“Duurzaamheid”, het is één van de termen die tegenwoordig niet meer weg te denken zijn uit het nieuws, de reclames en vele netwerkbijeenkomsten. Duurzaam ondernemen, duurzaam wonen, duurzame energievoorziening, duurzame producten, gaat er een dag aan ons voorbij dat we niet worden herinnerd aan het belang van een duurzame levensstijl om er voor te zorgen dat deze wereld ook voor onze kinderen en achterkleinkinderen nog een fijne natuurlijke wereld mag zijn om in te leven? Op het gebied van duurzame materialen kregen zo biopolymeren en gerecyclede kunststoffen de aandacht. In dit boekje worden biopolymeren belicht. Daarbij wordt vooral ook aandacht besteed aan de discussie of biopolymeren nou wel echt zo milieuvriendelijk en duurzaam zijn als dat ze lijken. Dit boekje is opgesteld om ontwerpers en bedrijven die zich bezig houden met productontwikkeling praktische (eerste) informatie te bieden over biopolymeren. Naast definities, voor- en nadelen, technieken, toepassingsgebieden, soorten, eigenschappen en regelgeving zal ook een roadmap gegeven worden die inzicht geeft in welke biopolymeren er al zijn en welke er nog verwacht kunnen worden.
MULTIFILE
‘Ontwerpen met biobased plastics’ is de eindpublicatie van het project “Design Challenges with Biobased Plastics”. In dit onderzoeksproject deed de HvA, samen met diverse mkb-bedrijven onderzoek naar de kennis een tools die ontwerpers nodig hebben om biobased plastics, kunststoffen van hernieuwbare materialen, toe te passen. De publicatie gaat in op de kansen die biobased plastics bieden en biedt praktische tools, inspirerende voorbeelden en handreikingen die het ontwerpen met deze materialen makkelijker maken.
Growth conditions have been frequently studied in optimizing polyhydroxybutyrate (PHB) production, while few studies were performed to unravel the dynamic mixed microbial consortia (MMCs) in the process. In this study, the relationship between growth conditions (C/N ratios and pH) and the corresponding key-microbes were identified and monitored during PHB accumulation. The highest PHB level (70 wt% of dry cell mass) was obtained at pH 9, C/N 40, and acetic acid 10 g/L. Linking the dominant genera with the highest point of PHB accumulation, Thauera was the most prevalent species in all MMCs of pH 9, except when a C/N ratio of 1 was applied. Notably, dominant bacteria shifted at pH 7 (C/N 10) from Thauera (0 h) to Paracoccus, and subsequently to Alcaligenes following the process of PHB accumulation and consumption. Further understanding of the relationship between the structure of the microbial community and the performance will be beneficial for regulating and obtaining high PHB accumulation within an MMC. Our study illustrates the impact of C/N ratios and pH on microbial prevalence and PHB production levels using a mixed microbial starter culture. This knowledge will broaden industrial perspectives for regulating high PHB production and timely harvesting.
LINK
In de klimaattop COP28 in Dubai is een akkoord gesloten over de afbouw van fossiele brandstoffen en grondstoffen. Dit benadrukt de noodzaak voor het overstappen naar duurzamere materialen en grondstoffen. Om dit te versnellen en kaders te stellen aan wat kan en mag is de EU-Green Deal opgesteld. Hierin komen allerlei zaken aan bod, waaronder de duurzaamheid van materialen. Eén van de belangrijke pijlers binnen de Green Deal is biodegradatie. Materialen van de toekomst moeten biodegradatie vertonen om ophoping in het milieu te voorkomen. De industrie heeft een leidende functie binnen deze overstap naar duurzame materialen, zo ook de verfindustrie. Eigenschappen van verf worden veelal door drie factoren bepaald: bindmiddel, pigment en vulstoffen. In dit BioBinder project bundelen Wydo NBD en Koninklijke van Wijhe Verf de krachten met het lectoraat Biorefinery van de Hanzehogeschool Groningen om een biodegradeerbaar alternatief te zoeken voor bindmiddelen die in verf gebruikt worden. Deze bindmiddelen zijn nu veelal gebaseerd op grondstoffen gewonnen vanuit aardolie, zoals styreen en vinylacetaat. Het innovatieve idee in dit project is het gebruik van polyhydroxyalkanoaten (PHA’s) als bindmiddel in verf en coatings. PHA’s zijn biogebaseerd èn biodegradeerbare polyesters die door micro-organismen geproduceerd worden als bron van reserve-energie. Er zijn zo’n 150 verschillende bouwstenen bekend waaruit deze biopolymeren opgebouwd kunnen worden, waaronder bouwstenen die onverzadigde groepen in de zij-keten bevatten. Binnen BioBinder wordt onderzocht of PHA’s middels fermentatietechnologie geproduceerd kunnen worden met voldoende gehalte aan deze functionele bouwstenen. En of deze ingebouwde functionaliteit vervolgens (chemische) modificatie en derivatisering mogelijk maakt, zoals (oxidatieve) vernetting. Zo’n netwerk van gekoppelde polymeerketens na vernetting is van belang voor het vormen van een stevige en duurzame verflaag. De opgedane kennis van dit project kan leiden tot een strategie om PHA-gebaseerde binders te ontwikkelen en te produceren die de gewenste verfbinder-eigenschappen bezitten voor biogebaseerde biodegradeerbare verven.
