Perfecte polymeren - polymeren die fysieke eigenschappen en milieueffecten in evenwicht brengen - bestaan niet, maar polybutyleentereftalaat (PBAT) is dichter bij perfectie dan veel andere.
Na tientallen jaren te hebben gefaald om te voorkomen dat hun producten op stortplaatsen en in oceanen belanden, staan producenten van synthetische polymeren onder druk om hun 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 biogebaseerde kunststoffen zoals polymelkzuur (PLA) en polyhydroxyvetzuuresters (PHA), in de hoop dat natuurlijke afbraak in ieder geval een deel van het afval zal verminderen.
Maar zowel recycling als biopolymeren lopen tegen obstakels aan.Ondanks jarenlange inspanningen recyclen de Verenigde Staten bijvoorbeeld nog steeds minder dan 10 procent van het plastic.En biogebaseerde polymeren - vaak de producten van fermentatie - hebben moeite 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 biogebaseerde polymeren.Het is afgeleid van gewone petrochemische producten – geraffineerd tereftaalzuur (PTA), butaandiol 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 die vergelijkbaar zijn met die van traditionele kunststoffen.
De belangstelling voor PBAT neemt toe.Gevestigde producenten zoals het Duitse BASF en het Italiaanse Novamont zien een toenemende vraag na tientallen jaren van het koesteren van de markt.Ze worden vergezeld door meer dan een half dozijn Aziatische producenten die verwachten dat de handel in het polymeer zal floreren als regionale overheden aandringen op duurzaamheid.
Marc Verbruggen, voormalig CEO van PLA-fabrikant NatureWorks en nu een onafhankelijke adviseur, is van mening dat PBAT "het goedkoopste en gemakkelijkst te produceren bioplastic product" is en hij gelooft dat PBAT het meest vooraanstaande flexibele bioplastic wordt. Het loopt voor op polysuccinaat-butaandiolester ( PBS) en PHA-concurrenten.En het zal waarschijnlijk naast PLA worden gerangschikt als de twee belangrijkste biologisch afbreekbare kunststoffen, waarvan hij zegt dat het het dominante product voor rigide toepassingen wordt.
Ramani Narayan, hoogleraar chemische technologie aan de Michigan State University, zei dat het belangrijkste verkoopargument van PBAT - de biologische afbreekbaarheid - afkomstig is van esterbindingen, in plaats van het koolstof-koolstofskelet in niet-afbreekbare polymeren zoals polyethyleen.Esterbindingen worden gemakkelijk gehydrolyseerd en beschadigd door enzymen.
Polymelkzuur en PHA zijn bijvoorbeeld polyesters die afbreken wanneer hun esterbindingen breken.Maar de meest voorkomende polyester - polyethyleentereftalaat (PET), gebruikt in vezels en frisdrankflessen - breekt niet zo gemakkelijk af.Dit komt omdat de aromatische ring in zijn skelet afkomstig is van PTA.Volgens Narayan maken de ringen die structurele eigenschappen geven PET ook hydrofoob."Het is niet gemakkelijk om water binnen te krijgen en het vertraagt het hele hydrolyseproces", zei hij.
Basf maakt polybutyleentereftalaat (PBT), een polyester gemaakt van butaandiol.De onderzoekers van het bedrijf zochten naar een biologisch afbreekbaar polymeer dat ze gemakkelijk konden produceren.Ze vervingen wat PTA in PBT door vetdizuurglycolzuur.Op deze manier worden de aromatische delen van het polymeer gescheiden zodat ze biologisch afbreekbaar kunnen zijn.Tegelijkertijd blijft er voldoende PTA over om het polymeer waardevolle fysische eigenschappen te geven.
Narayan gelooft dat PBAT iets beter biologisch afbreekbaar is dan PLA, waarvoor industriële compost nodig is om te ontbinden.Maar het kan niet concurreren met commercieel verkrijgbare PHA's, die biologisch afbreekbaar zijn in natuurlijke omstandigheden, zelfs in mariene omgevingen.
Experts vergelijken de fysieke eigenschappen van PBAT vaak met polyethyleen met lage dichtheid, een elastisch polymeer dat wordt gebruikt om films te maken, zoals vuilniszakken.
PBAT wordt vaak gemengd met PLA, een stijf polymeer met polystyreenachtige eigenschappen.Basf's merk Ecovio is gebaseerd op deze blend.Verbruggen zegt bijvoorbeeld dat een composteerbare boodschappentas doorgaans 85% PBAT en 15% PLA bevat.
Novamont voegt een extra dimensie toe aan het recept.Het bedrijf mengt PBAT en andere biologisch afbreekbare alifatische aromatische polyesters met zetmeel om harsen voor specifieke toepassingen te creëren.
Stefano Facco, de nieuwe business development manager van het bedrijf, zei: “In de afgelopen 30 jaar heeft Novamont zich gericht op toepassingen waarbij degradatiemogelijkheden waarde kunnen toevoegen aan het product zelf.“
Een grote markt voor PBAT is mulch, dat rond gewassen wordt verspreid om onkruid te voorkomen en vocht vast te houden.Wanneer polyethyleenfilm wordt gebruikt, moet deze worden opgetrokken en vaak op stortplaatsen worden begraven.Maar biologisch afbreekbare folies kunnen direct weer in de grond worden gekweekt.
Een andere grote markt zijn de composteerbare vuilniszakken voor de foodservice en de thuisinzameling van voedsel en tuinafval.
Tassen van bedrijven als BioBag, recent overgenomen door Novamont, worden al jaren verkocht bij retailers.
Posttijd: 26-11-21