Med aktiva sensorer kan en förpackning signalera om en vara passerat sitt bäst-före-datum eller om den öppnats under transportens gång. Men för att sensorerna ska kunna fungera aktivt krävs energi. I ett samarbete mellan Uppsala universitet och BillerudKorsnäs har forskare utvecklat en cellulosabaserad elektrod som skulle kunna användas på det sättet i pappersbaserade batterier.
Efter lyckade provkörningar av materialet på en pilotpappersmaskin har man förra året också visat att det går att producera det i stor skala.
Om man kan lagra energi i papper i stället för metall skulle biobaserade batterier kunna ingå i cirkulära system och återvinnas tillsammans med kartongen – vilket skulle ge stora hållbarhetsfördelar.
Såg potentialer tidigt
Lars Sandberg är Innovation Manager på BillerudKorsnäs och han berättar att man redan för 10-15 år sedan såg stora potentialer för aktiva funktioner och IoT-tillämpningar (Internet of Things) i förpackningar, men att efterfrågan inte infunnit sig.
– Vi har länge sett att det finns en stor potential för det, men det har ännu inte hänt så mycket. Marknaden för smarta och aktiva förpackningar befinner sig fortfarande i sin linda och vi ser inte heller så stora volymer framför oss, summerar Lars Sandberg läget. Han tycker ändå att det nu börjar röra på sig.
Vad beror det svala intresset på?
En orsak är att tekniken medför extra kostnader. Utan tydliga mervärden finns inga incitament att satsa på tekniken.
– Även om man lyckas får ner kostnaderna för batteriet i sig, drar de andra komponenterna upp kostnaderna, säger Lars Sandberg.
Konkurrerande tekniker
En annan bidragande orsak till det svala intresset kan vara att det redan finns konkurrerande, billigare metoder för att till exempel för att till exempel följa en förpacknings resa genom logistikkedjan, nämligen via RFID-taggar. Sådana taggar kan också, när man skannar av dem, förmedla en mängd extra information om en vara. Det här är applikationer som inte behöver någon egen energi, förklarar Lars Sandberg.
Det finns också mer kostnadseffektiva grafiska och kemiska metoder för att skapa smarta funktioner i förpackningar. Med sådana metoder kan man till exempel garantera att en läkemedelsförpackning inte är förfalskad.
Lyxförpackningar
Pappersbatteriet har sin funktion att fylla när man behöver kommunicera något aktivt eller vill att förpackningar ska göra något, berättar Lars Sandberg.
– Det kan vara att skicka sin position, logga temperaturer eller tala om hur transporten gått. I säkerhetstillämpningar kan till exempel förpackningen tala om ifall den har öppnats under resans gång och var det i så fall har skett.
Aktiva förpackningar kan också efterfrågas i marknadsföringssyfte i lyxförpackningar, till exempel genom att ljussätta en flaska eller få den att blinka.
Sammanfattningsvis ser Lars Sandberg störst potential för aktiva funktioner i förpackningar inom lyxförpackningar, farmaceutiska förpackningar (för att exempelvis genom en ljud- eller ljussignal se till så att en patient tagit sin medicin vid en bestämd tid) och inom distributionsledet.
Stationär lagring av energi
Men det område där Lars Sandberg förutspår störst marknadstillväxt för deras pappersbaserade elektrod är ett helt annat, nämligen storskalig stationär lagring av grön energi.
– Vi har insett att det finns en stor potential för elektroder i storskaliga batterier för till exempel vindkraftparker. Här passar den elektrod vi utvecklat tillsammans in bra, säger han.
– Men eftersom det här ligger utanför vårt kärnområde söker vi en partner som kan ta över konceptet, tillägger Lars Sandberg.
Skalfördelar
Framtidens energisystem kommer sannolikt vara mer baserad på intermittent kraft som vindkraft och solenergi. Här fyller storskaliga batterier en viktig funktion genom att vid brist i effekttillgångar jämna ut effektanvändningen. Och elektroderna kan tillverkas i stor skala.
– De är billiga att tillverka i stor skala och har lågt koldioxidavtryck, men tar betydligt mer plats och har lägre energitäthet än konkurrerande material, säger Lars Sandberg.
Just möjligheteten till storskalig produktion är det avgörande argumentet här. Det är dock inte aktuellt att tillverka papperselektroderna för mindre batterier, i till exempel bilar eller mobiltelefoner, framhåller Lars Sandberg.
Text: Simon Matthis