Kunststoffen vinden we letterlijk overal: in onze kleding, flessen, auto's en zelfs in onze muren, als isolatiemateriaal. De hoeveelheid kunststoffen die we gebruiken, is enorm en neemt nog steeds toe: de wereldwijde productie van kunststoffen bedroeg in 2019 een onthutsende 370 miljoen ton. Dat is 50 kg kunststof voor elke persoon op deze planeet in één jaar tijd!

Aantal voordelen

Er zijn goede redenen voor deze populariteit: kunststoffen hebben een aantal voordelen in vergelijking met metaal en papier, zoals lagere energiekosten bij de productie, minder onderhoud, corrosiebestendig, licht en lange levensduur. Isolatie met polymeerschuim heeft de energiezuinigheid van onze huizen 200-voudig verbeterd en kunststof verpakkingen houden onze voedingsproducten vers zonder conserveringsmiddelen.

Toch lijkt het of de liefde van de mens voor kunststoffen tanende is vanwege de effecten op de menselijke gezondheid en het milieu. Om deze markt van miljarden dollars draaiende te houden, is de chemische industrie bezig kunststoffen te ontwikkelen met nieuwe eigenschappen en/of vanuit nieuwe grondstoffen. De twee magische termen in dit verband zijn 'bio-gebaseerd' en 'biologisch afbreekbaar'. Dergelijke nieuwe kunststoffen zijn bedoeld om de huidige, moeilijk afbreekbare kunststoffen te vervangen in de sectoren verpakkingen, eenmalig gebruik, landbouw en visserij.

Maar de overstap van traditionele naar milieuvriendelijke kunststoffen is een lastige uitdaging. Een strikte definitie van 'bio-gebaseerd' en 'biologisch afbreekbaar' is er niet. Bijvoeglijke naamwoorden als 'groen', 'circulair' of 'milieuvriendelijk' zijn zo mogelijk nog vager. Producenten, consumenten en beleidsmakers worden overspoeld met keuzes en benaderingswijzen, waarbij het moeilijk is om het kaf van het koren te scheiden.

Evaluatie

In een recente kritische evaluatie in ChemSusChem plaatsen Dr. Layla Filiciotto en Prof. Gadi Rothenberg van het Van 't Hoff Institute for Molecular Sciences een en ander in perspectief. Door onderzoek te doen naar de sociaal-economische en milieueffecten van biologisch afbreekbare en bio-gebaseerde kunststoffen, en een praktische aanpak te formuleren voor de beoordeling van biologische afbreekbaarheid (met inbegrip van certificaten en richtlijnen), kan hun werk mensen helpen om in de toekomst beter geïnformeerde beslissingen te nemen over kunststoffen.

Dit onderzoek maakt deel uit van het grote bio-gebaseerde composietharsen project (BRECSIT), dat meerdere partners kent. Het project wordt gefinancierd door de Rijksdienst voor Ondernemend Nederland (RVO) en beheerd door het Institute for Sustainable Process Technology (ISPT). De zes industriële partners in het project werken aan het gebruik van bio-gebaseerde composietharsen in een scala aan toepassingen, van woninginrichting tot palen van 100 meter voor elektriciteit producerende windmolens.

Biomassa

Biologisch afbreekbare kunststoffen kunnen het probleem oplossen van zwerfvuil en de vorming van microplastics. Indien vervaardigd van biomassa (zoals planten of organisch afval) kunnen ze zelfs leiden tot vermindering van de koolstofuitstoot (zie figuur). Vooral in toepassingen waarbij kunststoffen minder dan zes maanden worden gebruikt en gemakkelijk in het milieu terechtkomen, lijkt het gebruik van biologisch afbreekbare kunststoffen een voor de hand liggende keuze.

Het lijkt een koud kunstje, maar de situatie is complex. Filiciotto en Rothenberg onderzochten de sociaal-economische en milieueffecten van biologisch afbreekbare kunststoffen door hun CO₂-voetafdruk, prijs en geproduceerde hoeveelheden, en gevaar- en veiligheidsfactoren te volgen. Ze onderzochten ook het beleid dat wereldwijd wordt gevoerd en hoe de verschillen daarin van invloed waren op de ontwikkeling van biologisch afbreekbare kunststoffen.

De resultaten in combinatie met een chemisch perspectief op hoe de standaardtests van biologische afbreekbaarheid worden uitgevoerd en wat daarvan de beperkingen zijn, bieden een compleet beeld van de kunststofstromen in de wereld dat laat zien hoe lang de weg nog is (zie de materiaalstroomanalyse voor 2019, waarbij de dikte van elke lijn de omvang weerspiegelt van elke kunststofstroom).

Steeds meer mensen zijn zich bewust van de problemen die kunststofafval en vervuiling door microplastics veroorzaken. Ook raken we doordrongen van de verborgen gezondheidskosten van onze op 'produceren-gebruiken-weggooien' gebaseerde economie in het algemeen. En dit is belangrijk, want het is voor de chemische industrie zeer wel mogelijk om meer biologisch afbreekbare kunststoffen te produceren als de consument er maar voor kiest!

Wanneer mensen het verschil kennen tussen aardolie-gebaseerde, bio-gebaseerde, biologisch afbreekbare en composteerbare kunststoffen, kan dit hen helpen om de juiste beslissingen te nemen. Sommige kunststof producten, zoals legostenen, moeten altijd blijven bestaan – alles draait om het vinden van de juiste kunststof voor de juiste toepassing.

Publication
Original open-access paper: Biodegradable Plastics: Standards, Policies, and Impacts. L. Filiciotto and G. Rothenberg, ChemSusChem, 2020, EarlyView. https://doi.org/10.1002/cssc.202002044

Website Heterogeneous Catalysis & Sustainable Chemistry group

https://hims.uva.nl/hcsc

Website Research Priority Area Sustainable Chemistry

https://suschem.uva.nl