Het valt niet te ontkennen dat plastics onlosmakelijk onderdeel vormen van onze technologische leven en ons leven als consument en recreant. Plastics zijn goedkoop te produceren en uiterst veelzijdig, en kunnen in zo ongeveer elke vorm worden gegoten of geperst voor de meest uiteenlopende doelen. We kennen allemaal de plastics waarvan de veilige verpakkingsmaterialen van onze voedingsmiddelen, dranken en toiletartikelen zijn gemaakt en het duurzame, kleurige plastic speelgoed waarmee onze kinderen spelen, maar deze alom aanwezige materialen worden ook gebruikt om levensreddende medische apparaten en instrumenten, weatherproof-kleding en zelfs kogelwerende vesten te maken.

Dus wat zijn plastics?

De term plastic komt van het Griekse woord ‘plastikos’, wat “geschikt voor modellering” betekent, en verwijst in onze tijd naar een enorm assortiment synthetische materialen. De meeste plastics zijn polymeren. Deze zijn gemaakt van kleine organische moleculen die samen lange ketens vormen. De uiteindelijke eigenschappen van elke polymeer – zoals de hittebestendigheid of de zachtheid of rekbaarheid – hangen af van de chemische samenstelling van de afzonderlijke eenheden, oftewel monomeren, van de lengte van de polymeerketens en de manier waarop deze ketens met elkaar interageren.

Polyethyleen terephthalaat (PET) is een soort polyester, en wel een van de meest geproduceerde plastics over de hele wereld. In zijn verschillende vormen wordt de polymeer gebruikt om een enorm aantal uiteenlopende goederen te maken, waaronder verpakkingen van levensmiddelen. Waarschijnlijk kennen we ook de namen van andere veel voorkomende plastics, zoals polystyreen en polyvinyl chloride (PVC).

De meeste plastics worden tegenwoordig gemaakt van fossiele brandstoffen zoals ruwe olie en kolen, maar dankzij de wetenschappelijke vooruitgang in de laatste jaren is het mogelijk geworden om plastics te produceren uit duurzame bronnen van plantaardige herkomst, of grondstoffen, zoals suikerriet, aardappelzetmeel, cellulose (hout), mais, soja, plantaardige afvalolie en ander voedsel- en landbouwafval. Scheikundigen en procesingenieurs over de hele wereld ontwikkelen methoden om deze biopolymeren en plastics te produceren ter vervanging van materialen die gemaakt zijn van fossiele brandstoffen. Vandaag de dag hebben polymeren die worden gemaakt uit hernieuwbare grondstoffen dezelfde kenmerken als hun tegenhangers van fossiele brandstoffen, en kunnen volledig biologisch afbreekbaar en recyclebaar zijn.

Bioplastics iedere dag

Alternatieve routes voor de productie van bioplastics

Industriële organisaties, materiaalwetenschappers en publieke en private groepen benutten de ontwikkelingen in de “witte” of industriële biotechnologie voor de optimalisatie van processen die van nut zijn om energie-efficiënte, hulpbronnensparende methoden te ontwikkelen voor de vervaardiging van duurzame, groenere bioplastics.

Enkele voorbeelden zijn:

  • Een team aan de Universiteit van Bath in het Verenigd Koninkrijk heeft een methode ontwikkeld voor de productie van volledig biologische afbreekbare microkorrels uit cellulose. 
  • Het door de EU gefinancierde EUROPHA-project ontwikkelt 100% natuurlijk, biologisch afbreekbaar polyhydroxyalkanoaat (bioplastics op PHA-basis) voor toepassingen in de sector van de verpakking van levensmiddelen1.  
  • Het Mexicaanse biopolymerenbedrijf Biofase maakt rietjes en bestek van bioplastic uit avocadopitten, als alternatief voor de wegwerpproducten die van petrochemische grondstoffen zijn gemaakt. 
  • Het New Yorkse bedrijf Ecovative Design heeft een technologie ontwikkeld waarbij schimmels worden ingezet om alternatieve bioplastics te maken die kunnen worden gebruikt voor de meest uiteenlopende producten: van geïsoleerde jassen, technische kleding en schoeisel tot en met sponzen voor cosmetische doeleinden. 
  • GC Innovation America is onderdeel van het chemische bedrijf PTT Global Chemical Public Company Ltd, met thuisbasis in Thailand, dat biochemicaliën ontwikkelt, waaronder biopolymeren, met behulp van barnsteenzuur dat afkomstig is van hernieuwbare bronnen.
  • De Franse start-up Lyspackaging produceert de Veganbottle, een 100% plantaardig, composteerbaar alternatief voor de conventionele plastic waterflessen die gemaakt zijn uit aardolie, waarvan er alleen al in Frankrijk 200.000 ton niet wordt gerecycled.

