bortsett från vissa sprickor. Värdena på E-modulen från AFM visade att det fibrillerade materialet var mer heterogent än det ofibrillerade. Filmer med sammanhängande yta erhölls vid tillsats av det mjukgörande additivet glycerol. Slutligen, material av både fibrillär och ofibrillär form kan framställas, däremot krävs vidare forskning för att optimera materialens egenskaper. / During this bachelor thesis project, the impact of protein nanofibers on materials has been analysed by comparing films made from fibrillar and non-fibrillar protein. Fibrillation of soy protein isolate was performed during at least 24 hours at pH 2 and a temperature of 85 ◦C. Analysis of the nanofibers was made with Thioflavin T (ThT) fluorescence and atomic force microscopy (AFM). The spectra from ThT Fluorescens indicated the presence of β-sheets and AFM confirmed that the fibrils had a morphology that is characteristic of protein nanofibers. The results indicated that heating time and protein type were the parameters which had the largest impact on the morphology of the fibrils. The synthesised films from both fibrillar and non-fibrillar protein were coherent with exception of some cracks. The elastic modulus from AFM indicated that the fibrillar film was more heterogeneous compared to the non-fibrillar film. To attain coherent films, the plasticising agent glycerol was added. To summarise, both fibrillar as well as non-fibrillar materials were successfully synthesised, however, further research is necessary to optimise the properties of the material.

Due to the rapid development of technology, electrical products are being shipped all over the world. The electronic components have gotten greater in capacity but are smaller in size, making them sensitive to electrostatic discharge (ESD). ESD packaging protects sensitive components from electrostatic discharge and electrical fields. There are different types of packaging solutions depending on the sensitivity of the product. Rigid packaging of insulating paperboard, impregnated with a thin, conductive carbon layer was used in this study. The conductive material is supposed to lead the static electricity away from the product, to the packaging which is insulated, where it safely can discharge. The inside of the packaging, normally dressed in a foam to protect the device inside, is supposed to be replaced with paperboard. The purpose of this master thesis is to investigate whether or not an ESD-packaging can be created by coating a paperboard with a dispersion containing nanographite and nanocellulose. Solid Bleached Board is a paperboard made by the mill Iggesund Paperboard, used for graphical products and packaging of high quality. Paperboard is made from cellulose, an environmentally sustainable raw material from the forest. Classifications of materials used in ESD packaging-solutions are divided into how quickly electricity moves through the material. Carbon is normally within the range of 10^2 to 10^6 Ω for sheet- and volume resistance. Maximal charge and maximal electrical discharge of the packaging are by standard not supposed to exceed 100 V and 50 nJ. Two different nanographite dispersions with different binders (polyvinyl alcohol and cellulose nanofibres) have been made. These have been coated onto the paperboard using a bench-coater. Measurements of ESD- and paperboard-properties have been performed onto the paperboard. The measured values were within the range of what was considered acceptable to be able to create an ESD packaging. The prototype was designed materially with solid bleached board, coated with a dispersion made of 220g nanographite, 22g cellulose nanofibres and 3791g water with a solid content of 8,2%. The design has been developed with the company's existing packaging in mind together with information about the already existing ESD packages. The results from the measurements show that it is fully possible to create and produce ESD-packaging, but needs further testing after this thesis. Societal, ethical and environmental aspects have been considered during the entire study. / På grund av den snabba tekniska utvecklingen transporteras elektriska produkter över hela världen. Elektroniska komponenter har fått större kapacitet men är mindre i storleken vilket gör dem känsliga för elektrostatisk urladdning (ESD). ESD-förpackningar skyddar känsliga komponenter från elektrostatisk urladdning och elektriska fält. Det finns olika typer av förpackningslösningar beroende på produktens känslighet. Styva förpackningar av isolerande kartong, impregnerade med ett tunt, elektriskt ledande kolskikt användes i denna studie. Det ledande materialet leder den statiska elektriciteten bort från produkten, till förpackningen som är isolerad, där den säkert kan urladdas. Förpackningens insida, som normalt är klädd med ett skum för att skydda produkten inuti, är tänkt att ersättas med kartong. Syftet med examensarbetet är att undersöka om en ESD-förpackning kan skapas genom att bestryka ett kartongark med en dispersion innehållande nanografit och nanocellulosa. Homogen helblekt