Hooi als basis voor plastic

 

Gras. Een van de makkelijkste gewassen, dat meermaals per jaar te oogsten is. Maar wat moet je met al dat gras, of hooi? Er is meer dan genoeg hooi om de veestapel te voeden. De rest wordt verbrand als biomassa. De Hanzehogeschool onderzoekt een duurzamer toepassing voor hooi: als grondstof voor biobased plastic.

Dat onderzoek wordt uitgevoerd door de onderzoeksgroep van lector Biobased Chemie, André Heeres. Het idee is afkomstig van zijn collega Johan Visser: “Ik was in de tuin takken en bladeren aan het verbranden. Ik heb nogal een wilde tuin, dus regelmatig moet ik het onkruid te lijf. Terwijl het groen aan het branden was, vroeg ik me af of dat niet anders kon. Verbranden is immers de laagste vorm van recycling.” Dat gebeurt echter jaarlijks op grote schaal met overtollig hooi dat niet geschikt is als veevoer, onder andere afkomstig van Staatbosbeheer. “Het kost Staatsbosbeheer jaarlijks heel wat geld om al dat hooi naar de kolencentrale te vervoeren.” Vandaar de vraag van de organisatie: is dat hooi niet om te zetten in iets bruikbaars?

PEF versus PET
Visser doet onderzoek naar het gebruik van hooi als basis voor PEF, een biobased alternatief
voor PET. PET wordt gebruikt in de voedingsmiddelenindustrie, de automotive branche en tegenwoordig ook voor kleding. “PEF heeft dezelfde positieve eigenschappen als PET: het gaat lang mee, is veilig en is recyclebaar. PET kan een aantal keren opnieuw te gebruiken, in eerste instantie door te wassen, daarna door mechanisch te recyclen en nog verder in het proces kan het chemisch worden gerecycled. Maar het materiaal is eindig. Uiteindelijk wordt het verbrand en daarbij komt CO2 vrij. Dat is nadelig voor het klimaat. Bij PEF heb je dat probleem niet.”
Voor zijn onderzoeksopzet maakt Visser letterlijk gebruik van huis- tuin- en keukenmaterialen. “Het hooi dat we binnenkrijgen wordt met behulp van een blender fijngemalen. Dat fijne hooi stoppen we in een koker, waarna we plantaardige oliën en bladgroen uit het hooi halen. Wat overblijft is een goed reageerbaar hooi, dat makkelijk om te zetten is. Daar halen we drie verbindingen uit, waarvan we er één gebruiken voor PEF.”
Hij laat de verschillende stappen zien: van het geurige hooi met lange stengels, naar kortere, bijna geurloze hooivezels. Het eindresultaat is iets wat lijkt op potgrond met een wat vreemde geur.

Hout
De Hanzehogeschool is niet de enige die kijkt naar de mogelijkheden van biomassa als grondstof voor plastic. Het bedrijf Avantium onderzoekt bijvoorbeeld de mogelijkheden van hout als biogrondstof. “Het proces is redelijk vergelijkbaar. Ze moeten ook cellulose en glucose uit het hout halen. Het bedrijf is zit inmiddels in de pilotfase en is dus verder dan wij. Al is PEF op basis van hooi wellicht makkelijker herbruikbaar dan PEF van hout.”
Visser richt zich vooral op het proces waarmee PEF ontwikkeld wordt. “Kunnen we het groen houden, dat is een van onze doelen. We zitten nu nog in het beginstadium. Pas als we kunnen opschalen naar zo’n 10 kilogram grondstof, zijn we interessant voor bedrijven. Nu zitten we op 200 tot 300 gram. Als we het proces hebben geoptimaliseerd en het geheel technisch haalbaar blijkt, dan moeten we kijken in hoeverre het gebruik van hooi voor PEF economisch haalbaar is. Er gaat in het productieproces niets verloren, het is dus een duurzaam proces. We kijken niet alleen naar PEF, maar proberen ook een toepassing te vinden voor de nevenproducten. Denk aan plantaardige vetten, suikers en andere bouwstoffen. De vetten zouden in de voedingsmiddelenindustrie van pas kunnen komen. We hebben ook al geprobeerd om geurkaarsen te maken van het residu. Dat is gelukt, ze roken best lekker.”

