Plastic-etende mens lust geen biologisch afbreekbare plastics
Colaflessen en microplastics belanden vaak in het milieu, waarna wij ze opeten. Waarom? Omdat biologisch afbreekbare alternatieven maar moeilijk de markt veroveren. Simon Schick van AMIBM onderzocht waarom dit zo is.
Een recept voor een veel gegeten maaltijd: neem een lepel en drie gemiddelde Lego-blokjes. Gebruik de lepel om de blokjes op te eten. Klinkt dit absurd? Helemaal niet. De mens consumeert 0,1-5 gram* plastic per week, verborgen als microplastics in ons voedsel. Dat plastics hoopt zich op in ons lichaam en bij voorkeur in ons brein.
Als kunststoffen zich zo massaal in ons lichaam ophopen, waarom ondernemen we dan niets? Het ligt niet aan de onderzoekers wereldwijd. Zij doen hun uiterste best om milieuvriendelijke en biologisch afbreekbare alternatieven te ontwikkelen voor kunststoffen die nu vaak in het milieu belanden. De oplossing is er, maar slaat niet aan. Promovendus Simon Schick van het Aachen-Maastricht Institute for Biobased Materials (AMIBM) onderzocht de redenen hiervoor.
Waarom niet?
“We ontdekten vier belangrijke oorzaken,” legt Simon uit. “De eerste is dat biologisch afbreekbare plastics soms 5 tot 6 keer duurder zijn dan traditionele alternatieven. Niet alle producenten vinden de afbreekbaarheid die prijs waard. Bovendien willen polymerenproducenten niet overstappen. Hun machines zijn geoptimaliseerd om één type polymeer in grote hoeveelheden te produceren. Dat moet, om winst te maken. De derde reden is de beschikbaarheid van polymeren. PET (voor colaflessen) wordt door zo’n 45 bedrijven wereldwijd geproduceerd. Als de ene niet kan leveren, kunnen de andere 44 dat wel. Er zijn slechts een paar bedrijven die biologisch afbreekbare polymeren maken, wat de leveringszekerheid beperkt.”
De vierde reden is er één waar Simon en andere onderzoekers iets aan kunnen doen. “Traditionele polymeren zijn uitgebreid onderzocht. We begrijpen hun eigenschappen goed. Zoek je een polymeer voor je product, dan kun je makkelijk de eigenschappen van verschillende polymeren vergelijken en de beste kiezen. Er is te weinig informatie over biologisch afbreekbare polymeren voor eenzelfde soort vergelijking.”
Volgens Simon is het niet nodig alle kunststoffen te vervangen door biologisch afbreekbare varianten. “Als een product in een gecontroleerde afvalstroom terechtkomt, dan zijn traditionele polymeren beter vanwege hun recycleerbaarheid. “Als het product niet gerecycled kan worden of in een ongecontroleerde afvalstroom of zelfs in de natuur terechtkomt, zijn biologisch afbreekbare polymeren een uitstekende optie.”
Wetenschappers te hulp
Bij AMIBM onderzocht hij theezakjes, die soms van plastic vezels gemaakt zijn. “Omdat deze polymeren vervuild zijn met thee, zijn ze niet recyclebaar. Biologisch afbreekbare polymeren voorkomen dan dat niet-afbreekbare plastics in gft-afval belanden." Een ander voorbeeld is een schuursponsje. Het schuurlaagje breekt af in kleine deeltjes die in afvalwater en mogelijk het milieu terechtkomen. Een biologisch afbreekbare laag is dan een oplossing. Simon over de uitdagingen bij het ontwerpen van zo’n product: “Je moet alle eigenschappen van biologisch afbreekbare polymeren kennen om te garanderen dat het sponsje niet degradeert voordat het zijn maximale levensduur bereikt, zelfs als je het in een vochtige omgeving bewaart.”
Over Simon Schick
Simon Schick begon zijn studie aan een Duitse Hochschule, waar hij zowel zijn bachelor- als masterdiploma behaalde. Hij studeerde materiaal- en procestechniek, en textielhandel en technologie. In 2021 startte hij zijn promotieonderzoek aan de Faculty of Science and Engineering van de Universiteit Maastricht, als onderdeel van het Marie Sklodowska-Curie BioBased Value Circle Project. Hij begon op de Brightlands Chemelot Campus en is nu bezig zijn onderzoek af te ronden bij een industriële partner in Oostenrijk.
Meer hulp
Om fabrikanten nog meer te helpen, bestudeerden Simon en zijn collega’s bij AMIBM het gebruik van biologisch afbreekbare polymeren op traditionele kunststofspinmachines. Hij begon met een pilotfaciliteit van 5 kg/h op de Brightlands Chemelot Campus en breidde uit naar een 1200 kg/h productiefaciliteit in Oostenrijk. Het onderzoek toonde aan dat bestaande machines biologisch afbreekbare polymeren aankunnen, zodat er geen nieuwe machines nodig zijn.
Simon introduceert de term degradation-by-design. Het idee is om eerst te onderzoeken of je de afbreekbaarheid van een polymeer kunt aanpassen aan het product door het verfijnen van het spinproces. Met degradation-by-design optimaliseer je de productontwikkeling, zodat afbreekbare polymeren makkelijker ‘fossiele’ kunststoffen kunnen vervangen. Hopelijk leidt dit ertoe dat toekomstige generaties hun wekelijkse rantsoen aan Lego-blokjes kunnen laten staan.
Lees meer Sense the Science verhalen
literatuur:
- Overcoming Challenges in the Commercialization of Biopolymers: From Research to Applications
- Estimation of the mass of microplastics ingested
- Bioaccumulation of microplastics in decedent human brains
* Een vorige versie vermeldde abusievelijk dat mensen gemiddeld 5 gram plastic per week eten. Dit is gecorrigeerd naar 0,1 - 5 gram per week.
