Het Dutch Polymer Institute (DPI) -een publiek-private instelling in Kennispoort op de TU/e-campus- ziet toe op de verdeling van het geld. Zo’n 36 miljoen euro is bedoeld voor onderzoek en 14 miljoen gaat naar het midden- en kleinbedrijf. Een groot deel van het onderzoeksgeld gaat naar TU/e-projecten. Naar welke projecten het geld concreet gaat, wordt naar verwachting in het najaar duidelijk.

DPI richt zich met het Polymeren Innovatie Programma de komende vier jaren op vier thema’s. Zo moeten er nieuwe duurzame materialen van een goede kwaliteit op de markt komen. Gebruik van fossiele grondstoffen moet in 2032 gehalveerd zijn. Verpakkingen moeten verbeteren en duurzaam worden gemaakt. Tenslotte blijft het creëren van hightech materialen voor onder meer ict- en medische toepassingen een aandachtspunt.

Volgens dr.ir. Jacques Joosten, directeur van DPI, is het geen toeval dat duurzaamheid hoog op de agenda staat. “De olieprijs is flink gestegen en de samenleving vraagt om duurzame alternatieven. De technologie is nu zo ver dat we die kunnen bieden.” Toch is het onderwerp niet alleen iets van de laatste jaren. “De automobielindustrie probeert auto’s al lang zo licht mogelijk te maken. Als je de Volkswagen Golf van begin jaren tachtig vergelijkt met die van nu, dan zijn ze even zwaar, terwijl er nu veel meer in zit aan bijvoorbeeld veiligheidsvoorzieningen. Als je een auto een kilo lichter maakt, bespaar je zo’n vijftien kilo ruwe olie gedurende de levensduur. Je wint er dus nogal wat mee”, zegt Joosten.

De komende jaren wordt er nog meer op gefocust om direct en indirect zo duurzaam mogelijk te zijn. Joosten: “In plaats van zeven laagjes in een verpakking, wil je er één of twee hebben. Die moeten dan wel dezelfde effecten hebben als die zeven. Als je polymeren hebt die meerdere eigenschappen in zich verenigen, kan dat. Het motto luidt dan ook ‘meer met minder’.”

Verder wordt er gewerkt aan het vloeibaarder maken van polymeren, om zo alle hoeken en gaten optimaal te benutten. Het maken van polymeren uit biomassa moet de toekomst zijn. Joosten meent dat we met onderzoek op dat gebied aan een goed begin staan. “We hoeven niet bij Adam en Eva te beginnen. We hebben nu de ingrediënten om goed door te pakken.” Volgens Joosten leveren het geld van Economische Zaken en andere geldstromen hieraan een substantiële bijdrage.

Dr.ir. Peter Nossin van DPI is begin dit jaar aangesteld om zich op duurzaamheid te richten. Volgens hem is nu het moment aangebroken om gebruik te maken van alternatieven. “Tot voor kort was het nog steeds goedkoper om met olie polymeren te maken. Inmiddels hebben we het omslagpunt bereikt. Suiker, zetmeel en lignocellulosen zijn de grondstoffen die olie gaan vervangen.” Lignocellulosen zijn waardevolle reststromen van de agro-industrie.
Nossin verwacht dat er de komende tijd voldoende landbouwgrond is om bio-polymeren te maken. “Met plantenveredeling en gebruikmaking van agrarische reststromen hoeven er geen mensen honger te lijden.”

Cradle to cradle
Ook het principe van ‘cradle to cradle’ moet ervoor zorgen dat er zo min mogelijk grondstoffen opgaan. Dit houdt in dat bepaalde onderdelen weer voor een ander doeleinde kunnen worden gebruikt. Nossin: “Het is een andere manier van denken. Als je tv-toestel nu op is, koop je een nieuwe en gaat de oude weg. Het is beter te kijken of we nog iets met toestelonderdelen kunnen doen. Je brengt elementen terug in de technische kringloop. Afval heeft ook waarde.”

Volgens Nossin staan we nog aan het begin van dit proces. “Waar we naartoe willen, is dat we een product maken dat uit vijf in plaats van tachtig polymeren bestaat. Die wil je het liefst kunnen hergebruiken. Ik besef dat dit niet gemakkelijk is, maar ik ben ervan overtuigd dat het kan.”

