bomen, gewassen en zelfs organisch afval kan worden omgezet in een verbijsterende reeks kunststoffen voor gebruik in producten, variërend van zakken voor eenmalig gebruik tot zware vliegtuigvleugels.

Deze zogenaamde biopolymeren zouden een cruciale rol kunnen spelen bij het afbouwen van aardolieplastics, wat de uitstoot van broeikasgassen zal helpen verminderen, en ervoor te zorgen dat kunststoffen uit een hernieuwbare bron komen.

En in sommige gevallen kunnen ze helpen om de plasticvervuiling te verminderen. Een van de belangrijkste bronnen van plasticvervuiling zijn verpakkingen, die in 2019 goed waren voor bijna 40% van het plastic dat in de EU werd gebruikt, volgens Plastics Europe, een branchevereniging.

Onderzoekers hebben manieren ontwikkeld om biologisch afbreekbare voedselafvalzakken en voedselverpakkingen te maken van gemeentelijk voedsel- en tuinafval.

"Je transformeert organisch afval tot een afvalzak, die biologisch afbreekbaar is. Dus je sluit de kringloop - je gebruikt geen andere materialen om de (plastic) tas te maken, " zei Thomas Dietrich, een ingenieur in biotechnologie bij het Spaanse TECNALIA, een centrum voor onderzoek en technologische ontwikkeling.

Dietrich is projectmanager van een project genaamd VOLATILE, die een technologie heeft ontwikkeld die kan worden geïntegreerd in bestaande gemeentelijke anaerobe vergistings- en composteringsinstallaties. Het gebruikt micro-organismen om organisch afval af te breken tot vluchtige vetzuren, dat zijn de bouwstenen van de PHB- en PHBV-kunststoffen die worden gebruikt om plastic zakken en voedselverpakkingen te maken.

Het belangrijkste bijproduct is een residu dat kan worden gebruikt om compost te maken. Waterstofgas is een ander bijproduct, en het kan worden gebruikt om elektriciteit te maken.

Biologisch afbreekbaar

Het gebruik van bioafval om biologisch afbreekbare kunststoffen te produceren, zou kunnen helpen bij het oplossen van een grote uitdaging die wordt veroorzaakt door het merendeel van de biologisch afbreekbare kunststoffen die momenteel worden gebruikt.

"Normaal gesproken gebruiken de grote (industrieën) die (biologisch afbreekbare kunststoffen) op de markt verkopen agrarische materialen van voedingskwaliteit, ' zei Dietrich.

Vanwege de benodigde volumes, het zal niet mogelijk zijn om landbouwproducten te gebruiken ter vervanging van op aardolie gebaseerde verpakkingen zonder te concurreren met voedselgewassen of biobrandstoffen voor landbouwgrond, zei Dietrich.

"Dus we moeten proberen organische koolstof in de economie te houden zonder terug te vallen op de landbouw, " hij zei.

Plastic zakken en verpakkingen die met de technologie van VOLATILE zijn gemaakt, zouden in het huishoudelijk bioafval terechtkomen en zouden in theorie opnieuw kunnen worden gebruikt om vluchtige vetzuren te produceren, hoewel dit nog niet is getest door het VOLATILE-team.

Een van de grootste uitdagingen voor dit type systeem is het ontbreken van composteerinstallaties in de meeste regio's van de wereld, inclusief Europa.

In de hele EU, tot 50% van het vast stedelijk afval is organisch, en slechts ongeveer 40% van het bioafval wordt gerecycled tot hoogwaardige compost en digestaat, zegt het Europees Compostnetwerk. Het merendeel gaat naar de vuilstort of wordt verbrand.

Echter, dit zal waarschijnlijk verbeteren. Het Europees Milieuagentschap zegt dat het recyclen van meer stedelijk bioafval 'cruciaal' is om te voldoen aan de EU-doelstellingen om tegen 2030 ten minste 60% van al het afval in gewicht te recyclen en opnieuw te gebruiken.

Samenstelling

Of kunststoffen biologisch afbreekbaar zijn of niet, is te wijten aan hun chemische samenstelling, niet aan hun oorsprong. Dus op aardolie gebaseerde kunststoffen kunnen biologisch afbreekbaar zijn, en plantaardige producten kunnen niet biologisch afbreekbaar zijn.

