Senter for forskningsdrevet innovasjon – Bionedbrytbar plast til marine applikasjoner

Vår forskning har som visjon å redusere plastsøppel og tilhørende problemer som spøkelsesfiske, mikro- og makroplast forårsaket av fiskeri og havbruk. Målet er at tradisjonell plast i disse sektorene kan erstattes med nye bionedbrytbare materialer. 

Vår ambisjon er å plassere Norge i spissen for forskning, utvikling og bruk av smarte bionedbrytbare materialer for å redusere det globale problemet med marin forsøpling fra fiskeri og havbruk.

 

Senteret skal utvikle forskningsbaserte løsninger og hjelpe industrien med å utvikle bærekraftige innovasjoner for det globale markedet, herunder:

  • Utvikling av nye plasttyper (polymerer for fiber til tråd, nett og tauverk m.v)
  • Teste styrke, holdbarhet og nedbrytning av nye materialer
  • Grundige forsøk på fiskefartøy og oppdrettsanlegg for å avklare effektivitet, holdbarhet og brukervennlighet for bionedbrytbare redskaper
  • Analyser av motivasjon og effekt av insentiver for å ta i bruk nye materialer i sjømatnæringen
  • Teste og analysere gjenvinnbarheten av materialer til fiskerinæringen
  • Resultatformidling for å gjøre det lettere for næringsaktørene å ta i bruk bionedbrytbare materialer

 

Våre fokusområder er:

  • Innovasjon, teknologiutvikling og nye produkter
  • Forvaltningsvilkår og insentiver
  • Verdikjeder, sirkularitet og markedstilgang
  • Lønnsomme og aksepterte forretningsmodeller
  • Redusere klimagassavtrykk og bidra til å oppnå FN´s klima-, energi- og bærekraftmål


 

________ Deltakere

 

Dsolve er ledet av UiT – Norges arktiske universitet. Fem nasjonale forskningsinstitusjoner, fire internasjonale forskningsinstitusjoner, 14 industripartnere fra fiskeri, havbruk og utstyrsleverandører, samt flere offentlige etater og næringsorganisasjoner deltar i senteret

 

Administrasjon


Ansvarlig for de ulike forskningsområdene


 

________ Forskningsområder

OMRÅDE 1

Bionedbrytbare polymerer

Ledet av Siw Fredriksen, Rådgiver – Norner AS

Utvikling av biologisk nedbrytbare plastmaterialer til bruk i fiskeri og havbruk, med lik eller bedre egenskaper og fangsteffektivitet som dagens oljebaserte redskaper. Materialene skal oppfylle en rekke krav til utforming og egenskaper inkludert nedbrytbarhet, dokumentert gjennom pilotstudier.

OMRÅDE 2

Degraderingstid

Ledet av Dr. Christian Karl – SINTEF Industry

Testing av nedbrytningsgrad for biologisk nedbrytbare nett, tråd og tau i lab og ulike marine habitater som havbunn og vannsøyle, og under ulike miljøforhold og klimasoner. Uttesting vil skje i Skagerak, Nordsjøen, Østersjøen Adriaterhavet og Norskehavet og dekke temperaturforhold fra 4 til 27 grader. Uttesting over en 5-års periode eller inntil nedbrytning er oppnådd, og der biologisk nedbrytbare og konvensjonelle redskaper vil bli sammenlignet.

 ___

Problemer knyttet til marint plastsøppel forårsaket av fiskeri- og havbrukssektoren kan reduseres betydelig hvis tradisjonell plast som polyetylen (PE) eller polyamid (PA) i disse sektorene erstattes med nye, biologisk nedbrytbare materialer. Som vist i tidligere studier, er disse biologisk nedbrytbare materialene ment å brytes ned eller spaltes etter en viss periode under vann. Dermed mister de sin kapasitet til å spøkelsesfiske raskere enn dagens redskaper. Småskala testing har avdekket at videre forskning og industriell utvikling er nødvendig for kommersialisering og innarbeidelse av biologisk nedbrytbar plast i disse havbaserte næringene. Biologisk nedbrytbare garn er vist å ha en 10-20% lavere mekanisk styrke på grunn av nedbrytning etter ett år i sjøen, uten å etterlate seg mikroplast. Imidlertid hadde biologisk nedbrytbare garn 10-15% dårligere fiskeeffektivitet enn tradisjonelle garn.

