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.
In de zomer van 2005 drongen Amerikaanse wetenschappers aan op de ontwikkeling van een nationale strategie op het terrein van materials science & engineering (MSE). De National Research Council (NRC) van de National Academy of Sciences (NAS) had kort aarvoor het rapport ’Globalization of Materials R&D: Time for a National Strategy’ uitgebracht. In dit rapport ging het om een antwoord op de vraag ‘Waar staan de VS in vergelijking met de rest van wereld?’, ofwel ‘Zijn de VS nog steeds leidend op de verschillende materiaalgebieden of nemen andere landen deze positie over?’ De snelle opkomst van het materialenonderzoek in landen, zoals China en het groeiend onderzoek in Europa vormen immers voor de VS een geduchtere concurrentie dan ooit. Volgens dit rapport is de positie in composieten en superlegeringen dan ook zodanig afgenomen dat Amerika nog nauwelijks de vruchten kan plukken van de elbelovende ontwikkelingen op dit terrein. Ook de positie op het gebied van katalysatoren is vrijwel geheel verdwenen. Vaak is de kennis nog wel aanwezig maar de kracht om die kennis commercieel te benutten ontbreekt. Bedrijven kunnen dan de academische kennis niet meer omzetten in een winstgevende toepassing. Hoewel het vakgebied materials science & engineering in de VS niet meer over de hele linie aan de top van de wereld staat, is de Amerikaanse positie op de meeste terreinen van de materiaalwetenschappen onbetwist. Recente hoogtepunten zijn ruimschoots voorhanden, zoals het maken van grafeen, de verschillende toepassingen van anokoolstofbuisjes, de ontdekking van metamaterialen en het nabootsen van verschijnselen uit de natuur zoals de hechting van de poten van de gekko aan de ondergrond. De National Science Foundation speelt een belangrijke bij de financiering en valorisatie van onderzoek. Verschillende programma’s, waaronder het Materials Science Research and Engineering Centers programma, spelen een grote rol in kennisoverdracht naar bedrijfsleven en maatschappij. Michiel Scheffer is, tijdens zijn vijf maanden verblijf, in de Verenigde Staten zelf op zoek gegaan naar de Amerikaanse positie en heeft met veel onderzoekers gesproken. Ook hij heeft ontdekt dat er nog vele hoogtepunten en sterkten in het Amerikaanse materialenonderzoek te vinden zijn, waarvan hij in deze bundel enthousiast en gedetailleerd verslag doet.
MULTIFILE
Op 22 mei 2007 is ir. Ger Brinks bij Saxion in Enschede geïnstalleerd als lector Smart Functional Materials. Als lector richt Ger Brinks zich op de ontwikkeling en vermarkting van hoogwaardig textiel. Zijn lectoraat richt zich ook op onderzoek naar de voorwaarden voor innovaties in functionele materialen. Daarbij werkt het lectoraat intensief samen met vooraanstaande kennisinstellingen. Dit boekje bevat de tekst van de lectorale rede van Ger Brinks. Bedrijven in de textielsector bevinden zich vaak in een spagaat: enerzijds staan ze voor de uitdaging om zich (verder) te richten op hoogwaardige technologie en designs, anderzijds moeten ze kostenbewust opereren, wat vaak leidt tot uitbesteding en inkoop van textiel in ontwikkelingslanden. Textielbedrijven kunnen zich onderscheiden door kennis, innovatie en creativiteit toe te passen in de ontwikkeling van hun producten. Het leggen van de verbinding tussen creativiteit, techniek en businessmodellen is de kern van succesvol en onderscheidend ondernemen, waarbij functionaliteit hét sleutelbegrip is. Deze driehoek is de kern van het onderwijs waarbij textiel niet alleen spannend is, maar ook maakbaar moet zijn en vermarktbaar onder economisch rendabele condities met minimale milieu-impact. Het lectoraat speelt in op de erkenning van het belang van kennis en creativiteit van deze branche voor de Nederlandse economie en het grote belang van materiaaltechnologie.