Echter, een verschuiving naar biopolymeren zou de uitstoot van broeikasgassen die worden geproduceerd om de kunststoffen te maken, helpen verminderen, zelfs als het eindproduct niet biologisch afbreekbaar is.

"We moeten deze (verschuiving) over 10, of maximaal 15, jaar omdat de klimaatinspanningen zo hoog zijn, " zei Vincent Placet, een onderzoeksingenieur aan het FEMTO-ST Instituut in Frankrijk.

"De hoeveelheid CO ₂ uitgestoten om hout en planten te produceren is zeer laag, " zei Placet, eraan toevoegend dat ze ook atmosferische CO . absorberen ₂ tijdens de groei. Hij coördineert een project genaamd SUCHY, dat dragende biogebaseerde composieten ontwikkelt voor gebruik in de automobiel- en ruimtevaartindustrie.

Biopolymeren afkomstig van bomen en gewassen worden al gebruikt om auto-interieurs te maken.

Andere biopolymeren worden ontwikkeld om dragend te zijn. Deze omvatten thermohardende kunststoffen die zijn ontworpen om tot 30 jaar mee te gaan onder zware omstandigheden, bijvoorbeeld in vliegtuigvleugels en carrosserieën.

Enkele van de meest gebruikte thermohardende kunststoffen zijn epoxy's, die worden gebruikt in composietmaterialen. Composietmaterialen omvatten tot 50% van de nieuwste vliegtuigen in gewicht.

"We hebben een volledig biobased epoxy geproduceerd. Nu is het belangrijkste probleem het opschalen, ' zei Placet.

Opschalen, er moet een hele toeleveringsketen worden gecreëerd, beginnend met het vinden van leveranciers van het plantmateriaal, hij zegt.

Een optie is om afval uit de bosbouw te gebruiken:boomschors, takken en wortels. "Het is in zeer grote hoeveelheden beschikbaar en wordt in geen enkele andere toepassing gebruikt. In Noord-Europa, de grondstof is erg groot en we weten dat het aan de behoeften aan dit type epoxypolymeer kan voldoen, ' zei Placet.

Een andere uitdaging is hoe de verwerking groener en goedkoper kan worden gemaakt dan hun petrochemische equivalenten. Petrochemische epoxy's zijn goedkoper te produceren en gebruiken minder stroom en oplosmiddelen. Echter, sommige van die efficiëntieverbeteringen zijn omdat ze op industriële schaal worden gedaan in plaats van in een laboratorium, zegt Placet.

“Technisch gezien is het goed te doen, " maar er zijn meer investeringen nodig om op te schalen en de noodzakelijke waardeketens op te bouwen, hij voegde toe.

1%

wereldwijd, biobased plastics maken ongeveer 1% uit van de 368 miljoen ton plastic die jaarlijks wordt geproduceerd, zegt European Bioplastics.

De overige 99% uit planten halen 'is geen optie, " zegt Sander Defruyt, hoofd van de Nieuwe Kunststofeconomie, een initiatief van de in het VK gevestigde Ellen MacArthur Foundation om de toekomst van kunststoffen opnieuw vorm te geven.

"Waar komt al dat biomateriaal vandaan, op een manier die regeneratief is en onze ecosystemen niet uitput? De eisen aan onze ecosystemen zullen gewoon door het dak gaan, en we overschrijden vandaag al planetaire grenzen, " hij voegde toe.

Zelfs biologisch afbreekbare kunststoffen zullen een beperkte impact hebben op het verminderen van plasticvervuiling, omdat de meeste regio's in de wereld niet over de nodige industriële composteerfaciliteiten beschikken, zegt Defruyt.

Om plasticvervuiling aan te pakken en onze afhankelijkheid van op aardolie gebaseerde kunststoffen op te lossen, moeten alle onnodige kunststoffen worden geëlimineerd, en hergebruik van de benodigde kunststoffen, om ze uit de omgeving te houden.

Daarna, 'the very little virgin plastic that we still need … will need to be shifted from fossil-based sources to regeneratively sourced bio-based plastics to stop that systems-dependence on finite fossil resources, " said Defruyt.