For å løse dette problemet vil arbeidspakke 2 lage et rammeverk for testing av biologisk nedbrytbarhet og miljøpåvirkninger. Lab og feltundersøkelser av biologisk nedbrytbart fiskeutstyr (tråd, nett og tauverk osv.) vil bli utført under forhold som representerer forskjellige marine miljøforhold. De fysiske og kjemiske egenskapene og nedbrytningen av biologisk nedbrytbare og tradisjonelle garn vil bli evaluert i løpet av en utvidet testperiode (5 år eller til full nedbrytning) med start i 2021. Nedbrytning av garn i sjø (biologisk nedbrytbare plastpolymerer som test og ikke-nedbrytbar PA/PE som kontroll) vil bli testet «på stedet» i forskjellige marine habitater (havbunn, vannsøyle) i ulike klimasoner (Skagerrakhavet, Nordsjøen, Østersjøen, Adriaterhavet og Norskehavet) for å dekke et bredt temperaturområde på 4 og opp til 27° C. Testforholdene vil bli nøye overvåket for eventuelle endringer i de fysiske og kjemiske egenskapene til de brukte materialene; overflateendringer, mekaniske egenskaper og endringer i kjemiske sammensetninger. Den langsiktige studien av biologisk nedbrytbare polymerer og fossile polymerer som referansematerialer vil gi et viktig bidrag til en bedre forståelse av nedbrytningen av plastmaterialer i havet og nedbrytningsmekanismene. I denne sammenhengen vil den mikrobiologiske-, UV-, termiske- og kjemiske nedbrytingen bli studert i detalj. Skreddersøm av de mekaniske egenskapene til materialene som brukes til fiskeredskaper, nedbrytningen av disse, samt nedbrytningsprosessene vil bli studert.

 

OMRÅDE 3

Uttesting i sjø

Ledet av Prof. Bent Herrmann – SINTEF / UiT

Utvikling, testing, kvalitetssikring og optimalisering av biologisk nedbrytbare redskaper for spesifikke bruksområder innen fiskeri og havbruk. Inkludert analyser av ytelse, fangstmønster og effektivitet av eksisterende og ny teknologi. Forskningen skal bidra til å kartlegge nøyaktige behov, produktutvikling og dokumentasjon som grunnlag for produksjon, salg og praktisk anvendelse. Forsøk i sjø gjennomføres i Norge, Danmark, Tyskland, Nederland og Kroatia.

___

This research area will develop, test, validate, and optimize biodegradable gears for specific applications in fisheries and aquaculture. The industry will need robust and convincing results before production, sales, and practical use (fishing) on a large scale can take place. We expect that identification of accurate needs, development of products, and testing (documentation) will take several years for each research area. Furthermore, a change from traditional to new smart biodegradable materials must include performance, catch pattern, and efficiency analyses (in the case of fishing gears) of existing and new technology. Sea trials will be conducted in Norway, Denmark, Germany and Croatia.

The key research and development tasks are:

Task 3.1: For gillnets (inshore and deep-sea gillnetting), find a combination of strength/elasticity and catchability that is comparable to or better than existing PA twines during multiple trials conducted on board commercial gillnetters;

Task 3.2: Develop pots and traps based on biodegradable materials targeting brown crab, snow crab, red king crab, and lobster, including recreational pot fisheries;

Task 3.3: Develop biodegradable ropes and components for coastal and deep sea longlines, because millions of nylon and polyester snoods are used every season and a large proportion of these get lost at sea;

Task 3.4: Identify several possibilities for replacing PE, PA, and PES fibres with biodegradable fibres for use in twines, ropes, and netting (all fishing gears), as all fishing gears and aquaculture equipment are composed of a range of twines with various tensile strengths, abrasion resistance, twine surface area, etc.;

Task 3.5: Full-scale tests of dolly-ropes and chafing mats for use in demersal (bottom) trawling;

Task 3.6: Develop an alternative to combination ropes (30–60 mm thick PE coating with steel-wire core) for demersal seining; while they help to herd fish, thus increasing catch efficiency, they lose almost half their mass as microplastics during their service time due to abrasion by the seabed.

