De PLA-wereld is, net zoals bij andere bioplastics-materialen, snel evoluerend op verschillende gebieden. Op het niveau van grondstof wordt enerzijds onderzoek uitgevoerd naar het aanwenden van verschillende koolstofbronnen, die gebruikt kunnen worden door melkzuurbacteriën en schimmels in de fermentatietechnologie voor productie van melkzuur. Naast maïs als grondstof kan hierbij gedacht worden aan melasse, wei, resten van de suikerrietproductie en nevenstromen bij de aardappelverwerking. Anderzijds, en hieraan gekoppeld tracht men via genetische technieken de melkzuurproductie door deze bacteriën en schimmels te verhogen.
Op het niveau van de polymerisatiestap van melkzuur naar polymelkzuur (Poly Lactic Acid) wordt onderzoek verricht naar verschillende katalysatoren die het polymerisatieproces kunnen verbeteren. Verder is het verhogen van de hitteresistentie van PLA een belangrijke onderzoekspeiler. Hierbij tracht men de twee vormen waarin melkzuur voorkomt (D-melkzuur en L-melkzuur) in een bepaalde verhouding aan te brengen in het polymeer PLA, zodat een hogere kristalliniteit bekomen wordt met resulterende verhoogde hitteresistentie. De hitteresistentie kan ook nog na polymerisatie in zeker mate aangepast worden door bijvoorbeeld minerale vulstoffen of natuurlijke vezels toe te voegen tijdens extrusie. Verder kan het materiaal na extrusie verstrekt worden. Deze laatste is tevens een techniek om de gasbarrière-eigenschappen verbeteren. Andere onderzochte technieken om de gasbarrière te verhogen is het incorporeren van nanopartikels in de PLA-matrix, het lamineren, co-extruderen of mengen met andere (bioplastic)-materialen en het aanbrengen van coatings.
Naar het verbeteren van de flexibiliteit van PLA toe worden reeds verschillende laag moleculaire weekmakers zoals glycerol, sorbitol en triethyl citraat gebruikt. Daarnaast wordt onderzoek verricht naar het incorporeren van polyethyleenglycol (PEG), glucoso monoesters en vetzuuresters voor het verhogen van de flexibiliteit en impactsterkte. Ook op het niveau van afvalverwerking worden verschillende processen onderzocht zoals verhitting. Hierbij wordt door middel van kokend water of stoom PLA gehydrolyseerd tot melkzuur dat opnieuw kan aangewend worden voor de productie van nieuwe PLA korrels. Een andere afvalverwerkingsoptie is compostering waarbij onder andere onderzoek gebeurt naar bacteriën, gisten en schimmels die zo efficiënt mogelijk PLA kunnen afbreken.
Via verschillende onderzoekspistes, waarvan een aantal werden aangehaald in dit artikel, tracht men de toepasbaarheid van bioplastics te vergroten. Hierbij mag zeker niet uit het oog verloren worden dat de prijs ook een belangrijke factor is voor de toepasbaarheid van bioplastics. Specifiek naar gasbarrière- en vochtbarrière-eigenschappen loopt bij Pack4Food een wetenschappelijke studie (IWT - Collectief Onderzoek) omtrent de toepasbaarheid van multilaagsbioplastics voor het verpakken van levensmiddelen. Deze studie heeft tot doel om bij de verschillende stakeholders binnen de voedingsindustrie de kennis te verhogen omtrent welk type van (multilaags-)bioplastics geschikt is voor welke type van levensmiddelengroepen, zodat voedingsproducenten maar ook verpakkingsproducenten een overzicht krijgen over de huidige mogelijkheden van bioplastics.
Bronnen
- Nampoothiri, K.M., Nair, N.R., John, R.P. (2010). An overview of the recent developments in polylactide (PLA) research. Bioresource Technology, 101, 8493-8501.
- Pack4Food (www.pack4food.be)