Hernieuwbare materialen

Nature-based materialen

Om onze huidige op fossiele brandstoffen gebaseerde samenleving te transformeren tot een duurzame, klimaatneutrale samenleving binnen planetaire grenzen moeten we onze materialen produceren uit biobased bronnen. De aangewezen manier om dit te doen is gebruik te maken van de functionaliteiten die de natuur biedt en deze geschikt te maken voor de toepassingen die we in het dagelijks leven nodig hebben. Bij Wageningen Food & Biobased Research ontwikkelen we innovatieve technologieën en waardeketens om alle componenten in biomassa als grondstoffen voor hernieuwbare materialen te genereren en te valoriseren.

Lokale ecosystemen vormen een groeiend model om beschikbare biobronnen zoals landbouw-, landschaps- en bosbouwresiduen om te zetten in een verscheidenheid aan duurzame producten. Bij het ontwikkelen van dergelijke waardeketens vereist dit uiteraard niet alleen een perspectief op economisch levensvatbare bedrijfscases, maar ook een positieve impact op duurzaamheidsaspecten zoals biodiversiteit, bodemgebruik, broeikasgassen, stikstofuitstoot en bodemgezondheid.

De natuur voorziet

In de strijd tegen de klimaatverandering is het essentieel dat onze materialen worden gemaakt van hernieuwbare koolstofbronnen, biomassa en, op een iets langere termijn, CO2. Een van de belangrijke aspecten hierbij is het maximaliseren van de inzet van functionaliteiten die al aanwezig zijn in de hulpbronnen die de natuur de samenleving te bieden heeft. Planten halen op efficiënte wijze CO2 uit de lucht en vitale voedingsstoffen uit de grond en bouwen daar zeer geavanceerde structuren en componenten mee. Met behulp van milde behandelings- en raffinagetechnieken zijn de experts van WUR in staat deze functionaliteiten te behouden en te gebruiken in materialen voor allerlei producten zoals verpakkingen, kleding, composieten, bouw en infrastructuur. Eén voorbeeld waar dit is gerealiseerd is het gebruik van lignine als bindingscomponent. In planten levert lignine kracht door de plantvezels aan elkaar te lijmen. De experts van WUR hebben een proces ontwikkeld om deze functionaliteit te benutten door lignine uit biomassa te extraheren en deze bindende eigenschap toe te passen op asfalt, waardoor het fossiele bitumen kan worden vervangen. Op deze manier wordt het gebruik van fossiele olie voorkomen en wordt biobased koolstof langdurig in een materiaal opgeslagen, waardoor CO2-uitstoot wordt voorkomen.

Regionale bio-economie

Bedrijven en overheden zijn in toenemende mate op zoek naar lokale en regionale oplossingen die aansluiten op zowel de beschikbare middelen, industrieën en behoeften voor het leveren van het voedsel, het voer, de energie en materialen die nodig zijn. Dit vereist een aanpak waarbij belanghebbenden samenwerken om alle elementen van de biomassa optimaal te gebruiken. Het stimuleren van regionale economieën en het voorkomen van transport over lange afstand. Dit zal niet in alle gevallen mogelijk zijn voor de bulkindustrie, maar het is zeker mogelijk wanneer bijvoorbeeld gras- of tuinbouwresten als grondstof worden gebruikt voor de bouw en isolatie van huizen. Het is de uitdaging om afval te vermijden en alle elementen van de biomassa te gebruiken. Wanneer je dus de vezels van tomatenplanten gebruikt voor de verpakking, haal dan ook de mineralen eruit en gebruik die in de kassen als voedingsstoffen. Wat er over blijft kan nog steeds gebruikt worden als biogas of bodemverbeteraar. Een daadwerkelijk circulaire en duurzame oplossing. Op dezelfde manier kan overtollige koeienmest met innovatieve processen worden verwerkt tot bijvoorbeeld vezelverpakkingen, meststoffen en biogas, in plaats van rechtstreeks te verwerken tot biogas, waardoor er verteringsafval overblijft.

Aanvoerzekerheid en gezond bedrijfsmodel

Een uitdaging bij het produceren van hoogwaardige producten op basis van biologische bronnen is het doorlopend kunnen garanderen van de juiste kwaliteit en specificaties tegen haalbare kosten. Het is daarom essentieel om direct na de oogst, of soms zelfs eerder, de grondstoffen te beheersen. Bederf en verlies van kwaliteit (en massa) begint in de meeste gevallen vrijwel onmiddellijk als gevolg van microbiële activiteit, dus snelle conservering of voorbehandeling kan cruciaal zijn. Door toepassing van een kleinschalige scheidingsstap vlakbij de locatie waar de biomassa wordt geoogst kunnen voedingsstoffen en organisch materiaal worden teruggevoerd naar het land. Zo kan de bodem gezond worden gehouden en de grondstoffen voor de beoogde producten (voedsel, voer, materialen, brandstoffen) naar een grotere faciliteit worden getransporteerd. Dit leidt niet alleen tot de productie van hernieuwbare materialen, maar levert ook extra inkomsten op voor de eigenaren van biomassa, zoals boeren, boseigenaren en tuiniersbedrijven.

Het hele plaatje

De overgang van een lineair systeem op fossiele basis naar een duurzaam, circulair biobased ecosysteem vereist volledig nieuwe processen, waardeketens, regelgeving en samenwerking; een complexe en uitdagende taak. Met 150 onderzoekers heeft Wageningen Food & Biobased Research meer dan 30 jaar ervaring in toegepast onderzoek op het gebied van biobased en circulaire producten. Samen met innovatieve koplopers uit de industrie, boeren, overheden, ngo’s en onderzoekspartners kunnen we de noodzakelijke ontwikkelingen versnellen en bijdragen aan een duurzame en hoogwaardige fossielvrije toekomst.

Het verbinden van de samenstelling van de biomassa en het potentieel van de verschillende componenten en hun functionaliteiten aan de vereiste productspecificaties maximaliseert de valorisatie van biomassa. Dat is waar onze uitgebreide kennis en ervaring om de hoek komt kijken. We ondersteunen de industrie bij het bouwen van deze nieuwe waardeketens door de ontwikkeling van de noodzakelijke bioraffinagetechnologieën zoals conservering, extractie, fermentatie en verwerking verderop in de keten, maar ook bij de productie en het testen van materiaal. In onze uitgebreide laboratorium- en proeffaciliteiten hebben we bij Wageningen Food & Biobased Research tal van natuurlijke materialen ontwikkeld, zoals plaatmateriaal zonder kleefstoffen, verpakkingsmateriaal op basis van tomaten, biobased mondmaskers en hernieuwbare composietmaterialen. En tegelijkertijd ondersteunen wij de realisatie van regionale ecosystemen waar innovatieve waardeketens in de praktijk worden gebracht. Ons doel is het creëren van maximale waarde voor de industrie en positieve milieueffecten voor de samenleving.