Biofoamparels

Samengesteld door: JW van de Groep

Uitleg materiaal

Biofoamparels is een lichtgewicht, biologisch afbreekbaar isolatiemateriaal. Het vertoont een grote gelijkenis met EPS isolatiematerialen. De parels zijn meestal gemaakt van biogebaseerde polymeren of natuurlijke materialen zoals zetmeel of cellulose. Ze worden vaak gebruikt in:

1. Verpakking: Biofoam parels dienen als een duurzaam alternatief voor polystyreen of plastic schuim, en worden gebruikt om goederen te beschermen tijdens het transport.

2. Landbouw: Ze worden gebruikt als bodemverbeteraar of hydrocultuur groeimedium om de bodemverluchting en waterretentie te verbeteren.

3. Bouw: Biofoam parels worden opgenomen in lichtgewicht beton of isolatiematerialen om de thermische eigenschappen te verbeteren en het totale gewicht te verminderen.

4. Consumentenproducten: Ze zijn te vinden in producten zoals zitzakken, kussens en matrassen, en bieden comfort en ondersteuning terwijl ze milieuvriendelijk zijn.

Voordelen van Biofoamparels:

• Biologische afbreekbaarheid: Biofoam parels breken op natuurlijke wijze af zonder schadelijke residuen achter te laten.

• Verminderde Milieu-impact: Hun productie- en afbraakprocessen zijn milieuvriendelijker in vergelijking met traditionele synthetische materialen.

• Hernieuwbare Bronnen: Ze worden gemaakt van hernieuwbare bronnen, wat de afhankelijkheid van fossiele brandstoffen vermindert.

Vergelijk met EPS

Chemische stoffen die in biofoam kunnen zitten:

1. Biopolymeren:

   • Zetmeel: Vaak afgeleid van maïs, aardappelen of andere planten.

   • Cellulose: Afkomstig van houtpulp of plantaardige vezels.

   • Polymelkzuur (PLA): Een veelgebruikt biopolymeer dat wordt geproduceerd door fermentatie van plantaardige suikers.

2. Additieven:

   • Plasticizers (weekmakers): Stoffen zoals glycerol kunnen worden toegevoegd om de flexibiliteit en verwerkbaarheid van de biopolymeren te verbeteren.

   • Compatibilizers: Deze kunnen worden toegevoegd om de mengbaarheid van verschillende polymeren te verbeteren.

   • Stabilisatoren: Chemische stoffen die de stabiliteit van het materiaal tijdens productie en gebruik verbeteren.

   • Schuimmiddelen: Stoffen die helpen bij het creëren van de schuimstructuur tijdens de productie. Deze kunnen zowel fysisch (bijv. gas) als chemisch (bijv. bicarbonaat) van aard zijn.

3. Vulstoffen en Versterkers:

   • Natuurlijke Vezels: Zoals houtvezels of vezels van andere planten om de sterkte en stijfheid van het materiaal te verbeteren.

   • Mineralen: Zoals krijt of talk kunnen worden toegevoegd om de eigenschappen van het schuim aan te passen.

4. Kleurstoffen en Pigmenten:

   • Natuurlijke Kleurstoffen: Hoewel minder vaak gebruikt, kunnen natuurlijke kleurstoffen en pigmenten worden toegevoegd om het materiaal te kleuren.

Hoewel biofoampearls voornamelijk bestaan uit hernieuwbare en biologisch afbreekbare materialen, is het belangrijk te erkennen dat de toevoeging van sommige chemische stoffen noodzakelijk kan zijn om de gewenste fysieke en chemische eigenschappen te bereiken. Deze additieven zijn echter meestal in kleine hoeveelheden aanwezig maar kunnen wel degelijk schadelijk zijn.

Verdiepingsslag additieven

Soorten

Veelvoorkomende Additieven en Hun Toepassingen

1. Plasticizers (Weekmakers)

   • Veelgebruikte Stoffen: Glycerol, Sorbitol

   • Hoeveelheid: Meestal 5-20% van het totale gewicht

   • Toepassing: Verhogen de flexibiliteit en verwerkbaarheid van biopolymeren.

