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
In het dagelijks leven hebben we voortdurend met verschillende plastics te maken. Overal om ons heen komen we plastics tegen. Denk bijvoorbeeld aan verpakkingsmaterialen, flessen, flacons, kratten, tapijten en plastic draagtassen. Een leven zonder kunststoffen is in onze huidige maatschappij vrijwel ondenkbaar geworden. In 2014 werd er volgens Plastics Europe [1] wereldwijd maar liefst 311.000.000 ton aan kunststoffen geproduceerd, in 1950 was dit nog slechts 1.700.000 ton. Vanaf 1950 stijgt de wereldwijde productie van kunststoffen met gemiddeld 9% per jaar. Bij de huidige productiecapaciteit komt dit volgens Plastics Europe neer op gemiddeld 40 kg/jaar per hoofd van de wereldbevolking! Naar verwachting zal het gebruik van plastics verder toenemen naar gemiddeld 87 kg/jaar per hoofd van de wereldbevolking in het jaar 2050. In Nederland ligt het verbruik momenteel op gemiddeld 126 kg per inwoner. Maar volgens prognoses van VLEEM (Very Long Term Energy Environment Model) [2] zal dit groeien naar gemiddeld 220 kg per inwoner in 2050!! De toenemende vraag naar plastics wordt mede veroorzaakt omdat plastics op zich een gemakkelijk te verwerken materiaal is. Plastics zijn relatief goedkoop, hebben een lage specifieke dichtheid (t.o.v. bijvoorbeeld metalen), en zijn snel en gemakkelijk verwerkbaar.
Nieuwe materialen zijn gemaakt door plastic van biologische oorsprong te mengen met textielafval. Dit nieuwe materiaal is recyclebaar en biologisch afbreekbaar. Het is CO2 neutraal, vermindert de afvalstroom en draagt niet bij aan de uitputting van de voorraad fossiele grondstoffen. De textielvezels versterken het plastic en verlagen de kostprijs. Door de unieke eigenschappen kunnen van het materiaal designproducten gemaakt worden die niet alleen duurzaam zijn, maar ook een geheel eigen uitstraling hebben.
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.
Currently, many novel innovative materials and manufacturing methods are developed in order to help businesses for improving their performance, developing new products, and also implement more sustainability into their current processes. For this purpose, additive manufacturing (AM) technology has been very successful in the fabrication of complex shape products, that cannot be manufactured by conventional approaches, and also using novel high-performance materials with more sustainable aspects. The application of bioplastics and biopolymers is growing fast in the 3D printing industry. Since they are good alternatives to petrochemical products that have negative impacts on environments, therefore, many research studies have been exploring and developing new biopolymers and 3D printing techniques for the fabrication of fully biobased products. In particular, 3D printing of smart biopolymers has attracted much attention due to the specific functionalities of the fabricated products. They have a unique ability to recover their original shape from a significant plastic deformation when a particular stimulus, like temperature, is applied. Therefore, the application of smart biopolymers in the 3D printing process gives an additional dimension (time) to this technology, called four-dimensional (4D) printing, and it highlights the promise for further development of 4D printing in the design and fabrication of smart structures and products. This performance in combination with specific complex designs, such as sandwich structures, allows the production of for example impact-resistant, stress-absorber panels, lightweight products for sporting goods, automotive, or many other applications. In this study, an experimental approach will be applied to fabricate a suitable biopolymer with a shape memory behavior and also investigate the impact of design and operational parameters on the functionality of 4D printed sandwich structures, especially, stress absorption rate and shape recovery behavior.
Plastic products are currently been critically reviewed due to the growing awareness on the related problems, such as the “plastic soup”. EU has introduced a ban for a number of single-use consumer products and fossil-based polymers coming in force in 2021. The list of banned products are expected to be extended, for example for single-use, non-compostable plastics in horticulture and agriculture. Therefore, it is crucial to develop sustainable, biodegradable alternatives. A significant amount of research has been performed on biobased polymers. However, plastics are made from a polymer mixed with other materials, additives, which are essential for the plastics production and performance. Development of biodegradable solutions for these additives is lacking, but is urgently needed. Biocarbon (Biochar), is a high-carbon, fine-grained residue that is produced through pyrolysis processes. This natural product is currently used to produce energy, but the recent research indicate that it has a great potential in enhancing biopolymer properties. The biocarbon-biopolymer composite could provide a much needed fully biodegradable solution. This would be especially interesting in agricultural and horticultural applications, since biocarbon has been found to be effective at retaining water and water-soluble nutrients and to increase micro-organism activity in soil. Biocarbon-biocomposite may also be used for other markets, where biodegradability is essential, including packaging and disposable consumer articles. The BioADD consortium consists of 9 industrial partners, a branch organization and 3 research partners. The partner companies form a complementary team, including biomass providers, pyrolysis technology manufacturers and companies producing products to the relevant markets of horticulture, agriculture and packaging. For each of the companies the successful result from the project will lead to concrete business opportunities. The support of Avans, University of Groningen and Eindhoven University of Technology is essential in developing the know-how and the first product development making the innovation possible.
