bioplastics Archieven - Utilities

Op het terrein van HVC in Dordrecht is een demofabriek geopend die grondstoffen voor een nieuwe, natuurlijke plastic-vervanger produceert uit natuurlijke reststoffen. Deze zijn afkomstig uit afvalwater.

Het materiaal heeft de voordelen van plastic maar niet de nadelen. Het is licht en vormbaar, is verwerkbaar als plastic én volledig biologisch afbreekbaar. Daardoor worden er geen microplastics in de natuur achtergelaten. De samenwerkingspartners achter de fabriek zien legio mogelijkheden voor de toekomst: van schoenzolen tot landbouwplastic en kweekpotjes, tot zelfhelend beton in tunnels en kelders.

Het nieuwe materiaal wordt gemaakt uit natuurlijke reststoffen. Deze zijn afkomstig van afvalwater, waarin veel vetzuren zitten. De bacteriën in de demonstratie-installatie zetten deze vetzuren om. Zoals mensen vet in het lichaam opslaan, slaan deze bacteriën dit materiaal als een energiereserve in hun cel op. De stof wordt uit de bacteriën gehaald en kan vervolgens worden gebruikt als natuurlijke plastic-vervanger.

Samenwerkingsverband

De installatie is mogelijk dankzij een bijzondere samenwerking tussen private en publieke partijen. Het samenwerkingsverband bestaat uit vijf waterschappen: Brabantse Delta, De Dommel, Hollandse Delta, Scheldestromen en Wetterskip Fryslân. Met daarnaast STOWA, Paques Biomaterials en HVC.

Met de demonstratiefabriek willen de samenwerkingspartners een brug slaan naar een commerciële productie van de natuurlijke plastic-vervanger. De demo-installatie maakt het voor een groot aantal geïnteresseerde bedrijven mogelijk om het nieuwe materiaal te testen en toe te passen in hun producten als alternatief voor plastic. Het is de bedoeling na de demofase op te schalen en grotere installaties neer te zetten die de natuurlijke plastic-vervanger op de markt zal brengen.

> Lees hier meer over het project

Een mijlpaal deze week op het Chemie Park Delfzijl: de demofabriek van Photanol startte met productie.

De proefinstallatie die op grote schaal met eigen gecultiveerde cyanobacteriën CO2 omzet in melkzuur is nu een jaar in bedrijf. Tot nu testte het team van Photanol hier alleen wilde cyanobacteriën. Deze groeien en gedragen zich hetzelfde als de gecultiveerde bacteriën maar produceren geen melkzuur. Vanaf nu gebruikt Photanol de eigen gekweekte bacteriën.

Melkzuur vervangt fossiele grondstoffen zoals olie. Het is een grondstof voor plastics, verzorgingsproducten en brandstof. De stap die Photanol zet, is daarmee een belangrijke mijlpaal voor de ontwikkeling van de noordelijke biobased industrie en de transitie naar een circulaire economie.

Proeffabriek

Stork bouwde vorig jaar de proeffabriek in Delfzijl. Om de bacteriën te produceren, is een groot oppervlak met doorzichtige plastic buizen nodig waar ze in kunnen zwemmen. De buizen moeten zonlicht doorlaten en er moet CO2 doorheen worden gebubbeld. Daarnaast moet de bacterie goed worden beschermd tegen invloeden van buitenaf. De aanpassing maakt hem namelijk minder sterk. De cyanobacterie kan dan ook niet meer overleven in het wild en groeit nauwelijks meer. Alle energie gaat naar het product dat hij moet maken. De buizen waarin hij leeft, zijn daarom erg kostbaar.

Het mooie van de technologie is echter dat de bacteriën direct CO2 omzetten in een product. Alle stappen van het laten groeien van gewassen, het oogsten ervan en het behandelen om er een product van te maken, zijn niet nodig. Het is een oplossing voor het CO2-probleem die ook nog eens economisch interessant is.

 

Het Phario-project dat in 2019 Water Innovator of the Year werd, gaat de volgende fase in. Vijf waterschappen, Stowa, Paques en HVC sloten een overeenkomst om in Dordrecht een proeffabriek te bouwen. In de fabriek produceren de partijen PHBV, een volledig afbreekbaar en duurzaam bioplastic. PHBV wordt gemaakt uit organische afvalstromen zoals zuiveringsslib, industrieel afvalwater en voedselresten.

Waterschap Brabantse Delta, De Dommel, Hollandse Delta, Scheldestromen en Wetterskip Fryslân maakten in 2016 met behulp van bacteriën die afvalwater zuiveren, het bioplastic PHBV. PHBV is een natuurlijk polyester van hoge kwaliteit. Dit is volledig afbreekbaar onder natuurlijke omstandigheden in zowel grond en composteringsinstallaties als in zoet – en zout water.