   • Schadelijkheid: Over het algemeen laag. Glycerol en sorbitol zijn relatief veilige stoffen en worden vaak in de voedingsindustrie gebruikt.

2. Compatibilizers

   • Veelgebruikte Stoffen: Polyethyleen-graft-maleïnezuuranhydride (PE-g-MA), polypropyleen-graft-maleïnezuuranhydride (PP-g-MA)

   • Hoeveelheid: 1-5% van het totale gewicht

   • Toepassing: Verbeteren de mengbaarheid van verschillende polymeren.

   • Schadelijkheid: Matig. Compatibilizers kunnen mild irriterend zijn voor de huid en ogen, maar hebben doorgaans geen ernstige lange termijn effecten bij normaal gebruik.

3. Stabilisatoren

   • Veelgebruikte Stoffen: Antioxidanten zoals BHT (butylhydroxytolueen), fosfieten

   • Hoeveelheid: 0.1-1% van het totale gewicht

   • Toepassing: Beschermen het materiaal tegen degradatie door hitte, licht of oxidatie.

   • Schadelijkheid: Kan variëren. Sommige antioxidanten zoals BHT zijn controversieel en kunnen bij hoge blootstelling gezondheidsrisico's met zich meebrengen, zoals verstoring van hormoonfuncties.

4. Schuimmiddelen

   • Veelgebruikte Stoffen: Koolstofdioxide (CO2), pentaan, azodicarbonamide

   • Hoeveelheid: Variabel, afhankelijk van de gewenste schuimdichtheid

   • Toepassing: Creëren de schuimstructuur door gasvorming.

   • Schadelijkheid: Koolstofdioxide is niet schadelijk bij lage concentraties, maar pentaan en azodicarbonamide kunnen vluchtige organische stoffen (VOS) vrijgeven die schadelijk kunnen zijn bij inademing.

5. Vulstoffen en Versterkers

   • Veelgebruikte Stoffen: Krijt, talk, natuurlijke vezels (bijv. houtvezels)

   • Hoeveelheid: 10-50% van het totale gewicht

   • Toepassing: Versterken het materiaal en verbeteren de mechanische eigenschappen.

   • Schadelijkheid: Over het algemeen laag. Krijt en talk zijn inerte stoffen, hoewel inademing van fijne deeltjes kan leiden tot irritatie van de luchtwegen.

6. Kleurstoffen en Pigmenten

   • Veelgebruikte Stoffen: IJzeroxiden, titaniumdioxide, natuurlijke kleurstoffen

   • Hoeveelheid: 0.1-5% van het totale gewicht

   • Toepassing: Kleuren van het materiaal voor esthetische doeleinden.

   • Schadelijkheid: Afhankelijk van de kleurstof. IJzeroxiden en titaniumdioxide zijn over het algemeen veilig, maar sommige synthetische kleurstoffen kunnen toxisch zijn bij hoge blootstelling.

Schadelijkheid voor Mens en Milieu

• Plasticizers: Glycerol en sorbitol zijn over het algemeen veilig en biologisch afbreekbaar, met een laag risico voor zowel mens als milieu.

• Compatibilizers: Matig risico. Ze zijn vaak biologisch afbreekbaar, maar kunnen bij productie en verwerking irriterend zijn.

• Stabilisatoren: Variabel risico. BHT en sommige fosfieten kunnen milieuschadelijk zijn en hebben mogelijk hormonale effecten bij hoge blootstelling.

• Schuimmiddelen: Koolstofdioxide is milieuvriendelijk, maar pentaan en azodicarbonamide kunnen VOS vrijgeven die schadelijk zijn voor de gezondheid en bijdragen aan smogvorming.

• Vulstoffen en Versterkers: Laag risico. Deze stoffen zijn meestal inerte en biologisch afbreekbaar, hoewel fijnstof inademing schadelijk kan zijn.

• Kleurstoffen en Pigmenten: Variabel risico. Natuurlijke kleurstoffen zijn meestal veilig, maar sommige synthetische kleurstoffen kunnen toxisch zijn.

