Innovatie

Slechte afbreekbaarheid van plastic: de zwakke plek van sterke materialen

Plastic is een licht materiaal dat zich gemakkelijk verspreidt via water. In het milieu breekt het praktisch niet af. Dat is de reden dat we problemen hebben met plastic afval, van zwerfafval tot micro- en nanoplastics. Plastic hoort gewoon niet in het milieu.

Zwerfafval leidt tot verstrikking en verstikking van dieren. Plastic deeltjes bouwen op in de voedselketen. Nanoplastics komen zelfs voor in het bloed en de hersenen van mensen, maar gezondheidsschade door kleine plasticdeeltjes lijkt niet aantoonbaar. Voor toepassingen die onontkoombaar leiden tot vervuiling van het milieu met plastics zouden we alleen biologisch afbreekbare materialen moeten gebruiken.

Plastics vergaan langzaam

Hoe lang plastics in het milieu blijven, weten we niet precies. Tenslotte maken we plastics pas op grote schaal sinds de jaren ’50. Uiteindelijk, naar verwachting pas na vele honderden jaren, zullen alle plastics volledig zijn afgebroken. We noemen ze daarom niet- of slecht-afbreekbaar. Afbraak van plastics in het milieu kan zowel chemisch als biologisch verlopen, dat wil zeggen zonder respectievelijk met hulp van micro-organismes (over beide soorten afbraak volgt hieronder meer informatie). Maar deze afbraak verloopt in het algemeen heel langzaam. Een belangrijke reden is dat plastics vaak bestaan uit harde, niet-poreuze en gladde deeltjes. Daardoor kan alleen de buitenkant van de deeltjes langzaam ‘aangevreten’ worden. Grotere deeltjes breken daardoor ook langzamer af dan kleine. Micro-organismes kunnen ook moeilijk hechten aan het gladde oppervlak. En licht dat nodig is om chemische afbraak te versnellen kan niet binnen in de deeltjes komen, net zo min als de zuurstof uit de lucht. Verder hebben micro-organismes moeite om plastics met aromatische verbindingen aan te pakken en zitten er weinig zwakke bindingen in de meeste plastics. In de oceaan wordt afbraak ook vertraagd door lagere temperatuur en de aanwezigheid van minder micro-organismes in het zoute water. Chemische afbraak lijdt ook onder de geringere beschikbaarheid van licht, wanneer deeltjes niet aan het oppervlak drijven.

Chemische afbraak, verbrossing

Bij chemische afbraak gaat het om oxidatie door zuurstof uit de lucht. Deze afbraak wordt versneld door UV-licht en hoge temperatuur. Heel bekend is de verbrossing van veel plastics. Deze vormt het begin van deze chemische afbraak. Verbrossing maakt ook dat plastics meestal een beperkte nuttige levensduur hebben, van enkele tientallen jaren. Soms worden aan plastic stabilisatoren en donkere kleurstoffen toegevoegd om de chemisch afbraak te vertragen en de levensduur te verlengen. Vooral door verbrossing ontstaan de microplastics (deeltjes kleiner dan 5 mm) en daaruit weer de onzichtbare nanoplastics (deeltjes kleiner dan 0,1 micrometer).

Biologische afbraak

Bij biologische afbraak gaat het om micro-organismes, meestal bacteriën of schimmels. De enzymen die daaruit vrijkomen, zijn de biokatalysatoren voor afbraak. Micro-organismes zijn al vroeg in de evolutie ontstaan en zijn nuttig als onderdeel van de natuurlijke materialenkringloop. Alle natuurlijke, biologische materialen zijn biologisch afbreekbaar. Zetmeel en cellulose breken snel af, ze hebben zwakke, zogenoemde acetaal-bindingen en bestaan uit makkelijk te verteren suikers. Micro-organismen hebben al wat meer moeite met eiwitten en vetten, omdat die bindingen bevatten die moeilijker af te breken zijn, en nog meer met zogenoemde aromatische verbindingen, zoals lignine in hout en sommige aromatische plastics (PET, PS, EPS). Composteren is de biologische afbraak van (grotendeels natuurlijk) afval met lucht (anders dan rotten, wat in afwezigheid van lucht gebeurt). Hierbij komt CO2 en warmte vrij. Er blijft compost (humus) over inclusief nutriënten, die als vruchtbare grond hergebruikt kan worden.

Een klein deel van de plastics heet biologisch afbreekbaar. Ze zijn niet aromatisch en bevatten zwakke bindingen (met name zogenoemde ester-bindingen) die door een micro-organisme gemakkelijk verbroken kunnen worden. Dat plastics biologisch afbreekbaar zijn, zegt niets over waar ze uit gemaakt zijn: ze kunnen gemaakt worden uit fossiele of groene grondstoffen. PLA, PHA, PBS en zetmeel zijn voorbeelden van afbreekbare bioplastics (plastics uit groene grondstoffen). Andersom zijn er ook bioplastics die uit dezelfde moleculen bestaan als de fossiele mainstream plastics, zoals HDPE, LDPE en PP, en absoluut niet afbreekbaar zijn (zie de tabel).

