Onderzoekers van Wageningen University & Research (WUR) hebben samen met wetenschappers uit Amsterdam en China een nieuw type bioplastic ontwikkeld dat zowel sterk als biologisch afbreekbaar is. Het materiaal, dat de naam plantymeer kreeg, moet een belangrijk knelpunt in de ontwikkeling van duurzame kunststoffen oplossen: de combinatie van mechanische sterkte, waterbestendigheid en afbreekbaarheid. De onderzoeksresultaten zijn gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Nature Communications.
Inspiratie uit de natuur
Biobased kunststoffen bestaan al langer, maar blijken in de praktijk vaak minder sterk of juist gevoelig voor vocht. De onderzoekers vonden een oplossing door een proces uit de natuur na te bootsen. Ze lieten zich inspireren door de manier waarop spinnen hun sterke spindraad produceren.
Als grondstof gebruikten de onderzoekers zeïne, een eiwit uit maïs dat al jaren bekendstaat als basis voor vezels en bioplastics. Door het eiwit op een specifieke manier op te lossen in een mengsel van water en ethanol ontstaat een stroperige massa die vervolgens kan worden verwerkt tot dunne folies of sterke vezels. Tijdens dat proces verandert de interne structuur van het materiaal, waardoor het aanzienlijk steviger wordt.
Minder gevoelig voor water
Een belangrijke uitdaging bij biologisch afbreekbare plastics is dat ze vaak snel vocht opnemen en daardoor hun sterkte verliezen. Volgens de onderzoekers presteert het nieuwe plantymeer op dat punt aanzienlijk beter.
Uit laboratoriumproeven blijkt dat de folie na een uur onder water ongeveer een kwart van het eigen gewicht aan water opneemt. Dat is veel minder dan vergelijkbare bioplastics op basis van soja-eiwit, die ruim anderhalf keer hun eigen gewicht aan water kunnen opnemen. Hoewel traditionele kunststoffen zoals PET nog altijd beter bestand zijn tegen vocht, vormt het nieuwe materiaal volgens de onderzoekers een belangrijke stap vooruit voor biobased alternatieven.
Binnen enkele weken afgebroken
Naast de verbeterde eigenschappen onderscheidt het materiaal zich doordat het grotendeels binnen vier weken biologisch afbreekt zonder microplastics achter te laten. Daarmee kan het interessant worden voor toepassingen waarbij het materiaal na gebruik niet langdurig in het milieu achterblijft.
De onderzoekers zien vooral kansen in sectoren waar volledige afbreekbaarheid belangrijker is dan maximale levensduur. Daarbij denken zij onder meer aan landbouwtoepassingen en bepaalde wegwerpproducten zoals bestek, borden en rietjes.
Opschaling vraagt om andere grondstoffen
Voordat het materiaal op grote schaal kan worden geproduceerd, moeten nog verschillende uitdagingen worden opgelost. Maïseiwit is namelijk een waardevolle grondstof die ook wordt gebruikt voor voedsel en diervoeding. Daarom onderzoeken de wetenschappers alternatieve eiwitbronnen uit reststromen, zoals veren uit de pluimveesector en restproducten uit de bierindustrie.
Daarnaast is vervolgonderzoek nodig om de productietechniek geschikt te maken voor industriële toepassingen en om te bepalen welke verpakkingen en producten zich het beste lenen voor het nieuwe materiaal.
Heeft u een foutje gezien of beschikt u over aanvullende informatie? Neem dan contact met ons op.