Voor een beter milieu moet het gebruik van op olie gebaseerde grondstoffen verminderd worden, waarbij het noodzakelijk is om over te stappen naar duurzamere materialen en grondstoffen. Om deze overstap te versnellen en kaders te stellen aan wat kan en mag heeft de EU de Green Deal opgesteld. Hierin komen allerlei zaken aan bod, waaronder ook de duurzaamheid van materialen. Eén van de belangrijke pijlers binnen de Green Deal is biodegradatie. Materialen van de toekomst moeten een vorm van biodegradatie vertonen om ophoping in het milieu te voorkomen. De industrie heeft een leidende functie binnen deze overstap naar duurzame materialen, zo ook de verfindustrie. Eigenschappen van verf worden veelal door drie factoren bepaald: bindmiddel, pigment en vulstoffen. In dit BioBinder project wordt een biodegradeerbaar alternatief gezocht voor bindmiddelen die in verf gebruikt worden. Deze bindmiddelen zijn nu nog veelal gebaseerd op grondstoffen gewonnen vanuit aardolie zoals styreen en vinylacetaat. Het innovatieve idee in dit project is het gebruik van polyhydroxyalkanoaten (PHA’s) als bindmiddel in verf en coatings. PHA’s zijn biobased èn biodegradeerbare polyesters die door micro-organismen geproduceerd worden als bron van reserve-energie. Op dit moment zijn 150 verschillende bouwstenen bekend waaruit deze biopolymeren, onder de juiste omstandigheden, opgebouwd kunnen worden. Hieronder bevinden zich ook bouwstenen met onverzadigde zijketens. Door gebruik te maken van fermentatietechnologie kunnen de juiste omstandigheden gecreëerd worden voor micro-organismen om PHA’s te produceren met deze onverzadigde zijketens. Deze onverzadigdheid staat (oxidatieve) vernetting toe. Het resulterende netwerk van gekoppelde polymeerketens na vernetting is van belang voor het vormen van een stevige en duurzame de verflaag. Naast het fermentatie-traject wordt ook onderzocht in hoeverre gewenste eigenschappen aan PHA’s te geven zijn door (chemische) post-polymerisatie modificatie en eventueel additivering. Met de opgedane kennis kan een strategie worden ontwikkeld om PHA-binders te maken met de gewenste verfbindereigenschappen voor biobased, biodegradeerbare verven.
AanleidingCoatings zoals verven worden toegepast voor de bescherming van materialen tegen schade, corrosie, slijtage en weersinvloeden. De Europese Unie transitieambitie (van een lineaire naar een circulaire economie) vraagt ook om verdere verduurzaming en vergroening van de coatingsector. Meer dan 75% van de totale CO2-emissie van de verfsector is gerelateerd aan het gebruik van huidig gebruikte fossiele grondstoffen. Deze grondstoffen zijn verantwoordelijk voor de negatieve milieu-impact (LCA en CF-analyses) en gebrek aan circulariteit. Ook geldt dat verfgrondstoffen een bron van persistente microplastics zijn, waarvan de nadelige gevolgen steeds meer duidelijk worden. Binnen de verfsector valt daarom een significante milieuwinst te behalen door de vervanging van de huidige fossiele grondstoffen door toekomstbestendige varianten. De gewenste transitie wordt momenteel beperkt door het gelimiteerde aanbod van duurzame, hernieuwbare en milieu ontlastende grondstoffen.Doel van het projectDit MOOI-consortium heeft tot doel om versnelling te brengen in het beschikbaar maken van biodegradeerbare, biobased en circulaire verfcoatings opdat de CO2-uitstoot en de milieubelasting gereduceerd wordt met 25% respectievelijk 75% t.o.v. huidige acrylaat gedragen verfsystemen. Het punt op de horizon van dit consortium is: verven die volledig biodegradeerbaar zijn, en waarbij het aandeel microplastics met 100% is gereduceerd en 50% van de grondstoffen wordt geproduceerd uit circulaire of biogene bronnen. Dit ambitieniveau strekt veel verder dan lopend onderzoek binnen de verfindustrie dat zich vooral richt op de ontwikkeling van biobased coatings, maar niet noodzakelijk leidt tot een positieve invloed op de milieu-impact en de microplastic problematiek.Dit consortium wil de komende vier jaren gebruiken om kennis en inzichten te ontwikkelen waarmee op kg schaal twee verschillende biodegradeerbare coatings beschikbaar worden gemaakt als Basis Wit (BW) en Basis Transparant (BTr) variant (proof-of-concept schaal). Het publiek-private consortium achter dit project dekt de hele waarde- en kennisketen; van plantaardige reststomen, via de fermentatieve productie van vetzuren, polyhydroxyalkanoaten (PHA’s) en pigmenten/kleuren, groene additieven en binders, tot het maken van high-end verven op basis daarvan.ResultaatDe projectresultaten bestaan uit duurzame grondstoffen (kg schaal) die samen één geheel vormen in “groene” verfcoatings. De technische en economische opschaalbaarheid van de projectresultaten worden tevens onderbouwd.