Scientific methods: Testing in the Norwegian, North, Baltic, and Adriatic Seas will ensure that we obtain data about the performance of biodegradable twines and ropes, the catch efficiency of nets, and how degradation varies in relation to different environmental conditions. This will enable extrapolation to other fisheries and help to promote use of biodegradable fishing gears internationally. In Norway, sea trials will be conducted under commercial conditions on board fishing vessels. Catch comparison analysis will be based on comparing length size distributions of species caught and will be carried out using appropriate software and following published statistical methods and models. Catch quality will be assessed if needed. Assessing the extent of unaccounted for fishing mortality of gillnets and pots will be conducted by simulating lost gears in pre-defined and controlled areas. Full-scale testing will be conducted by building codends with dolly-ropes made of conventional PE rope and bio ropes. The codends will be fished simultaneously in a twin trawl setup and used by a trawler during an entire fishing season. Researchers will weigh the amount (and measure the length) of dolly-ropes in the codend before and after the fishing trials, and they will measure the length of the dolly-rope fibres monthly. In Denmark, Germany, and Croatia, a similar methodology will be used to evaluate catch efficiencies and gear degradation.

OMRÅDE 4

Forvaltningsinsentiver for å øke bruk av biologisk nedbrytbare materialer

Ledet av Prof. Claire Armstrong – UiT - Arctic University of Norway

Case-studier innen fiskeri og havbruk for å illustrere og kvantifisere mulige effekter under ulike mål og forvaltningsscenarier. Forskningen vil undersøke potensielle endringsbehov i dagens forvaltnings- og reguleringssystemer for å tilrettelegge for økt bruk av biologisk nedbrytbare redskaper og utstyr i fiskeri og oppdrettsnæringen.

___

Lite er kjent med hensyn på konsekvensene av dagens materialbruk i fiskeri og havbruk, i forhold til alternativ bruk av biologisk nedbrytbare materialer.  Denne mangelen på kunnskap eksisterer med hensyn på miljøet hvor disse industriene opererer, de økonomiske forholdene, samt potensiell forvaltning i forhold til politiske målsettinger.

Vi vil vurdere de økonomiske effektene av dagens bruk av ikke-nedbrytbare materialer i fiskeri og havbruk, evaluere kostnader og gevinster relatert til økosystemtjenester ved introduksjon av biologisk nedbrytbare materialer i marine industrier, og analysere institusjonelle insentivstrukturer for å øke bruken av slike materialer. Videre vil vi vurdere strukturer for offentlig støtte til risikoreduksjon og promotering av biologisk nedbrytbare innovasjoner.

Det vil bli utviklet sammenlignende økonomiske studier med og uten bruk av biologisk nedbrytbare fiskeredskaper og innsatsfaktorer i havbruk, samt analyser av endret forvaltning for å øke bruk av biologisk nedbrytbare materialer i disse industriene. I fiskeriene vil dette involvere biologisk dynamikk, fangst effektivitet og markedsadferd, og vil måtte studeres i «state-of- art» bioøkonomiske modeller. Oppdrettssettingen er annerledes, mens materialene i utstyret kan i noen grad sammenlignes. Avfall og utkast er problemer i både havbruk og fiskeri, men fremstår på ulike måter, og krever ulik analyse. Videre vil vi studere forvaltningssystemer, og hvordan forvaltning kan promotere insentiver til bruk av biologisk nedbrytbar plastikk i fiskeri og akvakultur. Siden innførsel av bionedbrytbare innsatsfaktorer kan forventes å øke interne kostnader i bedriftene, mens eksterne kostnader sannsynligvis avtar, er institusjonelle insentiver og andre reguleringer nødvendige for å redusere bruken av plastikk.

