Offerte aanvragen 
Inloggen 
Deze site maakt gebruik van cookies, zodat wij je de best mogelijke gebruikerservaring kunnen bieden. Cookie-informatie wordt opgeslagen in je browser en voert functies uit zoals het herkennen wanneer je terugkeert naar onze site en helpt ons team om te begrijpen welke delen van de site je het meest interessant en nuttig vindt.
De Toekomst van Kunststof: Biologisch Afbreekbaar of Niet?
Kunststof is een heel normaal onderdeel geworden van onze maatschappij. Het wordt voor van alles en nog wat gebruikt. Eigenlijk net zoals vroeger lood en zink: beschikbare materialen waar je alles mee kunt doen en maken. Kunststof heeft ook veel voordelen boven andere materialen: het is licht van gewicht, gaat niet snel kapot als je het laat vallen en het kost niet veel om te maken. Ook als verpakkingsmateriaal is het heel geschikt. Maar zoals bij alles: naast voordelen zijn er ook nadelen. Kunnen we die nadelen verkleinen door het gebruik van biologisch afbreekbare kunststoffen?
Als we het gebruik van glas met kunststof in de verpakkingsindustrie vergelijken, zien we dat het nadeel van glas ten opzichte van kunststof is dat het zwaarder en kwetsbaarder is dan kunststof in het dagelijks gebruik. Daar staat als voordeel tegenover dat glas geen milieuschade oplevert (behalve als je er met je blote voeten in trapt) omdat het in de natuur in de loop van tijd wordt afgebroken. Glas wordt in op natuurlijke wijze ontbonden in zand en wat kalk. Kunststof dat in de natuur terechtkomt, wordt afgebroken tot kleinere deeltjes die wel degelijk een risico voor mens en dier vormen. Net zoals de loden voorwerpen, die bleken toch niet zonder risico te zijn: er kwam veel lood in het bloed van mensen en dat zorgde onder andere voor zenuw-gerelateerde aandoeningen.
Waarom moeten kunststoffen biologisch afbreekbaar zijn?
De meest gebruikte kunststoffen zie je in de afbeelding hieronder. Het zijn allemaal kunststoffen die niet of nauwelijks in de natuur worden afgebroken. Maar glas is ook niet biologisch afbreekbaar en toch vraagt niemand naar biologisch afbreekbaar glas. Het kan honderden jaren duren voordat glas in de natuur geheel is ontbonden: beter gezegd: kapot is gegaan. Waarom zou kunststof dan wel biologisch afbreekbaar moeten zijn? Nou, dat komt omdat kunststoffen in het milieu na enige tijd ‘slijten’ maar niet ontbinden.
Als kunststoffen in het milieu terechtkomen, worden ze kleiner en kleiner en tenslotte spreken we van micro- of nano-plastics. Microplastics zijn allerlei vormen van plastics (bolletjes, fragmenten, vezels, schuim) zoals polyetheen, die kleiner zijn dan 5 mm. Nanoplastics zijn van hetzelfde materiaal en vorm maar zijn kleiner dan 1 micrometer. En dat is precies het probleem. De afbraakproductenzijn in dezelfde grootteorde als onze lichaamscellen: immuun cellen (6 – 80 micrometer) en andere cellen in ons lichaam. Daardoor worden ze makkelijk opgenomen in ons lichaam, maar ook in het lichaam van vissen en dieren. Als je bijvoorbeeld kippen laat scharrelen op een stuk grond waar ook plastic is terechtgekomen, komen microplastics in het lichaam van een kip terecht. En wij eten die kip dan weer. Maar ook schelpdieren, vissen en veel andere organismen nemen deze plastics op en die hebben dan effect op hun leven. Plastics kunnen ontstekingsreacties veroorzaken omdat ze reageren met witte bloedcellen. Maar er zijn veel meer effecten bekend van kunststoffen op ons lichaam, zoals hieronder te zien is.
Weekmakers
De weekmakers die gebruikt worden bij plastics hebben in het lichaam een effect dat lijkt op dat van het hormoon oestrogeen: ze worden dan ook xeno-oestrogenen genoemd. Daarnaast vormen weekmakers zoals Bis-Phenol-A (BPA) een risico voor het ongeboren kind. Dus niet alleen de kunststoffen zijn schadelijk, maar ook de stoffen die worden gebruikt om de kunststoffen flexibel te maken zijn schadelijk. Deze stoffen komen vrij bij de afbraak van kunststof in het milieu.
Twee wegen om kunststoffen biologisch af te breken
De meeste kunststoffen zijn polymeren met weinig tot geen functionele groepen die aantrekkelijk zijn voor micro-organismen (bacteria, schimmels, protozoa en sommige algen). Om kunststoffen toch biologisch afbreekbaar te maken, kijken we naar twee manieren.
Meer functionele groepen
De ene manier om biologisch afbreekbare kunststoffen te maken is meer functionele groepen inbouwen in het polymeer. Bijvoorbeeld polymelkzuur is een soort kunststof die beter afbreekbaar is dan de gebruikelijke kunststoffen. Andere kunststoffen die biologisch afbreekbaar zijn, zijn onder andere:
- Polybutyleen
- Polyhydroxyalkanoaat
- polybutyleen succinaat
- polybutyleentereftalaat
- polycaprolacton
Maar deze kunststoffen hebben weer andere eigenschappen dan de gebruikelijke kunststoffen zoals PET en PVC. Bovendien is de productie van polymelkzuur en de andere biologisch afbreekbare kunststoffen op dit moment duurder.
Micro-organismen
De andere manier is om micro-organismen te selecteren die beter kunnen omgaan met deze polymeren. Bacteria hebben de eigenschap dat ze snel kunnen muteren. Soms is dat hinderlijk (denk aan bacteria die ongevoelig worden voor antibiotica), maar soms is dat een voordeel. Als je veel bacteria als in een microfilm op een petfles laat zitten, zullen er uiteindelijk een paar bacteria zijn die een enzym ontwikkelen dat die petfles kan afbreken.
Een sprookje? Nee. In 2016 werd een bacterie ontdekt in een slijmlaag op een petfles die PET-ase als enzym had ontwikkeld. Dit enzym (die je hiernaast ziet) kan petflessen vervolgens langzaam afbreken. Maar ook deze ontwikkeling staat nog in de beginfase en moet de komende tijd worden uitgebreid. Zoals het vinden van meer micro-organismen (of maken met genetisch modificatie) met enzymen die de huidige kunststoffen kunnen afbreken en optimaliseren van de afbraak. Een belangrijk nadeel is dat er op dit moment meer kunststof in het milieu komen dan de micro-organismen aankunnen. De bacteria moeten nog even wennen aan deze nieuwe stoffen, dus de boodschap blijft: gooi geen kunststof weg in het milieu.
Deze blog is tot stand gekomen in samenwerking met de Chemische Kring Zwolle en geschreven door Guillaume Counotte.
Hoe nu verder?
Bij Polymer Science Park zijn we volop bezig met de ontwikkeling en het testen van biopolymeren. Ook jij kan hierbij aansluiten. Voor meer informatie kun je contact opnemen met Erwin Zant, projectleider bij PSP.