Biologisch afbreekbare kunststoffen zijn erg in trek. Maar er zijn nog weinig duurzame alternatieven voor producten met schuimplastic. ETH Pioneer Fellow Zuzana Sediva ontwikkelt een proces dat ooit zou kunnen worden gebruikt om schoenzolen en yogamatten te maken van organisch afval.

Zuzana Sediva houdt van pistachenoten. "Er was een tijd dat ik ze op Sicilië plukte en mee naar huis nam om ijs te maken, " herinnert ze zich. Toen, ze had geen idee dat deze passie later de inspiratie zou vormen voor haar proefschrift - en uiteindelijk ook voor haar bedrijfsidee.

Maar laten we het stap voor stap bekijken:de ETH-wetenschapper ontwikkelt een methode waarmee groenafval kan worden verwerkt tot biologisch afbreekbare schuimplastics voor gebruik in de auto-industrie of de bouw, maar ook om schoenzolen te vervaardigen, speelgoed, yogamatten, verpakkingen of matrassen. Met andere woorden:elk product dat het elastiek nodig heeft, dempende eigenschap geleverd door schuimmaterialen.

Op dit moment worden deze materialen nog vaak gemaakt van fossiele grondstoffen, met toevoeging van synthetische materialen. De resulterende producten hebben een enorme impact op het milieu, omdat het tientallen of zelfs eeuwen duurt voordat de kunststoffen zijn afgebroken tot microdeeltjes, en ze zullen nooit helemaal degraderen. Verder, het is een hele uitdaging om producten van schuimplastic te recyclen.

De oplossing van Sediva is in twee opzichten duurzaam:ten eerste, de biomassa die in haar proces wordt gebruikt, is een natuurlijk afvalproduct, deels afkomstig uit de landbouw. Er is dus geen extra landbewerking nodig. Tweede, het organische schuimmateriaal breekt veel sneller af dan conventioneel schuimplastic.

Innovatief drijfgas uit gas en water

Bioplastics zijn booming:de wereldwijde productievolumes groeien elk jaar met zo'n 20 tot 30 procent. Maar er zijn momenteel weinig duurzame alternatieven voor schuimplastic, vooral omdat het chemische fabricageproces grondstoffen met zeer specifieke eigenschappen vereist. Conventioneel plastic begint te schuimen wanneer een drijfgas wordt toegevoegd, meestal onder hoge temperatuur en druk. Daarentegen, GFT-afval is doorgaans warmtegevoelig en kan bij zulke hoge temperaturen niet worden verwerkt. "Het is heel moeilijk om met biomassa de gewenste elasticiteit van schuim te bereiken, ', legt Sediva uit.

De oplossing van Sediva omvat het gebruik van een nieuw drijfgas dat tijdens het productieproces wordt toegevoegd en ervoor zorgt dat de biomassa bij lagere temperaturen gaat schuimen. De bio-stuwstof is volledig groen, in tegenstelling tot de synthetische additieven die worden gebruikt bij de productie van schuimplastic. Het is gebaseerd op een mengsel van gas en water dat Sediva ontwikkelde als onderdeel van haar proefschrift aan de ETH Zürich. Vorig jaar heeft ze er patent op aangevraagd, in samenwerking met ETH.

Als schuimmaterialen van organisch afval een hoge elasticiteit moeten bereiken, een nauwkeurig "recept" moet worden gevolgd. Dat omvat het speciaal ontworpen drijfgas, een op organisch afval gebaseerde formulering, en een specifiek productieproces. Sediva denkt erover na of ze dit "recept" in de toekomst ook moet patenteren.

Als onderdeel van haar ETH Pioneer Fellowship, Sediva verfijnt haar methode nu voor industrieel gebruik. Eén ding weet ze al, echter, is dat de productie van het nieuwe drijfgas in grote hoeveelheden geen probleem zal zijn. "We kunnen tot 60, misschien zelfs 100 liter schuim per uur, " zegt ze. Ze is van plan dit de komende maanden te bewijzen. Dit zou voldoen aan een van de vereisten om bioplastic niet alleen in het laboratorium een ​​succes te laten worden, maar maar ook op de markt.

Een ander voordeel van Sediva's methode is de compatibiliteit met traditionele processen die worden gebruikt om schuimplastic te vervaardigen, zodat potentiële klanten geen extra infrastructuur nodig hebben.

Verpakking - en schoenen?

Potentiële klanten zullen afhangen van wie bereid is om betrokken te zijn bij proefprojecten, ze zegt. Ze is momenteel op zoek naar industriële partners. "Ik denk dat de verpakking een goed startpunt zou zijn." Hier worden geschuimde materialen gebruikt om producten te beschermen, of voor het ontwerpproces. Later, de schoenenindustrie zou een andere potentiële klant kunnen zijn.

Zuzana Sediva groeide op in Tsjechië en kwam naar Zwitserland om biochemie te studeren. Haar interesse in schuimmaterialen ontwikkelde zich heel natuurlijk:het volgde op haar zelfgemaakte pistache-ijs. IJs is in wezen eetbaar schuim. In het algemeen, schuim is niets meer dan een materiaal met een lage dichtheid waarvan de cellen of poriën gevuld zijn met lucht of gas. Brood - en zelfs hout - zou zelfs in dezelfde categorie kunnen worden geplaatst. Sediva's zwakte voor pistache-gelato leidde tot haar wetenschappelijke interesse, wat op zijn beurt leidde tot haar bedrijfsidee. In haar proefschrift Sediva kon aantonen dat haar drijfgas op basis van gas en water een effectief middel is om schuimmateriaal te vervaardigen. Haar experimenten hadden opnieuw betrekking op ijs, deze keer vanillesmaak.