Industriële fermentatie van brandnetelvezels voor het verkrijgen van nieuwe bio-composieten

Inleiding

Onderzoek naar nieuwe biomaterialen is hard nodig, omdat de plasticindustrie onder druk staat om het gebruik van fossiele grondstoffen in plastics terug te dringen en gebruik te maken van niet-fossiele en/of recyclebare materialen.

Enerzijds wordt dit bepaald door toenemende wet- en regelgeving op dit gebied, maar anderzijds ook doordat er door de keten heen (van consument tot producent) meer om duurzame oplossingen gevraagd wordt.

Ook de steeds urgenter wordende behoefte om de Europese afhankelijkheid van fossiele grondstoffen vanuit het buitenland te verminderen, brengt deze transitie in een stroomversnelling. Hierdoor gaan steeds meer (technische) productiebedrijven op zoek naar alternatieve, duurzame materialen of composieten.

Composieten zijn materialen die zijn opgebouwd uit verschillende componenten, vaak vezelversterkte polymeren, om de eigenschappen van het materiaal te kunnen verbeteren.

Projectpartners

In dit project werken Nettle TOC en Materials Factory samen ten behoeve van de ontwikkeling van een vezelversterkt composiet op basis van (bio)polymeren gecombineerd met brandnetelvezel.

• Nettle TOC is een startup dat zich richt op de ontwikkeling van brandnetelvezel als grondstof voor biocomposieten.
• Materials Factory is een R&D bedrijf, met specifieke kennis over materiaal- en procesontwikkeling, waarbij de dienstverlening varieert van uitvoering van tests op specifieke eigenschappen tot complete materiaal-, product- of procesontwikkeling op het gebied van polymeren met specifieke eigenschappen.

Doelstellingen

Het doel van dit project is om het verwerkingsproces van brandnetel naar het startmateriaal (opgezuiverde vezelfractie) voor het biocomposiet te ontwikkelen en optimaliseren, zodat het inzetbaar is op industriële schaal. Daarnaast is er de focus op het doorontwikkelen van nieuwe composieten en toepassingen.

Hiervoor worden de volgende stappen ondernomen:

1. Het ontwikkelen van het fermentatieproces.
2. Het opstellen van de industriële parameters.
3. Het testen van de output in combinatie met verschillende soorten polymeren en eindapplicaties.
4. Het testen van de mechanische eigenschappen van deze verschillende composieten.

Ontwikkeling en Toepassing

Dit project bestaat uit het ontwikkelen van het industriële fermentatieproces voor het opzuiveren van de brandnetelvezel, het onderzoeken en ontwikkelen van verschillende composieten op basis van het vezelmateriaal, en het onderzoeken en ontwikkelen van de mechanische eigenschappen.

Daarnaast wordt het materiaal getest en ontwikkeld middels:

• Spuitgieten en testen van het product bij de toepassing van plastic tomatenclips in de agrarische sector.
• Vervanging van hout-plastic composieten in de bouwmaterialensector.
• Rapid-prototyping middels 3D-printing.

Innovatie en Duurzaamheid

De innovatie leidt tot een uniek vezelmateriaal en productieproces dat tegemoet kan komen aan de vraag naar bioplastics met zeer sterke materiaaleigenschappen.

Door de toevoeging van brandnetelvezel als organische component in de composiet is er niet alleen minder regulier (bio)polymeer nodig. De natuurlijke eigenschappen van de brandnetelvezel zorgen voor:

• Een hogere hittebestendigheid.
• Een sterker materiaal ten opzichte van andere materialen.

Daarnaast geldt dat zowel brandnetel als het initieel gebruikte polymeer PLA (polylactic acid) biologisch afbreekbaar zijn en er geen chemische additieven nodig zijn, waardoor het dus een duurzaam alternatief voor zeer sterke plasticsoorten vormt.

Ook lijkt op dit moment de combinatie van brandnetelvezel en PLA goedkoper (zo’n 30% afhankelijk van de verhoudingen en de schaal) dan het gebruik van volledig PLA.

Toepassingen en Economische Waarde

Voor dit nieuwe materiaal zijn allerlei industriële toepassingen mogelijk. Denk hierbij aan:

• De automotive industrie.
• De agrarische sector, waar behoefte is aan lichtere, sterkere materialen voor onderdelen die ook goedkoper en duurzamer geproduceerd kunnen worden en biologisch afbreekbaar zijn.

De economische waarde voor Nettle TOC is het ontwikkelen van het industriële productieproces en composieten voor het door hen ontwikkelde brandnetelmateriaal.

De economische waarde voor Materials Factory bestaat uit het ontwikkelen van recepturen voor composieten en licenties die kunnen worden verkocht in combinatie met het uitbreiden van het distributeurschap van verschillende polymeren die worden ingezet in de nieuwe brandnetelcomposieten.

Bijdrage aan de Economie

Dit project draagt bij aan het ontwikkelen van verschillende sleuteltechnologieën die belangrijk zijn voor de Zuid-Nederlandse economie, met name op het gebied van:

• Engineering and Fabrication Technologies.
• Chemical Technologies.
• Advanced Materials.

Daarnaast wordt de algehele stand van de technologie op het gebied van biobased vezelversterkte composieten verder vooruitgebracht.

Het draagt bij aan de transitie naar een duurzame kunststoffensector en een vermindering van het gebruik van fossiele grondstoffen en de productie van CO2.