MULTIFILE
De verwerking van biomassa is vaak gericht op de omzetting in energie, wat een relatief laagwaardige vorm van benutting is. De biomaterialen, die we uit biomassa kunnen maken, zijn veel meer waard en de besparing op fossiele energie is groter. Gelet op de economisch en circulaire waarde van biomassa wordt een goede verwerking en behandeling van natte biomassa steeds belangrijker. De verwerking van deze stromen stelt echter bijzondere eisen aan de te gebruiken materialen en technieken voor ontwatering. Voor ontwatering van biomassa worden verschillende technieken gebruikt, bijvoorbeeld flocculeren, persen of centrifugeren. Bij alle deze ontwateringsprocessen worden doorgaans hulpstoffen, flocculanten, toegevoegd. Voorbeelden hiervan zijn anorganische elektrolyten, zoals aluminium- of ijzerzouten en/of organische poly-elektrolyten, waarvan de meest gebruikte is polyacrylamide. Het bouwblok van polyacrylamide, acrylamide, is in 2010 op de lijst van Zeer Zorgwekkende Stoffen (ZZS) gezet in het kader van de REACH-regelgeving. De potentiele milieu- en gezondheidsproblemen zijn een beperking voor sommige toepassingen, zoals gebruik van biomassa als grondverbeteraar of diervoeding. Polyacrylamide is moeilijk biologisch afbreekbaar. Bovendien kan het product nog resthoeveelheden bevatten van het monomeer acrylamide dat toxisch en mutageen is. Biobased kationische polymeren, zoals kationische zetmeel, geproduceerd door Glycanex en tannines zoals geleverd door Melspring kunnen een veilig en milieuvriendelijk alternatief bieden. Verder onderzoek naar deze biobased alternatieven is voor Glycanex en Melspring essentieel om duidelijk te krijgen voor welke biomassa stromen deze alternatieven het meest geschikt zijn. De geschiktheid wordt duidelijk door bepaling van de optimale formulering en deze te vergelijken met de dosering en kosten van de gebruikelijke alternatieven. Deze inzichten helpen om de doeltreffendheid van deze oplossingen te kunnen bewijzen en waar nodig, de bioflocculanten verder te ontwikkelen. Een duidelijk en onafhankelijk bewijs van de goede werking helpt de toepassing van deze alternatieven te stimuleren. Het doel van het BIOFLOC project is het in kaart brengen van de mogelijkheden en beperkingen van biobased flocculanten als alternatief voor de huidige synthetische, petrochemie gebaseerd flocculanten, zoals polyacrylamide. Op basis van de reeds door de partners uitgevoerde voorstudies en literatuuronderzoek zal een selectie van biobased flocculanten met verschillende typen biomassa’s getest worden op de ontwateringefficiëntie.
Biomassa afkomstig van stedelijk groenbeheer is grondstof voor biocascadering van benutbare biomassa componenten. Planten bevatten waardevolle inhoudstoffen die als grondstof kunnen dienen voor onder andere farmaceutica, cosmetica, voeding, veevoer, chemie, biomaterialen en bio-energie. Stedelijk groen draagt bij aan kwaliteit van leven voor burgers en biodiversiteit in de stad. Introductie van kwalitatief hoogwaardig stedelijk groen met multifunctionele eigenschappen ten aanzien van stedelijk klimaatsverbetering is op dit moment niet haalbaar vanwege de hoge kosten van aanleg en onderhoud. Het op meerdere manieren benutten van stedelijk snoeimateriaal en het circulair maken van de mineralen kringloop moet het mogelijk maken kosteneffectieve hoogwaardige beplantingen in de stedelijke ruimte te realiseren. Het groenbeheers bedrijf Ecorridors BV en het farmaciebedrijf Syncom BV beogen gezamenlijk een circulaire supply chain te ontwikkelen voor het aanvoeren, extraheren en benutten van plantinhoudstoffen uit biomassa snoeimateriaal voor farmaceutische, cosmetische en biocompostering toepassingen. Het doel van dit Kiem-Vang project is het aantonen van proof-of-principle en het ontwikkelen van een business case voor het circulair ontwerp van aanplanten en onderhouden van multifunctionele beplanting en groenvoorzieningen waarbij snoeiresten volgens een bio-cascaderings benadering gebruikt worden voor isoleren van hoogwaardige grondstoffen, het ontwikkelen van toepassingen hiermee voor o.a anti-tumor medicijnen en cosmetica en vervolgens restverwerking tot compost en/of bioenergie.
