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?
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.”
“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.”
“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.”
“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.”
“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.”
In het project wordt een nieuw door de HvA ontwikkelde methodiek (Open Collaborative Business Modelling methodiek, verder: ‘OCBM-methodiek’), toegepast om waardeproposities voor circulaire en biobased verpakkingen te ontwikkelen, samen met partijen uit de waardeketen. De inzet van biobased materialen is essentieel voor het terugdringen van het gebruik van fossiele plastics en – uiteindelijk – voor het bereiken van een volledig circulaire economie. De specifieke waardeketen waar het project zich op richt is die van verpakkingen op basis van Olifantsgras / Miscanthus. Projectpartner Vibers is een bedrijf dat dit gewas als grondstof gebruikt voor het produceren van o.a. verpakkingsmaterialen. Tijdens het project zal een viertal OCBM-sessies worden georganiseerd waarin Vibers in nauwe samenwerking met een wisselende groep ketenpartners en andere stakeholders een nieuwe waardepropositie formuleert. Projectpartner Kennisinstituut Duurzaam Verpakken (verder: KIDV) bewaakt in de OCBM-sessies de duurzaamheid van de ontwikkelde propositie en speelt een rol bij evaluatie van de OCBM-methodiek voor de verpakkingsindustrie. Het project levert daarmee twee belangrijke resultaten op: 1. Een met behulp van de OCBM-methodiek ontwikkelde waardepropositie voor een circulair business model waarin een biobased verpakking centraal staat; 2. Aanbevelingen voor het verfijnen van de OCBM-methodiek: specifieke aandachtspunten voor het ontwikkelen van innovatieve, circulaire business modellen met behulp van deze methodiek.
The Cashing Cashew project focuses on isolation and purification of Cashew Nut Shell Liquid (CNSL) from Cashew Nut Shells (CNS) in order to fully utilize this valuable by-product of the cashew nut production. Global cashew nut production is about 4 million mt/ tons/yr. Of the cashew nut, about 70 % is shell that is removed in processing and currently typically burned as a dirty and inefficient fuel or discarded as waste. This is not only creating an environmental issue but also wasting valuable by-products. The shell contains circa 20-30 % brown viscous liquid, Cashew Nut Shell Liquid (CNSL). This natural resin contains valuable chemical components, for example, cardanol, cardol, and anacardic acid. CNSL and its derivatives have several industrial uses as for example biobased additives, polymeric building blocks, and biodiesel. Part of the CNSL can be extracted during the roasting process prior to separating the shell and nut kernel. The shell waste still has a high CNSL concentration that can be isolated by solvents or pressing (expeller). Expeller process is simple and not capital-intensive; therefore it is commonly used. The main disadvantages of the method are the high energy consumption and that 3-5 % oil remains in the press-cake producing harmful gases in burning. Also, the resulting cake is too dense to be further processed to charcoal or other useful application. The objective of this project is to study the purification of the CNSL obtained from pyrolytic isolation to find the most efficient way of making use of the CNSL oil and the total Cashew Nut Shell biomass. An initial evaluation of potential applications is also performed.
Dit boekje is een weerslag van de inaugurele rede als Lector Biobased Economy bij Hogeschool Van Hall Larenstein die Hans Derksen op 8 mei 2012 hield. De kern van het betoog is wat de biobased economy kan betekenen voor een duurzame samenleving. Maar ook wat deze niet kan betekenen, want biomassa is niet de oplossing voor alles. Uiteindelijk gaat het vooral over de kansen die biomassa, en meer in het bijzonder een biobased economy, de mens biedt.
MULTIFILE
