Nieuw ‘groen’ plastic uit Amsterdams lab

Biologisch afbreekbare kunsthars uit groene grondstoffen

Albert Alberts en Gadi Rothenberg, chemici van de Universiteit van Amsterdam, hebben een nieuw volledig biologisch afbreekbaar plastic ontwikkeld. Het gaat om een kunsthars met toepassingen in bijvoorbeeld MDF en andere bouwmaterialen, maar ook in speelgoed. Patentaanvragen zijn de deur uit en de verwachtingen zijn hooggespannen.

door

Het zijn spannende tijden voor Alberts en Rothenberg, werkzaam bij het Van ’t Hoff Institute for Molecular Sciences van de Universiteit van Amsterdam. Zou het patent toegekend worden? En zijn er industriële partners te vinden die het verder willen ontwikkelen? Rothenberg is realistisch. Hij weet dat niet iedere wetenschappelijke ontdekking tot succesvolle toepassing leidt. “Maar zeker bij dit materiaal is het de moeite waard om er hard aan te gaan werken”, zegt hij.

Alberts_rothenberg

Uitvinders prof.dr. Gadi Rothenberg (links) en dr. Albert ‘Appie’ Alberts. De laatste is behalve chemisch onderzoeker ook een gewaardeerd veteraan in de Nederlandse rock- en popmuziek, als singer/songwriter en saxofonist, vooral bekend door zijn band AA & The Doctors.

Het is nieuw, het is nuttig, en het heeft potentie, aldus Rothenberg, hoogleraar Heterogene Katalyse en Duurzame Chemie. “Het gaat er in ons onderzoek uiteindelijk om de wereld een beetje beter te maken. Precies daarom werken we aan biologisch afbreekbare plastics. Dat heeft pas echt zin als je iets ontwikkelt dat op grote schaal kan worden toegepast; en dat is hier het geval. Het gaat om kunststoffen die wereldwijd jaarlijks in vele miljoenen tonnen geproduceerd worden.”

Het nieuwe materiaal kan volgens Rothenberg plastics vervangen die te vinden zijn in bouwmaterialen, verpakkingen of speelgoed. “Denk bijvoorbeeld aan die dungans die nog niet zo lang geleden bij supermarkten werden uitgedeeld”, zegt Rothenberg. “Uiteindelijk is het allemaal afval. Als je ze biologisch afbreekbaar kunt maken, verlaag je de belasting voor het milieu.”

Natuurlijke oorsprong

Een ander pluspunt is dat het nieuwe materiaal ook ‘klimaatvriendelijk’ te noemen is, vanwege het gebruik van natuurlijke grondstoffen. Sinds de jaren twintig van de vorige eeuw is de plastics industrie verslingerd geraakt aan olie. Daar moet een eind aan komen om de sector werkelijk duurzaam te maken.

Oil_well
Wikimedia Commons

“Aardolie is een uitstekende grondstof, die bovendien gemakkelijk en goedkoop te winnen is”, zegt Rothenberg. “Vrijwel alle plastics zijn erop gebaseerd. Maar vandaag de dag weten we dat het gebruik van fossiele brandstoffen niet duurzaam is. Bovendien is de olievoorraad eindig. Daarom pakken wij het in ons onderzoek anders aan. Ons uitgangspunt is om plastic te maken zónder olie, gebaseerd op duurzame grondstoffen.”

Of het chemisch gezien ook om een nieuwe klasse van polymeren gaat, daar wil Rothenberg geen uitspraak over doen tot het patent is toegekend. De mensen die nu tot in detail weten hoe het zit zijn volgens hem op de vingers van één hand te tellen.

Ook over de grondstoffen hult Rothenberg zich in stilzwijgen. Het enige dat hij kwijt wil is dat het afval uit de landbouw betreft. “De voedselvoorziening zal er niet onder lijden”, zegt hij. Die dreiging komt trouwens vooral van de brandstoffenindustrie, merkt hij op. “Die gebruikt wel twintig keer meer olie dan de plasticindustrie. De behoefte aan natuurlijke grondstoffen is daar veel groter.”

Onmogelijk idee

Het idee voor het nieuwe plastic ontstond in Californië, waar Rothenberg en Alberts een wetenschappelijk congres bezochten. Ze dronken een biertje op een terras in Monterey en al filosoferend bedachten ze de chemie achter het duurzame plastic. Een klein jaar experimenteren in de Amsterdamse laboratoria bevestigden hun vermoeden dat ze iets bijzonders in handen hadden.

Voor zover Rothenberg weet zijn de Amsterdammers de enigen die dit nieuwe plastic hebben onderzocht. “We zijn geen enkele wetenschappelijke publicatie tegengekomen. Als er al onderzoek gedaan wordt, dan gebeurt dat in het geheim. Het grappige is dat polymeerchemici die we om raad vroegen ons vertelden dat het een onmogelijk idee was. Misschien dat het daarom nog niet eerder door iemand werd uitgewerkt. We hebben het eigenlijk meer of minder per ongeluk gevonden.”

Thermohardend plastic

Het nieuwe Amsterdamse plastic is een zogenaamde thermohardende kunststof. Op moleculaire schaal bestaat het uit een driedimensionaal netwerk van extreem lange moleculen (polymeren) die onderling verbonden zijn (gecrosslinked). Thermoharders zijn zeer stabiel, ook bij hogere temperaturen. Dit in tegenstelling tot thermoplastische kunststoffen, die bij verwarming zachter worden.

Een klassiek voorbeeld van een thermoharder is bakeliet, dat ontstaat uit de reactie van fenol en formaldehyde. Thermoharders worden ook toegepast om houtvezels te binden in geperste houtsoorten, zoals MDF en formica. Ze zijn op vrij grote schaal te vinden in de industrie en de bouw. Zo wordt een hars van ureum/formaldehyde gebruikt voor betonplex, het bekistingshout waarin beton wordt gegoten.

7a9ce94e-1321-b0be-68a2e0918dd9048e.klikfoto

Het nieuwe Amsterdamse plastic kan uiteenlopende eigenschappen hebben. Zo is het tot een hard, doorzichtig materiaal te verwerken (zie het schijfje), maar het kan ook schuimvormige kunststoffen vervangen, zoals polyurethaan en polystyreen (bekend als ‘piepschuim’). Gadi Rothenberg | UvA

De Amsterdammers kunnen in hun lab per keer een paar ons plastic maken. Net genoeg om het tot wat proefstukjes te verwerken. Die lieten zien dat de performance van het materiaal goed is. Het is in verschillende vormen te produceren, van hard plastic tot zacht schuim. Ook de bio-afbreekbaarheid is getest. “We weten hoe we de polymerisatiereactie moeten beïnvloeden om het materiaal meer of minder afbreekbaar te maken”, zegt Rothenberg.

Opschalen

Alberts en Rothenberg verwachten dat de installaties van de chemiebedrijven die op grote schaal plastic produceren niet wezenlijk hoeven te veranderen om hun plastic te kunnen maken. Dat vergroot de kans dat de Amsterdamse vinding daadwerkelijk toepassing zal vinden.

Het gaat er nu om de grote industriële spelers te laten weten wat er in Amsterdam in het vat zit. “We zijn bezig met het opschalen van de productie, om grotere hoeveelheden plastic te kunnen produceren en testen. En we werken aan een technisch-economische analyse om te kijken of wij dit echt naar de wereld kunnen brengen.”

Zie ook:

Meer over duurzame chemie op Kennislink: