Biobased en isocyanaat-vrij
Polyurethaan (PU) is een veelzijdige familie polymeren, die veel toepassingen kent, onder meer in coatings voor de auto-industrie, in kussens, matrassen en meubelbekleding, in isolatieplaten en schuimen voor de bouw. Nadeel van PU is dat het wordt gemaakt van fossiele grondstoffen en het diisocyanaat bevat. Het Vlaams-Nederlandse Interregproject BioNIPU is erin geslaagd om dat te veranderen, door biogebaseerd en niet-isocyanaat polyurethaan (NIPU) te ontwikkelen voor toepassingen in de textiel- en synthetische rubber (elastomeer)industrie. Tijdens een slotbijeenkomst bij Centexbel in Zwijnaarde (bij Gent) werden de resultaten gepresenteerd.
Conventioneel PU wordt gemaakt van fossiele grondstoffen (aardolie), terwijl de trend biogebaseerd is. Zo wil de textielsector haar producten tegen 2030 voor minstens 20% uit biomateriaal vervaardigen. Bovendien bereidt de Europese Commissie een nieuwe regelgeving voor (REACH) die het gebruik van diisocyanaten, een bouwsteen voor PU, in de EU beperkt. De ontwikkeling van NIPU’s die biobased van oorsprong zijn, vormt dan ook een belangrijke stap voorwaarts richting een duurzamere en gezondere bio-samenleving.
Splinternieuw
Biopolymeren voor textielcoatings en elastomeren zoals PU zijn er al mondjesmaat. Zij zijn momenteel beschikbaar voor een beperkt aantal toepassingen en zijn slechts voor gemiddeld 50% biogebaseerd. Bovendien is er nauwelijks onderzoek naar de toepassing van NIPU in coatings en elastomeren. “Het gaat in het BioNIPU project dus om splinternieuwe toepassingen”, aldus David De Smet van Centexbel.
Het doel van het BioNIPU project is het ontwikkelen van veelzijdige en volledige biogebaseerde bouwstenen voor deze applicaties. Voor de productie worden uitsluitend hernieuwbare biogrondstoffen gebruikt, zoals reststromen van de suikerraffinage en de productie van biodiesel, en natuurlijke oliën en vetten. Het resultaat na drie jaar onderzoek: 95% biogebaseerde NIPU’s die worden gesynthetiseerd via een milde route. Voor elastomeren zijn deze direct te gebruiken, voor coatingtoepassingen hoeven deze alleen nog te worden gedispergeerd in water.
Samenwerken
Om de technologie vanuit labschaal te ontwikkelen tot de industriële productie, waren in het BioNIPU projectconsortium zowel kennisinstellingen (Universiteit Maastricht, Thomas More hogeschool, onderzoeksinstituut Centexbel) als de industrie vertegenwoordigd (PU-producent LUC en coatingproducent Stahl).
De Universiteit Maastricht heeft een uitgebreide expertise in de synthese van biobased materialen en ontwikkelde bioNIPU op labschaal. De synthese werd door onderzoeker Enzo Pichon tijdens de slotbijeenkomst toegelicht. Het gaat in dit geval om transurethanisatie, waarbij de eigenschappen goed te sturen zijn door de procescondities aan te passen.
De ontwikkelde bioNIPU werd door Centexbel op kleine schaal toegepast, waarbij ook de verwerkbaarheid en de mechanische eigenschappen zijn geëvalueerd. Daarbij bleek onder meer dat textielcoatings met bioNIPU een goede performantie haalden op eigenschappen als licht- en kleurechtheid, wasbestendigheid en waterdichtheid. De productie van elastomeren met bioNIPU is nog niet zo ver en vereist nog enig onderzoek, waarvoor mogelijks een vervolgproject wordt opgestart.
Optimaliseren
Thomas More hogeschool herhaalde de labprocedures van Universiteit Maastricht om te bepalen of ze te optimaliseren waren en schaalde de productie vervolgens op van enkele grammen tot een paar ons en vervolgens enkele kilogrammen. Daarover sprak Ward Ceunen van Thomas More, Campus Geel tijdens het finaal evenement. Het leidde tot samples waarmee de industriële partners in het consortium applicatietesten konden uitvoeren.
De resulterende samples werden door Stahl en LUC (Limburgse Urethaan Chemie) geëvalueerd voor industriële applicatie. “Dankzij onze deelname aan BioNIPU konden we kennis maken met een geheel nieuwe route voor de synthese van polyurethanen”, zegt Julien Verjans van LUC, een bedrijf dat is gespecialiseerd in maatwerk op het gebied van synthetische rubbers. “Vooruitlopend op de veranderende REACH regelgeving is het voor ons belangrijk om de eerste stappen te zetten voorbij het leven met diisocyanaten. Dat was aanvankelijk een uitdaging voor ons, maar we hebben hiermee aanmerkelijke vooruitgang geboekt.”
Paul Rouster van Stahl Holding, een bedrijf gespecialiseerd in coatings en chemicaliën wijst op de evolutie van de chemische industrie: “In het begin van de vorige eeuw zaten in al onze producten oplosmiddelen, maar sinds de eeuwwisseling kwam daar verandering in. Nu is duurzaamheid voor ons een van de belangrijkste drijfveren om aan dit project deel te nemen. De BioNIPU chemie stelt ons in staat om groener en veiliger te opereren dan ooit. Het is de toekomst. We verwachten dan ook dat onze LCA’s met bioNIPU aanmerkelijk lager zullen uitvallen.”
Bron: Agro&Chemie
