Topstories

(advertentie)

Sinds plastic aan het begin van de 19e eeuw werd uitgevonden is de wereld ronduit verslaafd geworden aan dit veelzijdige materiaal. Na gebruik belandt het helaas veel te vaak in de natuur waar het grote schade aanricht aan het leven aldaar. Tijd voor een alternatief dat wél biologisch afbreekbaar is: hennepplastic. Dit is het en zo wordt het gemaakt! 

Plastic is een vloek en een zegen voor de mensheid. Aan de ene kant is het een ideaal en veelzijdig materiaal dat heel goedkoop gemaakt kan worden, en de wereld veel gebracht heeft. Aan de andere kant zitten we met dank aan plastics nu wel met een grote milieucrisis en een drijvende hoeveelheid plastic in de oceanen ter grote van Frankrijk. Volgens Greenpeace wordt er per seconde meer dan 200 kilo plastic in de wereldzeeën en oceanen gedumpt, wat per jaar neerkomt op meer dan 8 miljoen ton plasticafval.

Kortom, er zijn dringend maatregelen nodig om een einde te maken aan de plasticvervuiling en wij moeten allemaal ons steentje bijdragen aan de innovatie, de mentaliteitsverandering en het respect voor het milieu. Biologisch afbreekbaar hennepplastic kan vele plasticsoorten vervangen, terwijl de planten tijdens hun leven CO2 uit de lucht en stikstof uit de grond opnemen. Maar wat is dat hennepplastic precies, welke verschillende soorten hennepplastic zijn er, en hoe wordt het eigenlijk gemaakt?

Hennepcellulose

Cellulose is het meest voorkomende organische polymeer op aarde en vormt een integraal onderdeel van de celwanden van planten en vele algensoorten. Hoewel cellulose voornamelijk wordt gebruikt voor de productie van papier, wordt het ook gebruikt om een breed scala aan verschillende soorten plastic te maken, waaronder celluloid, cellofaan en rayon.

De eerste soorten plastic werden gemaakt van organische en niet-synthetische materialen, en cellulose was toen een belangrijk element in de ontluikende plasticindustrie. Tegenwoordig staan bioplastics weer volop in de belangstelling vanwege hun uiteenlopende voordelen voor het milieu.

Cellofaan, rayon en celluloid

Zowel cellofaan als rayon worden geclassificeerd als geregenereerde cellulosevezels en worden op dezelfde manier geproduceerd voor het maken van cellofaanfolie of rayonvezel. Celluloid wordt vervaardigd door eerst nitrocellulose (cellulosenitraat) te produceren, dat wordt gemengd met kamfer, een veelgebruikte weekmaker, zodat een dichte, vaste thermoplast wordt verkregen die bij verhitting gemakkelijk kan worden gemodelleerd.

Nadat de hennepcellulose is geëxtraheerd, kan deze worden gebruikt voor het maken van cellofaan, rayon, celluloid en diverse aanverwante soorten plastic. Het is bekend dat hennep ongeveer 65-70% cellulose bevat en wordt beschouwd als een goede, veelbelovende bron, voornamelijk door de relatieve duurzaamheid en de lage impact op het milieu. Ter vergelijking: hout bevat ongeveer 40% cellulose, vlas 65-75% en katoen maar liefst 90%.

Hennep groeit sneller dan de meeste boomsoorten en heeft minder bestrijdingsmiddelen nodig dan katoen of vlas. In sommige bodems is er echter een aanzienlijke hoeveelheid kunstmest nodig en ook een relatief grote hoeveelheid water.

Andere producten van hennepcellulose

Cellulose kan worden gebruikt voor de fabricage van vele plastics en verwante materialen. Het verschil in de fysische eigenschappen is grotendeels gelegen in de lengte van de polymeerketens en de mate van kristallisatie.

Cellulose wordt op verschillende manieren gewonnen uit hennep en andere vezelgewassen. De onbewerkte pulp kan worden gehydrolyseerd, waarbij water van 50-90° C wordt toegevoegd om de bestanddelen te scheiden. Ook kan het in een zwak zure oplossing worden ondergedompeld om de kristallijne delen te scheiden van de amorfe delen, waardoor er cellulose nanokristallen worden geproduceerd.

Ook kan er extra warmte en druk op worden uitgeoefend, waardoor er een interessante variant ontstaat die bekend staat als nanocellulose. Dit is een “pseudo-plastic” dat onder normale omstandigheden lijkt op een viskeuze gel, en dat bij schudden of belasting vloeibaarder wordt.

Een flesje van hennepplastic wordt in 73 dagen gecomposteerd.

Nanocellulose of microgefibrilleerde cellulose (MFC) kent een grote verscheidenheid aan potentiële toepassingen. Het kan worden gebruikt als een verstevigend materiaal bij kunststofverbindingen en als een sterk absorberend middel om gemorste olie of olievlekken te verwijderen. Daarnaast kan het gebruikt worden voor de fabricage van sanitaire producten en als een caloriearme stabilisator in de levensmiddelentechnologie.

Zeoform, een Australisch bedrijf, brengt een op cellulose gebaseerd plastic materiaal op de markt dat is vervaardigd met behulp van een eigen gepatenteerd proces, waaronder hennep.

Cellulosevezels worden door hun techniek omgezet in een kneedbaar materiaal met een hoge industriële sterkte, waardoor het kan worden toegepast voor een grote verscheidenheid aan producten. Dit materiaal wordt aangeprezen als 100% niet-toxisch, biologisch afbreekbaar en recyclebaar, omdat het kan worden gecomposteerd en een zeer interessante vorm van koolstofafvang en -vastlegging biedt.