Werking

In afvalwater zitten veel vetzuren en in het slib zitten bacteriën. Die bacteriën ‘vreten zich vol’ met de vetzuren. Zoals mensen vet in het lichaam opslaan, slaan deze bacteriën PHBV op. Dit PHBV wordt eruit gehaald, waarna er een poeder overblijft. Dat poeder is de basis voor diverse afbreekbare kunststof producten.

Toepassingen

PHBV is onder andere toe te passen in de land- en tuinbouw. De proeffabriek test bijvoorbeeld biologisch afbreekbare potjes voor de agrarische sector. Hierdoor is het niet meer nodig de gewassen om te potten tijdens de kweek omdat het potje natuurlijk afgebroken wordt.

Een ander voorbeeld is de toepassing van PHBV in zelfhelend beton voor bijvoorbeeld kelders en tunnels. Door de toevoeging ervan worden scheurtjes in het beton vanzelf weer gedicht. Bijkomend voordeel is dat in zelfhelend beton in veel gevallen minder (krimp)wapening gebruikt hoeft te worden, wat weer bijdraagt aan kostenverlaging en minder milieubelasting.

Marktontwikkeling

Na het pilotproject PHARIO onderzochten de betrokken partijen of de markt het product verder kon ontwikkelen, maar dit bleek nog iets te vroeg. De markt voor dit type plastic is op dit moment in ontwikkeling en dat is veelbelovend. De kunststofindustrie, die nu vaak met fossiele plastics uit aardolie werkt, wil eerst voldoende materiaal hebben om de verwerking en het gebruik te testen. De proeffabriek in Dordrecht levert het materiaal hiervoor zodat diverse partners het materiaal kunnen testen.

Operationeel eind 2021

De ervaring uit het PHARIO-project wordt in de proeffabriek gecombineerd met de kennis van partner Paques. Zij ontwikkelt samen met de TU Delft een technologie om PHBV ook uit industrieel afvalwater te halen. De proeffabriek komt bij de slibverwerkingsinstallatie van HVC in Dordrecht te staan. Naar verwachting wordt deze eind 2021 geopend. In de tussentijd wordt een verdere inventarisatie gemaakt van potentiële leveranciers van vetzuren en worden organisaties gezocht voor andere toepassingen van PHBV.

Partners

Afvalwater is voor waterschappen een belangrijke bron van energie en grondstoffen. Sinds 2007 werken de waterschappen steeds intensiever met elkaar en andere partners samen om waardevolle stoffen zoals biogas, cellulose, fosfaat, alginaat, biomassa en dus ook dit duurzame bioplastic, terug te winnen.

Minister Stientje van Veldhoven, 37 plastic toepassende bedrijven, 17 plastic producerende bedrijven en 20 andere partijen ondertekenden het Plastic Pact NL. Het Plastic Pact focust op het sluiten van de kringloop van eenmalige plastic producten en verpakkingen.

Het Plastic Pact NL is één van de prioriteiten van Van Veldhoven in het kader van het Grondstoffenakkoord en het Uitvoeringsprogramma Circulaire Economie. Hoewel plastic een sterk, licht, flexibel en makkelijk toepasbaar materiaal is, brengt de grootschalige toepassing van het plastic ook nadelen met zich mee. Het gebruik van primaire fossiele grondstoffen oefent druk uit op het milieu, door gebrek aan recycling gaan waardevolle grondstoffen verloren en de verspreiding van plastic zwerfvuil en microplastics resulteert in groeiende vervuiling van onze ecosystemen.

Een breed scala van 75 partijen ondertekent het Plastic Pact NL, dat zich focust op het sluiten van de kringloop van eenmalige plastic producten en verpakkingen (‘fast moving consumer goods’). Mogelijk dat in een later stadium ook vergelijkbare afspraken gemaakt kunnen worden met andere sectoren die veel plastic toepassen, zoals de bouw en de automotive.

Recyclen

In het Plastic Pact NL zijn tussen deze bedrijven onderling en met de minister afspraken gemaakt om de milieudruk van plastics te verminderen en de circulariteit te bevorderen. Partijen beogen met het Plastic Pact NL versneld maatregelen te nemen om de plastic kringloop te sluiten. in 2025 zullen alle eenmalig te gebruiken plastic producten en verpakkingen in ieder geval honderd procent recycleerbaar zijn. Bovendien zullen de plastic toepassende bedrijven niet meer dan nodig gebruik maken van plastic materialen door minder gebruik, door hergebruik, en/of door alternatieve duurzamere materialen, resulterend in twintig procent minder volume plastic (in kg) relatief ten opzichte van het totale volume op de markt gebrachte producten ten opzichte van het gebruik in het basisjaar (2017). Hierdoor zal in ieder geval het totale volume eenmalige plastic producten en verpakkingen van het geheel aan Plastic Toepassende bedrijven dalen.

