Multidisciplinaire zoektocht naar het ideale bioplastic

Plastics worden in de toekomst een stuk groener, door de biodegradeerbaar en uit biobased grondstoffen te maken. De markt voor deze plastics groeit de komende jaren dan ook fors. De noordelijke kennisinstellingen en bedrijven spelen daar op in met het BERNN-project Circulaire Biopolymerenwaardeketens voor PHA en Cellulose.

Bijzonder is dat bij de multidisciplinaire aanpak wordt gestart vanuit de applicatie van de biopolymeer. Vervolgens wordt bekeken welke stappen in de keten nodig zijn om tot het gewenste product en de gewenste toepassing te komen. Welke grondstoffen zijn nodig, hoe worden de biopolymeren vrijgemaakt, op kwaliteit gebracht en gemengd en/of gemodificeerd om toegepast te kunnen worden in een applicatie, of bruikbaar te worden als halffabricaat of grondstof voor de industrie? Ook wordt gekeken naar niet-technisch inhoudelijke aspecten, zoals design, bedrijfseconomie, wetgeving en duurzaamheidsvraagstukken.

Toiletpapier

"Cellulose is vanuit het oogpunt van circulariteit zeer interessant voor allerlei toepassingen, ook in de chemiesector", zegt André Heeres, lector Biobased Chemie aan de Hanzehogeschool Groningen in het artikel van Agro&Chemie. "Zo komt er veel restcellulose uit de papierindustrie. Dit heeft een te korte vezelstructuur om opnieuw in papier te kunnen worden gebruikt. Ook uit de waterzuivering komt veel cellulose vrij." Daarbij gaat het om toiletpapier dat uit het riool wordt gevist, in de circulaire economie zijn dit waardevolle grondstoffen.

Naar PHA's of wel polyhydroxyalkanoaten (door bacteriën gemaakte bioplastics), wordt al jaren intensief onderzoek gedaan, door meerdere partijen. Helaas zonder commercieel succes. Volgens Heeres heeft dat twee oorzaken: "De productiekosten zijn relatief hoog en de reproduceerbaarheid van het materiaal is te gering. PHA van verschillende fabrikanten is niet uitwisselbaar, omdat de reactiecondities tijdens de productie verschillen. Er zijn vee parameters van belang die invloed hebben op de samensteling van de biopolymeer. Per fabrikant verschilt het molecuulgewicht en de monomeerverhouding. Afnemers willen dat niet; zij willen meerdere leveranciers die dezlefde constante kwaliteit kunnen leveren tegen een scherpe prijs."

Multidisciplinaire aanpak

Voordeel van de multidisciplinaire aanpak is dat het onderzoek naar biopolymeren van meerdere keten tegelijk wordt bekeken: vanuit de chemie, technologische, medische, milieukundige, economische en commerciële kant. "Bij de RUG kijkt met op dit moment vooral naar het verbeteren van de productie en isolatie van PHA, met behulp van bacteriën en micro-organismen in plaats van op chemische wijze. Daarbij wordt ook gezocht naar methodes die commercieel en vanuit milieuoogpunt aantrekkelijk zijn. Ook is men bezig het proces te optimaliseren. Bij de Hanze hogeschool kijken we naar het opschalen van de processen, in de grotere fermentatie-unit van de ZAP-faciliteit. Daarmee willen we van een paar liter nu naar 50 liter opbrengst toe. Dan hebben we voldoende materiaal voor het testen van applicaties." 

Daarmee kunnen betrokken mkb's aan de slag om de meest uiteenlopende applicaties te ontwikkelen. "Denk aan folies, materialen voor medische toepassingen die in het lichaam afbreken of coatings voor zaden. Overal waar het van belang is dat materialen biodegradeerbaar zijn, is PHA interessant." Daarnaast worden er wat zijpaden bewandeld zoals farmaceutische toepassingen.

Het biopolymerenproject BERNN, voluit Biobased Economy Region Northern Netherlands, is een samenwerkingsverband op biobased gebied van noordelijke hogescholen en bedrijven. "Doelstellingen van BERNN zijn onder meer onderzoeken beter op elkaar afstemmen, de infrastructuur delen en meer samenwerken, zodat we elkaar niet beconcurreren en ook niet allemaal dezelfde apperatuur aanschaffen. Het project Circulaire Biopolymeren is daar een goed voorbeeld van.

Het project is ruim anderhalf jaar geleden van start gegaan en is nu halverwege. Het verwachte resultaat? Heeres: "Nu hebben we al een aantal leads die economisch aantrekkelijk zijn. De restcellulose wordt bijvoorbeeld door KNN toegepast in asfalt. Ze zijn daar nu ook aan het kijken of die wat hoger in de biobased waardepiramide kan worden weggezet, bijvoorbeeld als grondstof voor de chemische industrie. PHA moeten we echt gaan opschalen om daarmee ook materiaal te hebben waarmee de industrie kan testen. Daarmee dragen we bij aan de regionale economie, kennisoverdracht en werkgelegenheid.

Lees het volledige artikel 

Deelnemers aan het project:

Hanzehogeschool Groningen, Rijksuniversiteit Groningen, NHL Stenden, Van Hall Larenstein, Drenthe College, NPSP, KNN Cellulose, Foamplant, Maan Research & Development, Sustainable Tree Systems, Syncom, Senbis Polymer Innovations, Buwalda Synergie, BIONND, Feedtuber, ECN, Pagues, SiccaDiana