Hoe maak je een industrie die van oudsher al werkt met biopolymeren nog groener? Dat blijkt geen simpele klus. Vooral de celluloseproductie biedt perspectief.

‘Voor de industrie liggen op dit moment twee biopolymeren het meest voor de hand als hernieuwbare vervangers van bijvoorbeeld polyester in textiel. Dat zijn het biodegradeerbare polymelkzuur, PLA, en het stabiele polyetheenfuranoaat, PEF. De textielbranche is niet overtuigd van de eigenschappen van PLA voor een veelzijdige toepassing en vindt PEF voorlopig veel te duur’, vat Gunnar Seide het huidige gebruik van biopolymeren in de textielindustrie samen.

Om praktische ervaring tegenover die perceptie te zetten, opende een halfjaar geleden het BioTex Fieldlab bij het Aachen Maastricht Institute for Biobased Mate­rials in Sittard-Geleen. Seide is er projectleider. In het Fieldlab werken PLA-producent Corbion en PEF-producent Avantium samen met mkb’ers in de textielindustrie om de toepassing van hun grondstoffen in producten van sportsokken tot matrassen en vloerkleden te onderzoeken.

Ontwikkeling versnellen

Tot voor kort verliep de kennisontwikkeling rond de toepassing van nieuwe biopolymeren in textiel nogal traag, meent Seide. Sommigen noemen de textielbranche conservatief. De wetenschapper ziet echter logische verklaringen voor de industriële terughoudendheid. ‘Textielbedrijven die met nieuwe grondstoffen willen gaan werken, staan voor enorme aanpassingen in hun toch al complexe productieketen in een tijd dat de Europese textielindustrie onder druk staat. Bedrijven zijn niet bijzonder gemotiveerd om die risico’s nu aan te gaan. Zeker niet zolang de olieprijzen laag blijven en de oliegebaseerde polymeren, waarmee al decennia ervaring is opgedaan, goedkoop te krijgen zijn. Bovendien is het riskant om te investeren in productie op basis van een biopolymeer waarvan er nog maar één serieuze aanbieder is.’

‘Door die kleine schaal is het economisch moeilijk haalbaar’

Centexbel, kennis- en innovatiecentrum voor de textielindustrie in Gent, onderzoekt de toepassing van diverse biopolymeren. Zo werkt Luc Ruys, R&D-manager functional thermoplastic textiles, sinds begin dit jaar aan een project dat moet leiden tot een succesvolle industriële productie van kleding met katoen of wol en PLA. Addi­tieven toevoegen moet leiden tot betere thermoplastische eigenschappen van het polymelkzuur, zodat het extrusieproces en het mechanisch spinnen van de vezels verbeteren. ‘Ook speuren we naar duurzame en biodegradeerbare additieven en weekmakers die de grotere broosheid en geringere hydrolytische stabiliteit van PLA kunnen aanpakken.’

Ondanks de vele potentiële kandidaat-stoffen is dit volgens Ruys goeddeels nog chemisch onontgonnen terrein. ‘Synthetische biopolymeren maken maar enkele procenten uit van de textielproductie. De additieven zijn nodig voor weer enkele procenten daarvan. Door die kleine schaal is het problematisch om duurzame additieven economisch haalbaar te ontwikkelen.’

Naast PLA en PEF noemt Ruys polyhydroxyalkanoaat (PHA), polybuteensuccinaat (PBS) en polyamide 11 als potentiële biopolymeren. ‘Ook die hebben interessante eigenschappen, maar de productie ervan vindt vaak alleen plaats op labschaal. Het gaat op zijn minst nog jaren duren eer we hun toepassing in textiel zelfs maar kunnen beproeven.’

Al veel biobased

Volgens polymeeronderzoekers bestaat de weg naar duurzamere textiel slechts voor een deel uit synthetische polymeren vervangen. Het leeuwendeel van alle textiel is immers al sinds mensenheugenis gebaseerd op biopolymeren. ‘De textielindustrie gebruikt met katoen al eeuwenlang het biopolymeer cellulose. Dit maakt haar in feite al behoorlijk biobased’, stelt Seide. ‘De herkomst van de gebruikte cellulose is milieukundig gezien zeker nog voor verbetering vatbaar’, vult Ruys aan. ‘De celluloseproductie verduurzamen heeft grote voordelen, omdat de industrie dan met dezelfde grondstof kan blijven werken. Dat geldt ook voor bio-PE uit bijvoorbeeld bio-ethanol als vervanging voor aardoliegebaseerd polyetheen.’ Seide verwacht dat de industrie de komende jaren op dat vlak de grootste stappen zet.

‘Het is maar de vraag of cellulose isoleren uit bamboe wel zo milieuvriendelijk is’

In Enschede ontwikkelen onderzoekers van de groep smart functional materials van Hogeschool Saxion vezels en garen voor de textielindustrie op basis van cellulose uit katoenrestafval. Ze doopten het product SaXcell (afkorting voor Saxion cellulose). Het Enschedese proces gaat verder dan katoenafval mechanisch recyclen, wat al veel langer gebeurt. ‘Wij hergebruiken de katoen niet, wij halen de cellulose eruit en maken daar nieuwe vezels van’, vertelt organisch chemicus Jens Oelerich (zie kader ‘Lyocell-proces’).

Vezels maken uit cellulose is geen nieuwe chemie. De productie van viscose uit houtcellulose vindt al meer dan honderd jaar plaats. De laatste jaren staan ook gewassen als hennep, bamboe en brandnetel in de belangstelling als ‘groene’ vezelleveranciers. Maar als bronnen van cellulose acht Oelerich die gewassen minder geschikt dan afvalkatoen. ‘Katoenen stof bestaat voor meer dan 95 % uit cellulose. Daar komt geen enkele andere bron ook maar bij in de buurt. Om cellulose te isoleren uit bijvoorbeeld bamboe heb je zeer grote hoeveelheden chemicaliën nodig die niet volledig herbruikbaar zijn. Je kunt je afvragen hoe milieuvriendelijk dat is.’

Proeffabriek

Het team van Oelerich ontwikkelde al processen om het katoenafval voor de cellulosewinning chemisch te ontkleuren en enzymatische processen die zorgen voor vezels met de gewenste lengte en opbouw. Oelerich droomt van een eigen proeffabriek, waarbij het team de processen die zich op labschaal hebben bewezen kan opschalen. ‘We werken nu goed samen met allerlei partners in onderzoek en industrie, die her en der faciliteiten beschikbaar stellen voor onze proeven. Maar in een eigen proeffabriek kunnen we veel sneller stappen maken’, is zijn overtuiging.

In 2015 richtte Oelerich de start-up SaXcell op, onder meer om de proeffabriek te realiseren. Als het inderdaad lukt om de productie op te schalen, lijkt weinig de productie van cellulosevezel voor textiel uit oud textiel nog in de weg te staan. De vezels kun je net als katoen verwerken met de bestaande machines in de textielindustrie. Het zou een circulaire textielketen een stuk dichterbij brengen.