Bioplastics uit reststromen: PHA

Bioplastics uit reststromen: PHA

Bioplastics gemaakt op basis van PolyHydroxyAlkanoaten (PHA’s) bieden interessante commerciële kansen. Over de voordelen van deze groep bouwstenen is al veel bekend, maar op dit moment zijn PHA’s nog geen succes. De kwaliteit is nog niet constant genoeg en de kostprijs is te hoog. Wageningen Food & Biobased Research wil daar met het opzetten van een integraal onderzoeksprogramma verandering in brengen.

Kansen voor PHA's

Ondanks de financiële crisis in Europa groeit de bioplasticmarkt nog steeds, met zo’n 20 procent per jaar. PHA’s zijn het schoolvoorbeeld van bioplastics. Voor deze groep bouwstenen wordt een toename in de wereldproductie verwacht van 19 kiloton in 2011 naar 145 kiloton in 2016. Toch zijn PHA’s op dit moment nog geen succes: de kwaliteit is nog niet constant genoeg en de kostprijs is te hoog. Onderzoek en ontwikkeling is nodig om deze uitdagingen te lijf te gaan en commerciële kansen te verzilveren.

Voordelen en markten

Een belangrijk voordeel van PHA’s is dat micro-organismen ze zowel kunnen produceren als afbreken in bijna elke omgeving (composteerbak, bodem en zee). Eigenschappen van een veel onderzochte PHA; PolyHydroxyButyraat (PHB), zijn vergelijkbaar met onder meer polypropyleen en polyethyleen. Er zijn tal van toepassingsmogelijkheden voor PHA’s:

  • consumenten-, land- en tuinbouwproducten
  • catering
  • verpakkingsmaterialen
  • coatings en rubbers
  • hoogwaardige farmaceutische en medische producten.

Kostenreductie en betere kwaliteit van bioplastics

Op dit moment is de kostprijs voor productie van PHA’s nog te hoog, wat wordt veroorzaakt door de inzet van kostbare groeimedium componenten voor de bacteriën, hoge investeringskosten voor fermentatiefaciliteiten en voor downstream processing. Maar er zijn slimme routes mogelijk om de kostprijs te verlagen. Bijvoorbeeld door te kiezen voor productie van PHA’s uit verschillende afvalstromen, zoals afvalwater(slib) afkomstig uit rioolwaterzuiveringsinstallaties en/of industrieel afvalwater van de papierindustrie. Ook heterogene biomassastromen zoals compost, exudaat uit bietenbladeren en zelfs mest kunnen waarschijnlijk als grondstof gebruikt worden. En dat is heel goed in te passen in bestaande processen en systemen. Zo is een rioolwaterzuiveringsinstallatie al een lopend systeem waarin biologische omzettingsprocessen plaatsvinden, inclusief logistiek en vergunningen.

Om mogelijke routes en processen te valoriseren en de kwaliteit van PHA’s te verbeteren is echter meer onderzoek nodig. Ook is meer onderzoek nodig naar de vraag of ‘laagwaardige’ PHA’s misschien beter kunnen worden gebruikt als bron voor chemicaliën en industriële bouwstenen. Wageningen Food & Biobased Research wil bovendien gerichter kunnen inzoomen op de eisen van de eindgebruiker: welke kwaliteit, samenstelling en eigenschappen van de PHA’s heeft deze nodig om een goed product te kunnen maken? Van hier uit willen we de gehele keten stroomopwaarts invullen: wat is aan het begin van de keten van belang voor een goed eindproduct?

Partners gezocht voor integraal onderzoeksprogramma naar bioplastics

Wageningen Food & Biobased Research is specialist op het gebied van onderzoek naar biobased polymeren en microbiële fermentatie. We weten hoe we productiekosten omlaag kunnen brengen: door gebruik te maken van bestaande reststromen, zoals heterogene biomassa. In samenwerking met Witteveen+Bos, waar men veel kennis heeft op het gebied van toepassing van slib uit rioolwaterzuiveringsinstallaties, onderzoeken we de mogelijkheden om uit afvalstromen PHA’s te gaan maken.

Om een succesvol onderzoeksprogramma op te starten zijn meer samenwerkingspartners nodig: waterzuiveringbedrijven, waterschappen, bedrijven (MKB en grote ondernemingen), kennispartners en eindgebruikers van bioplastics. Met een integraal programma (consortium) waarin alle expertise op het gebied van materiaal-, polymeer- , bio- en milieutechnologie wordt samengebracht, wil Wageningen Food & Biobased Research fondsen werven voor onderzoek naar specifieke vraagstukken op het gebied van PHA’s, met als uiteindelijke doel de commerciële kansen van PHA’s te verzilveren.