kartong (Solid Bleached Board, SBB) är en kartong tillverkad av pappersbruket Iggesund Paperboard, som används för grafiska produkter och förpackningar av hög kvalitet. Kartong är tillverkad av cellulosa, ett miljövänligt och hållbart material från skogen. Klassificeringar av material som används i ESD-förpackningar är indelade i hur snabbt elektricitet rör sig genom materialet. Kol ligger normalt inom intervallet 10^2 till 10^6 Ω för yt- och volymresistans. Maximal uppladdning och maximal elektrisk urladdning av förpackningen ska inte överstiga 100 V och 50 nJ. Två olika dispersioner med olika bindemedel (polyvinylalkohol och cellulosa nanofibrer) har tillverkats. Dessa har bestrukits på kartongen med en bänkbestrykare. Mätningar av ESD- och kartong-egenskaper har utförts på kartongen. Mätdata låg inom det intervall som ansågs vara acceptabelt för att kunna skapa en ESD-kartong. Prototypen, sample B, är designad materiellt med homogen helblekt kartong, bestruken med en dispersion gjord av 220g nanografit, 22g cellulosa nanofibrer och 3791g vatten med en torrhalt på 8,2%. Designen har utvecklats med företagets befintliga förpackningar i åtanke tillsammans med information om de redan existerande ESD-förpackningarna. Resultaten från mätningarna visar att det är fullt möjligt att skapa och producera ESD-kartong, men det kräver ytterligare tester efter denna studie. Samhälleliga-, etiska- och miljöaspekter kommer att beaktas under hela studien.

Lergjord is a thesis that puts emphasis on the possibility of innovation by using local biobased material in the building industry of Skåne in Sweden. The thesis examines if rammed earth can be used in the implementation of LFM30 (Translated into English: Local Sustainable Goals in Malmö by 2030). By use of qualitative research methods, views on rammed earth as a building technique was explored by three stakeholders. This research has concluded if rammed earth is possible in Skåne as a conventional material in the future. We (Ludvig Dovberg and Tobias Löfgren) have examined the practical aspect of rammed earth on Urban Living Lab in the municipality of Lund by the use of local clay material from excavation for an expansion of a new railway between Malmö and Lund in collaboration with Trafikverket. This thesis concludes that rammed earth is feasible with clay from the excavation masses through project LERGJORD. Also, due to the vast quantity of it the resource might be useful for future rammed earth projects in Skåne. However, the building technique itself has some major drawbacks such as time-consumption and the knowledge gap is easily addressed. Although, there has been a development of a pre-fabrication concept of the building technique in Germany since the late 1990s, that could be a solution to the problem. The thesis also concludes that  higher education and research is compulsory to establish a knowledge base for architects to work by. The case study showcased that a standardization of the material is needed to prevent vast material testing before being accepted for construction, like the Lehmbau-praxis in Germany. According to the material’s low impact in CO₂-emission and circularity this resourceful extraction could be of interest by the members of LFM30 to implement in the building industry of Skåne. / Lergjord är ett arbete som undersöker möjligheten till innovation genom att utnyttja lokala biobaserade material i Skåne i Sverige. Arbetet undersöker om stampad jordbyggnad kan användas för att genomföra de Lokala Färdplansmålen som Malmö Stad sätter fram till år 2030 (förk. LFM30). Genom kvalitativa forskningsmetoder undersöktes stampad lerjord som byggnadsteknik hos tre intressenter. Studien har sammanfattat möjligheten om hur stampad lerjord i Skåne kan bli ett konventionellt byggmaterial i framtiden. Vi (Ludvig Dovberg och Tobias Löfgren) har utvärderat den praktiska aspekten i stampad lerjord på Urban Living Lab i Lund med användandet av lokal lerjord från utgrävningar av tillbyggnation för järnvägsspår mellan Malmö och Lund i samarbete med Trafikverket. Arbetet visar att stampjordstekniken är möjlig med utvunnen lera från schaktmassorna mellan Lund och Malmö med hänvisning till projekt LERGJORD. Med tanke på den stora kvantitet av lera som finns kan denna utvinning vara användbar för andra projekt i Skåne. Hursomhelst, byggtekniken besitter på utmaningar såsom tidskrav och kunskapsluckan är tämligen lätt att adressera. Trots det, har ett prefabriceringskoncept inom byggtekniken utvecklats sedan slutet på 1990-talet i Tyskland, som kan vara en lösning på problemet. Arbetet tyder också på att högre utbildning och forskning krävs för att etablera en kunskapsbas som arkitekter kan arbeta vidare på. Fallstudien visar på att en standardisering av materialet krävs för att undvika långa och omständliga materialtester innan godkännande för konstruktion, likt Lehmbau-lagstiftningen i Tyskland. Materialets låga klimatpåverkan och cirkularitet gör det relevant för LMF30’s medlemmar att se vidare på alternativet för implementering i den skånska byggindustrin.

