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.
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
Het rapport beschrijft onderzoek medegefinancierd door Regieorgaan SIA onderdeel van de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO). Onderzoekpartners: Fieke Grooters (Inbo Architectenbureau), Kees Boot (Ingenieursbureau BOOT), Ruben Vrijhoef (Hogeschool Utrecht). Uit de inleiding: Onze grondstoffenvoorraad is eindig en toch worden nog steeds kostbare materialen afgedankt. Dat kan beter: door het sluiten van kringlopen en de realisatie van een circulaire economie. Met name de bouwsector is een grote materiaal- en grondstoffenverslinder (CE, 2014; en CBS, PBL & WUR, 2017), materialen en grondstoffen waar bovendien veel fossiele energie voor nodig is (Chuchí et al, 2014). Circulaire toepassingen kunnen dus juist in de bouw een groot verschil maken. Alleen al in de regio Utrecht zijn er de komende jaren (2018-2022) ruim 200 bouw- en sloopprojecten (Metabolic & SGS Search, 2018). In opdracht van de Utrechtse gemeenten schatten Metabolic en SGS Search (2018) in dat er tussen 2018 en 2022 in de regio Utrecht ruim 5 miljoen ton materiaal nodig is, terwijl er in die periode 250 duizend ton beschikbaar komt. Kortom, er wordt in Utrecht meer gebouwd dan gesloopt. Tegelijk is het met het oog op de toekomst relevant om na te gaan hoe nu gebouwen kunnen worden ontworpen die passen in een circulaire economie. In dit project – Old School, New School – is de vraag dan ook hoe we materialen en producten kunnen hergebruiken door ze een tweede leven te geven. Dit project is een samenwerking van de Hogeschool Utrecht met ingenieursbureau BOOT en architectenbureau Inbo, waarbij tevens een aantal partners uit het Cirkelstadnetwerk en studenten van de Hogeschool Utrecht zijn betrokken.
Terugwinning van warmte en grondstoffen uit de water-cyclus kan een cruciale bijdrage leveren aan het realiseren van een circulaire, klimaat neutrale metropoolregio. Dit vereist koppeling van infrastructuur en netwerken uit verschillende sectoren (water, energie, afval), en op verschillende schaalniveaus. Technologisch is dit mogelijk. Naast technologische innovaties zijn ook governance innovaties nodig omdat deze koppeling leidt tot botsing van sectorspecifieke wetten, regels en gewoonten. Het vergt een nieuwe verdeling van verantwoordelijkheden, bevoegdheden, financiering en eigenaarschap, en dus nieuwe governance arrangementen. Het ontwikkelen van deze governance arrangementen is in de MRA hoogst actueel. Met een bouwopgave van 240.000 woningen voor 2040 liggen er grote kansen te komen tot circulaire gebiedsontwikkeling. Binnen het consortium zijn ruim 20 projecten geïnventariseerd waar terugwinning van energie en/of grondstoffen uit de water cyclus technisch mogelijk is, en vermoedelijk maatschappelijk rendabel. De vraag naar nieuwe governance arrangementen staat dan ook hoog op de agenda bij waterschappen, waterleidingbedrijven, netbeheerders en gemeenten. Dit project analyseert en systematiseert lessen die getrokken kunnen worden uit zowel succes als falen van op dit moment lopende experimenten, ten behoeve van een door het consortium uit te voeren ‘strategietraject koppelkansen water, energie en grondstofterugwinning in de MRA’. Dit project koppelt wetenschappers en hun lopend onderzoek, aan een concreet strategisch traject van publieke actoren. Gedurende dit traject zullen nieuwe governance arrangementen voor gekoppelde systemen binnen het consortium worden ontwikkeld. Het proces van strategie-ontwikkeling wordt gedocumenteerd, en gebruikt ter ontwikkeling van een post-academische cursus ‘werken aan transities’ voor actoren in circulaire gebiedsontwikkeling.
Dit project richt zich op duurzame extractie en hergebruik van gadolinium (Gd), een zeldzaam aardmetaal dat onder andere wordt gebruikt in computerchips, maar ook in MRI-contrastmiddelen in de medische praktijk. Omdat waterzuiveringsinstallaties deze contrastmiddelen niet kunnen terugwinnen komt Gd via urine in het milieu terecht. De productie van Gd genereert grote hoeveelheden toxisch afval en CO2. Voor de verduurzaming van de chemische sector is het daarom essentieel nieuwe methoden te ontwikkelen om Gd te recyclen en te scheiden. Ons innovatieve proces maakt gebruik van het eiwit Lanmodulin, dat specifiek Gd bindt. Door Lanmodulin op een vaste drager te immobiliseren, kan het herbruikbaar worden ingezet om Gd direct uit urine te filteren. Na binding wordt Gd door een eenvoudige chemische behandeling losgekoppeld van het eiwit en gerecycled. Jaarlijks wordt in Nederland meer dan 500 kg Gd gebruikt in MRI-contrastvloeistoffen. Door Gd uit urine te filteren, kunnen ziekenhuizen hun milieubelasting en afvalproductie verminderen. Het teruggewonnen Gd kan vervolgens hergebruikt worden in verschillende toepassingen buiten het ziekenhuis. Gd extractie bespaart kosten en vermindert de afhankelijkheid van zeldzame aardmetalen van buitenlandse producenten. Het project is geïnspireerd door de Green Deal Duurzame Zorg, die streeft naar halvering van het grondstofverbruik in de zorg in 2030. Het doel van ons onderzoek is om een effectief en duurzaam Gd terugwinning proces te ontwikkelen voor praktijkgebruik. Dit nieuwe, schaalbare proces vormt een milieuvriendelijk systeem dat Gd extraheert voor hergebruik in de chemische industrie. De technologie biedt ook mogelijkheden om andere waardevolle zeldzame aardmetalen uit afvalstromen te winnen, wat bijdraagt aan een circulaire economie. Door recycling van kritieke grondstoffen verlagen we de milieu-impact van de medische sector en dragen we bij aan een duurzamere toekomst.
