-
1. Wat zijn biokunststoffen?
-
De meeste kunststoffen die we nu om ons heen zien zijn afkomstig uit aardolie. Biokunststoffen komen uit hernieuwbare bronnen die niet, zoals aardolie, uitgeput hoeven te raken. Andere namen voor biokunststoffen zijn: bioplastics en biopolymeren. De Engelse term "bio-based plastics" is eigenlijk het beste. Diverse hernieuwbare grondstoffen zijn geschikt om er - via enkele stappen – kunststoffen van te maken (alsmede brandstoffen en/of chemicaliën).
Producten gemaakt van bio-based plastics
-
2. Welke biokunststoffen zijn er?
-
De nu meest gangbare soorten biokunststoffen zijn: (1) zetmeelpolymeren (2) poly-melkzuren en (3) poly-hydroxy-alkanoaten.
Poly-melkzuren (PLA's) hebben momenteel de breedste toepasbaarheid en zijn al redelijk betaalbaar ondanks de kleinschaligheid. Meest bekende producten uit PLA's zijn de knisperende doorzichtige verpakkingsfolies van vooral biologische groenten en fruit. Sommige biologische groenten zijn verpakt in slappere "geluidloze" folies en dit zijn vaak zetmeelpolymeren. Deze verpakkingen van zetmeelpolymeren of PLA's hebben meestal het composteerlogo: ze zijn dun genoeg om goed te composteren in industriële installaties en de foliematerialen zijn hierop geoptimaliseerd.
De meest gangbare poly-hydroxy-alkanoaat is poly-hydroxy-butyraat (PHB) die in verschillende versies voorkomt. Voor zover ik weet zijn er in Nederland van dit wat duurdere materiaal geen bekende toepassingen.
Er bestaan al tientallen andere biokunststoffen, de meeste (nog) niet commercieel. Van sommige materialen en materiaalcombinaties is slechts een deel uit hernieuwbare bronnen afkomstig: deze kun je zien als een tussenstap op weg naar volledige hernieuwbaarheid. Voorbeelden van bekende kunststoffen die al geheel of gedeeltelijk uit hernieuwbare grondstoffen kunnen worden gemaakt zijn bepaalde typen polyetheen (PE), polypropeen (PP), PVC, nylons, polyesters en smeltbare rubbers. Ook deze materialen zijn nog beperkt verkrijgbaar. De ontwikkelingen gaan echter zeer snel.
Verpakkingsschuim van PLA
-
3. Hoe zit het met de grondstoffen?
-
Een groot aantal organische grondstoffen is in principe geschikt voor biokunststoffen (en voor biobrandstoffen) hoewel momenteel slechts enkele grondstoffen industrieel worden benut. Er worden in rap tempo steeds meer mogelijkheden ontwikkeld waarvan sommige groot toekomstpotentieel hebben voor materiaaleigenschappen en ecologisch verantwoorde oplossingen voor producten.
De nu meest gebruikte basisgrondstoffen zijn suiker, aardappelen en mais. Van deze en andere gewassen en planten zijn de niet-eetbare delen te gebruiken en het is zaak dat men dit ook doet. De bruikbaarheid van niet-eetbare planten zoals prairiegras is ook aangetoond; voordeel hiervan is dat geen landbouwgrond hoeft te worden gereserveerd voor biokunststoffen en biobrandstoffen. Bijzonder interessant zijn diverse soorten organisch afval, bijvoorbeeld van bos-, tuin- en landbouw, slachtafval, afgewerkte olie uit restaurants, etc. De bruikbaarheid van deze afvalstoffen is technisch aangetoond. Voor de toekomst zijn bijv. cellulose (uit de wanden van plantencellen) en algen ruim voorradig.
-
4. Is verantwoord verbruik van grondstoffen mogelijk?
-
Bij gebruik van gewassen voor biokunststoffen is de behoefte aan landbouwgrond gering. Op het moment dat de wereldproductie van biokunststoffen de omvang zal hebben van 10% van de huidige kunststofproductie - dit is zeer veel! - is minder dan 1% van de huidige landbouwgronden nodig indien alle biokunststoffen uit gewassen afkomstig zouden zijn. Overigens zijn problemen met voedseltekorten en hoge voedselprijzen vooral te wijten aan tegenvallende oogsten, verspilling, onvoldoende transport naar personen die het nodig hebben, etc. Bedenk voorts dat ongeveer de helft van de voedselprijzen in Europa op rekening komt van commerciële activiteiten.
Bij vraag 3 hebben we al gezien dat andere organische grondstoffen goed bruikbaar zijn. Vooral sommige "grondstoffen" uit afval hebben de potentie van continue "leverbaarheid". Wat nu afval is krijgt dan nuttige waarde en zo vangen we twee vliegen in één klap. De technische mogelijkheden moeten wél daadwerkelijk in de maatschappij worden geïmplementeerd. Er is nog veel werk te verzetten, zowel voor optimalisatie van technische processen als voor implementatie. Verantwoord grondstofverbruik is zonder meer mogelijk, ook in de toekomst.
-
5. Hoe zit het met de duurzaamheidsaspecten van biokunststoffen?
-
Duurzaamheid is natuurlijk in de eerste plaats mensenwerk, welke materialen je ook gebruikt. Bij biokunststoffen krijg je één duurzaamheidsaspect min of meer "cadeau", namelijk de herkomst uit hernieuwbare grondstoffen. Dit hebben ze gemeen met natuurlijke organische materialen zoals hout, bamboe, etc. Planten zetten tijdens hun groei broeikasgas (CO2) om in zuurstof. Mocht een product uit biokunststof aan het einde van zijn levensduur worden verbrand of gecomposteerd dan komt hetzelfde broeikasgas er weer uit (tenzij het wordt opgevangen, wat technisch goed kan). Netto wordt zodoende vrijwel geen broeikasgas gecreëerd: dit voordeel hebben materialen zoals metalen, aardewerk en gewone kunststoffen niet.
Voor langlevende producten van biokunststof is het voordeel dat ze als het ware broeikasgas in zich hebben opgeslagen (in plaats van dat het in de atmosfeer komt of nutteloos onder de grond opgeslagen ligt). Overigens zijn broeikasgassen zoals CO2 en methaan (aardgas) ook bruikbaar als grondstof voor biokunststoffen! Een kritiek punt voor alle kunststoffen, ook biokunststoffen, is het in de maatschappij implementeren van manieren om materiaal van afgedankte producten nuttig te gebruiken. Dus in het ideale geval geen ophoping meer van onbruikbare materialen (afvalhopen) of uitputting van grondstoffen.
Als na afdanken van een product het materiaal wordt herverwerkt (gerecycled) komt er ook geen broeikasgas uit het materiaal in de atmosfeer. Wat wel broeikasgas oplevert is de energie die nodig is voor bijbehorende processen en natuurlijk voor energie-consumerende producten. Daarom is hernieuwbare energie wenselijk. Lager energiegebruik trouwens ook, dit is tevens goed voor de portemonnee. De meeste kunststoffen en biokunststoffen scoren beter dan andere materialen als het gaat om totaal energieverbruik van industriële processen van grondstof tot aan afdanken van producten.
-
6. Gaan biokunststoffen de andere kunststoffen verdringen?
-
De tijd zal het leren.. De meeste deskundigen verwachten dat olie op lange termijn eerder duurder dan goedkoper zal worden. De prijs van vooral goedkopere kunststoffen fluctueert met de olieprijs. Voor de meeste biokunststoffen is er nog een weg te gaan naar algehele optimalisatie. Unieke eigenschappen en combinaties van eigenschappen van de biokunststoffen zullen de opkomst vergemakkelijken.
Een bestaand voorbeeld is "ademend" materiaal in voedselverpakkingen die waterdamp doorlaten zodat er geen gaatjes meer hoeven te worden geponst. Dit geeft bij miljoenen verpakkingen een enorme materiaalwinst. Uiteindelijk zal de diversiteit aan materialen en eigenschappen voor biokunststoffen nog groter kunnen worden dan voor de kunststoffen, die momenteel de meest diverse materialengroep vormen.
Polymeren betaalmunten
-
7. Last but not least: wat zijn de toepassingen en mogelijkheden van biokunststoffen?
-
Biokunststoffen zijn potentieel in hun eigenschappen en mogelijkheden net zo veelzijdig als kunststoffen. Een ervaren ontwerper van de oude stempel zei het eens zo: "er kan zoveel met kunststoffen, dat hun beperkingen je niet in een bepaalde richting dwingen". Dit laatste geeft tevens de uitdaging aan omdat maar weinig deskundigen alle mogelijkheden kunnen overzien. Er kan worden gesteld dat deskundigheid in toepassing van kunststoffen minder wijdverbreid is dan in toepassing van bijvoorbeeld metalen en andere traditionele materialen. Dit geldt nog sterker voor biokunststoffen.
In Nederland zien we biokunststoffen het meest in folies en andere verpakkingen, meestal met het composteerlogo (dit betekent dat het materiaal industrieel afbreekbaar is). In sommige andere landen zien we ze ook als bakjes en frisdrankflessen. In Japan zijn er al jarenlang elektronische apparaten op de markt met een behuizing van biokunststof en er is inmiddels in Nederland ook een mobiele telefoon verkrijgbaar met een behuizing van PLA. In België bestaat sinds kort een logo "bio-based", maar dit is nog niet gangbaar. Zonder zulke informatie zie je geen verschil met gewone kunststoffen (zie bijvoorbeeld onderstaande foto)
Hier ligt een taak voor productontwerpers: misschien moeten producten van biokunststoffen iets meekrijgen in hun "looks & feel" waardoor de consumenten in de gaten krijgen dat het gaat om prettige en verantwoorde producten.
Aanbevolen links
Informatieve en optimistische website over dit onderwerp en over wat er leeft op dit gebied.
Een "knowledge center"; de naam zegt het al.
Website van enkele samenwerkende bedrijven en overkoepelende organisatie. Heeft o.a. interessante links naar andere sites.