De schadelijkheid van additieven in biofoam hangt af van de specifieke stoffen die worden gebruikt en hun concentraties. Hieronder een overzicht van de mogelijke risico's bij hergebruik, verbranding of wanneer ze in het milieu terechtkomen:

1. Hergebruik:

   • Veiligheid bij Contact: De meeste additieven in biofoam pearls zijn redelijk milieuvriendelijk en veilig. Bij normaal gebruik en hergebruik is de kans op schadelijke effecten meestal klein. Additieven zoals glycerol (een veelgebruikte weekmaker) zijn over het algemeen veilig.

   • Langdurige Blootstelling: Bij langdurige blootstelling of bij herhaald gebruik kan er een klein risico zijn dat sommige additieven vrijkomen. Het is belangrijk om de producten niet te gebruiken voor toepassingen waarbij direct contact met voedsel of de menselijke huid langdurig plaatsvindt, tenzij ze als veilig zijn gecertificeerd voor dergelijke toepassingen.

2. Verbranding:

   • Toxische Emissies: Bij verbranding kunnen sommige additieven schadelijke stoffen vrijgeven. Bijvoorbeeld, hoewel de basiscomponenten van biofoam pearls biologisch afbreekbaar zijn, kunnen bepaalde additieven zoals stabilisatoren en kleurstoffen bij verbranding giftige dampen en gassen uitstoten, waaronder koolstofmonoxide, kooldioxide, en mogelijk andere schadelijke chemicaliën afhankelijk van hun samenstelling.

   • Verbrandingsomstandigheden: De mate van schadelijkheid hangt af van de verbrandingsomstandigheden (temperatuur, zuurstofvoorziening). Bij onvolledige verbranding kan de uitstoot van schadelijke stoffen hoger zijn.

3. Milieu-impact:

   • Biodegradeerbaarheid: De meeste biofoam pearls zijn ontworpen om biologisch afbreekbaar te zijn, wat betekent dat ze in de natuurlijke omgeving door micro-organismen kunnen worden afgebroken. De additieven die worden gebruikt, zijn vaak ook gekozen om biologisch afbreekbaar te zijn.

   • Persistente Chemicaliën: Sommige additieven kunnen echter persistent zijn en niet snel afbreken, wat kan leiden tot ophoping in het milieu. Dit hangt af van de specifieke chemische samenstelling van de additieven.

   • Ecotoxiciteit: Hoewel de meeste additieven in biofoam pearls relatief veilig zijn, kunnen sommige stoffen ecotoxische effecten hebben, zoals het verstoren van aquatische ecosystemen of het beïnvloeden van bodemgezondheid als ze in grote hoeveelheden terechtkomen.

Samenvatting

• Hergebruik: Over het algemeen veilig bij normaal gebruik, maar langdurige blootstelling moet worden vermeden zonder certificering.

• Verbranding: Kan schadelijke stoffen vrijgeven, vooral bij onvolledige verbranding. Het is beter om biofoam pearls te composteren of te recyclen dan te verbranden.

• Milieu-impact: Biologisch afbreekbaar, maar sommige additieven kunnen persistent zijn en ecotoxische effecten hebben.

Aanbevelingen

• Kies gecertificeerde producten: Gebruik biofoam pearls die zijn gecertificeerd voor veilig gebruik en biologische afbreekbaarheid.

• Vermijd verbranding: Kies voor compostering of recycling in plaats van verbranding om de uitstoot van schadelijke stoffen te minimaliseren.

• Beperkt gebruik in gevoelige toepassingen: Vermijd langdurig direct contact met voedsel of huid, tenzij specifiek veilig bevonden.

ALTERNATIEVEN

1. PLA Foam (Polymelkzuur) - in ontwikkeling voor bouwmateriaal - kansrijkheid groot

• Grondstof: Gemaakt van hernieuwbare bronnen zoals maïs, suikerriet, of suikerrietbieten.

• Eigenschappen: Biologisch afbreekbaar, goede mechanische eigenschappen, vochtbestendig tot op zekere hoogte.

