Het gebruik van natuurlijke materialen, waaronder landbouwafval, kan helpen om de autoconstructie duurzamer en minder giftig te maken. Dat blijkt uit een rapport van het project Biopolymers with Advanced Functionalities for Building and Automotive Parts Processed through Additive Manufacturing (Barbara). De conclusies kunnen volgens de onderzoekers ook toepassingen mogelijk maken in de bouwsector en andere industrieën.

De Europese voedselproductie creëert jaarlijks een afvalberg van ongeveer 60 miljoen ton. Ook de Europese plasticindustrie wordt elk jaar met 26 miljoen ton restproducten geconfronteerd. Europa wil de productie van afval – zowel uit de landbouw als uit kunststoffen – sterk verminderen.

Het gebruik van biopolymeren, die voorkomen in levende organismen zoals planten, kan daarbij een belangrijke hefboom zijn. Deze sector zal immers de restanten van de landbouwproductie tot kunststoffen verwerken, waardoor minder grondstoffen van fossiele origine zullen moeten worden gewonnen.

Hoogwaardige materialen

“Weinigen zullen de autoconstructie en een aantal andere industriële activiteiten in verband brengen met de schillen van citroenen, granaatappels of amandelen en maïszetmeel”, werpen de onderzoekers op. “Toch kunnen fabrikanten op dergelijke grondstoffen steeds meer een beroep doen.”

“Het Barbara-project heeft daarbij een aantal nieuwe hoogwaardige industriële materialen, afkomstig van landbouwafval, gecreëerd, waardoor een weg wordt gewezen naar een grotere innovatie in de Europese bio-economie.”

Het project werd gefinancierd door een partnerschap tussen de Europese Unie en de particuliere sector. Dat leidde tot een aantal prototypes van producten voor de autosector en de bouwindustrie. De prototypes werden vervaardigd met behulp van driedimensionale druktechnologie (3D).

Daarvoor werd beroep gedaan op de expertise van het Aitiip Technology Centre in de Spaanse stad Zaragoza, dat het Barbara-project de voorbije drieënhalf jaar heeft gecoördineerd.

“Het meest spannende fenomeen vanuit ons oogpunt is dat er geen residuen meer zijn en er nog alleen grondstoffen bestaan”, beklemtoonde Berta Gonzalvo, onderzoeksdirecteur bij het Aitiip Technology Centre. “Dit betekent dat een circulaire economie mogelijk is en de sector een bijdrage kan leveren tot een vermindering van de ecologische impact van de industriële activiteit.”

De Europese Unie stimuleert de ontwikkeling van producten op basis van materialen van biologische oorsprong, niet alleen om afval te verminderen, maar ook om de uitstoot van koolstofdioxide terug te dringen en industriële goederen veiliger te maken.

De bio-economie van de Europese Unie kent al tien jaar een groei en bereikte vier jaar geleden een omvang van 2,4 biljoen euro. Een studie in oktober vorig jaar maakte bovendien duidelijk dat de Europese bio-economie nog op verdere groeivooruitzichten kan terugvallen.

De productie van industriële materialen uit hernieuwbare bronnen, waaronder afval, zal volgens Gonzalvo steeds belangrijker worden. Toen het Barbara-project zes jaar geleden van start ging, was er voor 3D-printing slechts één biopolymeer beschikbaar.

Dankzij een combinatie van industriële biotechnologie, nanotechnologie en geavanceerde productietechnologieën kon die portfolio door het Barbara-project echter gevoelig worden uitgebreid. Daarbij werden nieuwe processen gevonden voor de extractie en het gebruik van verbindingen zoals natuurlijke kleurstoffen, antimicrobiële stoffen en essentiële oliën.

Marktpositie

Het Barbara-project creëerde acht materialen die konden worden gebruikt in plaats van bestaande kunststoffen. De nieuwe materialen geven toegang tot verschillende kleuren, aroma’s, texturen en antimicrobiële eigenschappen.

De elf partners van het project tekenden voor de productie van een aantal prototypes. Onder meer werden deurlijsten en dashboard-elementen voor de autosector en een mal voor spantverbindingen in de bouwindustrie vervaardigd.

De nieuwe materialen hebben volgens de ontwikkelaars ook betere mechanische, thermische en zelfs esthetische eigenschappen dan hun klassieke voorgangers. Daardoor kunnen deze nieuwe methodes worden gebruikt om de kwaliteit van het eindproduct te verbeteren en zelfs een kleur of geur toe te voegen.

Hoewel het project is afgelopen, hopen de deelnemers dat de technologie de volgende vier tot vijf jaar naar een demonstratiefase zou evalueren. “Dat zou de mogelijkheden voor een massaproductie aantonen”, luidt het.

Biopolymeren kunnen de Europese Unie volgens Gonzalvo een mogelijkheid bieden om zijn positie in de wereldwijde industriële productie gevoelig te versterken. De industrie voor biopolymeren laat globaal een jaarlijkse groei met ongeveer 6 procent optekenen. In Europa kan echter een stijging met ongeveer 30 procent worden gemeld.

“De Europese Unie bevindt zich dan ook in een uitstekende positie om in deze activiteiten het voortouw te nemen”, betoogt Gonzalvo. “We zijn een stap dichter bij een echte circulaire economie. Afval kan een hulpbron zijn en niet alleen maar een waardeloos overschot.”