Duurzame biobased materialen vragen slimme oplossingen

Biobased materialen kunnen grote milieuvoordelen hebben ten opzichte van oliegebaseerde stoffen, maar dit plaatje is niet zo zwart-wit als het lijkt. Biobased grondstoffen hebben vaak netto geen CO2-uitstoot en zijn hernieuwbaar. Het energiegebruik tijdens het productieproces kan wel fors hoger uitvallen dan dat van oliegebaseerde producten

Dat is niet meer dan logisch, meldt de Wageningen UR. Biobased productieprocessen zijn vaak nog niet geoptimaliseerd. Ze bevinden zich in een beginfase.

Volgens senior onderzoeker Dr. Li Shen, van de vakgroep Energy & Resources van de Universiteit Utrecht ligt hier voor sommige materialen nog een uitdaging. Zo is er voor biobased polyamiden nog een flinke slag te maken. De productie kost nog ongeveer tweemaal zoveel energie vergeleken met de oliegebaseerde variant.

“Je hebt dan een biobased eindproduct, maar vanwege de hoge energiebehoefte zal men toch flink op het energiegebruik moeten besparen of een heel nieuwe chemische omzettingsroute moeten overwegen”, stelt Shen.

De onderzoekster evalueerde de CO2-emissies en het energiegebruik tijdens de hele productieketen van biobased chemicaliën en materialen die in het Biobased Performance Materials (BPM) programma van de Wageningen UR ontwikkeld zijn. Ze onderzocht daarbij de potentiële milieuwinst ten opzichte van olie-gebaseerde producten.

Polymelkzuur

Ondanks de uitdagingen die er liggen, wordt de productie van biobased materialen steeds efficiënter en is er in dat opzicht de laatste tien jaar forse winst geboekt. Zo is de productie van Polymelkzuur (PLA) drastisch verbeterd.

PLA-producent Natureworks heeft de verwerking van de grondstof, maïs, energiezuiniger gemaakt en ook de fermentatie verbeterd. Daardoor is veel minder energie nodig en liggen CO2-emissies veel lager.

Ook voor andere materialen is er nog veel winst te behalen. Soms betekent dat een heel nieuwe aanpak. Dit gebeurde bij de fabricage van biobased polystyreen. “Onderzoekers produceerden die stof eerst uit aminozuren, maar dat kostte heel veel energie”, vertelt Shen. “Een compleet nieuwe productiemethode, gebaseerd op citroenzuur in plaats van aminozuren, leverde veel energiewinst op.”

Toekomst

Ondanks de uitdagingen is een efficiëntere productie van biobased materialen volgens de onderzoeker slechts een kwestie van tijd. “Biobased materialen hebben absoluut de toekomst, want op langere termijn zullen we door olieschaarste traditionele producten moeten gaan vervangen. Dat betekent dat er steeds meer vraag naar biobased producten komt, en meer vraag zorgt voor efficiëntere processen.”

Shen onderzocht naast CO2-emissies en het energiegebruik, ook de herkomst van grondstoffen en het landgebruik. Ze analyseerde vervolgens alle verzamelde gegevens met wiskundige modellen en stelde zo een life cycle assessment (LCA) op. Op basis van die gegevens kon zij adviseren over de grondstofmateriaalkeuze voor biobased materialen, en daarnaast een objectieve vergelijking maken met olie-gebaseerde producten.

Bron: Wageningen UR | Foto Pylystyreen: Alexandre Duret-Lutz, Creative Commons (Cropped by DuurzaamBedrijfsleven) | Foto PLA: Rick Pollack, Creative Commons (Cropped by DuurzaamBedrijfsleven)