Hoewel bioplastics momenteel nog maar ongeveer 1% van de totale jaarlijks geproduceerde hoeveelheid plastic vormen2, suggereren schattingen een stijgende lijn in de productiecapaciteit ervan en wordt geacht dat de globale markt voor biopolymeren voor bioplastics, die ongeveer $6,95 miljard bedroeg in 2018, in 2023 een omvang van $14,92 miljard zou kunnen bereiken3.

Overheidsfinanciering is van groot belang voor de ondersteuning van innovatie in het veld. Aan het einde van 2018 beloofde de Britse regering £60 miljoen om de ontwikkeling van duurzame methoden voor de transformatie van landbouw-, voedsel- en industrieel afval in milieuvriendelijke verpakkingen te ondersteunen4. Ook de EU financiert een aantal initiatieven, waaronder de ontwikkeling van processen om afval van suikerriet om te vormen tot biopolymeren voor brandwerende toepassingen, en bioplastics waarvan 100% composteerbare verpakking van levensmiddelen kunnen worden gemaakt5

Bioplastics sluiten de cirkel

Nieuwe processen voor de conversie van biomassa in biopolymeren en bioplastics steunen op efficiënte, betrouwbare technologieën en procesapparatuur. Als mondiaal toonaangevend bedrijf in de witte biotechnologie loopt GEA voorop in het veld, en werkt al meer dan tien jaar met de bioplasticssector aan de ontwikkeling, het testen en verfijnen van apparatuur en technologieën die de industrie in staat stellen om R&D en pilot-processen op te schalen tot haalbare commerciële productiestromen.

Bioplastics sluiten de cirkel

Specialisten bij GEA combineren gedetailleerde knowhow voor fundamentele fabricagefasen, waaronder het gebruik van tussenproducten zoals barnsteenzuur, die alternatieve routes bieden voor de vervaardiging van bioplastics. Een ander voorbeeld is de productie van melkzuur uit plantaardige bronnen. Melkzuur wordt gebruikt om polymelkzuur (PLA) te maken, een biologisch afbreekbaar, duurzaam alternatief voor PET en een van de meest geproduceerde bioplastics ter wereld.

Technici van GEA kunnen maatwerk systemen maken voor boven- en benedenstroomse processtadia bij de vervaardiging van tussenproducten en biopolymeren. De portfolio van GEA omvat oplossingen voor fermentatie en biomassascheiding met centrifuges of membraanfiltratie, technologieën voor zuivering door distillatie, smeltkristallisatie of membraanfiltratie, en voor benedenstroomse processen zoals concentratie, kristallisatie, en drogen van het eindproduct.

GEA maakt ook deel uit van het met €14 miljoen door de EU gefinancierde PRODIAS-initiatief, waarin acht organisaties in heel Europa werken aan de ontwikkeling van duurzame technologieën die de productiekosten van hernieuwbare alternatieven aan producten van fossiele brandstoffen moeten gaan verlagen6.

Belangrijk is verder dat GEA samenwerkt met organisaties om procesproblematiek aan te pakken en de efficiëntie te verbeteren, en te helpen om innovatieve concepten om te zetten in haalbare industriële processen voor de vervaardiging van bioplastics en andere producten op basis van biologische grondstoffen. Elke oplossing beoogt een lager energie- en waterverbruik, recycling van overtollige hitte en, waar mogelijk, minder afval en uitstoot, zodat duurzame processen worden uitgevoerd met duurzame technologieën.

Ga naar boven
Terug