Plastic op basis van hennep

Samengestelde plastic bestaat uit een polymeermatrix, die gebaseerd kan zijn op cellulose of op een reeks andere natuurlijke of synthetische polymeren, en uit versterkingsvezels, die op hun beurt weer van natuurlijke (en voornamelijk uit cellulose bestaande) of synthetische oorsprong kunnen zijn.

Natuurlijke polymeren zijn onder meer teer, schellak, schildpad en vele boomharsen. Natuurlijke vezels zijn onder meer jute, sisal, katoen en vlas. Traditionele anorganische vulstoffen zijn onder andere talk, mica en glasvezel.

Biocomposieten hebben doorgaans ten minste één belangrijke component van biologische oorsprong. Hoewel er 100% organische kunststoffen bestaan, bevatten de meeste enkele synthetische elementen. Meestal wordt een natuurlijke vezel gemengd met een synthetisch polymeer en vervolgens gelabeld als biocomposiet. De verschillende combinaties van natuurlijke vezels en polymeren die gebruikt kunnen worden om bioplastics te maken variëren sterk in dichtheid, treksterkte, hardheid en andere aspecten.

Deze factoren kunnen tijdens het productieproces worden gewijzigd om producten te creëren die geschikt zijn voor een breed scala aan toepassingen. Hieronder valt de fabricage van bouwmaterialen, meubels, muziekinstrumenten, boten, autopanelen, biologisch afbreekbare boodschappentassen, en in de geneeskunde, biocompatibele “ondersteunende structuren” voor de reconstructie van botweefsel.

Hennepvezels worden gebruikt als versteviging bij composietmaterialen en staan bekend om hun treksterkte, in het bijzonder de vrouwelijke plantaardige vezels. De mannelijke plantenvezels zijn fijner, zachter en vaak duurzamer, maar ze zijn ook minder resistent.

Een onderzoek uit 2003 naar composietmaterialen van natuurlijk vezelversterkt polypropyleen (PP) toonde aan dat hennep, kenaf en sisal een treksterkte hebben die vergelijkbaar is met die van traditionele glasvezelcomposieten, en dat hennep beter presteert dan zijn concurrenten op het gebied van impactweerstand.

In 2007 bleek uit een ander onderzoek naar met hennepvezels versterkte PP-composieten, in dit geval met behulp van een materiaal dat bekend staat als met maleïnezuur geënt polypropyleen (MAPP), dat de totale belasting en de mechanische eigenschappen met wel 80% waren toegenomen ten opzichte van traditionele glasvezelcomposieten.

Zuivere biocomposietmaterialen van hennep

Diverse biocomposieten of biomaterialen zijn al volledig samengesteld uit organische stoffen, waaronder hennep, dat wordt gebruikt als vulmateriaal.

In een onderzoek dat in 2003 werd uitgevoerd naar de treksterkte van hennepvezels, werd aangetoond dat deze, als ze worden gealkaliseerd met verdund natriumhydroxide (NaOH) in concentraties van 4-6 %, een grotere treksterkte en hardheid vertonen als ze bij de productie van biocomposietplastics worden gecombineerd met de vloeibare polymeermatrix van de dop van de cashewnoot.

Een groep Koreaanse onderzoekers kondigde in 2007 aan dat er een biocomposiet was gecreëerd op basis van organisch polylactisch zuur (PLA, een belangrijk biologisch afbreekbaar thermoplastisch polyester), verstevigd met hennepvezels. Ook ontdekten zij dat het behandelen van hennepvezels met verdunde alkali hun treksterkte vergrootte. Biocomposietmaterialen bleken sterker en harder te zijn dan kunststoffen die alleen PLA bevatten.

In 2009 kondigde een groep onderzoekers van de Stanford University aan dat er een met hennepvezel verstevigd composiet van biopolyhydroxybutyraat (BHP) was ontwikkeld. Materialen gemaakt van hennep en BHP zijn sterk, zacht, attractief en duurzaam genoeg om te worden gebruikt voor bouw-, meubel- en vloermaterialen.

In een onderzoek in 2014 naar de ontwikkeling van volledig biologisch afbreekbare composietmaterialen met behulp van poly (butyleensuccinaat) (PBSu) als polymeermatrix en hennepvezels en hennepscheven als vulstof, bleek dat zowel de treksterkte als de slagvastheid worden beïnvloed door het soort en de hoeveelheid vulstof die wordt gebruikt. PBSu/Hempagramice verbindingen hadden een hogere biodegradatiegraad dan PBSu/Hennep vezelverbindingen.

Op weg naar een duurzame toekomst

Het is duidelijk dat er nog veel onderzoek moet worden gedaan, voordat de beste duurzame alternatieven voor van aardolie afgeleide kunststoffen worden gerealiseerd. Nieuw onderzoek neemt echter toe nu regeringen en landen over de hele wereld zich meer bewust worden van de noodzaak om het gebruik van petrochemicaliën drastisch te verminderen. En hennep wordt in toenemende mate erkend als een enorm potentieel in onze natuurlijke “toolbox” van veelbelovende gewassen voor bioplastics.

[Dit artikel is een fragment van een artikel over hennepplastic op het Sensi Seeds blog. Openingsbeeld: Jul_g, Shutterstock]

(advertentie)