För att rekonstruera hur det globala klimatet och jordytans topografi utvecklats genom årmiljonerna används ofta lämningar av eroderat landsediment som transporterats via floder till havsdjupen.

Denna process antas nämligen vara snabb och därmed inte ge några större sedimentavsättningar längs vägen. Det finns dock kunskapsluckor och motstridande data i forskningen som försvårar förståelsen av klimat- och landskapshistorien.

I ett försök att fylla dessa kunskapsluckor har forskarna, från Uppsala universitet (under ledning av Dr. Thomas Stevens) och Lanzhou University (under ledning av Dr. Junsheng Nie), Kina, analyserat Gula flodens sediment, från källa till utlopp, och kunde bestämma mineralsammansättningen.

De åldersbestämde också enskilda mineralkorn av zirkon, ett mycket hårt silikatmineral som är mycket motståndskraftigt mot vittring och därför är användbart vid dateringar.

– Det fungerar som ett unikt fingeravtryck som ger information om källan till dessa sedimentrester från bergskedjorna, säger Thomas Steven, en av studiens huvudförfattare vid institutionen för geovetenskaper, Uppsala universitet.

Gula floden anses få det mesta av sitt sediment från vindburet mineraldamm kallat ”lössjord”, som framför allt finns koncentrerat på den kinesiska lössjordsplatån.

Denna platå är den största och en av de viktigaste klimatarkiv som finns på land från gångna tider. Den beskriver bland annat förändringarna av atmosfäriskt damm – en viktig drivande kraft bakom klimatförändringar.

Forskarna fann att Gula flodens sediment drastiskt ändrade sammansättning efter att ha passerat den kinesiska lössjordsplatån, men tvärtom vad de förväntat sig var vindburen lössjord inte den huvudsakliga källan för sedimentet.

Istället fungerade platån som en uppsamlingsplats för eroderat material från den tibetanska högplatån, som transporterats med Gula floden. Resultatet förändrar helt vår förståelse av ursprunget till den kinesiska lössjordsplatån. Det visar även på en omfattande lagring av sediment på land, vilket förklarar hittills motstridande data i forskningen.

– Våra resultat tyder på att det skedde en genomgripande förändring av monsunvindarna för 3.6 miljoner år sedan, som orsakade dränering av Gula floden och erosion av den tibetanska högplatån med påföljande deposition av lössjord, säger Thomas Steven.

Vittringen av detta eroderade material utgör också en ytterligare mekanism som kan förklara de reducerade nivåerna av atmosfäriskt koldioxid vid istidens början. Forskarnas nästa steg blir att jämföra erosionsdata från land och hav i syfte att uppskatta i vilken utsträckning sedimentationen på land påverkat den i havet.

– Bara då kan vi bedöma erosionen och dess effekt på atmosfäriskt koldioxid korrekt, och därmed på klimatet under geologiskt tid, säger Thomas Stevens.

Kontaktinformation
Thomas Stevens, tel: 073-645 2007, eller thomas.stevens@geo.uu.se

Det handlar om borider, nya legeringar av grundämnet bor och en eller flera metaller – en hittills outforskad klass av material med exceptionella egenskaper. – De senaste tjugo åren har det forskats mycket på keramiska material – oxider, karbider och nitrider.

Nu vill vi pröva våra kunskaper på boriderna, en stor familj med både stenhårda och supraledande material, säger Johanna Rosén, biträdande professor i tunnfilmsfysik vid Linköpings universitet.

Nu tar hon med sina forskarkolleger och doktorander på en spännande upptäcktsresa. Vilka hittills okända borider kan det finnas och går de att tillverka?

Som tunnfilm men också som tvådimensionella material liknande det omtalade kolmaterialet grafen? Johanna Rosén ser boriderna som nästa generations hårda beläggningar, ett komplement till de keramer som gjort Sverige till en stor internationell spelare med en femtedel av världshandeln av skärverktyg. En eftertraktad egenskap är att kunna bearbeta aluminium utan att köra fast i den klibbiga metallen. 2 D-materialen kan exempelvis göra stor nytta i batterier. Projektet har redan smugit igång med några lovande preliminära beräkningar.

– Alla tecken tyder på att vi kommer att lyckas i vår explorativa forskning. Men det fina med Wallenbergstiftelsen är att ett misslyckande ses som bevis på att man vågat försöka, säger Johanna Rosén.

Johanna Rosén känner sig lyckligt lottad när det gäller långsiktig finansiering. Förutom ett antal projektbidrag kantas hennes forskarbana av tunga utmärkelser: 2010 Europeiska forskningsrådet ERC: Starting Grant 2012 Wallenbergstiftelsen: Academy Fellow 2013 Vetenskapsrådet: Distinguished Researcher

Vilka egenskaper gör dig till en framstående forskare?

