1. Biobased Plastics for durables
Christiaan Bolck
Program manager materials - Wageningen UR
Themadag Applied Sustainable Plastics – 29 november - Emmen

2. Inhoud
 Biobased economy
 Markt
 Beschikbare biobased plastics
 Ontwikkelingen

3. Sluiten van de keten
Visual: Overheidsvise Biobased economy

4. Omzetting van biomassa
Free sugars
(1) Biomassa -> food
Zetmeel
(2) Biomassa -> feed
Natural oil
Protein (3) Biomassa -> energie
Biomassa
Cellulose
(4) Biomassa -> materialen
Lignine
(5) Biomassa -> stoffen / ingrediënten
Hemicellulose
Specialty ingredients (6) Biomassa -> chemische bouwstenen

5. Materialen : Agrovezels
 Toepassingen
 Composietmaterialen voor auto’s, verpakkingen
 Plaatmaterialen voor in de bouw
 Isolatiedekens voor geluid- en warmte-isolatie
 Gewassen
 Vlas
 Hennep
 Exotisch: jute, sisal, kokos
 Hout (bijv. Spar)

6. Stoffen : zetmeel
Toepassingen
● plastics voor vormdelen
● plastics voor folies en zakken
● Speelgoed voor huisdieren
● Lijmen
 Gewassen (incl reststomen)
● Aardappel
● Mais
● Tarwe

7. Stoffen : Oliën
 Toepassingen
● Verven
● Plastics en rubbers
● Biodiesel
● PPO (puur plantaardige olie,
transportbrandstof)
 Gewassen
● Koolzaad
● Olievlas
● Goudsbloem
● Algen

8. Chemische bouwstenen
“De mogelijkheden zijn eindeloos”
 Toepassingen
● Melkzuur -> PLA
● Ethanol -> Groen PE(T)
● Succinic Accid -> PBS
 Gewassen
● Mais
● Tarwe
● Suikerbiet of suikerriet
● Etc…

9. Inhoud
 Markt

10. Current production of (bio)polymers
Annual world production in kton (FAO 2004, APME 2003, CEPI 2004)
pulp 40,000
total
38,000
thermoplastics
total thermosets 10,500
0 10,000 20,000 30,000 40,000 50,000
cotton 23,000
natural rubber 8,500
leather 6,000
jute & hard fibres 3,300
wool 1,900
silk 110
0 5,000 10,000 15,000 20,000 25,000
Biopolymers are big; biobased
thermoplastic polymers not yet!

11. Bioafbreekbaar en/of biobased?
Eindproducten
Niet afbreekbaar Afbreekbaar
Petrochemisch PE, PP PBAT (ecoflex)
Grondstoffen
PS, PET PCL (capa)
PVC, PC PBS (bionolle)
Zetmeel
Bio-PET
blends
Bio-PE (braskem) PLA (ingeo)
Biobased Nylon 11 (rilsan 11) PHA’s (mirel)

12. Ontwikkelingsstadia van biobased plastics
Biobased
Gedeeltelijk biobased
PE
PHA’s
PEF Nylon 6,10
Nylon 10,10 PUR
PEIT PC PET
Alkyd harsen
PP PBS PTT
Nylon 11
PBS UP Zetmeel blends
Geregenereerd
PET PVC PLA cellulose
R&D Pilot schaal Commercieel Uitontwikkeld

13. Welke polymeer moet ik nemen:
 Drop-in?
● BioPE
● BioPET
 Invoering nieuwe
materialen?
● PLA
● PEF

14. Inhoud
 Beschikbare biobased plastics

15. Natuurrubber
● Bijna 50% van alle toegepaste rubber is
natuurrubber
● Specifieke hoogwaardige eigenschappen
● Rolweerstand
● Elasticiteit
● Alternatieve bronnen/planten
● Bio-isopreen,