Den globala efterfrågan på textila produkter ökar ständigt, samtidigt som branschen står inför stora utmaningar gällande dess höga klimat- och miljöpåverkan. Omkring 65 miljoner ton syntetiskt material framställs årligen, där polyester står för 82% och dominerar marknaden. Polyester (PET) tillverkas från fossila råvaror, det vill säga icke-förnybara källor, vilket bidrar till en ökad andel CO2 i atmosfären, vilket i sin tur leder till en förhöjd medeltemperatur. För att lyckas minska koldioxidavtrycket med 30% fram till år 2030 behövs flera åtgärder genomföras. Bioplaster kan komma att bidra till en mer hållbar livscykel, då de jungfruliga polymererna tillverkas av förnyelsebara eller återvunna råvaror. Denna rapport söker svar på effekten av att ersätta konventionell polyester med biobaserade polymera material i textila produkter. Studien ger en inblick i fibervalets klimatpåverkan under framställning, användarfasen och hantering vid end-of-life som en del av vägen mot en cirkulär ekonomi. Arbetet utgår ifrån en produkt tilldelad från uppdragsgivaren BRAV Norway, Lundhags. Med hjälp av en litteraturstudie och Higg MSI, som mäter klimatpåverkan cradle-to-gate, utvärderas och jämförs återvunnen polyester (rPET), polytrimetylenteftalat (Bio-PTT), polyetenfuranoat (PEF), polyetentereftalat (Bio- PET), polymjölksyra (PLA), polybutensuccinat (PBS) och polyhydroxialkanoater (PHA). I teorin kan samtliga biobaserade material som undersökts spinnas till textila fibrer, vissa finns redan på marknaden och andra är under utvecklingsfasen. Resultatet i Higg MSI visar att råvarans ursprung har en inverkan, men att de biobaserade råvaror inte alltid leder till en lägre klimatpåverkan, här kan återvunna fossilbaserade material uppvisa bättre resultat. Biobaserade material är fördelaktiga ur den synpunkt att de utvinns från förnybara källor, vilket bidrar till lägre koldioxidutsläpp längs hela värdekedjan. Konceptet kring bioekonomi stärker tillämpningen av biopolymerer, då materialet kan övergå från den tekniska till biologiska cykeln enligt Ellen MacArthus fjärilsdiagram. Hanteringen när produkten når end-of-life avgör om man kan närma sig ett cirkulärt kretslopp. Bionedbrytningsbara polymerer ingår i en open-loop- För en cirkulär ekonomi eftersträvar man att material skall ingå i en closed-loop samt uppnå så lång livslängd som möjlig för att minska den totala klimatpåverkan, vilket kan var kritiskt för de bionedbrytningsbara material. I detta område krävs mer efterforskning. Bio-PET och PEF är fördelaktiga då de går att framställa och återvinna i samma strömmar som PET. Det är även avgörande hur stor tillgängligheten är, möjlighet för återvinning och materialets egenskaper när det kommer till val av fibrer för en minskad klimatpåverkan. Bland de bionedbrytningbara materialen är PLA den mest lämpade. Polyester är i dagsläget svårt att ersätta med ett annat polymert material som avsevärt förbättrar produkten under användarfasen. Forskningen som bedrivs leder till ökad tillgång av de biobaserade materialen samt förbättrade egenskaper under användarfasen. Biobaserade material är ett bra komplement till återvunna material för att fasa ut tillverkningen av jungfruliga material. / The global demand for textiles is constantly increasing, and at the same time the textile industry is facing major challenges regarding its significant impact on the climate and the environment. Approximately 65 million tons of synthetic materials are produced annually, with polyester accounting for 82% and dominating the market. Polyester (PET) is produced from non-renewable resources, increasing the share of CO2 in the atmosphere and contributing to higher average temperatures. Several measures need to be implemented to reduce CO2 emissions by 30% until 2030. Bioplastics have the potential to contribute to a more sustainable life cycle because they are made from renewable or recycled raw materials. The purpose with this report is to investigate the impact of replacing conventional polyester with bio-based polymeric materials in textile products. The study will provide insight into the climate impacts of fiber choices production, usephases, and waste management as part of the transition to a circular economy. The study is based on products provided by the Norwegian company BRAV (Lundhags). The information is based on a literature review and the Higg MSI, and is based on cradle-to-gate. Recycled polyester (rPET), polytrimethylenephthalate (bio-PTT), polyethylenefuranoate (PEF), polyethyleneterephthalate (bio-PET), polylactic acid (PLA), and polybutenesuccinate (PBS) and polyhydroxyalkanoate(PHA) were evaluated and compared in terms of their impact on the climate, recycled PET and polytrimethylene (BPET) shows the best result. Theoretically, all of the biobased materials considered