Wat zijn bioplastics?

Meer dan een eeuw lang hebben op fossiele brandstoffen gebaseerde kunststoffen onze economie gedomineerd. Dit zou echter weleens kunnen veranderen. Door publieke druk en nieuw beleid dat een circulaire economie nastreeft, staan materialen op basis van de natuur weer volop in de belangstelling. Zo ook bioplastic. Maar wat zijn de bioplastics van vandaag? Dit artikel is bedoeld om het concept en de verschillende vormen van bioplastic uit te leggen om zo een aantal veelvoorkomende misvattingen uit de weg te ruimen.

Bioplastics zijn een groep kunststoffen die ofwel bio-based, biologisch afbreekbaar of beide zijn. Het kan verwarrend zijn om het onderscheid te maken tussen bioplastic en ‘gewoon’ plastic. Sommige soorten bio-based kunststoffen zijn niet biologisch afbreekbaar, terwijl sommige kunststoffen op fossiele basis juist wel biologisch afbreekbaar kunnen zijn. Tabel 1 geeft een overzicht van de indeling in categorieën van de verschillende soorten bioplastic.

Kunststoffen op biobasis zijn gemaakt van tot 100 procent niet-fossiele hernieuwbare grondstoffen. De meeste grondstoffen zijn afkomstig van suikers uit suikerbieten of suikerriet, of van zetmeel uit maïs of aardappelen. Een kleiner deel van de bioplastics is afkomstig van plantaardige oliën uit zaden of cellulose uit hout. Kunststoffen op biologische basis kunnen chemisch vergelijkbaar zijn met hun fossiele tegenhangers, zoals bij bio-polyethyleen of bio-polypropyleen. Sommige zijn biologisch afbreekbaar, andere niet, zoals terug te zien is in tabel 1. Bioplastics mogen niet worden verward met biopolymeren; dit zijn natuurlijke polymeren die door de natuur worden gemaakt, zoals wol, zetmeel en suiker.

Bacteriën of schimmels kunnen biologisch afbreekbare kunststoffen afbreken tot water, kooldioxide (CO2), methaan (CH4) en biomassa. De afbraaksnelheid van een biologisch afbreekbaar plastic verschilt afhankelijk van de luchtvochtigheid, de bodemkwaliteit, het zuurstofgehalte en de temperatuur. Biologisch afbreekbare kunststoffen kunnen worden gebruikt in composteerbare kunststofproducten. Het onderscheid met biologisch afbreekbaar plastic is dat composteerbare plastic-producten binnen een bepaalde tijd biologisch af worden gebroken, meestal alleen onder industriële composteeromstandigheden. In Europa kunnen we een materiaal alleen als composteerbaar categoriseren wanneer het voldoet aan de Europese norm voor composteerbare materialen (EN13432). De Europese norm geeft een maximum van twaalf weken voor de afbraak van bioplastic, onder specifieke omstandigheden.

In theorie kunnen alle biologisch afbreekbare kunststoffen op bio- en fossiele basis industrieel worden gecomposteerd, maar de composteerbaarheid hangt ook af van het ontwerp van een specifiek product of een bepaald type verpakking. Hoe steviger het product of hoe dikker de wand van een verpakking, hoe kleiner de kans dat een product binnen de twaalf weken composteerbaar is. Sommige biologisch afbreekbare plastic producten zijn thuis te composteren. Momenteel kunnen we alleen de bioplastics PHA/PHB en TPS afbreken bij de lagere temperaturen (28 graden Celsius) van thuiscompostering. Dit in vergelijking met de hogere industriële composteringstemperaturen (50-70 graden Celsius).

Niet-biologisch afbreekbare kunststoffen op biobasis worden beschouwd als "drop-ins". Omdat ze chemisch identiek zijn aan hun fossiele tegenhangers is het mogelijk ze te mengen of te gebruiken om een fossiele tegenhanger te vervangen. Een voorbeeld is Bio-PET30, een PET op fossiele basis met 30 procent bio-based inhoud. Vanwege de verhoogde prijs van 20 tot 100 procent ten opzichte van de fossiele tegenhanger die doorgaans voor drop-in grondstoffen wordt gevraagd, aarzelen veel afnemers van plastic (verpakkings-)producten nog om op grote schaal fossiele kunststoffen te vervangen door drop-ins op biologische basis. Bovendien is het aanbod nog beperkt.

De meeste biologisch afbreekbare kunststoffen op biologische basis worden beschouwd als chemisch nieuw. Dat betekent dat zij een nieuwe materiaalklasse vormen, met nieuwe materiaaleigenschappen. PLA heeft bijvoorbeeld een hoge stijfheid en PHA is biocompatibel met menselijke weefsels en organen. De prijzen van chemisch nieuwe bioplastics liggen tussen 2.000 en 7.000 USD per ton, vergeleken met een prijs van 900 tot 1.300 USD per ton voor polyolefinen (HDPE, LDPE, PP).

Composteerbaar zijn en/of gemaakt zijn van een hernieuwbare bron zijn twee duidelijk positieve kenmerken van bioplastics. Toch zijn er nog drempels voor een grootschalige marktintroductie, afgezien van de kosten en de eigenschappen van de materialen. Bioplastics veroorzaken verwarring bij de consument, die de ene kunststof niet van de andere kan onderscheiden. Bovendien is het huidige afvalmanagement niet ingesteld op het sorteren van biologisch afbreekbare kunststoffen. Dit leidt tot slechter afvalbeheer, waarbij niet-biologisch afbreekbare kunststoffen in de compost terechtkomen en composteerbare kunststoffen in afvalenergiecentrales belanden. Bioplastics kunnen ook de huidige recyclingprocessen voor plastic vervuilen. PET en PLA zijn bijvoorbeeld niet van elkaar te onderscheiden in de huidige sorteerprocessen, maar hebben verschillende smeltpunten. Dit kan problemen veroorzaken in de productieprocessen van gerecycleerde PET-producten en -verpakkingen. Duidelijke etikettering en publieksvoorlichting over deze nieuwe groep kunststoffen zijn nodig om ze een plaats te geven in een toekomstige circulaire economie.

Steun van de regelgever zou de vraag kunnen stimuleren, maar specifieke beleidsmaatregelen om het gebruik van bioplastics te vergroten zijn momenteel vrij schaars. Het beste voorbeeld is ’het Chinese verbod op niet-biologisch afbreekbare plastics voor eenmalig gebruik (SUP's), dat het gebruik van composteerbare SUP's aanmoedigt. China heeft in bepaalde regio's ook belastingvoordelen toegekend om de productie van biologisch afbreekbare kunststoffen te stimuleren. Japan heeft een heffing op plastic tassen ingevoerd, met een vrijstelling voor tassen die voor +25 procent uit bioplastics bestaan. Europa en het Verenigd Koninkrijk richten zich op het standaardiseren en beoordelen van de voordelen van bioplastics.

Italië is een van de weinige Europese landen met een duidelijk beleid om de productie van biologisch afbreekbare kunststoffen op biologische basis te stimuleren. Het land heeft de industriële composteercapaciteit uitgebreid, composteerbare plastic tassen geïntroduceerd en consumenten voorgelicht over de juiste verwijdering van biologisch afbreekbare bioplastics. Deze strategie blijkt succesvol te zijn. Consumenten kunnen bio-based kunststoffen onderscheiden en industriële composteerders zijn op hun beurt in staat om compost van hoge kwaliteit te produceren.