Start-up
Vanuit het bedrijfsleven is er zeker interesse voor het onderzoek, al is het nog vroeg in het proces. “Er is pril contact geweest met een bedrijf dat actief is in de verpakkingsindustrie. Maar in deze fase van het onderzoek is het eigenlijk nog te vroeg voor bedrijven om aan te haken. We kunnen nog maar op zeer beperkte schaal produceren. Vanuit de Hanzehogeschool worden we als onderzoekers overigens gestimuleerd om dergelijke initiatieven, indien kansrijk, een plek te geven binnen een eigen start-up. Zodat er ruimte komt voor nieuw onderzoek.”
De beperkte schaal van het onderzoek heeft onder meer te maken met de benodigde hoeveelheden hooi. “Je hebt grofweg twintig keer de massa aan hooi nodig als grondstof voor PEF. Daarbij moet je rekening houden met het watergehalte. Dat is tevens de reden dat we hooi gebruiken, en geen gras. Daar zit nog meer water in.”
Hoe lang het duurt voor frisdrankfabrikanten kiezen voor PEF op basis van hooi is moeilijk in te schatten. “Natuurlijk geldt: hoe sneller, hoe beter. Door onze onderzoeksopzet gaan we echter niet zo snel. Wat dat betreft kunnen we niet concurreren met een bedrijf als Avantium. We werken met studenten en stagiairs. Vanuit onderwijsoogpunt is het heel waardevol dat zij aan zo’n onderzoek kunnen meewerken. Het biedt hun een kans om te leren. Keerzijde is dat het onderzoek langzamer verloopt dan bij een bedrijf. Vanwege corona heeft het proces zelfs een tijdlang helemaal stilgelegen.”

Nichemarkt
Visser ziet zeker kansen voor PEF op basis van hooi. “De chemie is niet zo ingewikkeld. Het proces is wel uniek, vooral omdat we veel dingen met elkaar combineren. Naast zo efficiënt mogelijk, proberen we ook zo groen mogelijk te werken. Bij dit proces is dat goed mogelijk. Of het gebruik van hooi als grondstof voor plastic ook economisch haalbaar is, moet nog worden bezien. We richten ons eerst op de technische haalbaarheid.”
Het succes van PET heeft te maken met de olieprijs. “Die is nu laag. Op dit moment is het lastig voor PEF om te concurreren met PET. Met PEF anticiperen we op de toekomst, wanneer de olieprijs weer omhoog gaat. PET bestaat al jaren, het maakproces is uitermate efficiënt. Daar kunnen we nu niet mee concurreren. We zullen eerst een nichemarkt bedienen. Het mooie van hooi is echter dat het goedkoop is en het overal groeit. Alles wat in hooi zit, kan tot waarde worden gebracht. Het is toch van de gekke dat we het in de fik moeten steken om ervanaf te komen? Bovendien zou het gebruik van hooi als biogrondstof interessant kunnen zijn voor boeren. Ook voor andere gewassen is men aan het kijken hoe er meer uitgehaald kan worden. Bijvoorbeeld uit suikerbieten, die vroeger alleen werden geteeld voor de suiker. De rest werd gebruikt als veevoer. Hetzelfde geldt voor aardappels en mais. Deze gewassen kunnen echter allemaal dienen als basis voor bioplastics. Hier komen twee zaken samen waar we in Nederland goed in zijn: chemie en agrarisch ondernemen. Onze agrarische productie is hoog. Wij hebben als onderzoekers nadrukkelijk voor hooi gekozen, in plaats van mais, bieten of aardappels. Want we willen liever geen voedsel gebruiken als basis voor ons plastic.”

Toekomstmuziek
Op het vlak van duurzame plastics valt nog veel terrein te winnen. Een stimuleringsmaatregel van de overheid voor producenten om over te stappen op gerecyclede of biobased plastics zou zeker kunnen helpen, denkt Visser. “Producenten zijn nu niet verantwoordelijk voor wat er na gebruik met hun plastic gebeurt. Omdat de olieprijs zo laag is, geven zij nog steeds de voorkeur aan nieuw plastic, in plaats van recyclaat. Slechts 9 procent van ons plastic wordt gerecycled. Door producenten verplicht te stellen recyclaat te gebruiken in hun plastic, wordt dat probleem in elk geval kleiner. Ook zou je producenten die overstappen op biobased plastic kunnen belonen.”

Meer over
Lees ook
EVMI jaaroverzicht, deel 5: wetenschap en innovatie

EVMI jaaroverzicht, deel 5: wetenschap en innovatie

De laatste dagen van 2020 zijn aangebroken, hoog tijd voor een terugblik op het afgelopen jaar. In 5 delen bladeren we nog eens door de 8 EVMI's die zijn verschenen.

NRC legt illegale stromen plastic verpakkingen bloot

NRC legt illegale stromen plastic verpakkingen bloot

Een onderzoekcollectief van de NRC en Lighthouse Reports laat zien dat verpakkingen van Nederlands voedsel illegaal naar Turkije geëxporteerd wordt. Het onderzoek benoemt verpakkingen van drop, bier, geraspte kaas en verpakkingen van oliebollen.

Duurzaamheid zet de toon op hybride Empack

Duurzaamheid zet de toon op hybride Empack

Vanwege de coronacrisis was de verpakkingsbeurs Empack dit jaar voor het eerst hybride. Naast een eendaagse fysieke beurs was er de driedaagse digitale variant. Verduurzaming van plastic verpakkingen vormde de rode draad bij de beurspresentaties.  “Stilzitten was geen optie voor ons”, aldus Rowdy van Nieuwenhuizen van beursorganisator...