 Groene grondstof (bioplastics)Fossiele grondstof
De uitzondering: biologisch afbreekbaarPLA, PHA, PBS, zetmeelPGA, PBAT, PCL
De regel: niet biologisch afbreekbaarHDPE, LDPE, PP, PEFPET, HDPE, PVC, LDPE, PP, PS, EPS, ABS, PA (nylon), PC, PMMA
Tabel: Indeling van plastics op type grondstof en biologische afbreekbaarheid

Biologische afbreekbaarheid en composteerbaarheid

Er is een geweldige verwarring rond de vraag wat biologisch afbreekbaar en wat composteerbaar is. De discussie wordt gedomineerd door de industriële compostverwerkers, die relatief kort composteren (binnen 12 weken) en bij hoge temperatuur (50-60°C). Wat composteerbaar is en de gft-bak in mag, wordt bepaald door een Europese norm (EN13432 en EN14995 voor verpakkingen respectievelijk andere plastic-toepassingen), en is zichtbaar als het Kiemplant-logo of het OK Compost-logo. Een mengsel mag composteerbaar genoemd worden wanneer het aan vier eisen voldoet: (i) het moet industrieel biologisch afbreekbaar zijn (>90% CO2-product in 6 maanden) en (ii) industrieel composteerbaar (>90% deeltjes door zeef van 2 mm in 12 weken), (iii) er mogen geen giftige stoffen in zitten en (iv) de kwaliteit van de compost mag niet negatief beïnvloed worden.

De verwarring ontstaat op de volgende punten:

  1. Ook als plastics aan de norm voldoen, raden de composteerders toch meestal aan ze bij het restafval en niet in de gft-bak te stoppen omdat vaak veel korter dan 12 weken gecomposteerd wordt (waardoor plastics misschien toch niet volledig afbreken), plastics niet positief bijdragen aan compostkwaliteit, en de industrie (ongegrond) bang is dat consumenten steeds meer niet-afbreekbare plastics bij het gft-afval doen. Uitzonderingen – die wel altijd bij het gft-afval mogen – zijn afbreekbare verpakkingen die helpen om meer gft in te zamelen, zoals gft-zakken en theezakjes.
  2. Voor het milieu is biologische afbreekbaarheid van belang, ook als de composteringsnorm niet gehaald wordt en het misschien enkele jaren doet voordat de afbraak volledig is. Dat is nog steeds honderd keer sneller dan de meest standaardplastics voor afbraak nodig hebben, en voorkomt grotendeels het microplastics-probleem. Trouwens, ook als de norm wel gehaald wordt, kan de afbraak buiten de industriële composteringsinstallaties – bij thuiscompostering en in het milieu – langer duren, tot wel enkele jaren, door de lagere temperatuur.

Voor het milieu is de huidige composteringsnorm ongeschikt. Er zou een nieuwe norm moeten komen die de voor het milieu gewenste biologische afbreekbaarheid gaat bepalen.

Oplossingen

Plastics geven problemen op het gebied van het klimaat en zwerfafval. Voor het klimaat (minder CO2) is het vooral van belang minder plastic te gebruiken en meer te recyclen. Daarnaast is het gebruik van groene grondstoffen van belang. Maar de biologische afbreekbaarheid van plastics helpt hier niet: recyclen is beter dan composteren, dat laatste is uiteindelijk niet meer dan ‘biologisch verbranden’. Voor de reductie van zwerfafval en microplastics ligt de sleutel in verbeterde afvalinzameling wereldwijd, en daarnaast in gebruik van alleen biologisch afbreekbare materialen wanneer de praktijk uitwijst dat zwerfafval onontkoombaar is.

Sommige bedrijven proberen bestaande plastics meer afbreekbaar te maken. Ze voegen bijvoorbeeld katalysatoren of enzymen toe. Maar dit heeft tot nu toe weinig succes: het is duur en niet praktisch. Het is beter om slecht afbreekbaar plastic te vervangen door her te gebruiken materialen (bijvoorbeeld servies) of door biologisch afbreekbare materialen zoals papier, plastic-loos Kraft-karton en afbreekbare plastics. Er is helaas geen oplossing voor alle microplastics, zo is er een belangrijke bijdrage aan microplastics door slijtage van rubber banden. Maar, bijvoorbeeld nylon in visnetten kan vervangen worden door PBS en PBAT. Voor kleding kun je beter natuurlijke cellulose-materialen (biologisch katoen, Lyocell, hennep, linnen) gebruiken dan polyester (PET), dat bij wassen nu eenmaal veel slijt en veel stabiele microvezels afgeeft.

Tot slot

We zijn als samenleving verrast door de slechte afbreekbaarheid van de meeste gangbare plastics. Ze bouwen op in het milieu als zwerfafval, micro- en nanoplastics. De belangrijkste oplossing ligt in het consequent inzamelen en verwerken van afval. En wanneer er toepassingen zijn waarbij plastic in het milieu terecht blijkt te komen, moeten we biologisch afbreekbare alternatieven gebruiken.

Deel deze blog:

Duurzame ambitie

De transitie naar een duurzamere wereld gaat veel te traag als we die overlaten aan de politiek en het bedrijfsleven. 

Consumentenactivisme en onze politieke stem laten gelden zijn zeker belangrijk, maar er is meer nodig. Gelukkig kan iedereen het verschil maken.

Schrijf je in voor de Ecosofie nieuwsbrief en ontvang direct het eerste hoofdstuk gratis!