Biobased

De Plastic Producerende Bedrijven zullen voor voldoende sorteer- en recyclingcapaciteit zorgen zodanig dat minimaal zeventig procent van het gewicht van alle eenmalige plastic producten en verpakkingen die in Nederland in de afvalfase belanden, hoogwaardig gerecycled worden.

Alle eenmalig te gebruiken plasticproducten en verpakkingen die Plastic Toepassende Bedrijven op de markt brengen zullen in 2025 een zo hoog mogelijk percentage gerecyclede plastics (in kg) bevatten, met een gemiddelde per bedrijf van minimaal 35 procent. Daarnaast zullen zoveel mogelijk duurzaam geproduceerde biobased plastics worden gebruikt om het gebruik van primair fossiele plastics te verminderen.

De proef met de productie van bioafbreekbaar kunststof uit rioolwater krijgt een vervolg. Vijf waterschappen, waaronder waterschap Brabantse Delta, hebben een financiële bijdrage toegezegd aan een demo-installatie voor de productie van Phario. Deze installatie moet in 2021 draaien. Phario werd in 2018 nog verkozen tot Water Innovator of the Year.

Afvalwater is voor waterschappen een belangrijke bron van energie en grondstoffen. Sinds 2007 werken de waterschappen steeds intensiever samen om waardevolle stoffen terug te winnen zoals biogas, cellulose, fosfaat, alginaat, biomassa en dus ook dit duurzame bioplastics, in dit geval van het type PHA. Afhankelijk van de toepassing, kan dit bijdragen aan de reductie van fossiele microplastics in het milieu.

Bacteriën produceren volledig afbreekbaar bioplastic

In 2016 hebben de waterschappen in het pilot project ‘PHARIO’ (PHA uit RIOolwater), met behulp van bacteriën die op grote schaal het afvalwater zuiveren, het bioplastic PHA gemaakt. Het bioplastic ‘PHA’ is een natuurlijk polyester van hoge kwaliteit. Sterk maar ook volledig (koud) afbreekbaar onder natuurlijke omstandigheden. De unieke kwaliteiten van PHA zijn vooral relevant voor toepassingen met een tijdelijke functie zoals coating van kunstmest en zaden, afbreekbare netten en tasjes, folies voor in de landbouw en als alternatief voor visserslood. Het bijzondere van PHA uit afvalwater is ook dat het niet van voedsel is gemaakt. Het is daarmee een van de meest duurzame bioplastics.

Marktontwikkeling

Na de pilot proeven hebben de waterschappen onderzocht of de markt deze ontwikkeling al kon gaan trekken, maar dit bleek voor de markt nog iets te vroeg. De demo-installatie voor PHA uit afvalwater is nodig om de toepassingen verder te ontwikkelen en zeker te zijn van een afzetmarkt. De markt voor dit type plastic is op dit moment in ontwikkeling en veelbelovend. Dee kunststofindustrie, die nu doorgaans met fossiele plastics werkt, wil eerst voldoende materiaal hebben om de verwerking en de applicatie te testen. Deze demo gaat het materiaal hiervoor leveren.

Operationeel in 2021

De waterschappen combineren dit initiatief met een initiatief van HVC om uit hun afvalwater PHA te maken. Hierdoor ontstaat meer slagkracht. De gezamenlijke demo-installatie (PHA2USE) vraagt om een investering waarvoor nu 2,5 miljoen euro financiering vanuit de vijf waterschappen beschikbaar is. Daarnaast investeren HVC en technologieleverancier Paques in het gezamenlijke project PHA2USE. Voor het project loopt een aanvraag voor Europese LIFE+subsidie. Zodra deze subsidie is verkregen, kunnen de waterschappen en hun partners de demo-installatie bouwen. Naar verwachting zal de demo-installatie in 2021 het bioplastics PHA uit riool- en industrieel afvalwater leveren en worden de applicaties verder ontwikkeld. De beoogde locatie voor de installatie is bij de slibverbranding van HVC naast de rioolwaterzuivering Dordrecht van Hollandse Delta. Zo wordt nu Zuid-Holland toegevoegd aan dit oorspronkelijk Brabants, Fries en Zeeuwse initiatief.

