07/11/2016
Door Ad Spijkers
Uit het afval van de papierproductie kunnen hoogwaardige kunststoffen worden gemaakt. Onderzoekers van het Fraunhofer-IGB hebben uitgevonden hoe dat ook nog eens milieuvriendelijk kan.
Ook wanneer olieprijzen omlaag gaan, zijn fossiele grondstoffen in de kunststofproductie niet de weg naar de toekomst. Vooral in tijden van klimaatwisseling gaat het er om zo weinig mogelijk kooldioxide te laten vrijkomen en tot een duurzamere economie te komen, wat inhoudt dat duurzamere grondstoffen moeten worden gebruikt.
Onderzoekers van het Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik (IGB) aangetoond dat uit plantaardige biomassa door hun veelheid aan chemische structuren nieuwe chemicaliën en polymeren met uitstekende eigenschappen kunnen worden gewonnen.
Polyamide uit terpenen
De onderzoekers in Straubing (tussen Regensburg en Passau) gaat het niet om composteerbare plastic zakken, maar op high performance kunststoffen voor speciale toepassingen die milieuvriendelijk kunnen worden geproduceerd. Ze ontwikkelden methoden voor het omzetten van terpenen (reststoffen uit de winning van cellulose uit hout) naar biotensiden, biologisch gebaseerde epoxiden of monomeren voor bijzonder slagvaste en bij koude stabiele polyamides.
De high performance polyamides uit de op terpeen gepaseerde monomeren kamferlactam en caranlactam zijn op grond van hun amorfe eigenschappen zeer transparant. Hierdoor komen nieuwe toepassingen binnen bereik, zoals skibrillen en vizieren voor helmen. Uit de biogebaseerde polyamiden kunnen echter ook producten zoals folies, textiel of lijmen worden geproduceerd.
Enzymen vervangen chemicaliën
Terpenen zijn duurzame grondstoffen die als afvalstof bij de productie van cellulose, maar ook in grote hoeveelheden in de vruchtensappenindustrie vrijkomen. Hierdoor is er geen concurrentie met de productie van voedingsmiddelen waardoor er geen discussie is over grondgebruik.
Tot nu toe wordt het meeste van dit afval verbrandt. Dat is onbevredigend aangezien de chemische structuur van terpenen door hun complexiteit erg interessant is. Vergelijkbare verbindingen kunnen slechts met zeer veel moeite uit fossiele grondstoffen worden gemaakt.
De bijzondere terpeenstructuur maakt de productie van polyamides met speciale eigenschappen mogelijk, zoals de hoge transparantie. Hiervoor moeten de terpenen chemisch worden gemodificeerd. Door oxidatie wordt een zogeheten carbonylgroep ingevoerd, die in een volgende reactiestap kan worden omgezet in een lactam, de monomere bouwsteen voor polyamide.
Ook hier heeft de door het Fraunhofer-Institut gevolgde methode voordelen: er zijn mindere synthesestappen nodig dan gebruikelijk. De onderzoekers benadrukken dat geen verdachte chemikaliën worden gebruikt, maar enzymen en andere niet verdachte stoffen.
Tot nu toe worden de biogebaseerde kunststoffen nog op laboratoriumschaal geproduceerd. Het doel is de methode naar productieschaal te brengen. De onderzoekers streven echter een nog hoger doel na: ze willen een bijdrage leveren aan de biogebaseerde economie. (foto: Fraunhofer-IGB)