can be spun into fiber, some are already on the market, and others are still under development. The result from HiggMSI shows that the source of the raw material has an impact, but biobased raw materials doesn't necessarily have a lower impact on climate and conversely, fossil-based recycled feedstock may show better results. Bio-based feedstocks are advantageous in that they are extracted from renewable resources and contribute to lower carbon emissions throughout the value chain. The concept of bioeconomics enhances the application of biopolymers because it allows materials to move from the technological cycle to the biological cycle according to the Ellen MacArthus butterfly diagram. Waste management determines whether a material can be moved closer to a circular cycle or not. Biodegradable polymers are part of an open-loop, and in a circular economy, the goal is for materials to be part of this system. It is also desirable to achieve the longest possible lifetime to reduce the impact on climate, which is critical for biodegradable materials and requires further research in this area. Bio-PET and PEF have the advantage that they can be produced and recycled in the same stream as PET. In addition, availability, recyclability, and properties are important to consider when choosing fibers to reduce climate impact. Among biodegradable materials, PLA is the most suitable. Polyester is currently difficult to replace with other polymeric materialsals can significantly improve products during the usephase. As research continues, access to biobased materials will increase and their properties will improve. Biobased materials are an effective complement to recycled materials and can help phase out the production of virgin materials.

The energy sector represents the biggest contributor to global climate change. The concurring efforts to decarbonise electricity and heat generation contribute to the ongoing expansion of renewable energy systems.  The European wind power (WP) capacity is expected to triple by the year 2030, with onshore wind farms accounting for over 80% of new installations. This upswing entails critical demands for construction materials, shifting environmental burdens to the construction phase, compared to the use-phase hotspot of fossil resources. To counteract these magnified impacts, emerging innovations are disrupting conventional wind turbine (WT) technologies. To assess these developments, this study evaluates the future environmental impacts of WP production in Sweden using the emerging prospective life cycle assessment (pLCA) methodology. Six explorative foreground scenarios are developed for a generic Swedish WP plant in the year 2050. The scenarios build on projected national capacity developments, as well as identified key processes of hydrogen-based steel and concrete, as well as wooden WT towers. In addition, the application and propagation of the integrated assessment model REMIND-SSP2-NDC-2050 is deployed to project socio-economic changes in the background system.   Compared to the reference year 2020, all six scenarios show clear improvements of the climate change contribution. Especially “green” materials and wood towers promise significant future potential to accelerate a sustainable transition of Swedish WP production. The combined introduction of green steel, concrete, and hydrogen results in the overall best environmental performance, reducing the global warming potential by 47% from 6,3 g CO2eq per kWh in 2020 to 3,34 g CO2eq per kWh in 2050. However, burden-shifting occurs in particular for cancerous human toxicity and the occupation of agricultural land. While inheriting only 8% higher GWP, the wood tower scenario avoids the shifted effect on human toxicity but increases land occupation and terrestrial acidification even further. For all six scenarios, critical pressures emerge for non-fossil elements resulting from the growing demand for permanent magnet materials. The study’s results highlight a promising outlook for Swedish WP production by 2050 and the corresponding importance of pLCA to facilitate a sustainable transition of the energy sector. / Energisektorn är den sektor som bidrar mest till den globala klimatförändringen. De samtidiga insatserna för att minska koldioxidutsläppen från el- och värmeproduktion bidrar till den pågående utbyggnaden av förnybara energisystem.  