maandag 19 december 2016

Hoe AMIBM de biobased draad oppakt

Op 9 december 2016 was er op Brightlands Chemelot Campus een feestje. Het Aachen-Maastricht Institute for Biobased Materials (AMIBM) opende een splinternieuw laboratorium voor onderzoek en ontwikkeling van materialen uit plantaardig materiaal. Lees hoe AMIBM hier letterlijk de draad oppakt, biobased natuurlijk.

 Wet spinning line van AMIBM

Het nieuwe laboratorium van AMIBM is gevestigd in een ingrijpend gerenoveerd campusgebouw. Dit gebouw is onderdeel van het complex waarin DSM in 1940 (toen nog vóór alles een mijnbedrijf) met het chemisch onderzoek begon.

En nu wordt die traditie op die plaats voortgezet door AMIBM, een grensoverschrijdende samenwerking tussen Universiteit Maastricht, RWTH Aachen en Fraunhofer: twee vooraanstaande universiteiten en het grootste instituut voor toepassingsgericht onderzoek in Europa.

AMIBM wil traditionele polymere bouwstenen (op basis van fossiele grondstoffen) vervangen door innovatieve en duurzame alternatieven (op basis van biologische grondstoffen). Daartoe werken biologen, chemici, ingenieurs en medici uit 16 landen samen. Zij worden (deels) op de campus opgeleid bij de nieuwe masteropleiding Biobased Materials van de Universiteit Maastricht – in eigen huis, dus.

Vijf onderzoekslijnen
Bij dat onderzoek volgt het instituut de gehele keten van plantenteelt tot hoogwaardige toepassing, waarbij vijf onderzoekslijnen kunnen worden onderscheiden, op elk met een eigen professor.
  1. Moleculaire & toegepaste biotechnologie (Rainer Fischer)
  2. Chemische verwerking & moleculaire opwerking (Stefaan De Wildeman)
  3. Groene chemie & materiaaltoepassing (Sanjay Rastogi)
  4. Polymeertoepassing (Gunnar Seide)
  5. Biobased materialen voor geneeskunde (Stefan Jockelhövel).
1. Moleculaire & toegepaste biotechnologie: nieuwe en gemodificeerde biologische bronnen
Een prachtig voorbeeld is de verwerking van krabschalen, een afvalproduct van de voedselindustrie. Die krabschalen bevatten chitine, een natuurlijk polymeer, dat erg op cellulose lijkt. Uit chitine kan chitosan worden gewonnen, een omzetting die bij AMIBM op een veilige manier enzymatisch wordt uitgevoerd, nadat de chitine met behulp van diepzee-bacteriën is afgebroken. Chitosan is een stof met een antibacteriële werking, een soort geneesmiddel dus.
Stefaan De Wildeman: ”Als ik kijk naar wereld van vandaag, dan schaam ik me voor mijn kinderen. We moeten af van de wat-maakt-het-uit mentaliteit tegenover plastic. Anders wordt dit het einde van de wereld zoals wij die kennen.

2. Chemische verwerking & moleculaire opwerking: nieuwe chemische bouwstenen
Dit betreft onderzoek naar ‘biobased building blocks’ (aromaten) die extra functionaliteit toevoegen aan vezels en coatings. Cruciaal is dat stoffen worden gebruikt die van nature in planten worden aangetroffen.
Sanjay Rastogi: “Te vaak zie ik dat wetenschappers eerst uit biologische bouwstenen een materiaal ontwikkelen en dan beginnen pas na te denken over de mogelijke toepassingen ervan. Dat is verkeerd om. Je wilt toch geen groene fles die lekt omdat het materiaal waarvan het is gemaakt begint te ontbinden.

3. Groene chemie & materiaaltoepassing: nieuwe polymeertechnologie
Onderzoek naar de omzetting van de biobased building blocks in polyethyleen met uitzonderlijke eigenschappen, onder meer wat betreft breuksterkte. Daarvoor moeten de onderzoekers op zoek naar de juiste moleculen, in plantaardig materiaal.

4. Polymeertoepassing: innovatieve technische toepassingen
Een mooi voorbeeld betreft zgn. cellulosic aerogel vezels. Dit zijn polymeren uit plantaardig materiaal die kunnen worden verwerkt tot superdunne laagjes (2000 m2 per gram), uitstekend geschikt voor warmte- en geluidsisolatie. Bij dit onderzoek is het ITA betrokken, het Institut für Textiltechnik van RWTH Aachen.
Stefan Jockelhövel: “De natuur is een fantastische leraar! Luister en leer!

5. Biobased materialen voor geneeskunde: innovatieve medische toepassingen
Biologisch afbreekbare (lees: biobased) polymeren zijn voor de moderne geneeskunde onmisbaar: van plant naar implantaat. Het onderzoek richt zich op de afbraak ervan in het menselijk lichaam. Het AME het instituut Applied Medical Engineering van RWTH Aachen, is bij dit onderzoek betrokken.

Duurzaamheid voorop
AMIBM streeft ernaar dat de uitkomsten van het onderzoek (via spin-offs) vertaald worden naar de industrie. Deze praktische uitkomsten moeten duurzaam zijn. Dat betekent dat de biobased materialen worden opgenomen in een gesloten cirkel:

Grondstof – Fabricage – Transport – Gebruik – Recycling – Grondstof – enz.

Zo sluit AMIBM aan bij de circulaire economie.

 Spinkop van de wet spinning line van AMIBM

Nieuwe apparatuur: wet spinning line

Met de opening van het laboratorium komt nieuwe apparatuur beschikbaar en komen nieuwe initiatieven tot stand. Zo heeft AMIBM voor de ontwikkeling van medische vezels een zgn. ‘bi-component wet spinning line’ geïnstalleerd, een apparaat van bijna 20 meter – uniek in de wereld. Hiermee kunnen biobased vezels op kamertemperatuur worden gesponnen, desgewenst twee verschillende biobased polymeren tegelijkertijd, en worden voorzien van een coating. De vezels kunnen bijvoorbeeld worden gebruikt voor hartkleppen.

Nieuwe initiatieven: BioTex Fieldlab
BioTex Fieldlab is een project van AMIBM, MODINT en CHILL. MODINT te Zeist is de brancheorganisatie voor mode, interieur, tapijt en textiel (600 bedrijven); CHILL op Brightlands Chemelot Campus is de leer-werk omgeving Chemelot Innovation and Learning Labs (mbo, hbo, wo). Het onderzoek richt zich op de ontwikkeling van vezels en garens uit biopolymeren (zoals PLA, PEF, bioPET, bioPA, PT, PBS, PHA). Ook wordt gekeken naar de ontwikkeling van nieuwe textiele productieprocessen en –applicaties.
Er wordt nauw samengewerkt met twee industriële producenten van biopolymeren, Avantium (PEF) en Corbion (PLA), en met bedrijven uit de textielindustrie, zoals Star Sock, Desso, Bonar, Van Puijenbroek, Edel Group, Rinos, Auping en Best Wool Carpets. Het project moet resulteren in een makkelijk toegankelijk laboratorium voor Nederlandse bedrijven uit de textielindustrie.
BioTex Fieldlab vergt een investering van € 2,25 miljoen, waarvan € 760.000 subsidie van EFRO en het rijk.

AMIBM wordt financieel mogelijk gemaakt door de Provincie Limburg en biedt nu al werkgelegenheid voor 50 talenten uit binnen- en buitenland. Lees ook “Vriend van de plant”.