Het onderzoek viel onder het project ‘Beets to Biopolymers’, waarin projectpartners Maastricht University, Rijksuniversiteit Groningen, SuikerUnie, Philips en Astron samenwerken aan het maken van polyamides (nylon) uit galactaarzuur derivaten (GalX). Daartoe worden unieke cyclische monomeren verkregen door de extractie en chemische modificatie van suikerbietenpulp.
Drie aspecten waren in dit project van belang:
- Sociaal-economische waarde: ‘We gebruiken tweede generatie biomassa, dus feitelijk reststromen uit de suikerindustrie, die niet concurreren met de voedselproductie.’ De productie van suikerbieten levert per jaar namelijk net zo veel suiker op als bietenpulp (beide ruwweg 1 mln ton).
- Industriële verwaarding: ‘We moeten een synthesemethode gebruiken die zich gemakkelijk laat opschalen; eerdere pogingen om biobased polyamides te maken uit suikerbietenpulp strandden, omdat ze niet industrieel relevant waren, ze werkten alleen in het lab met grote hoeveelheden oplosmiddelen. De gebruikelijke industriële synthese van polyamides uit fossiele grondstoffen was daartentegen niet compatibel met de productie uit biomassa. Zo was aanpassing van de procestemperatuur belangrijk om het carameliseren van de suikers te voorkomen.’
- Wetenschappelijke waarde: ‘We hebben voor een bepaalde polymeersamenstelling gekozen omdat die gunstige thermale eigenschappen heeft en kristalliniteit onderdrukt. Omdat de structuren anders zijn dan bij fossiele monomeren, treden echter ook onverwachte gevolgen op. Daarom heb ik de moleculaire interacties, thermische stabiliteit en de verwerkbaarheid (processability) van GalX gebaseerde polyamides uitgebreid onderzocht.
Resultaat
Het onderzoek van Wróblewska leverde polymeren op die voor 60% tot 100% biobased zijn en vergelijkbare eigenschappen hebben als high end fossiele polyamides. Afhankelijk van de samenstelling waren de biopolymeren hoog transparant of semikristallijn en dimensioneel stabiel, ook op hogere temperaturen.
Dat lijkt ideaal voor toepassingen waarbij transparantie nodig is en sprake is van grote temperatuurschommelingen, zoals in waterkokers of lampenkappen. ProjectpartnerAstron zocht naar mogelijkheden om afdekkingen van radiotelescopen te maken die kunnen worden gebruikt in Afrika, waar de temperatuurverschillen overdag en ‘s-nacht tientallen graden kunnen bedragen. ‘Helaas zijn deze polyamides daar niet geschikt voor, omdat ze radiogolven beïnvloeden. Additieven kunnen deze eigenschappen overigens nog bijsturen, maar daarvoor is nader onderzoek nodig bij de applicatiepartners.’
Sinds oktober dit jaar werkt Ola Wróblewska in de Polymer Chemistry Research group (PCR) van professor Filip Du Prez in Gent, die zich onder meer richt op de ontwikkeling van vitrimeren; duurzame kunststoffen die een hoge mechanische en thermische weerstand hebben, chemisch stabiel zijn en eenvoudig opnieuw kunnen woren verwerkt, hersteld of gerecycled.
Dit artikel kwam tot stand in samenwerking met Source B
