Geniale oplossing voor plasticafval: we maken plastic van insecten én laten het hen weer afbreken

Stel je voor dat je allerlei soorten plastic kan maken van insecten en dat hun soortgenoten na gebruik de boel weer afbreken. Het is een concept dat dichter bij de werkelijkheid ligt dan we denken.

Amerikaanse wetenschappers hebben veel vooruitgang geboekt met bio-afbreekbaar plastic op basis van volwassen zwarte soldatenvliegen. Die worden tegenwoordig in grote hoeveelheden geteeld in insectenkwekerijen overal ter wereld. De larven van deze vliegen zitten boordevol eiwitten en andere nuttige voedingsstoffen. Ze worden verwerkt in diervoer en zijn in staat om afval te verwerken. Daarvoor zijn er dus veel onvolwassen insecten nodig om larven te maken. Maar de volwassen insecten dienen geen nut en worden weggegooid, ook al bestaan ze uit interessante bouwstoffen.

Pure chitine
De onderzoekers hebben nu een manier gevonden om dit biologische afval als grondstof te gebruiken voor allerlei verschillende biologisch afbreekbare toepassingen. Stoffen als chitine worden uit de insectenkarkassen gehaald, waarna ze na een paar slimme chemische trucjes veranderen in multifunctionele bioplastics. “Mijn vakgroep ontwikkelt al twintig jaar lang methodes om natuurlijke producten, zoals glucose uit suikerriet of bomen, om te zetten in afbreekbare, verteerbare polymeren die uiteindelijk niet in het milieu achterblijven”, zegt hoofdonderzoeker Karen Wooley. “Deze natuurlijke producten worden echter onttrokken uit middelen die ook voor voedsel, brandstof, in de transport- en in de bouwsector gebruikt worden.”

Daarom startte Wooley een zoektocht naar alternatieve bronnen die verder geen nuttige toepassingen hebben om een nog duurzamere grondstof te vinden. Een collega wees haar op de afvalproducten die overblijven bij de industriële teelt van zwarte soldatenvliegen. Deze insecten hebben maar een korte levensduur. Als ze te oud zijn om eitjes te leggen, worden ze gedood en weggegooid. Maar ze blijken een ideaal basismateriaal voor Wooley’s team. “We gebruiken puur biologisch afval en veranderen het in een nuttig bio-afbreekbaar product”, zegt onderzoeker Cassidy Tibbetts van de Texas A&M University.

Op suiker gebaseerde polymeer
In het lab bleek dat de dode vliegen voornamelijk uit chitine bestaan. Dit is een niet-giftige, biologisch afbreekbare, op suiker gebaseerde polymeer die het exoskelet van insecten en schaaldieren versterkt. De stof wordt op dit moment al uit garnalen en krabben gewonnen en gebruikt als basis voor verschillende toepassingen. Tibbetts gebruikt soortgelijke technieken om chitine aan de insectenkarkassen te onttrekken en te zorgen dat een pure vorm van de stof ontstaat, puurder zelfs dan de plakkerige gele substantie die op de gangbare manier uit garnalen en krabben wordt gewonnen. Ook is er geen kans op vis- en schaaldierallergie bij chitine op basis van insecten.

Superabsorberende hydrogel
Het is vervolgens een andere onderzoeker uit het team van Wooley gelukt om de chitine uit de insecten om te zetten in het polymeer chitosan. Polymeren van chitosan blijken nuttige bioplastics. Ze kunnen bijvoorbeeld dienst doen als superabsorberende hydrogel. De onderzoeker heeft zelfs een 3D-polymeernetwerk van hydrogel ontwikkeld dat 47 keer zijn gewicht in water kan opnemen binnen een minuut. Dit product is geschikt om in de akkerbouw te gebruiken, waar het tijdens regenbuien water kan opnemen en langzaam weer kan afgeven aan de gewassen tijdens droge periodes. “Hier in Texas zitten we óf middenin stortregens óf in erg droge periodes, er zit weinig tussenin. Daarom is een superabsorberende hydrogel een geweldige uitvinding. En omdat de gel bio-afbreekbaar is, verdwijnt hij langzaam uit de bodem en dient de stof zelfs als voeding voor de gewassen”, legt Wooley uit.

Circulaire economie
De onderzoekers zijn deze zomer begonnen aan een project om chitine af te breken in kleine suikermoleculen. Hiermee hopen ze bioplastics als polycarbonaat en polyurethaan te maken, die normaal gesproken uit fossiele brandstoffen worden gewonnen. Naast chitine zitten er nog een aantal andere nuttige stoffen in de insectenlijkjes, waar het team zijn zinnen op heeft gezet. Ze zijn van plan allerlei vitaminen, vetten, vetzuren, eiwitten en DNA te recyclen uit de dode insecten.

Insect als bron en opruimer
Wooley’s drijfveer is om zoveel mogelijk van deze chemische bouwstenen te gebruiken, die uiteindelijk van nature uit elkaar vallen als ze niet meer nodig zijn. Op deze manier hoopt ze bij te dragen aan een oplossing voor de plasticvervuiling en zo een belangrijke stap te zetten richting een duurzame, circulaire economie. “Het uiteindelijke doel is dat de insecten het afvalplastic opeten, waarna we ze weer kunnen oogsten en de grondstoffen kunnen gebruiken om nieuwe plastics te fabriceren”, zegt Wooley. “De insecten zijn dan niet alleen de bron, maar ook de verwerker van het afgedankte plastic.”

Bronmateriaal

"Harvesting of naturally-derived building blocks from adult black soldier flies" - ACS
Afbeelding bovenaan dit artikel: Websubstance / Getty (via Canva.com)

Fout gevonden?

Voor jou geselecteerd