Den europeiska vindkraftskapaciteten (WP) förväntas tredubblas fram till år 2030, och vindkraftsparker på land står för över 80% av de nya installationerna. Detta uppsving medför en kritisk efterfrågan på byggmaterial, vilket innebär att miljöbelastningen flyttas från användnings- till byggfasen. För att motverka dessa ökade effekter finns det nya innovationer som förändrar den konventionella tekniken för vindkraftverk (WT). För att bedöma denna utveckling utvärderas i denna studie den framtida miljöpåverkan från produktionen av vindkraftverk i Sverige med hjälp av den nya prospektiva livscykelanalysmetoden (pLCA). Sex explorativa förgrundsscenarier utvecklas för en generisk svensk WP-anläggning år 2050. Scenarierna bygger på förväntad nationell kapacitetsutveckling, samt identifierade nyckelprocesser för vätgasbaserat stål och betong, samt WT-torn av trä. Dessutom används tillämpningen och spridningen av den integrerade utvärderingsmodellen REMIND-SSP2-NDC-2050 för att projicera socioekonomiska förändringar i bakgrundssystemet.   Jämfört med referensåret 2020 visar alla sex scenarierna tydliga förbättringar av bidraget till klimatförändringarna. Särskilt ”gröna” material och trätorn har en betydande framtida potential för att påskynda en hållbar omställning av svensk WPproduktion. Det kombinerade införandet av grönt stål, betong och vätgas resulterar i den övergripande bästa miljöprestandan, vilket minskar den globala uppvärmningspotentialen med 47% från 6,3 g CO2eq per kWh 2020 till 3,34 g CO2eq per kWh 2050. Det sker dock en omfördelning av bördorna, särskilt när det gäller cancerframkallande toxicitet för människor och ianspråktagande av jordbruksmark. Trätornsscenariot, som endast har 8 % högre GWP, undviker rebound-effekten för humantoxicitet men ökar markanvändningen och försurningen av marken ytterligare. För alla sex scenarierna uppstår ett kritiskt tryck på icke-fossila grundämnen till följd av den växande efterfrågan på permanentmagnetmaterial. Studiens resultat belyser en lovande utsikt för svensk WP produktion fram till 2050 och den motsvarande betydelsen av pLCA för att underlätta en hållbar övergång av energisektorn.

Cirkulär ekonomi bygger på principerna om att designa bort avfall, där avfall ses som en råvaruresurs. För att övergå till ett fossilfritt samhälle kommer material från förnyelsebara råvaror att behövas. Biobaserade material har oftast inte samma tekniska egenskaper och estetiska uttryck som befintliga material, biobaserade DIY-material utvecklade från okonventionell råvaruresurs kan väcka starka positiva och negativa reaktioner hos användarna. Studien har undersökt hur man i en Material driven designprocess genom form och kultur kan skapa acceptans för ett biobaserat DIY material från en okonventionell råvaruresurs. Studiens huvudsyfte har varit att bidra med ny kunskap för att underlätta för designers i en Material Driven Designprocess, att identifiera användningsområden och produktform som kan stärka materialacceptans hos användare. Fördjupningsområden i studien är teorier för Hållbar utveckling, Cirkulär ekonomi, Bioekonomi, Material Driven Design for Sustainability och Culture Sensitive Design. Huvudmetoden i studien har varit Material Driven design, vilket innefattas av ett flertal designmetoder. Studien visar på att den kulturella koppling mellan användarna och råvarans ursprung har i denna studie haft en signifikant betydelse för material acceptansen genom att skapa mening för användaren och att materialet primärt behöver applicerat i en produkt på ett sådant sätt att användaren känner tillit till dess prestanda. Resultatet presenteras i form av ett förslag på en användare studie och en produktprototyp. / A circular economy is based on the principles of designing away waste, where waste is seen as a raw material resource. To move to a fossil-free society, materials from renewable raw materials will be needed. Bio-based materials usually do not have the same technical characteristics and aesthetic expressions as existing materials, bio-based DIY materials developed from unconventional raw material resources can provoke strong positive and negative reactions among users. This study has investigated how a Material-driven design process through form and culture can create acceptance for a bio-based DIY material from an unconventional raw material resource. The study's main purpose has been to contribute with new knowledge to make it easier for designers in a Material Driven Design process to identify uses and product forms that can strengthen material acceptance among users. In-depth areas in the study are theories for Sustainable Development, Circular Economy, Bioeconomy, Material Driven Design for Sustainability and Culture Sensitive Design. The main method of the study has been Material Driven Design, which is covered by several design methods. The study shows that the cultural link between the users and the origin of the raw material has had a significant impact on material acceptance by creating meaning for the user and that the material primarily needs to be applied in a product in such a way that the user has confidence in its performance. The results are presented in the form of a proposal for a user study and a product concept.