Partners

PHARIO wordt uitgevoerd door een consortium bestaande uit de waterschappen Brabantse Delta, De Dommel, Hollandse Delta, Scheldestromen en Wetterskip Fryslân. Zij zijn verenigd in de Energie- en Grondstoffenfabriek. PHARIO vormt straks onderdeel van het PHA2USE project dat medegefinancierd wordt door HVC en Paques. STOWA, SNB, TU Delft en Wetsus steunen het initiatief met verdere kennisontwikkeling.

Het is mogelijk om kwalitatief hoogwaardig en volledig afbreekbaar PHA-bioplastic te maken van het slib uit rioolwater. Dat heeft een proefproject van vier waterschappen en partners bewezen. Zij zoeken nu naar investeerders om meer duurzaam PHA-bioplastic te kunnen produceren.

Het PHA-bioplastic kan voor veel producten worden gebruikt. Ondernemers hebben het plastic inmiddels succesvol verwerkt in festivalmuntjes, plectrums, kratjes voor waterplanten en ‘loodvrij’ vislood.

Productie opvoeren

In het proefproject werd per week één kilo aan plastic geproduceerd in de rioolwaterzuivering in Bath van waterschap Brabantse Delta. Omdat de kosten per kilo nu nog te hoog zijn voor commerciële bedrijven moet deze hoeveelheid, met behulp van investeerders, omhoog naar honderdduizend kilo per week.

Bio-based plastics zijn net zo goed mechanisch te recyclen als conventionele plastics. En biologisch afbreekbare plastics zijn geen oplossing voor de plasticsoep in de oceanen. Dat blijkt uit het rapport ‘Bio-based and biodegradable plastics – Facts and Figures’, dat deze week werd uitgebracht door Wageningen Food & Biobased Research. Het rapport inventariseert wetenschappelijke kennis over biobased en biologisch afbreekbare plastics, en focust daarbij op plastics die gebruikt worden in de verpakkingsindustrie.

Over biologisch afbreekbare en bio-based plastics bestaan tal van soms hardnekkige misverstanden. Dat maakt een keuze om over te stappen naar het gebruik van deze materialen lastig voor bedrijven. Wageningen Food & Biobased Research inventariseerde daarom in opdracht van de Rijksdienst voor Ondernemend Nederland (RVO) wat er op basis van wetenschappelijk onderzoek wel of niet kan worden beweerd over deze plastics. Christiaan Bolck, programma manager materials bij Wageningen Food & Biobased Research: “Bedrijven en belangengroeperingen beweren van alles. Dit rapport is bedoeld voor wie echt wil weten hoe het zit. Dat is vaak wel een genuanceerd verhaal.”

Bioplastic als term

Deels komt de onduidelijkheid door terminologie. Alleen de term “bioplastic” al. Deze wordt gebruikt voor plastics die gemaakt zijn uit veelal plantaardige biomassa, maar wordt ook gebruikt voor plastics die biologisch afbreekbaar zijn. Het gaat hier echter om twee totaal verschillende kenmerken. In het rapport wordt daarom een duidelijk onderscheid gemaakt tussen deze kenmerken.

Onduidelijkheid rond bio-based en biologisch afbreekbare plastics komt deels ook door kort door de bocht uitspraken waarbij de nuance ontbreekt. Zo klopt de uitspraak “alle plastics zijn slecht voor het milieu” niet maar is het ook niet waar dat “alle bioplastics groen en goed voor het milieu” zijn. Dit zijn echter wel beweringen van zowel bedrijven als milieu-actiegroepen die we terug horen uit de markt en deze beweringen gaan hun eigen leven leiden. Zo wordt van bio-based plastics nog weleens beweerd dat het netto CO2-gebruik nauwelijks verschilt van fossiele plastics omdat wat ze besparen aan aardolie tijdens het productieproces extra aan energie gebruiken. Bolck: “In dit rapport laten we zien dat voor de productie van veel bio-based plastics daadwerkelijk netto minder broeikasgassen vrijkomen dan reguliere plastics.”

Plastic afval

Het rapport draagt bovendien feiten aan die relevant zijn voor actuele discussies over plastic verpakkingsafval. Zo is aangetoond dat de meeste bio-based en biologisch afbreekbare plastics die nu in de handel zijn net zo goed mechanisch te recyclen zijn als gewone plastics, maar ook dat biologisch afbreekbare plastics geen alles omvattende oplossing zijn voor de milieuproblemen van zwerfafval.  Of en met name hoe snel een biologisch afbreekbaar plastic door micro-organismen afgebroken wordt, hangt namelijk in hoge mate af van het milieu waarin ze terecht komen. Bolck: “Zo bestaan er biologisch afbreekbare plastics die binnen enkele maanden volledig afbreken in zee, maar zeevogels kunnen nog steeds stikken in een biologisch afbreekbare plastic zak.”

Download hier het rapport.