Een nieuw meta-onderzoek toont aan dat hydrolyse de vorming van persistente PLA-microplastics in het milieu voorkomt
25 juni 2024
Uit een systematisch overzicht van gepubliceerde wetenschappelijke literatuur, uitgevoerd door HYDRA Marine Sciences, blijkt dat het bioplastic polymelkzuur (PLA) in aanwezigheid van water of vocht volledig hydrolyseert en dat er geen persistente nano- of microplastics in het milieu achterblijven of zich daar ophopen.
HAAKSBERGEN, Overijssel, 25 juni 2024 — Een nieuw meta-onderzoeksrapport in opdracht van Holland Bioplastics, een vereniging die wereldwijd de kennis over bioplastics bevordert, concludeert dat de fundamentele eigenschappen van polymelkzuur (PLA) – een biogebaseerd polymeer dat volledig is vervaardigd uit gefermenteerde plantensuikers – en het hydrolyseproces erop wijzen dat PLA geen persistente microplastics produceert. Het literatuuronderzoek, uitgevoerd door HYDRA Marine Sciences, een onderzoekslaboratorium, toont aan dat PLA, in tegenstelling tot niet-biologisch afbreekbare polymeren die als nano- of microplastics in het milieu achterblijven en zich daar permanent ophopen, hydrolyseert tot steeds kleinere moleculen, waardoor het in water oplosbaar wordt en uiteindelijk volledig biologisch wordt afgebroken.
De bevindingen van het rapport zijn afgeleid uit een eerste screening van meer dan 30.000 rapporten, waarvan er 500 door HYDRA werden aangemerkt als relevant en van voldoende kwaliteit voor een diepgaandere beoordeling. Het onderzoek bevestigde dat de afbraak van PLA in het milieu voornamelijk wordt aangedreven door hydrolyse, een abiotisch proces dat plaatsvindt in aanwezigheid van vocht of vochtigheid. Zolang deze omstandigheden heersen, zullen het molecuulgewicht en de grootte van alle PLA-voorwerpen of -fragmenten via hydrolyse voortdurend afnemen, met een snelheid die wordt bepaald door de temperatuur, totdat de polymeerketens zo kort zijn dat het materiaal in water oplosbaar wordt. Deze oplosbare stoffen – oligomeren en melkzuurmonomeren – worden vervolgens door micro-organismen biologisch afgebroken tot biomassa, water en kooldioxide.
Zuiver PLA en de oligomeren ervan worden ook algemeen erkend als niet-giftige stoffen. Melkzuur, de monomeerbouwsteen van PLA, is door de Amerikaanse Food and Drug Administration (FDA) en de Europese Unie (EU) geclassificeerd als ‘Generally Recognized as Safe’ (algemeen erkend als veilig). Veel PLA-kwaliteiten voldoen aan de al lang bestaande wereldwijde wetgeving inzake vereisten voor contact met levensmiddelen in de VS en de EU. Bovendien zijn specifieke PLA-kwaliteiten al decennia lang goedgekeurd en in gebruik voor medische toepassingen, zoals hechtingen, weefselsteunen en substraten voor medicijnafgifte. Na gebruik in het lichaam worden deze PLA-polymeren veilig door het menselijk lichaam opgenomen en biologisch afgebroken.
„Als samenleving moeten we eraan werken om de plasticcrisis van twee kanten aan te pakken: door het ontwikkelen van infrastructuur voor inzameling en afvalverwerking en van producten die composteerbaar, herbruikbaar en recyclebaar zijn, terwijl we tegelijkertijd kiezen voor verantwoordere materialen voor de producten waar we vandaag de dag op vertrouwen”, aldus Erwin Vink, bestuurslid van Holland Bioplastics. “Deze bevindingen bevestigen dat, naarmate we wereldwijd de toegang tot afvalinfrastructuur uitbreiden, PLA dat in het milieu terechtkomt geen langetermijneffecten zal hebben als microplastic, zoals we dat wel zien bij niet-biologisch afbreekbare polymeren.”
