Katrien Bernaerts

Je zegt dat plastic-alternatieven op basis van biomassa zoals suiker niet goed genoeg werken. Waarom is dat?

De huidige generatie van deze materialen zijn niet stabiel bij hoge temperaturen of hebben niet de gewenste mechanische eigenschappen. Polylactiden zijn daar een voorbeeld van: die worden vaak gebruikt om koffiebekertjes van te maken, maar deze smelten als je er kokend water in doet.

Je werkt aan hoogwaardig polymeermateriaal. Wat bedoel je daar precies mee?

Dat zijn materialen uit dat ze hun gewenste mechanische, thermische en chemische eigenschappen behouden wanneer ze worden blootgesteld aan hoge temperaturen, hoge druk en corrosieve chemicaliën. Heel sterke vezels bijvoorbeeld. Maar ook materialen die op veel manieren verwerkbaar zijn, zonder te degraderen in het proces.

Iets heel anders dan wegwerpplastic dus.

Ja, dat is zeker iets anders, maar ik wil in de toekomst wel graag naar een situatie waarin wegwerpartikelen niet meer van materiaal gemaakt worden dat voor altijd blijft bestaan. In plaats daarvan zouden we een materiaal kunnen ontwerpen dat zo weerbaar is als plastic, maar waar door middel van bijvoorbeeld licht of ultrasoon geluid de afbraak van in gang kunnen zetten. Zo kun je het materiaal goed weggooien of juist recycling mogelijk maken.

We hebben verschillende projecten opgestart die met dit onderwerp te maken hebben. We staan nog in de beginfase, dus ik ben erg benieuwd welke stappen we komende jaren kunnen gaan maken.

In je Eye-opener heb je het over materialen uit biomassa die niet concurreren met de voedselvoorziening. Hoe zit dat precies?

Je hebt eerste- en tweedegeneratie biomassa. Eerste generatie is biomassa dat ook voor voedsel wordt gebruikt zoals mais, zetmeel en suiker. Tweede generatie is afval, wat dus niet meer gegeten kan worden. Om een toekomst met biogebaseerde materialen te realiseren is het heel belangrijk dat we tweedegeneratie-biomassa als grondstof gebruiken. Dat kan bijvoorbeeld afval zijn uit de suikerwinning, zoals wij zelf doen. Nadat de suiker uit de bieten is gehaald blijft er een pulp over. Van de grondstoffen die in die pulp aanwezig zijn maken wij door middel van een aantal reacties monomeren. Die gebruiken we vervolgens om onze eigen polymeren van te maken. Zo kunnen we de materiaaleigenschappen heel precies sturen.

Hoe stuur je die materiaaleigenschappen?

We kunnen bijvoorbeeld de flexibiliteit of de transparantie van een materiaal bepalen. Een amorf polymeer is transparant, terwijl een semi-kristallijn polymeer dat niet is. Of een polymeer amorf of semi-kristallijn is wordt bepaald door de gebruikte monomeren en hun verhouding ten opzichte van elkaar. Ook hoe flexibel een materiaal is wordt bepaald door de monomeren. Door de juiste te kiezen kun je een rigide of juist beweeglijke keten maken.

Wat wil je graag nog ontwikkelen?

De polymeren gebaseerd op biomassa die wij nu ontwikkelen, zijn niet exact hetzelfde als de fossiele equivalenten. We hebben geen tijd om decennia aan onderzoek te doen naar hun precieze eigenschappen, zoals al bij die klassieke plastics is gebeurd. Een van mijn leukste projecten is mijn onderzoek of we het laboratoriumwerk kunnen versnellen en ondersteunen door een combinatie van chemie en kunstmatige intelligentie. We maken een database waarin de experimentele relatie tussen bestaande structuren en eigenschappen is opgeslagen. Daarmee willen we voorspellingen kunnen doen over de eigenschappen van nieuwe structuren. Ik ben naast chemicus óók informaticus – dus dat is een project waar ik erg enthousiast van word.