Het gaat om materialen die hoogwaardige prestaties leveren op het technisch vlak en de competitie aankunnen met synthetische materialen, waaronder plastics, thermosets en coatings’, vat BPM-directeur Christiaan Bolck de focus van het onderzoeksprogramma samen.
Acht jaar geleden werd het onderzoeksprogramma gestart vanuit de constatering dat research in de biobased economie tot dan toe gericht was op het biochemisch of chemisch-katalytisch sleutelen aan allerlei mooie nieuwe chemicaliën, of op de raffinage van biomassa in deelcomponenten. ‘Ook belangrijk, maar we misten de link naar de markt en de slag naar verwaarding. Terwijl dat juist dé stap was waarmee biobased onderzoek echt impact kan maken.’
Ketenverband
Daarnaast vormt onderzoek mét bedrijven en samenwerking in ketenverband een essentieel onderdeel van BPM-programma. In projecten werken bedrijven samen die elkaar voorheen niet kenden, maar in de nabije toekomst wel klant en leverancier van elkaar kunnen worden. Daarnaast wordt onderzoek en ontwikkeling in nauwe samenwerking met onderzoekers uit de bedrijven uitgevoerd. ‘Dat vinden wij heel belangrijk, omdat hiermee de kennis-overdracht en uitwisseling verbetert en het de kans verhoogt dat de onderzoeken leiden tot de introductie van concrete producten, zoals een materiaal dat je vast kunt pakken, waarvan je de eigenschappen kunt meten en dat je kunt toepassen in de praktijk.’
Die praktijkgerichtheid is tevens de reden waarom het BPM-symposium geen wetenschappelijk congres is. Bolck spreekt liever van ‘een bedrijfsgericht symposium met een wetenschappelijk karakter. ‘Het wordt voornamelijk bezocht door onderzoekers van bedrijven en daarnaast een kleine groep overheden en NGO’s.’
Drie pilot plants
Een belangrijk struikelblok waar het programma tegenaan is gelopen, is dat de nieuwe polymeren op basis van biobased chemische bouwstenen in te kleine hoeveelheden gemaakt worden om ze goed op verwerkbaarheid en eind-eigenschappen te testen. ‘Op labschaal maken we een gram tot maximaal een kilo, terwijl de plasticverwerkende industrie 10 tot 1.000 kilo nodig heeft. Een pilotfaciliteit blijkt echter niet te bestaan, of althans niet toegankelijk voor de meeste bedrijven. Van daaruit is twee jaar geleden het idee geboren om zelf maar een pilotfaciliteit neer te zetten. Er werd zo enthousiast op gereageerd, dat er inmiddels drie lokale initiatieven lopen: in de Biobased Delta, getrokken door de Green Chemistry Campus, op het Emmtec businesspark in Emmen, getrokken door Senbis en op de voormalige DSM-site in Geleen, getrokken door Brightlands Chemelot Campus.’
De plannen verschillen in schaal, aanpak en multifunctionaliteit. Ook zijn ze geen van allen al helemaal rond. ‘Maar ze lijken alle drie ver genoeg om de komende maanden de knoop door te hakken, zodat er eind dit jaar of in de loop van volgend jaar een pilotfabriek kan staan. Als er op tenminste één plaats in Nederland zo’n faciliteit daadwerkelijk wordt gerealiseerd, zouden wij dat vanuit Wageningen al mooi vinden en zou ons dat als BV Nederland een mooie voorsprong geven in de ontwikkeling en opschaling van biobased polymeren.’
Circulaire vraagstukken
Het BPM-programma heeft intussen nog steeds bestaansrecht, al is de verwachting dat het zich de komende jaren ook zal verbreden, denkt Bolck. ‘Onze kennis over polymeren, eigenschappen en onzuiverheden en het scheiden of omzetten van componenten, wordt ook elders gevraagd, namelijk voor het oplossen van circulaire vraagstukken. Denk aan recycling, het maken van materialen uit afval- en reststromen: van de stengels die na de oogst op het land achterblijven, tot en met consumentenafval, zoals textiel of plastics die we weggooien en die niet noodzakelijk een biobased oorsprong hebben. De maatschappij vraagt erom. Vanuit de expertises die wij in huis hebben, kunnen we daar heel goed invulling aan geven.’
