Vrijdag 30/09/2022

NieuwsWetenschap

Bioplastics op basis van planten? Dankzij onderzoekers kan het eindelijk

De chemische stof lignine zorgt ervoor dat planten stevig zijn en dat ze overeind blijven.  Beeld Laurence Machiels
De chemische stof lignine zorgt ervoor dat planten stevig zijn en dat ze overeind blijven.Beeld Laurence Machiels

Al meer dan honderd jaar proberen chemici lignine, een bepaalde stof uit planten, om te zetten tot nuttige bouwstenen. Moeilijk, want het chemische stofje laat zich niet gemakkelijk afbreken. Onderzoekers hebben nu wel een efficiënte manier gevonden.

Steven Frölke

Lignine, een stof in de celwanden van planten, kan tot kleinere bouwstenen afgebroken worden. Dat is goed nieuws: van de bouwstenen kun je duurzame materialen of biobrandstoffen maken. Al meer dan honderd jaar zoeken scheikundigen tevergeefs naar een manier om deze aantrekkelijke hernieuwbare grondstof zorgvuldig af te breken. Amerikaanse en Chinese onderzoekers hebben nu een eiwit in elkaar geknutseld dat dat kan. Hun onderzoek verscheen eerder deze maand in het wetenschappelijke tijdschrift Nature Communications.

Plantenstengels zijn stevig door lignine. In de moleculaire bindingen ervan zit veel energie: bijna de helft van alle zonne-energie die planten opslaan verwerken ze in lignine. Naar schatting produceren planten wereldwijd tot 3 miljard ton lignine per jaar. Zo is het na cellulose – een andere stof die planten verstevigt – de meest voorkomende koolstofrijke stof op aarde. Maar industrieën weten zich geen raad met de hernieuwbare grondstof en verbranden het om er een beetje energie uit te halen – met uitstoot van broeikasgassen tot gevolg.

Het probleem is dat lignine op zichzelf onbruikbaar is. Net zoals ruwe aardolie moet je het voordat het als brandstof kan dienen eerst ‘kraken’: afbreken in stukjes en scheiden.

Een nog veelbelovendere toepassing van lignine is om het te verwerken in nieuwe materialen. Kijkt een chemicus naar de molecuulstructuur ervan, dan herkent die er met wat fantasie allerlei verschillende grondstoffen in. Daarmee kun je onder meer bioplastics maken. Maar ook hiervoor moet de stof eerst heel precies afgebroken worden.

Stevigheid

In de natuur is lignine juist zo ge­ëvolueerd dat het zich verzet tegen afbraak. In planten vormt het ingewikkelde structuren met cellulose om ze te beschermen tegen de buitenwereld. Zo geeft het structuur, stevigheid en bescherming aan een plant. Dankzij lignine staan bomen en planten rechtop en zijn groenten stevig.

Alleen bepaalde schimmels kunnen de stof in kleinere bouwstenen afbreken. Door die schimmels lieten de onderzoekers zich inspireren. De schimmels maken namelijk een enzym aan – een groot eiwit dat in cellen reacties aanstuurt en versnelt – dat dicht bij het molecuul kan komen om het dan af te breken. De onderzoekers maakten een kunstmatig enzym dat erg op die natuurlijke enzymen lijkt.

“Het leuke is dat dit onderzoek de natuur nadoet, terwijl de natuur lignine ook helemaal niet zo goed kan afbreken”, zegt Bert Weckhuysen, hoogleraar anorganische chemie en katalyse aan de Universiteit Utrecht. “Een dode boom rot maar heel traag, die kan jaren blijven liggen. De vraag is dus: kun je de afbraak efficiënter dan de natuur doen?”

Papierfabrikanten

In de natuurlijke enzymen zorgt ijzer voor de afbraak van lignine. Maar het kunstmatige enzym stuurt een “leger van ijzercomplexen” op de stof af, zegt Weckhuysen. “Dat is de originele stap van de studie. Of het daadwerkelijk op industriële schaal toepasbaar is, is nog de vraag. Daar is nog werk aan de winkel voor de onderzoekers.”

Vooral papierfabrikanten zijn gebaat bij een nieuwe toepassing van lignine. Tot 35 procent van hout bestaat uit lignine, maar fabrikanten filteren het eruit omdat lignine geel kleurt als het in aanraking komt met lucht. Het opgevangen lignine wordt vervolgens verbrand. Zo gaat in de papierindustrie 60 miljoen ton van de grondstof per jaar verloren als afvalstroom. Zonde, wanneer het in nieuwe materialen nog van nut kan zijn.

Meer over

Nu belangrijker dan ooit: steun kwaliteitsjournalistiek.

Neem een abonnement op De Morgen


Op alle artikelen, foto's en video's op demorgen.be rust auteursrecht. Deeplinken kan, maar dan zonder dat onze content in een nieuw frame op uw website verschijnt. Graag enkel de titel van onze website en de titel van het artikel vermelden in de link. Indien u teksten, foto's of video's op een andere manier wenst over te nemen, mail dan naar info@demorgen.be.
DPG Media nv – Mediaplein 1, 2018 Antwerpen – RPR Antwerpen nr. 0432.306.234