Hoe om te gaan met kleurstoffen in biogebaseerde inkten, coatings of kunststoffen
Er wordt steeds meer gebruikgemaakt van biogebaseerde en biologisch afbreekbare producten. De meeste van deze initiatieven dragen bij aan het verkleinen van de ecologische voetafdruk op onze planeet. Toch worden nog veel onderzoeksaspecten verwaarloosd — dit geldt met name voor additieven die in kleine hoeveelheden worden gebruikt, zoals kleurstoffen. Deze worden vaak in concentraties van minder dan 1% toegepast en hebben daardoor nauwelijks invloed op het biogebaseerde gehalte van het product. Maar ze kunnen wél aanzienlijke milieueffecten veroorzaken!
Met dit artikel willen we productontwerpers informeren over de keuze van kleurstoffen in biogebaseerde en biologisch afbreekbare kunststoffen.
Overweeg je een biogebaseerde kleurstof?
Denk, vóór je overstapt, goed na of deze echt duurzamer is dan synthetische alternatieven. De extractie en zuivering van natuurlijke kleurstoffen kan immers gepaard gaan met schadelijke oplosmiddelen en energie-intensieve processen — natuurlijke indigo is hiervan een bekend voorbeeld. Bovendien vereisen gewassen die kleurstoffen leveren vaak veel landbouwgrond en meststoffen, wat kan concurreren met voedselproductie of biodiversiteit. Gelukkig ontstaan er innovatieve benaderingen. Sommige projecten richten zich op het gebruik van landbouwafval of multifunctionele gewassen, met een grondige evaluatie van de milieu-impact.
Een voorbeeld hiervan is het Curcol-project, dat curcumine gebruikt als basis voor de ontwikkeling van biogebaseerde, biologisch afbreekbare kleurstoffen in levendige gele, blauwe en rode tinten.
Levenscyclusanalyse (LCA)
Uit LCA-studies blijkt dat biogebaseerde indigo milieutechnisch juist slechter scoort dan synthetische indigo. Dit komt onder andere door het landgebruik, het gebruik van oplosmiddelen bij de extractie en de energie-intensieve zuiveringsstappen. Onafhankelijke en betrouwbare LCA-studies zijn echter nog steeds moeilijk te vinden.
© BASF
Kleurstoffen en pigmenten zijn totaal verschillende soorten kleurstoffen
Een kleurstof (dye) is een molecuul dat oplost in het medium en geen vaste deeltjes vormt. Een pigment daarentegen is een onoplosbaar deeltje dat zeer fijn gemalen is en verspreid wordt in het medium. Dispersiekleurstoffen lossen bijvoorbeeld op in PET-kunststoffen, waarbij ze bij lage concentraties heldere kleuren geven. Omdat ze echter geen dekking geven, blijven deze kunststoffen doorschijnend. Pigmenten daarentegen lossen niet op in de kunststof, blijven aanwezig als vaste deeltjes en kunnen zich niet door het materiaal verplaatsen. Doordat ze moeilijker in de kunststof te integreren zijn, kunnen ze zich ook moeilijker verspreiden of migreren.
Vermijd giftige chemicaliën, kleurstoffen en pigmenten
Omwille van ecotoxiciteit moeten pigmenten op basis van zware metalen niet worden toegepast in kunststoffen. Bij biologisch afbreekbare kunststoffen zijn deze pigmenten zelfs verboden of sterk beperkt in gebruik. Er bestaan echter nog steeds veel pigmenten die wel zijn toegestaan, omdat ze nauwelijks tot geen invloed hebben op composteerbaarheid. Voorbeelden zijn ijzeroxiden (gele en rode oker) of aluminiumsalzen (zoals ultramarijnblauw). Deze pigmenten bevatten geen koolstof en beïnvloeden dus de berekening van het biogebaseerde gehalte niet. Dit is anders bij kleurstoffen, die bijna altijd uit organische moleculen bestaan en dus als “fossiele” toevoeging aan biogebaseerde kunststoffen worden beschouwd.
Denk na over de end-of-life fase
Houd er rekening mee dat zowel kleurstoffen als pigmenten in het polymeer aanwezig blijven, zelfs na het einde van de levensduur. Dit heeft serieuze gevolgen, vooral voor biologisch afbreekbare kunststoffen. Zo kan een kunststof afbreken, maar blijven de pigmenten achter in de bodem. Voor veel kleurstoffen geldt bovendien dat ze zeer traag of zelfs helemaal niet biologisch afbreken. Ook in gerecycleerde polymeren blijven zowel kleurstoffen als pigmenten aanwezig, wat de kwaliteit van het gerecycleerde materiaal verlaagt. Dit is de reden waarom gerecycleerde kunststofkorrels vaak een dof grijze kleur hebben — een gevolg van het samenkomen van allerlei kleuren in gerecycleerde producten. Daarom richten veel onderzoeksprojecten zich tegenwoordig op het verwijderen van kleurstoffen, pigmenten én andere additieven uit gerecycleerde kunststoffen.