• Toepassingen: Bouwisolatie, verpakkingen, wegwerpservies.

• Voordelen: Laag in CO2-uitstoot, composteerbaar onder industriële omstandigheden, goede thermische isolatie.

• Nadelen: Vereist industriële composteerfaciliteiten voor volledige afbraak, beperkt bestand tegen hoge temperaturen. Nog niet kostencompetitief door ontbreken schaal.

• Voorbeelden: Phoamlabs / Useon).

• Wetenschappelijk artikel: Nature

2. Mycelium Foam - in ontwikkeling voor bouwmateriaal - kansrijkheid: klein

• Grondstof: Gemaakt van schimmelmycelium dat groeit op organische substraten zoals landbouwafval.

• Eigenschappen: Biologisch afbreekbaar, duurzaam, goede isolerende eigenschappen, vochtbestendig.

• Toepassingen: Bouwisolatie, verpakkingsmateriaal, meubelvulling.

• Voordelen: Volledig biologisch afbreekbaar, kan lokaal geproduceerd worden, uitstekende thermische en akoestische isolatie.

• Nadelen: Variabiliteit in eigenschappen afhankelijk van de productieomstandigheden, productieproces tijdrovend en kostbaar (pasteurisatie nodig). Niet kostencompetitief. Waarschijnlijk levert grondstof in andere sectoren hogere opbrengsten.

• Op basis van beschikbare informatie bevindt mycelium schuim voor bouwtoepassingen zich waarschijnlijk tussen TRL 6 en TRL 7. Dit betekent dat het materiaal in de demonstratiefase is, met pilotprojecten en validaties in relevante omgevingen, maar nog niet volledig commercieel beschikbaar is voor grootschalige bouwtoepassingen. Verdere onderzoek en ontwikkeling zijn nodig om de prestaties en duurzaamheid van mycelium schuim in diverse bouwomstandigheden te bevestigen en de technologie naar een hoger TRL-niveau te brengen en te toetsen op commerciële haalbaarheid.

3. Zetmeelschuim

• Grondstof: Gemaakt van zetmeel, meestal afkomstig van maïs, aardappelen, of tapioca.

• Eigenschappen: Biologisch afbreekbaar, goede dempende eigenschappen, vochtbestendig tot op zekere hoogte.

• Toepassingen: Bouwisolatie, verpakkingsmateriaal.

• Voordelen: Biologisch afbreekbaar in zowel huishoudelijke als industriële composteeromstandigheden, goedkoop.

• Nadelen: Kan vochtgevoelig zijn, lagere mechanische sterkte vergeleken met conventionele kunststoffen. Gebruikt gewassen die primair zijn bedoeld voor voedsel en verdringt om die reden ook voedselgewassen.

• TRL: Op basis van beschikbare informatie bevindt zetmeelschuim voor bouwtoepassingen zich waarschijnlijk tussen TRL 5 en TRL 7. Dit betekent dat het materiaal zich in de demonstratiefase bevindt, met een aantal succesvolle pilotprojecten en validaties in relevante omgevingen, maar nog niet volledig commercieel beschikbaar is voor grootschalige bouwtoepassingen. Verdere onderzoek en ontwikkeling zijn nodig om de prestaties en duurzaamheid van zetmeelschuim in diverse bouwomstandigheden te bevestigen en de technologie naar een hoger TRL-niveau te brengen.

• Voorbeelden: nog niet van toepassing

• Fabrikanten: alleen nog verpakkingen Green Cell Foam

5. Cork (Kurkschors)

• Grondstof: Gemaakt van de schors van de kurkeik.

• Eigenschappen: Biologisch afbreekbaar, hernieuwbaar, uitstekende thermische en akoestische isolatie, vochtbestendig.

• Toepassingen: Bouwisolatie, vloeren, wanden, dakisolatie.

• Voordelen: Volledig natuurlijk en hernieuwbaar, hoge isolatiewaarde, brandwerend.

• Nadelen: Beperkte beschikbaarheid afhankelijk van regio, hoge kosten.