Nossin meent dat er nog genoeg valt te verbeteren. “Afgelopen zomer berichtten de media dat er eilanden van plastic in de oceaan drijven. Je wilt dat die polymeren biologisch afbreekbaar zijn. Daar kan al in het productieproces rekening mee worden gehouden. Vogels en vissen zouden in het plastic stikken. Als je nu polymeren maakt die de dieren veilig kunnen eten, is dat een oplossing voor als polymeren in zee terecht komen.”

Nossin pleit ervoor om goed naar de natuur te kijken. “Bio-inspired heet dat. Hoe kan een gekko op het plafond lopen? Als de takken van een pruimenboom onder het gezwicht bezwijken en breken, zorgt de natuur ervoor dat de pruimen toch rijpen. Zelfhelende polymeren zouden hartstikke handig zijn. En wat te denken van een spinnenweb? Dat is een unieke combinatie van elastische en sterke eigenschappen. Bovendien plakken de draden en de spin heeft er geen last van. Het Polymer Innovation Programme is erop gericht meer inzicht in structuren en eigenschappen te krijgen.”

Energieneutraal
Aan de TU/e wordt hard gewerkt om inzicht te krijgen in de relatie tussen structuren en eigenschappen, onder meer bij Scheikundige Technologie waar duurzaamheid een steeds belangrijkere plaats inneemt. Prof.dr. Cor Koning heeft als specialisatie polymeren. “Duurzaamheid leeft. De studenten vinden het interessant. Er komt veel overheidssubsidie voor.” Hij verwacht dat er de komende jaren nog een hoop werk aan de winkel is. “We hebben wel alternatieven voor olie. Het probleem is dat dit grondstoffen zijn die met de voedselketen concurreren. Zetmeel is bijvoorbeeld een goede hernieuwbare stof. Daar is er nu voldoende van. De vraag is of dat ook in de toekomst zo is. Daarom willen we onderzoeken of we ook met andere stoffen kunnen werken. We kijken nu bijvoorbeeld of coatings op basis van castor oil een optie zijn. Deze plantenolie is giftig voor mens en dier en komt daardoor sowieso niet in de voedselketen.”

Koning vindt het belangrijk dat producten energieneutraal worden gemaakt. “Als we er teveel energie in moeten stoppen, kun je niet van een groen product spreken. Het is belangrijk om het aantal stappen in de procestechnologie terug te brengen. Het is relatief gemakkelijk om coatings uit hernieuwbare polymeren te maken. Bij engineering plastics is dat moeilijker. Daar moeten we onderzoeken of we niet op lagere temperaturen processen kunnen uitvoeren.”

Hergebruik van materialen kan volgens Koning een optie zijn, maar ook daar kleven nadelen aan. “De uitdaging daarbij is dat je grondstoffen zo optimaal mogelijk opnieuw kunt gebruiken en ze zo schoon mogelijk moet krijgen. Hierover hebben we al veel kennis opgebouwd in het verleden. Het nadeel is dat je er of veel energie in moet investeren of dat de kwaliteit enorm verslechtert.”

Momenteel liggen er verschillende onderzoeksvoorstellen op de plank, waarvoor de TU/e het onderzoeksgeld van de overheid en van DPI wil inzetten. Of dit wordt gehonoreerd, wordt naar verwachting in het najaar duidelijk. In de bestaande projecten en ook naar de toekomst toe, wordt er veel samengewerkt met de Universiteit van Wageningen. “Zij maken de grondstoffen en wij de bruikbare polymeren”, aldus Koning. Eén van de projecten is het maken van polycarbonaat voor coatings uit limoneenoxide. Dit komt uit afval van citrusvruchten. Koning: “Verder werken we samen met een Franse firma om met hernieuwbare grondstoffen een nieuwe binder te maken waarmee je harde deeltjes op schuurpapier vastlijmt.”

De polymeerchemicus vindt het een goed streven om de hoeveelheid fossiele grondstoffen in 2032 gehalveerd te hebben, maar ziet nog wel wat beren op de weg. “Het is goed om de lat hoog te leggen. Voor bepaalde materialen met unieke eigenschappen zal het echter niet gemakkelijk zijn om alternatieven te vinden. Grondstoffen en materialen moeten bovendien op grote schaal worden geproduceerd om het rendabel te maken. We moeten geen surrogaten nemen, maar op zoek gaan naar volwaardige en liefst nog betere alternatieven. We hebben nu de kans nieuwe monomeren uit te testen, die in sommige gevallen zelfs betere eigenschappen blijken te geven dan de petrochemische monomeren.”/.