“De metastudie toont aan dat, in tegenstelling tot niet-biologisch afbreekbaar plastic – dat in het milieu blijft bestaan en zich permanent ophoopt als micro- en nanoplastics – PLA in het milieu geen blijvende vervuiling achterlaat zolang er vocht en water aanwezig zijn,” aldus Christian Lott, algemeen directeur van HYDRA Marine Sciences. “We moeten ons er echter van bewust zijn dat het niet thuishoort in het milieu, en het is van cruciaal belang dat we deze eigenschappen niet gebruiken om zwerfafval aan te moedigen of de ontwikkeling van wereldwijde afvalinfrastructuur te vertragen. De afbraak van elk materiaal moet in evenwicht zijn met de ophoping ervan, oftewel de hoeveelheid materiaal die in het milieu terechtkomt, om schade aan het milieu te beperken.”
De productie van het biogebaseerde polymeer PLA begint bij planten, die via fotosynthese koolstofdioxide uit de atmosfeer opslaan in suikermoleculen. De suikers uit planten worden vervolgens met behulp van micro-organismen gefermenteerd tot het monomeer melkzuur, een veilige, niet-giftige stof die ook wordt gebruikt om voedsel te conserveren en die door ons lichaam wordt aangemaakt tijdens lichamelijke inspanning. Dit melkzuur wordt vervolgens gepolymeriseerd tot het biopolymeer polylactide (PLA), dat wordt gebruikt voor de vervaardiging van een breed scala aan producten, zoals bekers, bestek, vuilniszakken of flexibele voedselverpakkingen. Omdat PLA wordt gemaakt van planten die kooldioxide (CO₂) en water uit de natuur opnemen, keren de CO₂ en het water terug naar de natuur wanneer het wordt gecomposteerd, gehydrolyseerd of biologisch afgebroken, waardoor het proces circulair is.
Bezoek hollandbioplastics.nl om Holland Bioplastics en de aangesloten bedrijven die dit onderzoek hebben ondersteund – Futerro, TotalEnergies Corbion en NatureWorks – te volgen terwijl zij vooruitgang blijven boeken in de wereldwijde uitbreiding van bioplastics voor een circulaire economie .
Over Holland Bioplastics
Holland Bioplastics is een organisatie die partijen verbindt die direct of indirect betrokken zijn bij de productie van grondstoffen, materialen en producten, en bij onderzoek en marketing op het gebied van bioplastics, met als doel kennis over bioplastics te verspreiden, te delen en toegankelijk te maken. Met de visie dat bioplastics een belangrijke bijdrage leveren aan de transitie van een lineaire, op olie gebaseerde economie naar een biobased en circulaire economie.
Over HYDRA Marine Sciences
HYDRA Marine Sciences GmbH is een vooraanstaand instituut voor aquatisch onderzoek, documentatie en advies. Sinds 2009 houdt HYDRA zich bezig met de ontwikkeling en toepassing van standaardtests onder mariene en zoetwateromstandigheden in het veld, in tanks en in het laboratorium voor partners uit de academische wereld, verenigingen, de overheid en de industrie. HYDRA was het eerste laboratorium dat werd erkend voor het testen van biologisch afbreekbare kunststoffen volgens de DIN CERTCO-certificeringen ‘Biologisch afbreekbaar in mariene omgeving’ en ‘Biologisch afbreekbaar in mariene omgeving plus’.
Mediacontact voor dit onderzoek: Rozlyn Paradis rparadis@launchsquad.com
Mechanismen voor PLA-afbraak: In aanwezigheid van water (1) ondergaat PLA hydrolyse (2) als een puur chemisch proces van polymeerafbraak, waarbij tussenproducten met een laag molecuulgewicht (3), zoals oligomeren en melkzuurmonomeren, worden gevormd. Deze worden oplosbaar en kunnen biologisch worden afgebroken (4). Micro-organismen nemen deze oligomeren en monomeren op als voedsel (5) en gebruiken ze om biomassa op te bouwen (6) en als energie voor hun stofwisseling. Uiteindelijk leidt dit tot mineralisatie (7) van de oorspronkelijke polymeerkoolstof tot kooldioxide, methaan en water.
