De overgang van traditionele textiel naar biotextiel kan omschreven worden als een paradigmaverandering, in grote lijnen parallel aan de komst van biotechnologie. Dit wordt vaak geassocieerd met begrippen als creatieve destructie, waarbij nieuwe innovatieve industrieën de bestaande achterhaald doen raken. Maar biopolymeren zijn er altijd al geweest. Wat opvalt, is hier niet het radicale van de verandering, maar de mogelijkheid om nieuwe technologieën en materialen toe te passen en te reageren op vragen van de markt en mondiale omstandigheden. In dit rapport wordt een overzicht gegeven van het gebruik van de meest voorkomende biopolymeren in geotextieltoepassingen, dus toepassingen in bijvoorbeeld de weg- en waterbouw of in de agro-industrie. Biopolymeren worden als volgt gedefinieerd: ‘polymeren die worden geproduceerd uit natuurlijke hernieuwbare grondstoffen’. Dit zijn bijvoorbeeld: • Duurzame beschikbare (delen van) planten en dieren (ook aquatische biomassa). • Primaire residuen (bermgras, houtafval, ...). • Secundaire residuen (bietenpulp, bierborstel, ...). • Tertiaire residuen (dierlijk vet, GFT, ...). Biobased houdt in dat een polymeer uit natuurlijke, dierlijke of hernieuwbare grondstof bestaat. Dit geeft een grotere onafhankelijkheid van de klassieke grondstofproducenten, zoals de aardolie- en gasproducenten. Echter moet bedacht worden dat er weer een afhankelijkheid van andere grondstofproducenten kan ontstaan. Natuurlijke grondstoffen zijn de meest bekende. Er is bijvoorbeeld cellulose uit katoen, vlas van de vlasplant of brandnetelvezel van de brandnetel. Onder dierlijke grondstoffen verstaan we onder andere chitosan uit schaaldieren. Een hernieuwbare grondstof is bijvoorbeeld zetmeel/suiker voor PLA (polymelkzuur. Deze biopolymeren worden besproken om duidelijk te maken welke soorten wel of niet geschikt zijn voor verschillende toepassingen in geotextiel. Een verder onderscheid wordt wel gemaakt op basis hun ‘end of life’: biodegradeerbaar en composteerbaar. Een materiaal is biodegradeerbaar wanneer de afbraak het gevolg is van de actie van micro-organismen (zwammen, bacteriën), waardoor het materiaal uiteindelijk wordt omgezet in water, biomassa, CO2 en/of methaan, ongeacht de tijd die hiervoor nodig is. Composteerbaar wil zeggen dat stoffen worden afgebroken bij het composteren met een snelheid die vergelijkbaar is met die van andere bekende composteerbare materialen (bijvoorbeeld groenafval). Met andere woorden: een materiaal is composteerbaar wanneer het afbraakproces compatibel is met de omgevingsomstandigheden van een huishoudelijke of industriële composteerinstallatie, zoals temperatuur, vochtigheid en tijd. Hierbij dient te worden opgemerkt dat composteerbare materialen biodegradeerbaar zijn, maar niet alle biodegradeerbare materialen zijn composteerbaar. In de geotextiel bestaan twee grote verschillen in toepassingen. De permanente of houdbare toepassingen en de degradeerbare toepassingen. Oeverbescherming is een goed voorbeeld van een degradeerbaar product. Een nieuwe oever bestaat voor een groot deel uit los zand. Om ervoor te zorgen dat de oever door bijvoorbeeld erosie niet verdwijnt, worden er kokosmatten gebruikt voor versteviging. Op deze kokosmatten vormt zich op den duur een nieuw ecosysteem. De kokosmatten zullen dan na een aantal jaren composteren zonder vervuilende grondstoffen in de aarde achter te laten. Maar in bijvoorbeeld wegen of bij viaducten, wordt versteviging toegepast met als doel langdurig functiebehoud van het polymeer. In dit rapport is een tabel opgenomen met daarin de behandelde biopolymeren met de belangrijkste eigenschappen. Zo kan bijvoorbeeld een geotextiel producent de meest optimale keuze maken voor de grondstoffen voor haar producten. Ook is een figuur opgenomen, waarin een verzameling aan geotoepassingen en biopolymeren (met degradeerbaar/biobased labels) in een overzicht is gezet. Biopolymeren kunnen,
MULTIFILE
The catalytic conversion of glycerol to aromatics (GTA, e.g., benzene, toluene, and xylenes, BTX) over a shaped H-ZSM-5/Al2O3 (60/40 wt%) catalyst was investigated in a continuous fixed-bed reactor to study the addition of the Al2O3 binder in the catalyst formulation on catalyst performance. The experiments were performed under N2 at 550 °C, a WHSV of glycerol (pure) of 1 h−1, and atmospheric pressure. The spent H-ZSM-5/Al2O3 catalysts were reused after an oxidative regeneration at 680 °C and in total 5 reaction-regeneration cycles were performed. Catalyst characterization studies show that the addition of the Al2O3 binder does not affect the surface area and crystallinity of the formulation, but increases the total pore volume (mesopores in particular) and total acidity (Lewis acidity in particular). The H-ZSM-5/Al2O3 (60/40 wt%) catalyst shows a considerably prolonged catalyst life-time (8.5 vs. 6.5 h for H-ZSM-5), resulting in a significant increase in the total BTX productivity (710 vs. 556 mg g−1 H-ZSM-5). Besides, the addition of the Al2O3 binder retards irreversible deactivation. For instance, after 3 regenerations, catalyst performance is comparable to the fresh one. However, after 4 regenerations, some irreversible catalyst deactivation occurs, associated with a reduction in total pore volume, crystallinity, and acidity (Brønsted acidity in particular), and meso-porosity of the Al2O3 binder. This study shows that both the stability and reusability of H-ZSM-5-based catalysts for GTA are remarkably enhanced when using a suitable binder.
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.
Verduurzaming van de land- en tuinbouw is een actueel thema. In de zoektocht naar een economische en milieuvriendelijke manier om landbouwchemicaliën te verspreiden op het veld, zijn zaadcoatings populair. Landbouwchemicaliën zijn essentieel ter bescherming van gewassen en om opbrengsten te maximaliseren. Zaadcoatings vormen een dun film laagje om het zaad waarin groeistimulerende en ziektewerende substanties verwerkt worden. De huidige coatings zijn gemaakt uit synthetische polymeren die echter gebaseerd zijn op fossiele grondstoffen en aanleiding geven tot vervuilende microplastics bij degradatie. Biopolymeren kunnen een alternatief bieden, maar tot op heden is het niet gelukt om de synthetische polymeren te evenaren qua eigenschappen. Vooral het vinden van een juiste balans tussen stofvorming bij frictie van de zaden (“dust-off”) en het vloeivermogen van de zaden, is een uitdaging bij gebruik van biopolymeren. Het doel van het project is om een eenvoudig vernetbare vorm van poly(asparaginezuur), eventueel in aanwezigheid van cellulose fibrilen, te testen als biogebaseerde en biodegradeerbare component in watergedragen zaadcoating formulaties. Er zal onderzocht worden wat deze alternatieve materialen bieden qua toepassingsmogelijkheden in de zaadcoatingsindustrie.
