Expert Overzicht van Biologisch Afbreekbare Kunststoffen: Feiten, Geschiedenis en Toepassingen

In tegenstelling tot de populaire mening kunnen veel kunststoffen onder de juiste omstandigheden biologisch afbreken. Het concept van biologisch afbreekbare kunststoffen en polymeren ontstond in de vroege jaren 1980.

Bacteriële Brekers

Onderzoek naar kunststof-afbrekende bacteriën dateert uit 1975, toen Japanse wetenschappers een stam van Flavobacterium isoleerden uit afvalwaterputten bij een nylonfabriek. Ze identificeerden twee bacteriesoorten - Flavobacterium en Pseudomonas - die nylonase-enzymen produceren die nylon in zijn monomeren kunnen afbreken. Deze micro-organismen bestonden niet voor de uitvinding van nylon in 1935, wat benadrukt hoe industriële afvalstoffen biologische innovatie kunnen stimuleren.

Biologische afbraak berust op levende organismen, voornamelijk bacteriën, om kunststoffen af te breken.

Biologisch afbreekbare kunststoffen vallen in twee categorieën. Eerst, echte bioplastics zijn gemaakt van hernieuwbare grondstoffen, zoals poly-3-hydroxybutyraat (PHB) en polyhydroxyvaleraat (PHV). Tweedens kunnen conventionele petrochemische kunststoffen worden geëxponeerd met biologisch afbreekbare additieven die microbiele afbraak versnellen. Aromatische polyesters zijn grotendeels resistent tegen microben, terwijl alifatische polyesters - dankzij hydrolyseerbare esterbindingen - gemakkelijk biologisch afbreekbaar zijn. Een van de meest gebruikte bioplastics is polylactidezuur (PLA), een thermoplastisch alifatisch polyesters afgeleid van hernieuwbare gewassen als maïs, tapioca en suikerriet. Ondanks de naam is PLA geen polyzuur maar een polyesters; het staat wereldwijd op twee na in bioplasticsverbruik.

Biologisch Afbreekbare Polymeren

Wanneer biologisch afbreekbare polymeren ontbinden, leveren ze onschuldige eindproducten op - waaronder CO₂, N₂, H₂O, biomassa en anorganische zouten. Deze materialen kunnen van nature voorkomen of synthetisch geproduceerd zijn en zijn meestal opgebouwd uit ester, amide en ether bindingen. Hun afbraakpaden hangen af van moleculaire structuur en worden vaak bereikt door condensatiereacties of ring-openingspolymerisatie tijdens productie.

Biologisch Afbreekbaar ≠ Comporteerbaar

"Composteerbaar" verwijst naar materialen die onder specifieke omstandigheden omzetten in compost of humus, terwijl "biologisch afbreekbaar" simpelweg aangeeft dat een stof door levende organismen kan worden afgebroken. De efficiëntie van bioplasticsproductie van hernieuwbare grondstoffen blijft een onderwerp van actieve discussie.

Composteerbare Kunststoffen

Het produceren van 1 kg PLA vereist ongeveer 2,65 kg maïs. Wereldwijde jaarlijkse productie van 270 miljoen ton kunststof - waarvan een groot deel conventionele polymeren vervangt door maïs-afgeleide PLA - verplaatst ruwweg 715,5 miljoen ton maïs van de voedselvoorziening. Deze verschuiving treedt op midden in dalende oogstopbrengsten door klimaatverandering, terwijl 40% van de maïs momenteel gaat naar ethanol, 35% naar dierenvoeder, en slechts een klein fractie naar menselijke consumptie.

Hoewel bacteriën die kunststof verteer geen complete oplossing zijn voor afvalbeheer, tonen ze een opmerkelijke capaciteit om koolwaterstoffen af te breken.

Biologisch afbreekbare kunststoffen worden ingezet in een breed scala aan consumentengoederen - inclusief verpakking, flessen, potten, luchtkussen, theezakjes, potloodscherpers en penningen.

Heb je vragen of opmerkingen? Deel ze in de sectie hieronder.

Wil je dieper inzicht in kunststofproductie? Download ons gratis Glossarium van Kunststoftermen.