Het boek ‘3D Printing with biomaterials’ introduceert een manier om een duurzame en circulaire economie te realiseren; 3D printen gecombineerd met het gebruik van biomaterialen.
Biopolymeren vormen een potentieel interessant alternatief voor conventioneel op olie gebaseerde polymeren, omdat zij geen fossiele grondstoffen gebruiken voor de productie. Daarentegen is het productie procedé afhankelijk van energie en toevoegmiddelen die weer bijdragen aan het verbruik van energie en de emissie van onder andere broeikasgassen en zijn de grondstoffen van belang, zoals het gebruik van reststromen uit de afvalverwerking of andere biomaterialen. Binnen het project Circulaire Biopolymeren Waardeketens zijn meerdere productiemethoden bestudeerd om polyhydroxyalkanoaten (PHAs) te maken uit organische reststromen: GFT en afvalwaterslib, een bijproduct uit de afvalwaterzuivering. Productie en extractie van PHAs kan middels diverse routes. In het project zijn meerdere extractieroutes bestudeerd betreffende hun mogelijkheden. Als onderdeel van het project is een levenscyclusanalyse (LCA) gedaan om de milieu-impact van de productie van de biopolymeren in kaart te brengen.
MULTIFILE
Worldwide, plastic cups are used for serving drinks. Some typical examples of large-scale consumption are large concerts and festivals. As a part of the BIOCAS project, which focusses on the valorization of biomass through various routes, a PHA biobased festival cup was developed and created to reduce the impact of current fossil plastics. The role of VHL was to assess the environmental impact. The aim of the report is to inform the BIOCAS-partners about the use of plastic cups, and address the environmental impact in comparison with other types of biobased plastic cups and fossil-based cups. This report can serve as a basis for making choices within all different types of (plastic/biobased) cups. Besides, it can be used as a public communication tool about the environmental impact of different types of (plastic/biobased) cup applications.
MULTIFILE
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.
It is known that several bacteria in sewage treatment plants can produce attractive quantities of biodegradable polymers within their cell walls (up to 80% of the cell weight). These polymers may consist of polyhydroxyalkanoates (PHA), a bioplastic which exhibits interesting characteristics like excellent biodegradation, low melting point and good environmental footprint. PHA bioplastics or PHBV are still quite expensive because cumbersome downstream processing steps of the PHAcontaining bacteria are needed before PHA can be applied in products. In this proposal, the consortium investigates the possibilities for eliminating these expensive and environmentally intensive purification steps, and as a result contribute to speeding up the up-take of PHA production of residual streams by the market. The objective of the project is to investigate the possibilities of direct extrusion of PHAcontaining bacteria and the application opportunities of the extruded PHA. The consortium of experienced partners (Paques Biomaterials, MAAN Group, Ecoras and CoEBBE) will investigate and test the extrusion of different types of PHA-containing biomass, and analyse the products on composition, appearance and mechanical properties. Moreover, the direct extrusion process will be evaluated and compared with conventional PHA extraction and subsequent extrusion. The expected result will be a proof of principle and provide an operational window for the application of direct extrusion with PHA-containing biomass produced using waste streams, either used as such or in blends with purified PHA. Both the opportunities of the direct extrusion process itself as well as the application opportunities of the extruded PHA will be mapped. If the new process leads to a cheaper, more environmentally friendly produced and applicable PHA, the proof of principle developed by the consortium could be the first step in a larger scale development that could help speeding up the implementation of the technology for PHA production from residual streams in the market.
Waarde creëren uit afval door methaan om te zetten in duurzame plastic alternatieven Methaan is een krachtig broeikasgas dat aanzienlijk bijdraagt aan de opwarming van de aarde. Nationale en internationale overeenkomsten vragen een aanzienlijke reductie van broeikasgassen in 2030 (49% t.o.v 1990). In Europa is meer dan 60% van de methaanemissies afkomstig van landbouw (40%) en (organisch) afval (20%) (1). Een deel van het geproduceerde methaan kan worden hergebruikt door het om te zetten in warmte en elektriciteit. Een groot deel van deze methaan houdende uitstoot kan echter niet worden gebruikt, vanwege te lage methaanconcentraties en/ of onvoldoende hoeveelheden. Dit is het geval voor bronnen, zoals stortplaatsen en kleine vergisters. Hier wordt methaan uiteindelijk afgefakkeld of uitgestoten naar de atmosfeer, terwijl het een groot potentieel heeft om te worden omgezet in biobased materialen, zoals bioplastics. Dit project zal onderzoeken of methaan bronnen die nu (deels) onbenut worden, gebruikt kunnen worden voor de productie van waardevolle materialen. Hierbij focussen we op biogassen uit stortplaatsen en vergisters waaruit het bioplastic PHB geproduceerd kan worden. Er is een potentie van 158.000 ton PHB per jaar, alleen al in Nederland. M2M heeft twee hoofddoelen: 1. Om methaan houdend biogas te recyclen tot duurzame plastic alternatieven. Methaan kan met behulp van micro-organismen biologisch omgezet worden in het biopolymeer polyhydroxybutyraat (PHB). Dit zal eerst op laboratorium schaal uitgetest worden en waarna een biofilter installatie zal worden ontworpen. 2. Het bestuderen van de haalbaarheid om methaan uit biogas te gebruiken voor PHB-productie met een methaan-bron die hiervoor nog niet eerder is onderzocht. Aangezien PHB een biologisch afbreekbaar polymeer is, draagt dit project bij aan vermindering van wereldwijde plasticvervuiling. Potentiële hernieuwbare koolstofbronnen, die kunnen worden gebruikt voor de productie van biopolymeer, leveren een bijdrage aan een circulair 'waste to value'-systeem.