Het wil niet zeggen dat de aandacht voor biobased vermindert, of de naam wordt ingekort tot ‘Performance Materials programma’. Christiaan Bolck: ‘Dat zal nooit gebeuren, want onze driver is ook maatschappelijk. We kijken niet alleen vanuit de eigenschappen van een materiaal, zonder na te denken wat voor grondstoffen je daarvoor gebruikt en wat de impact is op de aarde!’
Een greep uit de projecten die tijdens het BPM-symposium voor het voetlicht kwamen:
Biobased vervangt bitumen
Decennia lang werden dakbedekkingen voor platte daken vooral gemaakt van aardolieproducten: teer en bitumen. In het BPM-project DISCOVER wordt een 100% biobased dakbedekkingsmembraan ontwikkeld, dat net zo goed werkt, net zo betrouwbaar is, maar wel veel milieuvriendelijker. Het nieuwe materiaal is een drop-in; dakdekkers kunnen het op dezelfde manier verwerken als het vertrouwde bitumen. Zoiets ontwikkelen uit biomassa was nogal een uitdaging, omdat dit minder goed bestand is tegen vocht. Door meerdere polymerenmengsels te maken en te testen, is uiteindelijk de ideale combinatie gevonden. Het is de bedoeling dat de biobased dakbedekking straks goedkoper wordt dan het traditionele materiaal. Dit project is een samenwerking tussen Wageningen Food & Biobased Research, dakbedekkingsproducent Icopal en Stichting Daklabel.
Spuitgietproducten van bio-PBS
Schenk- en doseersystemen van voedselverpakkingen zijn vaak gemaakt van polypropyleen (PP); een op aardolie gebaseerde kunststof die in het milieu niet vergaat. Met het bedrijf Teamplast onderzocht Wageningen Food & Biobased Research een alternatief: polybutyleen succinaat (PBS), een biologisch afbreekbaar thermoplast gemaakt van biobased barnsteen- of succinezuur. De materiaaleigenschappen maken PBS zeer geschikt als vervanger voor PP, zeker als de prijs nog wat daalt. Bio-PBS is ook toepasbaar in herbruikbare trays voor de agrarische markt. Hiervoor is een type PBS ontwikkeld met een geschatte levensduur van 25 jaar. Het moet zich nu nog in de praktijk bewijzen. In dit project, APPS, werkt Wageningen Food & Biobased Research samen met de bedrijven Reverdia, RPC Promens en Teamplast.
Groene acrylaatverf
Watergedragen verf op basis van acrylaten is niet vanzelfsprekend duurzaam, aangezien de chemische bouwstenen hiervoor (veelal metacrylzuur) gebaseerd zijn op aardolie. Mede dankzij BPM wordt verf echter steeds groener. Binnen het Methaform-project wordt gewerkt aan een biobased drop-in; daartoe wordt citroenzuur of itaconzuur (gemaakt uit de fermentatie van suikers) omgezet naar metacrylzuur. Bovendien wordt onderzocht of biobased itaconzuur ook rechtstreeks is te gebruiken voor watergedragen verfsystemen. Met een ‘chemische toolbox’ zijn de eigenschappen van de nieuwste watergedragen coatings te finetunen, door de verhoudingen tussen verschillende monomeren te veranderen. In dit project werkt Wageningen Food & Biobased Research samen met Archer Daniels Midland Company (ADM), EOC Belgium en Van Wijhe Verf.
Stillere spoorwegovergangen
Een trein of tram die langs dendert, veroorzaakt flinke trillingen en geluidsoverlast. Om dat te voorkomen, worden rails ingegoten in een rubberachtige hars. Deze harsen worden momenteel uit aardolie gemaakt en bevatten ook toxische stoffen, zoals isocyanaten. Fabrikant edilon)(sedra wil van de gevarenlabels op haar producten af en vraagt daarom om biobased materialen. Samen met Croda en Wageningen Food & Biobased Research werd een alternatief ontwikkeld: een drop-in op basis van plantaardige olie. Die presteert net zo goed als de fossiele variant, maar de onderzoekers gaan een stap verder, door het verbeteren van de hechting aan staal en beton. Bij de oude harsen moet daarvoor een primer worden aangebracht. Hechting zonder primer zou een extra pluspunt zijn, dat de keuze voor een biobased hars vanzelfsprekend maakt.
Dit artikel kwam tot stand in samenwerking met Wageningen University & Research