Cellulosananofibriller (CNFs) hör till naturens mest fundamentala byggstenar och förser naturliga material, såsom den yttre cellväggen i trä, med en otrolig styrka och styvhet. Genom att imitera träets arkitektur öppnas möjligheter upp för tillverkning av nya, biobaserade och lättviktiga strukturella material med mekaniska egenskaper som överskrider de för glasfiber, metaller och legeringar. Den ingenjörsmässiga utmaningen ligger i att framgångsrikt lyckas överföra de önskade mekaniska egenskaperna hos CNFs till filament som kan användas i material för dagligt bruk. Vid flödesfokuserad spinning av extraherade CNFs påverkar många parametrar den slutgiltiga funktionaliteten och kvaliteten hos de resulterande filamenten. För att optimera dessa processparametrar är mätning av de spunna filamentens dimensioner ett viktigt moment. Av särskilt intresse är filamentbredden, eftersom den är avgörande för de mekaniska egenskaperna. Karakterisering av filamentbredden är i dagsläget en mycket tidskrävande process där varje filament mäts manuellt i optiskt mikroskop. Det huvudsakliga målet med detta projekt är att effektivisera den nuvarande mätprocessen med avseende på både hastighet och noggrannhet med hjälp av laserspridning. I denna rapport visar vi på minst en halvering av nuvarande mättid vid användandet av en 3D-printad laseruppställning istället för ett optiskt mikroskop vid mätning av filamentbredd. Våra resultat indikerar att mätsäkerheten generellt är högre för lasermetoden jämfört med mikroskopin. Genomsnittliga standardavvikelser för mätvärden på tunnaste bredden från mikroskopi samt de två olika kurvanpassningsmetoderna vid lasermätning rapporteras vara 1.62, 0.85 (Curve fit) respektive 1.59 (Minima matching). Standardavvikelserna för tunnaste bredd korrelerar dock inte direkt mot metodernas noggrannhet eftersom de spunna filamenten uppvisar en stor variation i bredd längs med längden. En närmare jämförelse mellan mätvärden för matchade punkter på ideala och defekta filament demonstrerar att icke-uniforma och defekta filament påverkar mätnoggrannheten för laserspridningen negativt. Sammantaget stödjer våra resultat det faktum att ett tunnare filament resulterar i bättre upplösning och mindre mätfel vid mätning med laserspridning. Våra resultat visar på den stora potentialen för laserspridning som en mer effektiv mätmetod vid karakterisering av cellulosafilamentbredd. / Cellulose nanofibrils (CNFs) are one of nature’s most fundamental building blocks, providing incredible strength and stiffness to natural materials, such as the outer cell wall layer in wood. By mimicking the architecture of wood, possibilities opens up for the fabrication of new, biobased, light-weight structural materials with mechanical properties exceeding that of glassfibers, metals and alloys. However, the engineering challenge lies in successfully managing to translate the desirable mechanical properties of the CNFs into filaments that can be used in everyday life materials. Throughout the process of spinning the extracted CNFs into filaments, many factors and parameters affect the ultimate functionality and performance of the resulting filaments. Measuring the dimensions of the spun filaments is a crucial step in further optimizing process parameters. The width of the filament especially, impacts its mechanical performance. The characterization of the cellulose filament width is currently very time-consuming as each filament is manually measured using optical microscopy. The primary goal of this project is to make the current characterization process more effective, with respect to both accuracy and speed of measurement, by using laser scattering. In this report, we demonstrate a reduction by more than a half in measurement time using a 3D-printed laser scattering setup instead of an optical microscope when measuring filament width. Our results indicate that the certainty in measurement is generally higher for lase rscattering compared to optical microscopy. The mean standard deviations (SD) for the smallest widths estimated with optical microscopy and the two curve fitting methods used for the laser measurements are reported to be 1.62, 0.85 (Curve fit) and 1.59 (Minima matching) respectively. However, standard deviations for the thinnest width does not correlate directly to the accuracy of the methods since the spun filaments show a large variation in width along the length. A closer comparison between measurement values for matched points at ideal and non-uniform filaments demonstrate that the accuracy of the laser measurements are dependent on the uniformity of the filaments, with non-uniform filaments negatively impacting the accuracy. Our overall results supports the fact that a thinner filament gives a better resolution and smaller error when measuring with laser. Our results provide evidence for the great potential of laser scattering as a more efficient method for cellulose filament width determination.