Bioplastic

Wat is bioplastic?

De meeste kunststoffen worden gemaakt uit aardolie. Het zijn vooral de alkenen, die gevormd worden bij het kraakproces van de zwaardere fracties, die als monomeren dienen. Aardolie werd wel de ‘machine van de 20e eeuw’ genoemd. Als de olie opraakt, zullen voor de productie van brandstoffen, plastics en chemicaliën andere grondstoffen nodig zijn. Liefst hernieuwbare grondstoffen. In de 21e eeuw ontwikkelt zich een biogebaseerde economie (biobased economy) gevoed door biomassa afkomstig van planten(resten), bijproducten en reststromen van de levensmiddelenen landbouwindustrie (afbeelding 24). De vraag naar nieuwe materialen gemaakt uit biologische grondstoffen groeit sterk. Het gaat daarbij niet alleen om de al bekende biobrandstoffen zoals bioethanol en biodiesel. Plastics, chemische grondstoffen, vitamines, kleurstoffen en enzymen: vrijwel alles kan uit biomassa worden gewonnen door nieuwe technologische ontwikkelingen. Bij bioplastics kun je onderscheid maken tussen biogebaseerde polymeren en biodegradeerbare polymeren. Biogebaseerde polymeren zijn polymeren die worden geproduceerd uit natuurlijke hernieuwbare grondstoffen zoals zetmeel en cellulose. Biodegradeerbare polymeren zijn composteerbaar. Ze worden bij een bepaalde temperatuur en vochtigheid door microorganismen afgebroken.

Biogebaseerde polymeren

Biogebaseerde polymeren zijn polymeren van natuurlijke oorsprong die direct worden geëxtraheerd en gewonnen uit biomassa zoals hout, maïs, tarwe, rijst en aardappels. Voorbeelden hiervan zijn zetmeel en cellulose.

Bio-etheen

Een heel andere thermoplast is polyetheen (PE), dit is de meest gebruikte kunststof ter wereld. In Brazilië is in 2010 een eerste commerciële fabriek opgestart voor de productie van biogebaseerde polyetheen. Biogebaseerde PE is qua eigenschappen identiek aan polyetheen dat via etheen uit aardolie wordt gemaakt. Biogebaseerde PE wordt geproduceerd uit etheen dat uit bioethanol wordt gemaakt in plaats van uit aardolie. In Brazilië wordt op grote schaal bioethanol geproduceerd via de fermentatie (omzetting) van suikers uit suikerriet door microorganismen. Etheen wordt gevormd in een proces waar water aan bioethanol wordt onttrokken. Terwijl de prijs van aardolie sterk fluctueert, en dit naar verwachting zal blijven doen op een relatief hoog prijsniveau, daalt (vooral in Brazilië) de prijs van bioethanol. Biogebaseerde etheen kan qua kosten in principe concurreren met etheen gemaakt uit aardolie.

Polymelkzuur

Een voorbeeld van een polymeer dat niet gemaakt kan worden op basis van aardolie is polymelkzuur (PLA, polylactic acid). Het monomeer melkzuur is de grondstof voor de productie van polymelkzuur. Melkzuurbacteriën kunnen melkzuur produceren. Tegenwoordig wordt melkzuur in de industrie op grote schaal gemaakt. Dit gebeurt door fermentatie van glucose in melkzuur met behulp van melkzuurbacteriën. De glucose wordt gewonnen uit maïszetmeel of suikerriet.

Structuurformule van melkzuur

PLA is een bioplastic dat bijvoorbeeld wordt gebruikt als verpakkingsmateriaal voor groenten en fruit in de supermarkt (afbeelding 28). PLA geeft een specifiek knisperend geluid als je het vastpakt. Ook de plastic vuilniszak voor de GFT container is gemaakt van polymelkzuur. Dergelijke verpakkingen zijn voorzien van het kiemplantlogo. Festivalbier wordt geschonken in PLAbekers. Verder wordt polymelkzuur in de chirurgie toegepast als hechtdraad, schroeven en pinnen.

Melkzuur bevat twee karakteristieke groepen: de hydroxidegroep (–OH) en de carboxylgroep (–COOH). Hierdoor is het mogelijk dat er onder de juiste reactieomstandigheden condensatiepolymerisatie van melkzuur tot polymelkzuur kan plaatsvinden. Het is een polycondensatiereactie.