De onzichtbare wereld
De productie van traditioneel plastic uit aardolie kost veel energie, en zorgt voor veel broeikasgassen. Bioplastic (PLA) gemaakt door melkzuurbacteriën is een duurzaam alternatief. De productie is CO2-neutraal, en PLA is beter te recyclen, composteren en her te gebruiken. Een nieuwe opstelling in ARTIS-Micropia toont hoe deze melkzuurbacteriën te werk gaan, en een deel ons plasticprobleem wellicht kunnen verminderen.
We leven in een plastic wereld. Van het plastic tasje tot verpakkingsmateriaal, van meubels tot elektronica. In 2014 produceerden we wereldwijd ruim 311 miljoen ton plastic. Over 20 jaar zal dit het dubbele zijn. Voor de productie van deze enorme hoeveelheden plastic wordt aardolie gebruikt. De winning en verwerking van deze eindige fossiele brandstof kost veel energie en zorgt voor veel CO2-uitstoot. Daarnaast is plastic slecht afbreekbaar. Het overgrote deel van de plastic producten wordt niet ingezameld en eindigt in de natuur.
Plastic is dus een groot probleem. Maar wellicht kunnen microben ons uit de brand helpen. Met behulp van melkzuurbacteriën (Lactobacillus) wordt het bioplastic PLA (polylactic acid) gemaakt. Hierbij worden suikers als grondstof gebruikt, en dus geen aardolie. De bacteriën eten de suikers en scheiden hierbij melkzuur (ook wel lactaat genoemd) uit. Oorspronkelijke werden deze suikers (zoals cellulose) uit voedselgewassen gewonnen, zoals mais, suikerriet en –biet. Niet handig als je dit hard nodig hebt als voedsel. Tegenwoordig worden daarom steeds vaker zogenaamde tweede-generatie grondstoffen gebruikt, zoals houtsnippers, stro en andere plantenresten. Veel industrieën hebben dit soort plantaardige afvalstromen. Denk bijvoorbeeld aan de landbouw en katoenindustrie. Op deze manier wordt van een waardeloos afvalproduct een waardevolle grondstof gemaakt.
Melkzuurbacteriën komen in ons lichaam voor, maar worden ook gebruikt bij de productie van yoghurt, karnemelk, zuurkool en olijven. Hier hebben ze dezelfde functie als bij de productie van PLA; het omzetten van suikers in melkzuur. Dit verlaagt de pH waardoor ze, bijvoorbeeld in ons lichaam, de groei van ziekteverwekkers remmen, of voedsel een unieke smaak geven. Melkzuurbacteriën zijn facultatief anaeroob. Dit betekent dat ze desgewenst kunnen leven bij zowel zuurstofrijke (in onze mond) als zuurstofloze (in onze darmen) omstandigheden. In het productieproces van PLA zijn de groeicondities voor de melkzuurbacteriën dan ook vergelijkbaar met die in onze darmen; een pH van 5,4-6,4, een temperatuur van 38 tot 42 °C, en een lage zuurstofconcentratie.
Verschillende soorten melkzuurbacteriën maken verschillende soorten melkzuur, namelijk D- of L-lactaat. Deze melkzuren zijn op zichzelf nog niet bruikbaar. Ze worden allereerst gecondenseerd tot verschillende lactiden. Deze wordt vervolgens gecombineerd tot het uiteindelijke polylactic acid (PLA). Door de verschillende lactiden op andere manieren met elkaar te combineren, ontstaan verschillende soorten PLA. Elk met unieke eigenschappen en toepassingsmogelijkheden; hittebestendig, slijtvast, composteerbaar, maar ook veilig voor de gezondheid en voor het gebruik als voedselverpakking. Daarnaast kan PLA biocompatibel (“lichaamsvriendelijk”) zijn. Chirurgische hechtdraad en schroeven voor het herstellen van fracturen hoeven daardoor niet verwijderd te worden; ze breken in het lichaam af en vallen uiteen in melkzuur.
Door de inzet van bacteriën wordt bij de productie van PLA vier keer minder energie gebruikt dan bij regulier plastic. Dit gecombineerd met het organische afval als grondstof, zorgt ervoor dat de productie van PLA nagenoeg CO2-neutraal is. Dat niet alleen, het is ook nog eens zeer efficiënt; uit 1,6 kilo biomassa wordt 1 kilo PLA gemaakt. PLA is tevens beter recyclebaar, composteerbaar en her te gebruiken dan traditioneel plastic, mits op een juiste manier ingezameld en verwerkt. Zo dragen melkzuurbacteriën bij aan een circulaire economie. Wil je meer weten over bacteriën die bioplastic maken? Bezoek dan de nieuwe opstelling die Micropia samen met haar partner Corbion ontwikkelde, en neem deel aan de speciale ‘laborant vertelt’.
