Van plantenwortel naar biobased verpakkingskleurstof

Wist je dat in Europa jaarlijks ruim 87 miljoen ton verpakkingsafval wordt geproduceerd?

Veel van die verpakkingen bevatten schadelijke kleurstoffen die in het milieu terechtkomen. Reden genoeg om naar een alternatief te kijken. De wortel van de kurkumaplant speelt een hoofdrol in het onderzoek naar biologisch afbreekbare kleuren. Avans Hogeschool is nauw betrokken bij het internationale project CurCol dat zich hierover buigt. Chemiedocent en onderzoeker Kees Kruithof neemt ons mee in de mogelijkheden, uitdagingen en kansen.

Het internationale project CurCol doet door heel Europa praktijkgericht onderzoek naar milieuvriendelijke alternatieven voor synthetische verpakkingen. In Nederland helpt Avans Hogeschool mee. Biologisch afbreekbare kleurstoffen zijn de toekomst. Daarom wordt er nu grootschalig onderzoek naar gedaan. Maar het hoofdingrediënt kurkuma is geel. Dus hoe creëer je andere kleuren? En welke uitdagingen zijn er?

Hoe zetten jullie het gele pigment curcumine uit de kurkumawortel om in andere kleuren?

Kees: “Inmiddels zijn we al zo ver dat we de heldergele tint van kurkuma verkleuren naar rood, groen en blauw. Daarvoor scheiden we het gele pigment, curcumine, uit de wortels van de kurkumaplant. Dat doen we door ze te laten drogen en een oplosmiddel, zoals alcohol, te gebruiken. Door zuivering met de herkristallisatietechniek neemt het curcuminegehalte toe. Zo passen we het molecuul chemisch aan en maken we verschillende curcuminederivaten. Die zijn geel, rood of blauw en vervagen minder snel in zonlicht.”

Hoe ingewikkeld is dat proces?

“Het probleem is dat nu nog vaak ecologisch schadelijke kleurstoffen in afbreekbare verpakkingen gebruikt worden. Aan ons de uitdaging om biobased kleurstoffen te ontwikkelen. Het lastige daaraan is een stabiele en afbreekbare kleur creëren. Daarom focussen we nu op de kleuren goed krijgen en de bescherming tegen kleurvervaging optimaliseren. Blauw is een extra uitdaging: het is nog niet gelukt om een zuiver blauwe kleurstof te maken, want die verliest door zonlicht sneller kleur en is minder toepasbaar. We onderzoeken nu hoe we de kwaliteit kunnen verbeteren.”

Hoe draagt praktijkgericht onderzoek hieraan bij?

“Praktijkgericht onderzoek levert grote bijdragen. Het hbo is namelijk de ideale omgeving om innovaties uit te proberen. Avans Hogeschool is een klein radertje in het grote geheel, maar toch onmisbaar. Wij halen de kleurstof uit de plant en willen een zo hoog mogelijke opbrengst van wortels en curcumine. CurCol richt zich op de hele keten: van de teelt tot de eindgebruikers in de verpakkingsindustrie. Daarbij zijn verschillende partners betrokken. Zo onderzoekt het Belgische Provinciaal Proefcentrum voor de Groenteteelt (PCG) met proefvelden hoe het de opbrengst van wortels kan optimaliseren. En Centexbel test hoe uv-blockers en antioxidanten de kwaliteit van kleurstof verbeteren, en creëert zo colour master batches en inkt waarmee andere projectpartners proefverpakkingen maken. Dat doet bijvoorbeeld de Technological University of the Shannon in Ierland: hier worden kracht, kleur en gedrag getest onder verschillende omstandigheden.”

Welke kansen biedt dit producenten van biobased verpakkingen?

“Producenten hebben lang niet altijd de middelen om dit soort onderzoek te kunnen doen. Dankzij praktijkgericht onderzoek en Europese subsidies kan CurCol dat wel. Dat onderzoek is nodig om een maatschappelijk geaccepteerd en veilig product voor de verpakkingsindustrie te maken. In heel Europa produceren we jaarlijks zo’n 87 miljoen ton verpakkingsafval. Gebruiken we daarin natuurlijke kleurstoffen, dan voorkomen we dat er giftige stoffen in het milieu terechtkomen.”

Zijn er al concrete voorbeelden van verpakkingen voor geïnteresseerde bedrijven?

“We merken dat kleurvastheid een uitdaging is. Daarom richten we ons nu op wegwerpverpakkingen met een korte levensduur. Die liggen hooguit een aantal weken in ons magazijn, wat de kleurvastheid aankan. We zijn nog volop aan het onderzoeken, maar hopen begin 2024 een demonstratiekit te bieden. Met het project CurCol willen we niet alleen bruikbare, natuurlijke kleurstoffen creëren, maar op de lange termijn ook nieuwe supplychains met waardevolle geteelde gewassen. De grotere winst hiervan bestaat uit meer banen en economische groei in Noordwest-Europa.”