Biomassa afkomstig van stedelijk groenbeheer is grondstof voor biocascadering van benutbare biomassa componenten. Planten bevatten waardevolle inhoudstoffen die als grondstof kunnen dienen voor onder andere farmaceutica, cosmetica, voeding, veevoer, chemie, biomaterialen en bio-energie. Stedelijk groen draagt bij aan kwaliteit van leven voor burgers en biodiversiteit in de stad. Introductie van kwalitatief hoogwaardig stedelijk groen met multifunctionele eigenschappen ten aanzien van stedelijk klimaatsverbetering is op dit moment niet haalbaar vanwege de hoge kosten van aanleg en onderhoud. Het op meerdere manieren benutten van stedelijk snoeimateriaal en het circulair maken van de mineralen kringloop moet het mogelijk maken kosteneffectieve hoogwaardige beplantingen in de stedelijke ruimte te realiseren. Het groenbeheers bedrijf Ecorridors BV en het farmaciebedrijf Syncom BV hebben samen met het Kenniscentrum Biobased Economie (KCBBE) van de Hanzehogeschool Groningen onderzoek gedaan naar de ontwikkeling van nieuwe circulaire supply-chains voor het aanvoeren, extraheren en benutten van plantinhoudstoffen uit biomassa snoeimateriaal voor farmaceutische, cosmetische en nutraceutische toepassingen waarbij restmaterialen worden gecomposteerd en weer teruggebracht in de kringloop.Het project heeft het proof-of-principle van deze ideeën aangetoond en er indicatieve business-plannen voor ontwikkeld. Concreet zijn de mogelijkheden voor supply chains op basis van taxus, verfbrem en hondsroos onderzocht. Taxus is grondstof voor paclitaxel een cytostatica die in de chemotherapie van kanker wordt benut. Hanzehogeschool heeft groen extractie proces op basis van een superkritisch CO2 hiervoor ontwikkeld. Verfbrem is grondstof voor de anti-aging fytosterol genisteine. Genisteine in huidverzorgingsproducten stimuleert de aanmaak van huideigen collageen en verhoogt daarmee de huidelasticiteit. Hanzehogeschool heeft een superkritisch CO2 extractieproces hiervoor ontwikkeld en zowel met behulp van in vitro als in vivo testen de werking van cosmetica met genisteine gedemonstreerd. De derde keten is op basis van rozebottels van de hondsroos. Rozebottels zijn rijk aan antioxidanten in het vruchtvlees en olie in het zaad. Voor beide ingrediënten heeft de Hanzehogeschool superkritische extractieprocessen ontwikkeld. Toepassingen hiervoor zijn in voeding (antioxidant) en in cosmetica (olie).De voorlopige business-cases van al deze grondstoffen zien er veel belovend uit. Bij realisatie van deze business-cases dragen de project partners bij aan verder vergroenen en circulair maken van onze economie en samenleving. Vervolgonderzoek waarbij onder andere ook wordt gekeken naar de hoeveelheid microverontreinigingen in het materiaal moet uitwijzen of deze ketens ook daadwerkelijk gerealiseerd kunnen worden.
