Uitdagingen en kansen bij het gebruik van biogebaseerde kunststoffen

Deze reeks van blogs geeft manieren aan om uw productportfolio ‘groener’ te maken. Naast hergebruik (‘re-use’) en gebruik van recyclaat (‘recycling’), kan er bespaard worden op fossiele grondstoffen (‘reduce’) door gebruik te maken van biogebaseerde kunststoffen.

Bioplastics worden vaak geassocieerd met duurzaamheid vanwege hun biologische afbreekbaarheid of afkomst uit hernieuwbare bronnen. Het is hierbij belangrijk om een onderscheid te maken tussen twee belangrijke termen: “biogebaseerd” en “bioafbreekbaar”. Niet alle bioafbreekbare kunststoffen zijn biogebaseerd en niet alle biogebaseerde kunststoffen zijn bioafbreekbaar. De specifieke kansen en uitdagingen van bioafbreekbare kunststoffen worden in een volgende blog uitgebreider besproken.

Hier behandelen we de uitdagingen en kansen die er zijn om biogebaseerde kunststoffen voor uw portfolio in te zetten.

Vaarwel fossiel, hallo bio!

Biogebaseerde kunststoffen worden geproduceerd uit hernieuwbare bronnen, zoals biomassa, zetmeel en suiker, of door middel van micro-organismen. Deze bronnen kunnen CO₂ uit de atmosfeer vastleggen. Op productniveau betekent dit meestal een kleinere CO₂-voetafdruk in vergelijking tot de winning en verwerking van fossiele brandstoffen voor de productie van traditionele plastics als een Life Cycle Assessment (LCA) vereist is.

European Bioplastics verwacht dat de wereldwijde productie van bioplastics bijna zal verdrievoudigen van circa 2,2 Mton in 2022 tot ongeveer 6,3 Mton in 2027. Daarvan is op dit moment ruim de helft biologisch afbreekbaar en zal naar verwachting stijgen tot meer dan 3,5 Mton in 2027. Het aandeel biogebaseerde, niet-biodegradeerbare producten zal ruim verdubbelen tot meer dan 2,7 Mton. De relatieve verdeling van de diverse kunststoffen is hieronder weergegeven.

Bron: European Bioplastics

Ja ik wil biobased inzetten, hoe nu verder?

Biogebaseerde kunststoffen kunnen een duurzaam alternatief bieden voor traditionele plastics en hun marktaandeel zal de komende jaren met een factor 3 groeien. Hoe verhouden deze zich tot fossiel op het gebied van beschikbaarheid, wetgeving, materiaaleigenschappen en recycling?

Beschikbaarheid

De beschikbaarheid van voldoende hernieuwbare biomassa op grote schaal is een belangrijke factor voor de productie van biogebaseerde plastics. Efficiënt gebruik van beschikbare grondstoffen, zoals organische reststromen afkomstig uit sectoren zoals landbouw en waterzuivering, voorkomt concurrentie met de voedselketen. Daarnaast zijn ook hernieuwbare brandstoffen potentiële concurrenten voor deze grondstoffen.

Opschaling van proeffabriek naar commerciële productie geeft voor veel van de biopolymeren aanzienlijke uitdagingen. Daarom zijn er wereldwijd slechts enkele fabrikanten die bioplastics op de markt brengen. Sommige biogebaseerde plastics, zoals PLA (polymelkzuren) en bio-PE uit maïszetmeel of suikerriet, zijn momenteel redelijk goed beschikbaar in Nederland. Daarentegen zijn andere bioplastics, zoals PHA (polyhydroxyalkanoaten), PEF (polyethylene furanoaten) en bio-PP uit suikers en plantaardige oliën, nog maar beperkt commercieel beschikbaar en nog volop in ontwikkeling. Het is daarom aan te bevelen om te kijken naar de uitwisselbaarheid van het huidige polymeer dat gebruikt wordt, met een goed beschikbare bio-alternatief.

