Perfecte polymeren - polymeren die fysieke eigenschappen en omgevingseffecten in evenwicht brengen - bestaan niet, maar polybutyleentereftalaat (PBAT) is dichter bij perfectie dan velen.
Na tientallen jaren van het niet te stoppen met hun producten die op stortplaatsen en oceanen belanden, staan synthetische polymeermakers onder druk om verantwoordelijkheid te nemen. Velen verdubbelen hun inspanningen om recycling te bevorderen om kritiek af te weren. Andere bedrijven proberen het afvalprobleem aan te pakken door te investeren in biologisch afbreekbare bio-gebaseerde kunststoffen zoals polylactinezuur (PLA) en polyhydroxy-vetzuuresters (PHA), in de hoop dat natuurlijke afbraak ten minste een deel van het afval zal verlichten.
Maar zowel recycling als biopolymeren worden geconfronteerd met obstakels. Ondanks jarenlange inspanningen, recycleert de Verenigde Staten bijvoorbeeld nog steeds minder dan 10 procent van de kunststoffen. En op bio gebaseerde polymeren-vaak de producten van fermentatie-worstelen om de prestaties en schaal te bereiken van de synthetische polymeren die ze moeten vervangen.
PBAT combineert enkele van de gunstige eigenschappen van synthetische en bio-gebaseerde polymeren. Het is afgeleid van gewone petrochemische producten - verfijnd tereftaalzuur (PTA), butanediol en adipinezuur, maar het is biologisch afbreekbaar. Als synthetisch polymeer kan het gemakkelijk in massa worden geproduceerd en heeft het de fysieke eigenschappen die nodig zijn om flexibele films te maken vergelijkbaar met die van traditionele kunststoffen.
De interesse in PBAT neemt toe. Gevestigde producenten zoals de Duitse BASF en Novamont in Italië zien een toegenomen vraag na tientallen jaren van het koesteren van de markt. Ze worden vergezeld door meer dan een half dozijn Aziatische producenten die zaken verwachten voor het polymeer zal bloeien terwijl regionale regeringen aandringen op duurzaamheid.
Marc Verbruggen, voormalig CEO van PLA -fabrikant Natureworks en nu een onafhankelijke consultant, is van mening dat PBAT "het goedkoopste en gemakkelijkste bioplastische product is om te vervaardigen" en hij gelooft dat PBAT de bijgaande flexibele bioplastische wordt, het is voor op poly -succes ( PBS) en PHA -concurrenten. En het zal waarschijnlijk naast PLA staan als de twee belangrijkste biologisch afbreekbare kunststoffen, waarvan hij zegt dat het het dominante product wordt voor rigide toepassingen.
Ramani Narayan, een professor in chemische engineering aan de Michigan State University, zei dat het belangrijkste verkoopargument van PBAT-de biologisch afbreekbaarheid-afkomstig is van esterbindingen, in plaats van het koolstof-koolstof-skelet in niet-afbreekbare polymeren zoals polyethyleen. Esterbindingen worden gemakkelijk gehydrolyseerd en beschadigd door enzymen.
Polylactinezuur en PHA zijn bijvoorbeeld polyesters die afbreken wanneer hun esterbindingen breken. Maar het meest voorkomende polyester - polyethyleentereftalaat (PET), gebruikt in vezels en frisdrankflessen - breekt niet zo gemakkelijk af. Dit komt omdat de aromatische ring in het skelet van PTA komt. Volgens Narayan maken de ringen die structurele eigenschappen geven ook PET -hydrofoob. "Water is niet gemakkelijk om binnen te komen en het vertraagt het hele hydrolyseproces," zei hij.
BASF maakt polybutyleentereftalaat (PBT), een polyester gemaakt van Butanediol. De onderzoekers van het bedrijf zochten naar een biologisch afbreekbaar polymeer dat ze gemakkelijk konden produceren. Ze vervingen wat PTA in PBT door vetschermzuur met vet, glycolzuur. Op deze manier zijn de aromatische delen van het polymeer gescheiden zodat ze biologisch afbreekbaar kunnen zijn. Tegelijkertijd blijft er genoeg PTA over om het polymeer waardevolle fysische eigenschappen te geven.
Narayan gelooft dat PBAT iets meer biologisch afbreekbaar is dan PLA, waarvoor industriële compost vereist is om te ontleden. Maar het kan niet concurreren met in de handel verkrijgbare PHA's, die biologisch afbreekbaar zijn in natuurlijke omstandigheden, zelfs in mariene omgevingen.
Experts vergelijken vaak de fysische eigenschappen van PBAT met polyethyleen met lage dichtheid, een elastisch polymeer dat wordt gebruikt om films te maken, zoals vuilniszakken.
PBAT wordt vaak gemengd met PLA, een star polymeer met polystyreenachtige eigenschappen. Het merk Ecovio van BASF is gebaseerd op deze mix. Verbruggen zegt bijvoorbeeld dat een composteerbare boodschappentas meestal 85% PBAT en 15% PLA bevat.
Novamont voegt nog een dimensie toe aan het recept. Het bedrijf combineert PBAT en andere biologisch afbreekbare alifatische aromatische polyesters met zetmeel om harsen te maken voor specifieke toepassingen.
Stefano Facco, de nieuwe manager van het bedrijf, zei: “In de afgelopen 30 jaar heeft Novamont zich gericht op applicaties waar degradatiemogelijkheden waarde kunnen toevoegen aan het product zelf. '
Een grote markt voor PBAT is mulch, die zich over gewassen verspreidt om onkruid te voorkomen en vocht te behouden. Wanneer polyethyleenfilm wordt gebruikt, moet het worden opgehaald en vaak worden begraven op stortplaatsen. Maar biologisch afbreekbare films kunnen direct terug in de grond worden gekweekt.
Een andere grote markt is composteerbare vuilniszakken voor foodservice en thuisverzameling van voedsel en tuinafval.
Tassen van bedrijven zoals Biobag, onlangs overgenomen door Novamont, worden al jaren bij retailers verkocht.
Posttijd: 26-11-21