27 jul. 2015
2 minuten
Biobased materialen ontwikkelen zich van eenmalige wegwerpverpakkingen tot hoogwaardige kunststoffen voor industriële toepassingen. Extra aandacht voor milieuprestaties tijdens de ontwikkeling van nieuwe biobased materialen en producten kan leiden tot nog milieuvriendelijker materialen. Dit concluderen onderzoekers van Universiteit Utrecht die voor het Biobased Performance Materials programma, gecoördineerd door Wageningen UR, onderzoek deden naar verschillende milieuaspecten van materialen die in het programma ontwikkeld zijn.
Hoe milieuvriendelijk is de productie van nieuw ontwikkelde biobased materialen nu eigenlijk ten opzichte van olie-gebaseerde producten? Deze vraag stond centraal in het Biobased Performance Materials (BPM) project SUSTAIN. Dr. Li Shen, senior onderzoeker van de vakgroep Energy & Resources van de Universiteit Utrecht, evalueerde de CO2-emissies en het energiegebruik tijdens de hele productieketen van biobased chemicaliën en materialen die in het BPM programma ontwikkeld zijn, en keek naar de potentiële milieuwinst ten opzichte van olie-gebaseerde producten. Op basis van haar bevindingen adviseerde zij over grondstofkeuze en verbeteringen in het productieproces.
Voor haar gedetailleerde milieu-evaluatie van biobased materialen bekeek Shen de CO2-emissie, het energiegebruik, de herkomst van grondstoffen en het landgebruik. Zij analyseerde vervolgens alle verzamelde gegevens door middel van wiskundige modellen en stelde zo een levenscyclusanalyse (LCA) op.
Op basis van deze gegevens kon zij adviseren over de grondstofmateriaalkeuze voor biobased materialen, en daarnaast een objectieve vergelijking maken met olie-gebaseerde producten. Zo bleek bij de productie van biobased polyurethaan dat de omzetting van glycerol in cyclische carbonaten heel efficiënt is dankzij een hoge opbrengst, minder afval en de innovatieve, toegepaste katalytische conversie die om milde reactie-condities vraagt. Biobased PUR toont daarmee een duurzaamheidwinst van slechts 4,0 kg CO2 eq./kg polymeer vergeleken met 4,7 kg bij petrochemisch geproduceerd PUR.
Biobased materialen kunnen grote milieuvoordelen hebben ten opzichte van op olie gebaseerde stoffen, maar dit plaatje is niet zo zwart-wit als het lijkt. Biobased grondstoffen hebben vaak netto geen CO2-uitstoot en zijn gemaakt op basis van planten en dus hernieuwbaar, maar het energiegebruik tijdens het productieproces kan wel fors hoger uitvallen dan dat van oliegebaseerde producten.
Volgens Shen ligt hier voor sommige materialen nog een uitdaging. Zo is er voor de biobased polyamiden nog een flinke slag te maken: de productie kost nog ongeveer twee maal meer energie dan de op olie gebaseerde variant. ‘Je hebt dan een biobased eindproduct, maar vanwege de hoge energiebehoefte zal men toch flink op het energiegebruik moeten besparen of een heel nieuwe chemische omzettingsroute moeten overwegen’, stelt Shen.
De productie van PLA is de afgelopen jaren sterk verbeterd. Zo heeft PLA-producent Natureworks de verwerking van de grondstof maïs energiezuiniger gemaakt en ook de fermentatie verbeterd. Dankzij die optimalisatie is veel minder energie nodig én liggen CO2-emissies veel lager. Voor andere materialen is er nog veel winst te behalen. Soms betekent dat een heel nieuwe aanpak. Dit gebeurde bij de fabricage van biobased polystyreen. Een nieuwe productiemethode, gebaseerd op citroenzuur in plaats van aminozuren, leverde veel energiewinst op.
Shen: ‘Biobased materialen hebben absoluut de toekomst, want op langere termijn zullen we door olieschaarste traditionele producten moeten gaan vervangen. Dat betekent dat er steeds meer vraag naar biobased producten komt en meer vraag zorgt voor efficiëntere processen.’
Anderen lazen ook