Wetgeving

Met alleen recycling en hergebruik lukt het niet om de kunststofmarkt klimaatneutraal te krijgen in 2050 en fossiele grondstoffen te vervangen. Vooruitlopend op EU-wetgeving heeft het kabinet eind april 2023 besloten per 2027 een nationale verplichting voor plasticproducenten in te voeren om de toepassing van gerecycled plastic of biogebaseerd plastic te stimuleren. Het voornemen is om de verplichting te laten oplopen naar 25%-30% plastic recyclaat of biogebaseerd plastic in 2030. Op dit moment is het aandeel biobased op de Europese markt ongeveer 1%.

Het gehalte biogebaseerd in een kunststof kan worden gemeten volgens de Europese normen EN16640 en EN16785. Dit kan worden gecertificeerd, bijvoorbeeld via TÜV (het OK biobased certificaat) en NEN (biobased content).

Bron: NEN Normen voor biobased producten.

Materiaaleigenschappen

Hoewel bio-PE en bio-PP identieke materiaaleigenschappen hebben als hun fossiele tegenhangers, hebben andere biogebaseerde plastics specifieke materiaaleigenschappen die van invloed zijn op hun toepassingsmogelijkheden. PLA, bijvoorbeeld, heeft goede stijfheid en thermische stabiliteit, maar kan bros zijn en gevoelig zijn voor vocht. PEF biedt uitstekende barrière-eigenschappen, terwijl PHA verschillende eigenschappen kan hebben, afhankelijk van het type en de productiemethode. Het begrijpen en beheersen van deze materiaaleigenschappen is essentieel om ervoor te zorgen dat biogebaseerde plastics geschikt zijn voor de beoogde toepassingen en voldoen aan de vereiste specificaties.

Recycling

In tegenstelling tot bijvoorbeeld bio-PE en bio-PET, kunnen bioafbreekbare kunststoffen als PLA en PHA niet altijd goed met bestaande recyclingstromen van traditionele plastics gemengd worden. Dat komt door de andere materiaaleigenschappen en omdat deze plastics ook bioafbreekbaar zijn. Deze incompatibiliteit kan de recycling van de totale plasticstroom verstoren. Volgens Milieu Centraal dient bioafbreekbaar plastic daarom bij het restafval te worden weggegooid met een tarief Afvalbeheerbijdrage Verpakkingen van € 1,05/kg in 2023.

Bovendien is het, door het kleine marktaandeel, op dit moment nog niet rendabel om biogebaseerde kunststoffen te scheiden en sorteren van andere plastics in het afval. CE Delft schat dat PLA, met een huidige marktaandeel van 0,1-0,5%, pas bij een aandeel van 10% in de verpakkingsmarkt voor sorteerders en recyclers economisch aantrekkelijk is te recyclen.

Van uitdagingen naar innovatie

Ondanks deze uitdagingen blijven biogebaseerde kunststoffen ontwikkelen en groeien als een duurzaam alternatief. Het is belangrijk voor producenten, gebruikers en beleidsmakers om samen te werken aan het stimuleren van de beschikbaarheid van biomassa, het ontwikkelen van passende wet- en regelgeving en het bevorderen van onderzoek en ontwikkeling om de eigenschappen en prestaties van biobased plastics verder te verbeteren. Op deze manier kunnen we  samen de transitie naar een duurzamere en circulaire economie versnellen.

Wilt u werken met biogebaseerde kunststoffen om te komen tot een duurzamere en circulaire economie?  Maar loopt u daarin tegen één van de genoemde of andere uitdagingen aan? Wij pakken de uitdagingen graag samen met u op! Onze  materiaal- en verwerkingsdeskundigen van Polymer Science park helpen u verder met kennis, test- en prototypefaciliteiten en een prachtig netwerk.  Neem daarvoor vrijblijvend contact op.

Martijn Oversteegen, 19 juni 2023