Circulair Ontwerp van Coatings en Composieten

Circulaire oplossingen voor complexe producten

De chemische industrie heeft de ambitie om haar producten de komende jaren volledig circulair te maken. Dit brengt zeker uitdagingen met zich mee als het gaat om coatings en composieten. Deze complexe producten worden geoptimaliseerd voor superieure barrière- en/of structurele prestaties. Ze moeten mechanisch sterk zijn en bestand tegen langdurige milieu-invloeden zoals vocht, zonlicht en temperatuurschommelingen. Om deze hoogwaardige eigenschappen te bereiken, worden zij ontworpen voor een sterke hechting aan een substraat of een versterkende vulstof. Als gevolg van dit ontwerp zijn zowel coatings als composieten na hun functioneel gebruik moeilijk te repareren, te hergebruiken of te recyclen. Dit geldt met name voor producten op basis van petrochemie, waarvan er veel zijn gemaakt op basis van persistente koolstof-koolstof verbindingen. Wageningen Food & Biobased Research werkt aan concrete oplossingen voor deze uitdagingen.

Circulariteit zonder compromissen

Wageningen Food & Biobased Research heeft ruime ervaring met de ontwikkeling van biobased performance materialen en de biologische afbreekbaarheid van chemicaliën. Binnen het onderzoeksthema Circulair ontwerp van coatings en composieten werken we specifiek aan de ontwikkeling van biobased technologieën die een circulair end-of-life scenario mogelijk maken, zonder afbreuk te doen aan de prestaties van deze producten. Denk aan nieuwe biogebaseerde harsen met omkeerbare bindingen die chemische of enzymatische hydrolyse mogelijk maken. Dit zal de chemische recycleerbaarheid en/of biologische afbreekbaarheid kunnen verbeteren. Ook UV-gevoelige componenten die de biologische afbreekbaarheid van producten verbeteren, worden bestudeerd. Bovendien leveren biogebaseerde alternatieven vaak nieuwe, nog niet verkende functionaliteiten op, zoals een verminderde accumulatie in de natuur en verbeterde visuele en haptische eigenschappen. Onze visie is om alle materialen volledig hernieuwbaar en biologisch afbreekbaar te maken en de kringloop aan het eind van hun levenscyclus te sluiten.

Milde en omkeerbare chemie

In verschillende projecten ontwikkelt Wageningen Food & Biobased Research veilige en circulaire alternatieven voor coatings en composieten:

• In het Europese project ESTELLA (2021-2024) ontwikkelen we biobased composietharsen die thermo-omkeerbare chemische bindingen hebben. Dit betekent dat de materialen door verhitting kunnen worden hersteld en opnieuw verwerkt, waardoor de circulariteit van de producten aanzienlijk wordt verbeterd.
• In het Europese CHAMPION-project(2020-2024) werken we samen met de industrie aan biobased coatings, lijmen en huishoudelijke producten. Deze zijn gebaseerd op een milde en omkeerbare chemie, waarbij gebruik wordt gemaakt van amines, een specifieke klasse stikstofhoudende chemicaliën. Hiermee kunnen materialen worden gemaakt die voldoende sterk zijn voor hun levensduur, maar daarna niet meer persistent zijn. Aan het eind van hun levensduur kunnen ze weer uit elkaar worden gehaald. Bovendien zijn ze biologisch afbreekbaar.
• Samen met Nemho-Trespa hebben wij een harssysteem ontwikkeld waarin 50% van het giftige fenol werd vervangen door lignine, een hernieuwbaar en milieuvriendelijk aromatisch polymeer. De ecologische voetafdruk van het proces werd aanzienlijk verkleind zonder negatieve gevolgen voor de prestaties van de resulterende materialen. Momenteel streven wij naar volledige vervanging van fenol. In het TKI-project “Meer reactieve lignine” willen we lignine op milde wijze extraheren en fractioneren om het geschikter te maken voor hoogwaardige toepassingen zoals harsen.