Een inleiding tot biologisch afbreekbare kunststoffen

Er wordt algemeen aangenomen dat kunststoffen niet biologisch afbreekbaar zijn, maar dit is in feite niet het geval. Het concept van biologisch afbreekbare kunststoffen en polymeren werd voor het eerst geïntroduceerd in de jaren tachtig.

Bacteriën

Bacteriën die plastic konden afbreken, werden al in 1975 ontwikkeld, toen een team van Japanse wetenschappers een soort Flavobacterium ontdekte die leefde in zwembaden met afvalwater van een nylonfabriek. In die tijd werden twee bacteriestammen ontwikkeld om nylon af te breken. Flavobasgteria en pseudomonas bleken enzymen (nylonase) te bezitten die nylon kunnen afbreken. Van deze twee soorten bacteriën was niet bekend dat ze bestonden vóór de uitvinding van nylon in 1935.

Biologisch afbreekbare kunststoffen worden afgebroken door de werking van levende organismen, meestal bacteriën.

Er zijn twee soorten biologisch afbreekbare kunststoffen:biokunststoffen, kunststoffen die zijn afgeleid van hernieuwbare grondstoffen zoals poly-3-hydroxybutyraat (PHB) en polyhydroxyvaleraat (PHV) en kunststoffen die biologisch afbreekbare toevoegingen bevatten. Deze laatste zijn afgeleid van petrochemicaliën en bevatten additieven die de biologische afbraak bevorderen. Hoewel de meeste aromatische polyesters bijna volledig bestand zijn tegen microbiële aantasting, zijn alifatische polyesters biologisch afbreekbaar vanwege hun potentieel hydrolyseerbare esterbindingen. Polymelkzuur (C₃ H₄ 0₂ ) ⁿ of PLA is een biologisch afbreekbare thermoplastische alifatische polyester afgeleid van hernieuwbare bronnen. PLA is enigszins misleidend omdat het geen polyzuur is, maar eerder een polyester afgeleid van hernieuwbare bronnen zoals maïs, tapiocawortels, chips of zetmeel en suikerriet. PLA heeft het op één na hoogste verbruik van bioplastics ter wereld.

Biologisch afbreekbare polymeren

Biologisch afbreekbare polymeren zijn een specifiek type polymeer dat resulteert in bijproducten zoals CO_2, N_2, H₂ O, biomassa en anorganische zouten wanneer ze afbreken. Deze kunststoffen komen zowel natuurlijk als synthetisch voor en bestaan ​​grotendeels uit ester-, amide- en ethergroepen. Hoe ze worden afgebroken, wordt bepaald door hun structuur en wordt vaak gesynthetiseerd door condensatiereacties en ringopeningspolymerisatie.

Biologisch afbreekbaar betekent niet composteerbaar.

Composteerbaar betekent dat een materiaal kan worden verwerkt tot compost of humus, terwijl biologisch afbreekbaar betekent dat een stof biologisch kan worden afgebroken. Op dit moment is er veel discussie over hoe efficiënt het maken van bioplastics uit natuurlijke materialen werkelijk is.

Composteerbare kunststoffen

Er is 2,65 kg maïs nodig om 1 kg polymelkzuur te maken, het meest verkrijgbare composteerbare plastic. Elk jaar wordt er 270 miljoen ton plastic gemaakt om conventioneel plastic te vervangen door polymelkzuur uit maïs. Deze productie verwijdert 715,5 miljoen ton maïs uit de wereldvoedselvoorziening, juist op een moment dat de opwarming van de aarde de productiviteit van de landbouw vermindert. De huidige maïsoogst wordt voornamelijk gebruikt voor biobrandstoffen en 40% voor ethanol. 35% wordt gebruikt voor diervoeding en slechts een klein percentage wordt gebruikt als voedselgewas, meestal high-fructose corn syrup. Hoewel bacteriën die plastic eten misschien niet de ultieme oplossing zijn voor het weggooien van plastic, is het waarschijnlijk dat bacteriën wel het vermogen hebben om koolwaterstoffen te consumeren.

Biologisch afbreekbare kunststoffen worden vervaardigd in verpakkingen, flessen, potten, luchtkussenverpakkingen, theezakjes, puntenslijpers en pennen, om maar een paar toepassingen te noemen.

Vragen? Opmerkingen? Laat het me weten in de comments hieronder.

Geïnteresseerd om meer te weten te komen over hoe plastic wordt gemaakt? Download onze gratis verklarende woordenlijst voor kunststofproductie!