OMRÅDE 5

Sirkularitet av biobasert, bionedbrytbar og ikke-nedbrytbar plast

Ledet av Hanne Lerche Raadal, PhD – NORSUS

Dette forskningsområdet skal utvikle bærekraftige og sirkulære løsninger for eksisterende ikke-nedbrytbart og fremtidig biobasert/bionedbrytbart fiskeutstyr. Målet er å utvikle miljømessig bærekraftige og sirkulære verdikjeder.

___

Arbeidet vil baseres på LCA (Life Cycle Assessment) metodikk, en etablert metode for å evaluere miljøpåvirkninger fra et produktsystem ved å identifisere og beskrive energi- og massestrømmer gjennom verdikjeden og tilhørende potensielle utslipp eller påvirkninger på miljøet. En LCA inkluderer hele verdikjeden for et produkt, fra utvinning av råmateriale, videre prosessering, transport og bruk, og til slutt avfallshåndtering eller gjenvinning etter produktets levetid (gjerne betegnet fra vugge til grav eller vugge til vugge). LCA kan benyttes til å beregne hvordan endringer i ulike faser av et produkts livsløp påvirker den overordnede miljøpåvirkningen. Metodikken fokuserer på funksjonen(e) som produktet skal oppfylle. Foreløpig finnes det ingen omforent metode for hvordan miljøpåvirkningen av plastforsøpling skal inkluderes i LCA.

Hovedaktivitetene innenfor forskningsområde 5 er:

Kartlegge materialstrømmene for fiskeutstyr, både på et nasjonalt og regionalt nivå ved å dokumentere:

  • Andel brukt fiskeutstyr som leveres for videre prosessering/avfallshåndtering
  • Tap av utstyr som følge av slitasje
  • Dokumentert svinn av utstyr
  • Udokumentert svinn av utstyr

Gjennomføre livsløpsvurderinger (LCA) av utvalgte verdikjeder for fiskeutstyr/materialer som inkluderer hele verdikjeden fra produksjon til avfallshåndtering med mål om å:

  • Utvikle sirkulære verdikjeder for fossilt/ikke-nedbrytbart og bionedbrytbart fiskeutstyr ved å kontinuerlig gi aktørene i verdikjedene relevant informasjon for at de skal kunne utvikle riktige oppstrøms- og nedstrømsløsninger og -prosesser.
  • Muliggjøre økt gjenvinning med høyere miljøeffekt ved å vurdere prosesser for resirkulering av fossilt/ikke-nedbrytbart og bionedbrytbart fiskeutstyr som muliggjør konvertering til mer innovative produkter. Identifisering av løsninger høyt oppe i avfallspyramiden (for ombruk og materialgjenvinning) vil ha fokus.
  • Vurdere potensiell plastforsøpling i havet fra fiskeri- og havbruksnæringen (både ikke-nedbrytbar og nedbrytbar plast) og tilhørende potensielle miljøpåvirkninger.
  • Utarbeide informasjon og ny kunnskap som skal deles med aktørene i verdikjeden gjennom interaktive prosesser for utvikling av innovative og miljøeffektive systemer.

Identifisere nye forskningsbehov og foreslå fremtidige forskningsaktiviteter.

Samarbeide med pågående, internasjonalt relevant arbeid i tilknytning til MarILCA prosjektet https://marilca.org/ for å bidra til utvikling av LCA-metodikken til også å omfatte plastforsøpling i havet.

OMRÅDE 6

Kommunikasjon, formidling og resultatutnyttelse

Ledet av Hilde Rødås Johnsen, Rådgiver – UiTSALT Lofoten AS

Kommunikasjon og formidling av forskningsresultater for å optimalisere effekten av prosjektresultatene.

