Biologisch afbreekbare kunststof kan groener én goedkoper

Composteerbare bekers of folie om groenten te verpakken – her en der duiken al producten uit PLA op. De voordelen: ‘bio-based’, biodegradeerbaar en biocompatibel. PLA wordt gewonnen uit de suiker in maïs of suikerriet die door gisting wordt omgezet in melkzuur en een bouwsteen voor polymelkzuur vormt.

PLA vergaat na een aantal jaren en als het juist verzameld en gescheiden wordt, is het industrieel composteerbaar en recycleerbaar. Het is ook biocompatibel: het kan gebruikt worden in het lichaam voor medische toepassingen, bijvoorbeeld als hechtingsdraad die vanzelf vergaat.

“Slecht plastic”

Maar PLA is tot nu toe geen echt alternatief voor plastics uit aardolie, vanwege de hoge productiekosten. Dat komt omdat de productie van polymelkzuur uit melkzuur nog meerdere tussenstappen vergt, legt professor Bert Sels uit: “In een eerste stap wordt van melkzuur een soort pre-plastic gemaakt.

Dat gebeurt in een reactor onder hoge temperatuur en in vacuüm, vandaar de hoge kost. Dat pre-plastic wordt dan afgebroken tot de bouwsteen van PLA. Eigenlijk maak je dan eerst een slechte plastic om dat af te breken tot de bouwblokken van goede plastic. En ook al gaat het om een bioplastic, de verschillende tussenstappen in de productie vergen wel het gebruik van metalen en leveren ook afval op.”

Nieuw procedé

In Leuven ontwikkelde men nu een nieuw procedé, vertelt postdoctoraal onderzoeker Michiel Dusselier: “We passen eigenlijk een concept uit de petrochemie toe op biomassa. In de reactor gebruiken we een zeoliet als katalysator (een stof die het chemisch proces op gang brengt). Zeolieten zijn mineralen met een poreuze structuur.

Door de zeoliet te selecteren op de vorm van de poriën maken we dat het melkzuur rechtstreeks de PLA-bouwblokken vormt. Dat nieuwe procedé biedt verschillende voordelen tegenover de klassieke methode: we bekomen een hogere opbrengst met minder afval en zonder gebruik van metalen; bovendien kan de productie goedkoper, omdat er één tussenstap minder nodig is.”

Patent verkocht

Professor Sels verwacht dat de nieuwe technologie snel ingeburgerd zal raken: “De bevinding uit het doctoraat van Dusselier is door de KU Leuven gepatenteerd en dat patent is ondertussen verkocht aan een chemisch bedrijf dat het productieproces op industriële schaal wil toepassen. Polymelkzuur is ook één van de weinige plastics die zich goed lenen voor 3D-printing.

Uiteraard zal PLA nooit volledig de traditionele plastics uit aardolie vervangen; sommige producten, zoals de afvoerbuis van je toilet, mogen nu eenmaal niet biodegradeerbaar zijn. En het is niet de bedoeling wegwerpplastics te promoten. Maar wat er van polymelkzuur gemaakt wordt, kan nu wel goedkoper en groener. Dit procedé is een mooi voorbeeld van hoe chemische nijverheid én biotechnologie kunnen samengaan.”

De volledige tekst van de studie ‘Shape-selective zeolite catalysis for bioplastics production’ door auteurs Michiel Dusselier, Pieter Van Wouwe, Annelies Dewaele, Pierre Jacobs en Bert Sels is verschenen in Science van 3juni 2015.