PHAs (polyhydroxy alkanoaten) zijn interessante maar moeilijke plastics. Interessant doordat ze op natuurlijke weg worden gemaakt. Uit duurzame bronnen of afvalstromen. Door micro-organismen en niet bij hoge temperaturen. PHAs zijn biologisch afbreekbaar. Ze hebben zeer uiteenlopende eigenschappen. In veel toepassingen zouden zij het duurzame alternatief kunnen zijn. Maar ze zijn ook moeilijk, vooral door slechts één probleem: hun prijs.
Productie door micro-organismen
Een van de centra van PHA onderzoek is Wageningen Food & Biobased Research. Hier heeft men veel onderzoek gedaan naar productie van PHAs en gebruik in diverse toepassingen. Kort geleden hebben zij hun bevindingen samengevat, samen met Invest-NL. Kort samengevat: ze vinden dat er ‘veel kansen op de markt’ zijn voor PHAs. Deze moeten nog wél worden ontwikkeld.
‘PHAs worden door micro-organismen gemaakt uit grondstoffen zoals suikers en plantaardige oliën,’ zegt het persbericht. Ze kunnen ook worden gemaakt uit afvalstromen als voedselresten en rioolslib. De marktvraag neemt toe, ook al zijn de productievolumes nog klein, en de productiekosten hoog. Maar de onderzoekers hopen dat de productiekosten gaan dalen als er meer gaat worden geproduceerd.
Complicerende factoren
Maar drie factoren compliceren dit proces. Ten eerste verschilt het productieproces van PHAs sterk van dat van de meeste andere plastics. De polymerisatie wordt gedaan door micro-organismen, in oplossing, niet in een reactievat bij hoge temperatuur. Daardoor kan men hier geen gebruik maken van de ervaringen bij het maken van andere plastics. Voor optimalisering van PHA-productie zullen daarom nog ‘veel investeringen en onderzoek’ nodig zijn.
Ten tweede hebben PHAs sterk uiteenlopende eigenschappen. Veel méér dan bij andere plastics. In wezen is elke soort PHA een aparte soort polymeer. Bovendien vaak met heel andere eigenschappen dan die van andere plastics. Daarom moet men steeds weer in elke markt bij nieuwe toepassingen goed kijken naar de eigenschappen van elke PHA – met welke wensen komen ze overeen?
Ten derde zijn PHAs vaak duurder dan de alternatieven. Misschien kan dat probleem overwonnen worden als de productie groeit. Of als men gebruik kan maken van andere grondstoffen. Momenteel worden de meeste PHAs gemaakt van een zuivere grondstof als glucose of palmolie. Maar als men gebruik zou kunnen maken van grondstoffen met een negatieve waarde (afvalwater of afvalstoffen), kunnen die kosten omlaag komen. Maar daarvoor moet eerst weer veel onderzoek worden gedaan. Omdat het moeilijk is om zuivere stoffen te maken uit een gemengde grondstof.
Biologische afbreekbaar-heid
Toch kunnen al die nadelen misschien worden gecompenseerd door het grote voordeel van PHA: zijn duurzaamheid en biologische afbreekbaarheid. Dit kunnen de perfecte materialen zijn waar stoffen in vele omgevingen biologisch afbreekbaar moeten zijn; aldus Wouter Post, onderzoeker bij Wageningen Food & Biobased Research. Daarom speelt biologische afbreekbaarheid een grote rol in de vier introductiefasen uit het rapport.
Deze materialen zijn misschien perfect geschikt in markten waar biologische afbreekbaarheid essentieel is, en materiaaleigenschappen minder belangrijk (fase 1). Zoals bij coating van papier in frisdrankverpakkingen; waardoor de hele verpakking biologisch afbreekbaar wordt (wat niet het geval is wanneer de plastic coating gemaakt is van LDPE). Een andere toepassing is de coating van kunstmestkorrels. Kunstmest heeft een coating nodig om de uitspoeling te vertragen. Als zo’n coating van polyurethaan is gemaakt, blijft deze in de grond; terwijl coatings van PHA afgebroken zullen worden.
Materiaaleigenschappen
Fase 2 is al moeilijker; bij deze toepassingen is biologische afbreekbaarheid nodig, terwijl de materiaaleigenschappen óók belangrijk zijn. Toch lijken er wel mogelijkheden te zijn voor een aantal PHA materialen. Zoals bij bodembedekkende folie en landbouwnetten; hier komen PHAs in de plaats van LDPE, dat niet biologisch afbreekbaar is en plastic afval achterlaat in de bodem. Zoals verder bij plantenplugs, die niet verwijderd hoeven te worden nadat zij de groeiende zaailing hebben ondersteund. En bij kunstmatige riffen, die het begin van de vorming van een natuurlijk rif ondersteunen maar in de loop van de tijd zullen oplossen. Hier komen PHAs in de plaats van beton, dat vele jaren lang blijft liggen. Ook tenslotte bij theezakjes en koffiecups; deze zullen samen met hun inhoud composteren na gebruik.
In fase 3 zijn er nog minder mogelijkheden; hier zijn materiaaleigenschappen doorslaggevend. Een van de belangrijkste toepassingsgebieden is dat van plastic borden en bestek. Deze worden vaak ontwikkeld voor eenmalig gebruik. Precies daarom werden ze in 2019 door de EU aan banden gelegd. Helaas werden biologisch afbreekbare goederen niet uitgezonderd in de richtlijn; en herziening gaat pas plaats vinden in 2027. Plastic zakken zouden ook een goede toepassing zijn; deze worden aan banden gelegd omdat ze het milieu vervuilen. Maar zakken van PHA hebben nog niet dezelfde treksterkte als die van LDPE.
In fase 4 (lage CO2 footprint) zijn er momenteel nog geen kansen voor PHA. Wel zijn er mogelijkheden bij verpakkingen van natte en droge goederen, deze moeten verder worden ontwikkeld. Speelgoed en ander huisraad zou kunnen worden gemaakt van PHAs; maar andere groene kunststoffen zouden toch betere eigenschappen kunnen hebben.
Geleidelijk neemt het productievolume toe
Wageningen Food & Biobased Research neemt momenteel deel aan het Europese Urbiofin project. Doel hiervan is, PHAs voor verpakkingsmaterialen te maken uit huishoudelijk afval. Ze werken samen met Invest-NL in onderzoek naar marktkansen van PHAs. Deze materialen hebben het nu nog moeilijk; maar geleidelijk komen er nieuwe toepassingen waardoor de productie toeneemt.
Interessant? Lees dan ook:
PHA’s doen het goed: voor het eerst is de vraag groter dan het aanbod
PHA businesscase is nog wankel
PHA: veelbelovend, veelzijdig, biologisch afbreekbaar