© 2024 SURF
Polyhydroxyalkanoaten (PHA’s) zijn een groep biodegradeerbare biopolymeren die interessant alternatieven
zijn voor vervangen van oliegebaseerde plastics. Hiervoor moeten claims omtrent circulariteit en
biodegradeerbaarheid wel voldoende goed gestoetst zijn. De vragen waarvoor CKBio antwoorden wilde
genereren waren:
Zijn PHA-producten zo veilig als verwacht?
• Ontstaan PHA-microplastics?
• Wat is de life time van zulke microplastics?
• Ontstaan ze door fragmentatie (bijv. door UV) of microbiële afbraakactiviteit?
• Wat is het effect op de bodemgezondheid?
Is er mogelijkheid tot end-of-life recycling/repurposing?
• Welke afbraakproducten ontstaan?
• Zijn deze afbraakproducten te hergebruiken voor nieuw PHA-polymeren? (Recycling)
• Hebben deze afbraakproducten mogelijk andere interessante toepassingen? (Repurposing
[herbestemming])
Ondanks het hoge ambitieniveau van deze vragen voor een éénjarig project zijn we erin geslaagd veel van
deze vragen te beantwoorden. Zo is aangetoond dat PHA geringe gevolgen heeft op plantgezondheid mits
niet té veel en té gefragmenteerd PHA in het milieu belandt. Daardoor is, voor grotere PHA-objecten, geen
aanwijzing gevonden voor (ernstige) milieu-impact. Afhankelijk van afbraaksnelheid kan PHB (een
veelgebruikte PHA) zelfs groeibevorderend zijn, maar voldoende, snel afbrekend PHB kan
plantontwikkeling negatief beïnvloeden. PHB-microplastics bestaan in aanwezigheid van PHB-afbrekende
micro-organismen zeer kort (<1 week), maar de afbraakproducten lijken plantengroei te hinderen.
Mogelijk is hiervan de oorzaak 3-hydroxybutyraat, de bouwsteen die vrijkomt bij biologische afbraak, wat
in planten een regulerende functie heeft. Ook is het mogelijk dat deze PHB-bron schadelijke additieven
bevatten die sneller vrijkomen bij verhoogde afbraak. Snelle afbraak van PHB beïnvloedt tevens het
microbioom in de bodem en er lijkt verdringing van plantvriendelijke bacteriën op te kunnen treden. Deze
inzichten kunnen worden ingezet om het bodemmicrobioom te beïnvloeden naar een samenstelling die
gunstiger is voor planten. Tot slot is het PHA PHBH zeker 5x recyclebaar zonder aanzienlijke
eigenschappenverlies, wat aangeeft dat inzamelen, hergebruik en recyclen van PHA-objecten zinvol is en
de voorkeur heeft boven composteren na eenmalig gebruik
Verduurzaming van de chemische en landbouwsector is essentieel om klimaat- en circulaire doelstellingen te halen. Eén van de mogelijkheden om de chemische sector te vergroenen is om hernieuwbare grondstoffen als ‘feedstock’ voor productie te gebruiken. Biopolymeren die gemaakt worden uit hernieuwbare grondstoffen zijn een interessant groen alternatief voor fossiele plastics. Een veelbelovende groep ‘biobased plastics’ zijn polyhydroxyalkanoaten (PHA). PHAs worden door micro-organismen geproduceerd en kunnen verschillende samenstellingen hebben die de eigenschappen van dit materiaal beïnvloeden. Hierdoor zijn PHA's, blends van PHA en andere biobased materialen voor vele toepassingen geschikt te maken en derhalve een serieuze uitdager van fossiele plastics. Zodra deze biobased producten aan het einde van hun gebruikersfase komen, of als single-use materiaal in bijvoorbeeld de agrarische sector worden toegepast, is het belangrijk naast de mogelijkheden voor hergebruik en recycling inzicht te hebben in de snelheid en volledigheid van de biologische afbraak. In het voorgestelde KIEM-onderzoek wordt biologische afbraak middels industriële en kleinschalige compostering en in natuurlijke milieus bepaald. Onder verschillende omstandigheden, zoals in mariene, estuariene en zoetwatermilieus, en in verschillende bodemtypen zoals zand, klei en veenbodems wordt vastgesteld of effectieve afbraak plaatsvindt. Afbraak tot bouwstenen voor nieuwe polymeren of volledige mineralisatie, de snelheid daarvan en of mogelijk sprake is van vorming van microplastics wordt onderzocht. Stimuleren van biologische afbraak door bio-augmentatie wordt eveneens onderzocht.
Een succesvol project draagt bij aan het verbeteren van de business case van zowel producenten van biobased polymeren (Paques Biomaterials) als van de maakindustrie die producten maken van deze groene ‘plastics’ (Maan Biobased Products; Happy Cups). Het projectresultaat geeft aanwijzingen over de impact die het onvermijdelijke PHA--zwerfafval zal hebben op het milieu en hoe deze impact zich verhoudt tot die van fossiel-gebaseerd zwerfplastic. Daarnaast vormt dit project ook de basis voor een nieuwe business case voor gecontroleerde end-of-life verwerkingsmethodieken.