Zijde-achtige ‘plantymeren’ als biologisch afbreekbaar plastic

Onderzoekers uit Nederland en China introduceren ‘plantymeren’, plastics die op duurzame wijze worden geproduceerd uit plantaardige eiwitten en die op natuurlijke wijze in het milieu afbreken.

Het onderzoek is gepubliceerd in Nature.

Een plantymeer wordt gemaakt van plantaardige eiwitten die worden gesponnen tot vezels of uitgesmeerd tot folie. De productie van plantymeren is vergelijkbaar met de manier waarop spinnen zijdevezels produceren. Omdat plantymeren uit natuurlijke eiwitten bestaan, zijn ze biologisch afbreekbaar.

“We laten zien dat de vezels en films die we met deze methode maken sterk genoeg zijn om te concurreren met op fossiele brandstoffen gebaseerde kunststoffen, en direct bruikbaar zijn voor bijvoorbeeld fruitverpakkingen”, zegt onderzoeksleider Xiufeng Li van de Landbouwuniversiteit van Nanjing.

Hoe maak je een plantymeer?

In principe kunnen plantymeren gemaakt worden van verschillende plantaardige eiwitten. Voor deze eerste demonstratie gebruikte het onderzoeksteam het maïseiwit zeïne. In pure vorm is zeïne kleurloos, geurloos, smaakloos, eetbaar en onoplosbaar in water. Het wordt al gebruikt voor diverse industriële en voedseltoepassingen.

De sleutel tot het maken van een plantymeer is het vinden van de juiste manier om de eiwitten op te lossen en voor te bereiden voor het maken van een vezel of film. Zeïne lost niet op in water, en dus loste het onderzoeksteam het eerst op in een oplossing van 80% ethanol. Nadat de eiwitten waren opgelost, voegden ze extra water toe aan het mengsel totdat de oplossing nog maar ongeveer 47% ethanol bevatte.

Omdat de zeïne waterafstotend blijft, vormt het eiwitrijke druppeltjes in de vloeistof. Deze eiwitrijke vloeistof, de coacervaatfase, kan worden gescheiden van het waterrijke deel, en vervolgens worden gesponnen of uitgesmeerd tot een plastic-achtige vezel of film.

Een vergelijkbaar proces komt ook in de natuur voor: spinnen gebruiken een eiwitrijke vloeistof om zijde te spinnen. Joshua Dijksman van de Universiteit van Amsterdam: “Het spinnen van de vezels is verbazingwekkend eenvoudig. Laat een kleine hoeveelheid vloeistof uit een spuitmondje druppelen. Door het druppelen ontstaat een vloeiende draad die onmiddellijk droogt en een vezel wordt. En om een ​​film te maken, hoeven we de vloeistof alleen maar over een oppervlak te schrapen.”

Het team onderzoekt nu welke andere eiwitten uit voedsel- en landbouwreststromen gebruikt kunnen worden om plantymeren te maken. Dit concept van afval omzetten in waarde begint ook gecommercialiseerd te worden via de samenwerking met de start-up Upgrade Biopolymers. De missie? Het gebruik van dit duurzame plasticalternatief uitbreiden en een stap zetten in de richting van een circulaire economie.

Bron: UvA.nl