Bij Slimy Green Stuff draait alles om biopolymeren. Van slimme extractietechnieken om alginaat uit slibkorrels te halen tot toepassingen als functionele coatings en hightechmaterialen.

Eigenlijk vond niemand de naam Slimy Green Stuff een goed idee. ‘Daarom hebben we het gekozen’, zegt hoogleraar polymere materialen Stephen Picken van de TU Delft en oprichter van het bedrijf. ‘Die naam vergeet je niet meer.’

Samen met Mark van Loosdrecht, hoogleraar milieubiotechnologie, bedacht Picken dat een bedrijfje wel handig zou zijn om alle ideeën rondom biopolymeren uit hun afdelingen te coördineren, zowel wat betreft de productie als de extractie en toepassing. ‘De naam, kortweg SGS, is deels humoristisch bedoeld, maar ook realiteit. De meeste biopolymeeroplossingen hebben de slijmerigheid van behangplaksel. Dat geldt ook voor ons alginaat dat we uit slibkorrels halen afkomstig uit het Nereda-afvalwaterzuiveringsproces’, vertelt Picken.

Nanokleicombi

‘Voorlopig is SGS onderdeel van Delft Enterprises, de participatieorganisatie van de TU Delft, die investeert in spin-off-bedrijven van de universiteit’, legt manager intellectueel eigendom van Delft Enterprises Justin Kok uit. ‘Daarom zijn er nog geen echte werknemers. Iedereen wordt betaald door de TU Delft. Bij ons draait het niet om een specifiek product of concept. SGS wil het hele veld rond de toepassing van alginaat en andere biopolymeren coördineren.’

Het balletje begon te rollen nadat een student civiele techniek, Jure Zlopasa, aan Picken ideeën vroeg voor een coating voor uithardend beton. Voor een goede beton­structuur mag tijdens het uithardingsproces het water niet verdampen. Picken: ‘Al mijmerend over latexverf met nanoklei schoot me te binnen dat we ook biologische polymeren hebben. Een tv-programma over moleculair koken, van El Bulli, liet trucs zien om alginaatbolletjes met erwtensoepsmaak te maken. Alginaat geleert zodra het in een calciumoplossing valt. In cement zijn calciumionen ruimschoots beschikbaar, dus bedachten we om alginaat en nanoklei als coating te proberen. Dat is bovendien duurzamer en milieuvriendelijk. En het werkte!’

‘We kunnen de levensduur van beton met dertig jaar verlengen’

Zodra je een oplossing van natriumalginaat en nanoklei op uithardend beton sprayt, geleert het instantaan via ionische crosslinks. ‘De kleideeltjes zijn zo vriendelijk om gelijk uit te lijnen, waardoor je een bijna perfect gelaagde structuur krijgt van alginaat en nanoklei dat als barrière fungeert’, vertelt Picken. ‘De levensduur van beton kun je zo met dertig jaar verlengen vergeleken met de huidige techniek. Dat is lang. Beton gaat nu zo’n vijftig jaar mee.’

Inmiddels zijn bij het Reinier de Graaf Gasthuis in Delft de eerste betonvloeren van een nieuw parkeerdek gecoat. Het bedrijf New Generation Construction Mate­rials heeft daarvoor de exclusieve licentie om de technologie te gebruiken en brengt de curing compound, Delft Green genaamd, op de markt. Nu nog met een relatief duur zeewieralginaat van € 5 tot € 15 per kg, maar straks waarschijnlijk met het veel goedkopere bacterie-alginaat uit slibkorrels, alginate like exopolymer (ALE) genaamd. Volgens Picken zal de markprijs van ALE door de negatieve grondstofprijs van het slib € 1 tot € 1,5 per kg bedragen. Twee waterschappen, Rijn & IJssel en Vallei & Veluwe, gaan dit jaar in Deventer een fabriek bouwen om ALE uit de slibkorrels te extraheren.

Extractieproces

Het gekozen extractieproces is zeer bepalend voor de kwaliteit en de eigenschappen van alginaat. De gangbare methode met natronloog levert een bruinig alginaat van beperkte kwaliteit. ‘Dat kun je weer bleken met chloorbleekloog. Maar als je nu direct met bleekmiddel extraheert, houd je polymeren met langere ketens over omdat de hydrolyse een stuk vermindert’, zegt Picken. ‘Neem je ammonia als extractant, dan heeft dat weer als voordeel dat ammoniak vluchtig is en je een veel zuiverder polymeer overhoudt. Hierdoor hebben we nu acht soorten ALE ontwikkeld, verschillend in molecuulgewicht, tegenionen en oplosbaarheid. Dat geeft legio mogelijkheden.’

SGS heeft inmiddels vier octrooien voor extractiemethodes op zijn naam staan, voor nieuwe applicaties ook nog eens vier. Zo kun je alginaat ook direct worden in­zetten als bodemversteviger tegen erosie of voor gecontroleerde afgifte van meststoffen.

Het biopolymeer blijkt meer verbluffende eigenschappen te vertonen in combinatie met nanodeeltjes zoals klei. Het alginaat-klei-nanocomposiet is bijvoorbeeld onbrandbaar. Toepassingen als bouwmateriaal of hightechpolymeer liggen dus in het verschiet. Picken: ‘Door de barrière-eigenschappen van het labyrint aan kleideeltjes kunnen vluchtige afbraakproducten bij verhitting niet naar buiten vluchten, en dus geen vlam ondersteunen. Dat is niet nieuw, maar het is spectaculair dat het zo goed werkt.’

’We laten de natuur eerst het moeilijke werk doen, en dan halen we het eruit.’

Wat met synthetische polymeren kan, blijkt dus ook met biopolymeren te kunnen of soms zelfs beter. Door nylon kun je maximaal 5 tot 10 % klei mengen. ‘Daarna begint het ernstig te protesteren. Aan alginaat kunnen we probleemloos 50 % klei toevoegen en waarschijnlijk zelfs 80 %’, schat Picken.

De crux zit in de stijfheid van de polymeerketens. Zuiver alginaatpolymeer heeft een stijfheid van 10 GPa. Dat is vier keer hoger dan een hoogwaardige kunststof als polycarbonaat of nylon, en wel tien tot twintig keer hoger dan goedkope polymeren als polyetheen of polypropeen.

Het enige verschil is dat deze biopolymeren ultragoedkoop zijn, aldus Picken. ‘Bovendien hoeven we hiervoor niet eerst biomassa helemaal af te breken en met veel moeite om te zetten in zuivere monomeren om te kunnen polymeriseren. We laten de natuur eerst het moeilijke werk doen, en dan halen we het eruit.’

Vleugels uitslaan

De grote vraag is of en wanneer SGS onder de vleugels van Delft Enterprises vandaan kruipt. Volgens Kok wordt het tijd om er een echt bedrijf van te maken, maar hij wil gezien de onderhandelingen met verschillende partijen flexibel blijven. ‘Misschien dat eind dit jaar SGS als zelfstandig bedrijf verder kan. Maar het zou ook heel goed kunnen dat SGS als kraamkamer blijft fungeren voor nieuwe spin-outs, die met één bepaalde toepassing verder gaan. We houden alle opties nog even open.’