___

Målet med dette forskningsområdet er å utvikle og gjennomføre en dynamisk plan for utadrettede aktiviteter i form av kommunikasjon, formidling og resultatutnyttelse, for å maksimere effekten av forskningsresultatene i Dsolve. En plan for kommunikasjon, formidling og resultatutnyttelse skal utvikles i begynnelsen av SFI-perioden, og oppdateres regelmessig gjennom forskningssenterets levetid. I tillegg til planer for relevante konferanser, messer og nasjonale og internasjonale utstillinger, skal planen spesifisere valg av informasjonskanaler, tidspunkt for publisering og bevisstgjøring rundt resultater, og ansvarlige samarbeidspartnere. Resultatene fra dette området vil blant annet inkludere seminarer og workshops, en offentlig nettside, presentasjoner ved store arrangementer, publikasjoner i spesialiserte tidsskrifter, pressemeldinger, videoproduksjon, en strategi for bruk av sosiale medier (SoMe), og offentlige datasett brukt i SFIen. Dialog med berørte næringer og interessenter gjennom seminarer, workshops og nettverk vil være vektlagt. Eksisterende møtearenaer og nettverk i bransjen vil bli brukt for effektiv formidling til næring og interessenter.

 

Nøkkeloppgaver for dette forskningsområdet er

6.1 Kommunikasjon

6.2 Formidling

6.3 Resultatutnyttelse

 

________ Publikasjoner

Grimaldo E., Herrmann B., Tveit G., Vollstad J., Schei M. (2018a). Effect of using biodegradable PBSAT gillnets on the catch efficiency and quality of Greenland halibut (Reinhardtius hippoglossoides). Mar. Coast. Fish. 10: 619–629. 

Les artikkelen →

 

Grimaldo E., Herrmann B., Vollstad J., Su B., Moe-Føre H., Larsen R.B. (2018b). Fishing efficiency of biodegradable PBSAT gillnets and conventional nylon gillnets used in Norwegian cod (Gadus morhua) and saithe (Pollachius virens) fisheries. ICES J. Mar. Sci. 75(6): 2245–2256.

Les artikkelen →

 

Grimaldo E., Herrmann B., Vollstad J., Su B., Moe-Føre H., Larsen R.B. (2019). Comparison of fishing efficiency between biodegradable gillnets and conventional nylon gillnets. Fish. Res. 213: 67–74. 

Les artikkelen →

 

Grimaldo E., Herrmann B., Jacques N., Vollstad J., Su B. (2020). Effect of mechanical properties of monofilament twines on the catch efficiency of biodegradable gillnets. PLOSONE

Les artikkelen →

 

Biao Su, Heidi Moe Føre,  Eduardo Grimaldo. A Comparative Study of Mechanical Properties of Biodegradable PBSAT and PA Gillnets in Norwegian Coastal Waters. OMAE2019-95350, V004T03A001. 

Les artikkelen →

 

 

 

________ Nyheter

 

28.02.2021 – Artikkel Fiskeribladet.no

Forurenser bør betale – også for plast i havet

Les hele saken →

 

16.02.2021 – Artikkel UiT.no

Nedbrytbar plast kan stoppe plastforsøpling fra fiskeri

Les hele saken →

Nyhetsarkiv

15.01.21 – Fiskeridisrektoratet: Hvor mye mikroplast kommer fra slitasje på fiskeredskap?

30.11.20 – Ledig stilling: PhD candidate on the marine biodegradation of polymers used for fishing gear 

24.11.20 – Artikkel Fiskeribladet: "Tidsinnstilt» plast skal ta spøkelsesfisket og mikroplasten ved roten 

24.10.20 – Artikkel Forskersonen.no: Vi skal bekjempe plastforsøpling i havet med bionedbrytbar plast →

Andre aktuelle artikler og rapporter 

Rapport – Biodegradability of Plastics in the Open Environment  

BBC artikkel – Plastic pollution: 14 million tonnes of microplastic on ocean floor 

 

 

Linker

Miljødirektoratet 

WWF Verdens naturfond 

Avfall Norge 

FN-sambandet 

Klima- og miljødepartementet 

Regjeringen: Marin forsøpling og mikroplast 

Senter for hav og Arktis 

Marint miljø 

Logg inn / Login