Onderzoekers van de Rijksuniversiteit Groningen hebben coatings gemaakt op basis van biomassa. Op deze manier zijn er geen componenten uit aardolie meer nodig om deze beschermlagen te maken.

Op de meeste gebruiksvoorwerpen, van auto’s tot mobiele telefoons, zit een beschermlaagje. De coating voorkomt krasjes, weersinvloeden of slijtagesporen. Het hoofdbestandsdeel is doorgaans acrylaat, afkomstig uit aardolie. 

In samenwerking met verfproducent AkzoNobel hebben onderzoekers van de Rijksuniversiteit Groningen (RUG) coatings gemaakt met een vervanger voor acrylaat die afkomstig is uit biomassa. Ze publiceerden de resultaten afgelopen woensdag in het wetenschappelijke tijdschrift Science Advances.
 

Resthout

Een coating is gemaakt van polymeren, lange ketens van acrylaatmonomeren. De onderzoekers vervingen deze bouwstenen voor monomeren uit biomassa.  ‘Deze monomeren zijn niet nieuw, noch de reactie om ze te maken’, zegt promovendus George Hermens. ‘Maar tot nu toe had niemand bedacht ze te gebruiken als basismateriaal voor coatings.’

De onderzoekers gebruikten een stof die afkomstig is uit resthout, genaamd furfural. Deze stof wordt al op industriële schaal gewonnen uit de biomassa. 
 

Licht, zuurstof en een katalysator

Voor het maken van de tegenhanger van de milieubelastende tegenhanger acrylaat, gebruikten de onderzoekers een groene reactie. ‘Er worden geen schadelijke stoffen gebruikt en ze komen ook niet vrij tijdens de reactie’, zegt Hermens. Alles wat de onderzoekers hiervoor nodig hadden was zichtbaar licht, zuurstof en een katalysator. 

De promovendus maakte hiervoor een opstelling die grotere hoeveelheden monomeren kon maken De uitdaging was daarbij om een groot volume bloot te stellen aan zichtbaar licht. Daarvoor wikkelden de wetenschappers een dunne leiding om een tl- buis. 

‘De leiding is precies dun genoeg dat het licht er helemaal doorheen komt’, zegt Hermens. ‘Door de vloeistof met de chemicaliën en luchtbubbeltjes door de leiding heen te pompen kan de reactie plaatsvinden.’

 

In vier stappen is van bestandsdelen uit biomassa de coating van de onderzoekers te maken. Beeld: George Hermens

 

Waterafstotend

Door de duurzame monomeren uiteindelijk te laten reageren met verschillende alcoholen en vervolgens te polymeriseren onder invloed van  UV-licht vormden de onderzoekers de coatings. ‘De structuren van de alcoholen bepalen waar de coating tegen kan en voor welk oppervlakte de coating geschikt is’, zegt Hermens. ‘Alcoholen met lange koolstofketens zijn hydrofoob en maken daarom een coating die waterafstotend is.’

Uit de tests bij AkzoNobel is gebleken dat de coatings van biomassa evengoed presteren als de traditionele coatings. Daarmee hebben de onderzoekers de potentie van deze monomeren als bouwstenen voor duurzame coatings aangetoond. 
 

Industriële schaal

Nu het de onderzoekers is gelukt de coatings te maken, wil de promovendus zich richten op het opschalen van de opstelling. ‘Uiteindelijk hoop ik deze opstelling uit te werken tot een kleine pilot plant die enkele kilo’s per dag kan produceren’, zegt Hermens. ‘Dit is natuurlijk nog niet te vergelijken met de hoeveelheden die de industrie produceert, maar het is een eerste stap in die richting.’ Hierbij werkt hij veel samen met AkzoNobel, zodat de opstelling makkelijker te vertalen is naar een industriële schaal.

 

Beeld: George Hermens