Naar de content

Groen alternatief om plastics te maken

Pexels, Burst via CC0

Veel fabrikanten gebruiken nog bisfenol A in de productie van plastic producten, maar deze stof blijkt niet goed voor de mens. Promovendus Steven-Friso Koelewijn heeft een alternatief gevonden in biomassa en probeert zijn duurzame en veilige bouwstenen verder te ontwikkelen.

Vanaf 2011 mogen babyflesjes in de EU geen bisfenol A meer bevatten. Deze stof is de bouwsteen voor het polycarbonaat, een sterk en transparant plastic dat je ook terugvindt in cd’s, telefoonhoesjes en speelgoed. Het verbod kwam als reactie op de ontdekking dat de bisfenol A tijdens het herhaaldelijk opwarmen van de flessen in de melk terecht kan komen. Toch bevatten veel andere producten het nog steeds, door gebrek aan een goed alternatief. Daar hoopt Steven-Friso Koelewijn, promovendus aan de KU Leuven, verandering in te brengen.

De moleuclaire structuur van bisfenol A.

 Wikimedia Commons, Calvero via publiek domein

Oestrogeen

Tijdens zijn onderzoek aan het Centrum voor Oppervlaktechemie en Katalyse van de KU Leuven probeert Koelewijn bisfenol A te vervangen door een veiliger alternatief. “De structuur imiteert het natuurlijke hormoon oestrogeen, dus je kunt je voorstellen dat je dat liever niet binnenkrijgt.” Dit betekent dat het in je lichaam de plek van oestrogeen in kan nemen en bijvoorbeeld de voortplanting kan verstoren. Geen fijn spul dus, maar volgens Europees onderzoek krijgen wij jaarlijks slechts een beperkte hoeveelheid bisfenol A binnen. Toch bestaat er nog veel controverse, het voelt het voor veel mensen niet goed. Daarom zit al niet meer in steeds meer drinkflessen.

Niet alleen de veiligheid is een belangrijke motivatie voor de promovendus. “Fabrikanten maken bisfenol uit fenol en aceton, twee moleculen uit de petrochemie”, zegt Koelewijn. “Wij creëren liever een duurzaam alternatief uit biologische grondstoffen.” Daarom zoekt de promovendus een alternatief in biomassa.

Lignine eerst

Biomassa bestaat voornamelijk uit cellulose, een suikersoort die lange ketens vormt, en lignine, een chemische stof die voorkomt in de celwand van planten. Om zijn duurzame alternatief te vinden pakt Koelewijn dit mengsel net even anders aan. “Voor veel toepassingen halen mensen eerst de cellulose uit de biomassa en proberen ze dat te verwerken tot bijvoorbeeld bio-ethanol of papier”, vertelt Koelwijn. “Maar door deze verwerkingsstappen verliest de andere fractie, de lignine, zijn bruikbaarheid.” Dus halen de onderzoekers eerst de onaangetaste lignine uit de biomassa, en kunnen ze daarna de cellulose nog verwerken. Koelewijn: “We noemen het de lignin-first methode.”

Om de lignine verder te gebruiken knippen ze het in kleinere stukken. “Lignine bestaat uit een complex 3D-netwerk van drie bouwstenen die op verschillende manieren aan elkaar linken en zo verschillende bindingen vormen, waaronder bindingen tussen koolstof en zuurstofatomen”, legt Koelewijn uit. “Die verbindingen kunnen we relatief makkelijk breken.” De losse bouwstenen kan de promovendus dan meteen gebruiken of nog enigszins aanpassen om plastic te maken.

Meer zijgroepen

De bouwstenen uit lignine zijn niet één op één gelijk aan bisfenol A, maar toch wist Koelewijn er al verschillende soorten plastic van te maken, waaronder polycarbonaat en polyester. “Onze moleculen hebben meer zijgroepen”, vertelt Koelewijn. “Dat maakt het soms wat moeilijker om de bindingen te maken, maar uiteindelijk lukte het.” De promovendus denkt dat deze extra functionaliteit in de toekomst juist goed van pas kan komen. “We verwachten met deze bouwstenen meer plastics te maken met bijzondere functionele eigenschappen.”

Dit soort hout kan Koelewijn gebruiken om nieuwe plastics te maken.

 Wikimedia Commons

De bouwblokken van lignine slaan bovendien twee vliegen in één klap, want de extra zijgroepen lijken de hormonale werking te stoppen. Maar dat moeten de wetenschappers nog wel goed testen, want het molecuul richt wellicht nog op een andere manier schade aan. “We zochten naar een veilig alternatief voor bisfenol A”, zegt Koelewijn. “Als onze moleculen ook slecht zijn voor ons lichaam, moeten we verder zoeken. Maar tot nog toe zijn de resultaten veelbelovend.”

Om het proces industrieel interessant te maken probeert Koelewijn het momenteel op te schalen en de aanvoer van bouwstenen stabieler te maken: “De hoeveelheid bouwstenen die je uit lignine kan halen ligt aan het soort hout. Hardhout geeft bijvoorbeeld meer bouwstenen dan zacht hout.”

Te duur

Al met al lijken de lignine bouwstenen een goede vervanger voor bisfenol A. Helaas kost het proces op dit moment nog te veel geld. “We kunnen nog niet concurreren met de petrochemie”, zegt Koelewijn. “We hopen op investeringen vanuit de overheid om de verschuiving naar een groene chemie mogelijk te maken.”

Toch lopen er inmiddels al twee patentaanvragen en ook verschillende bedrijven tonen interesse. “We onderhandelen met bedrijven die het proces willen testen”, vertelt Koelewijn. “Er is zeker animo vanuit de industrie om bisfenol A te vervangen. En dat moet ook haast wel, want het krijgt een steeds slechtere naam. Niet alleen bij bedrijven, maar ook bij het publiek.”

ReactiesReageer