– Jag är nyfiken och positiv, fokuserad på det jag gör, och tycker att jobbet är väldigt roligt. Men entusiasmen skulle inte räcka till utan en stark infrastruktur. Materialfysikerna jobbar brett med en mängd olika material och tekniker, med mycket teori och beräkningar i botten.

– Vi har fantastiska instrument med elektronmikroskopet Arwen i spetsen. När man har simulerat fram en ny legering i datorn, tillverkat den i beläggningssystemet och sedan tittar på den i mikroskopet så ser atomstrukturen precis likadan ut som på datorskärmen. All teori är ju en approximation av ”verkligheten”, då är det häftigt att den fungerar så bra.

Beläggningssystem byggda på PVD-metoder (physical vapor deposition) är hjärtat i tunnfilmslaboratoriet. Johanna Rosén jobbar med tre olika PVD-tekniker: arc-förångning, sputtring och HiPIMS.

Alla innebär att atomer av ingående grundämnen deponeras och blandas på en yta, lager för lager. Johanna har också designat ett eget system, döpt till Hydra, som ger större flexibilitet. Hennes senaste satsning är ett bulklabb, där man snabbare och enklare kan tillverka stora kvantiteter av ett material. Då placeras de olika ingredienserna i en skål för att smältas ihop i en brännugn. Ändå hävdar hon att hon inte är särskilt praktisk.

– Jag vet vad jag vill att utrustningen ska klara av och kan designa ett system efter det. Men att skruva och finslipa detaljer, det finns det många som är bättre på.

40-åriga Johanna Rosén fick sin grundutbildning vid LiU och disputerade vid det tyska universitetet RWTH Aachen. Därefter som postdoktor en vår vid Lawrence Berkeley National Lab i Kalifornien och två år vid Sydney University. 2007 ingick Johanna i den första kullen av ”LiU-foass”, numera LiU Research Fellows.

Projektet ” The Boride Frontier – Pioneering materials development of multifunctional metal diboride films by new PVD processes” stöds av Wallenbergstiftelsen med 37,5 miljoner kronor under fem år. Medsökande är Per Eklund och Per Persson, båda LiU. Stiftelsen har också beviljat ett fortsättningsanslag på 9 miljoner kronor till projektet ”Isotopic control for ultimate material properties – Phase III”. Sökande är Erik Janzén, professor i halvledarmaterial vid LiU.

Kontaktinformation
Presskontakt: Åke Hjelm Telefon: 013 – 28 13 95

Insekter är en av de grupper som påverkas snabbast av ett varmare klimat. Redan i dag har både utbredning och beteende påverkats hos vissa arter. Insekterna är växelvarma (”kallblodiga”) och det är förklaringen till att de svarar snabbare och tydligare på klimatförändringar, inte minst på en stigande temperatur, än många andra organismgrupper.

Ett tydligt exempel är att flera insektsarter har flyttat sin utbredningsgräns norrut. Av någon anledning tycks skadeinsekter sprida sig snabbare norrut än närbesläktade arter som inte är skadegörare. Trots detta har inte skadeproblemen ökat markant på senare år.

I boken, som avhandlar situationen i stora delar av världen, konstaterar flera av författarna att vi behöver lära oss mer om de bakomliggande mekanismerna för att kunna göra bättre förutsägelser och aktivt motverka negativa konsekvenser. Inte minst är det samspelen mellan skadeinsekt, värdväxt och naturliga fiender som behöver kartläggas batter, eftersom alla tre påverkas av ett ändrat klimat.

– Det kan vara en del av förklaringen till varför ett varmare klimat inte med automatik leder till mer skador, säger Christer Björkman på institutionen för ekologi på SLU, som är en av redaktörerna för boken.

Små insekter kan få enormt stora effekter på hela ekosystem när de blir tillräckligt många. Det finns många exempel på det redan i dag och det är inte uteslutet att ett ändrat klimat kan bidra till utbrott i framtiden. Det finns dock fortfarande en stor osäkerhet när det gäller hur redan etablerade och nya skadeinsekter kommer att reagera på den fortsatta uppvärmningen.

Forskarna konstaterar också att eventuella negativa effekter sannolikt kan motverkas om vi ändrar vårt sätt att bruka våra marker. Ett exempel är ett ökat inslag av mer diversa odlingssystem, till exempel blandskog, som kan gynna skadegörarnas naturliga fiender.

Kontaktinformation
Christer Björkman, professor i skogsentomologi Institutionen för ekologi, SLU Uppsala 018–67 15 32, christer.bjorkman@slu.se

Upptäckten av hur metalloxiders syrebärande förmåga kan användas i pannor med fluidiserade bäddar har verifierats och skalats upp från forskarnas labb till kommersiell verklighet på rekordtid.

Under hela vintern, från november 2014 till maj 2015, har chalmersforskarna tillsammans med Eongjort långtidsförsök med ett nytt bäddmaterial i en av Sveriges modernaste kraftvärmeverk, Händelöverket i Norrköping.

I en av de fem pannorna på Händelöverket, P14, en fluidbäddspanna på 75 MW, ersattes den normala kiselsanden med ett ilmenitbaserat bäddmaterial.

Bäddmaterial i form av sand behövs för att sprida ut värmen och effektivisera förbränningen av avfall och biomassa. Järntitanoxiden ilmenit och andra metalloxider har en stor fördel jämfört med vanlig sand: de kan bära med sig syre från platser inuti förbränningskammaren som har syreöverskott, till förbränningspunkter där det är ont om syre.

När syrebärande bäddmaterial virvlar runt med bränslet blir resultatet att syret sprids jämnt i kammaren.

– Det ger en mängd positiva effekter i ett enda slag, som testerna i Norrköping bekräftar. Förbränningen blir jämnare och effektivare. Pannans verkningsgrad ökar. Utsläppen av kolmonoxid blir radikalt lägre, och askbeläggningarna i pannan minskar, säger Fredrik Lind, doktor i energiteknik och projektledare från Chalmers sida.

– Vi vet nu att vi kan sänka drifts- och underhållskostnaderna kraftigt, sannolikt i de flesta av de tusentals kraftvärmeverk som idag är i drift internationellt, säger han.

Snabb kommersialisering och klimatvinst
Exakt hur stora vinsterna blir är för tidigt att säga, men att det rör sig om en betydligt förbättrad vinstmarginal årligen för varje panna står redan klart. Eon hoppas kunna gå över till det nya ilmenitbaserade bäddmaterialet i två pannor i Norrköping redan under 2015, men har fler anläggningar på tur. Eon kommer också att använda den erfarenhet som byggts upp genom åren för att erbjuda ett servicekoncept som möjliggör övergång till det nya bäddmaterialet.

– Detta är den största förbättring som jag har varit med om. Lite som att sätta turbo på processen, säger Bengt-Åke Andersson, adjungerad professor i förbränningsteknik och Eons tekniske projektledare, som har arbetat med fluidbäddsteknologi under lång tid.

– En av vinsterna är att kunna elda svåra bränslen som riktigt svåra avfall. Det kommer att bli en vardag i framtiden om vi ska klara våra klimatmål, säger Fredrik Lind.

Idén till att pröva metalloxider som bäddmaterial fick professor Henrik Thunman från ett helt annat projekt, där ilmenit användes som katalysator för att rena gas från tjära i Chalmers biomassaförgasare.

Plötsligt hade han hittat en lösning på ett problem som hade gäckat Chalmers forskare i årtionden: Hur slippa oförbränt bränsle i en vanlig panna? De första vetenskapliga resultaten publicerades i juni 2013. Sedan dess har forskningen rört sig snabbt mot att bli omsatt i verklig tillämpning.

– Detta visar hur viktigt det är att ha en kritisk massa av forskare och att snabbt kunna skala upp grundläggande och tillämpade resultat. Konceptet är en avknoppning från mer än hundra manår av forskning och de erfarenheter som vi har byggt upp på Chalmers inom energiteknik över 10-15 år, säger Henrik Thunman.

Samarbeta industriellt
Vinterns fullskaleförsök är det senaste i en lång rad testkörningar som har skett under två-tre års tid, först i Chalmers egen kraftcentral och sedan 2014 parallellt i Eons kommersiella anläggning. Avgörande för framgången har varit att Chalmers har världens största forskningspanna, men också själva samarbetsformerna i sig som Chalmers har utvecklat ihop med Eon sedan 2007. Idag arbetar Chalmers på liknande vis med drygt tio andra globala företag.

– Vi arbetar alltid med konkreta hållbarhetsutmaningar i fokus. Det kräver systemtänk och multikopplad samverkan. Då kan långsiktiga utmaningar hanteras i konkreta samarbetsprojekt där forskning, utbildning och nyttiggörande ingår, säger Stefan Bengtsson, rektor och vd för Chalmers, och fortsätter:

– Arbetssättet ger en stabil förankring mellan Chalmers och vår industriella partner som gynnar skapandet av ny kunskap och ger snabb innovationshastighet. Vi kan förnya och vara snabbrörliga tillsammans.