16. Cellulose acetaat
● Voor het eerst gemaakt in 1865
● Toegepast in vezels en plastic
● Optische eigenschappen
● Hypoallergeen

17. Polyamides - nylon
 Diverse typen, diverse producenten
● Arkema (Rilsan); Nylon 11
● Dupont (Zytel); Nylon 6,10 en Nylon 10,10
● DSM (Ecopaxx); Nylon 4,10
● BASF (Ultramid Balance; Nylon 6,10
● Op basis van castorolie

18. Vinyl polymeren
 Drop-in vervanging
Bioethanol Bioetheen BioPE
Biobuteen/biopropeen vinylchloride
BioPP BioPVC

19. Vinyl polymeren
 Braskem (Brazilië), BioPE
● 200 kton per jaar bioPE
● Identiek aan traditioneel PE
● Recycling met petrochemische PE
● Gebruik van bestaande infrastructuur
● Minder uitputting fossiele grondstoffen
● Verminderde CO2 uitstoot

20. BioPolyesters
 Grote variëteit aan bouwstenen
● Melkzuur voor PLA
● Propaandiol voor PTT (Sorona)
● Barnsteenzuur oa voor PBS
● 2,5-FDA oa voor PEF

21. PLA (polymelkzuur)
 Diverse producenten, veel grades
● Efficient fermentatieproces LA
● Prijs PLA < 2€/kg
● Transparant, stijf, glossy
● 100% Biobased

22. PLA als engineering plastic
 Zuivere PLLA’s  Stereocomplex PLA
 Nucleating agents  Impact modifiers
Sicco de Vos (Purac), Bioplastics conference 2010, Düsseldorf

23. PLA als engineering plastic
 Synterra IM1010
 Grote spuitgiet onderdelen
 Goede verwerking/vloei
 Good hitte stabiliteit (HDT)

24. PBS (polybutyleen succinaat)
 Nu nog petrochemisch
 Vergelijkbare eigenschappen als PP
 Op basis van butaandiol en barnsteenzuur
 Zeer veel ontwikklingen richting biobased barnsteenzuur

25. PTT (Sorona)
 Op basis van propaandiol
 37% biobased
 Productie sind 2000
 Textiel en tapijt
 Verkocht vanwege betere eigenschappen!

26. BioPET and PEF
 BioPET op basis van biobased ethyleen glycol
 Diverse initiatieven voor bio tereftaalzuur
 Een alternatief is 2,5 furaan dicarbonzuur

27. 2,5 FDA
 Vervanging van aromatische bouwstenen
 Eenvoudiger (goedkoper) van uit biobased grondstoffen
 Avantium

28. PEF ten opzichte van PET
 Hogere Tg
 Betere bariëre eigenschappen
 Betere UV-stabiliteit
 Nog geen grootschalige productie
 Nog geen recycling stroom

29. Alternatieve wegen naar biobased
 Natuurvezel composieten
● Hout, vulmiddel
● Vezels, verbetering eigenschappen
 Blends van traditionele kunststoffen en biobased
kunststoffen

30. Natuurvezel composieten
 Als engineering kunststof
 “Natuurlijk” uiterlijk
 Tot 40-50% biobased

31. Hybriden
 Diverse blends met PLA
● PLA/PC
● PLA/ABS
● PLA/PMMA (transparant!)
● Max 50% biobased
● Diverse aanbieders
● V0 verkrijgbaar

32. Inhoud
 Ontwikkelingen

33. Ontwikkelingen
 Nieuwe bouwstenen, goedkopere routes
 Opschaling van productie
 Non-food grondstoffen
 Additieven (stabilisatoren, brandvertraging,...)
 Productontwikkeling

34. Dank voor uw
aandacht
christiaan.bolck@wur.nl
Acknowledgements:
Harriette Bos,
Jacco van Haveren,
Karin Molenveld,
Erik van Seventer
www.wageningenur.nl
www.biobasedperformancematerials.nl