13 april 2019

Mogelijk duurzaam alternatief voor plastic

Nieuw nanopapier is doorzichtig en UV-werend

Een nieuw soort papier met cellulosevezels van enkele nanometers dik heeft de potentie om een duurzaam alternatief te worden voor plastic verpakkingen. Natuurkundigen van de Universiteit Utrecht ontwikkelden het volledig biologische materiaal samen met Unilever en de Universiteit van Amsterdam. Het is gepubliceerd in het tijdschrift ACS Applied Polymer Materials.

Doug Hayden

Veel verse etenswaren zijn verpakt in doorzichtig plastic. Dat materiaal heeft twee grote voordelen: het houdt etenswaren vers en toch kun je van de buitenkant goed zien wat er in de verpakking zit. Maar duurzaam is het niet. Direct na opening gaat het de prullenbak in.

Cellulose uit sinaasappelschillen

Douglas Hayden is promovendus bij het Debye Instituut voor Nanomaterialen van de Universiteit Utrecht (UU). Samen met collega Srivatssan Mohan ontwikkelde hij een mogelijk duurzaam alternatief voor dit soort plastic verpakkingsmaterialen. “Het is gemaakt van cellulose uit de binnenkant van sinaasappelschillen. Cellulose is de hoofdcomponent van papier en volledig biologisch afbreekbaar, maar ons ‘nanopapier’ is gemaakt uit vezels die duizend keer zo dun zijn als de vezels in normaal papier. Dat maakt het materiaal doorzichtig.”

Eenvoudig productieproces

Om goed bruikbaar te zijn als verpakkingsmateriaal van voedsel, moet het papier ook in staat zijn om voedsel vers te houden. Daarvoor moet het UV-licht kunnen blokken. “In het nanopapier zitten UV-absorberende nanodeeltjes. Die zijn gemakkelijk te maken van cellulose met behulp van ethanol, ofwel alcohol, en water.” Ook de rest van het productieproces is eigenlijk kinderlijk eenvoudig. Hayden: “Wij hebben die nanodeeltjes toegevoegd aan het cellulosemengsel en door een filter gedruppeld. Daarna ging de substantie tien minuten in een oven van 50 graden Celsius en resulteerde in dit doorzichtige en UV-werende nanopapier. Het procedé is ook heel gemakkelijk op te schalen.”

Dat dit doorzichtige nanopapier biologisch afbreekbaar is, zou ervoor kunnen zorgen dat nanomaterialen meer geaccepteerd worden in alledaagse toepassingen.
Arnout Imhof

Nu nog dun en niet watervast

Arnout Imhof, de begeleider van Hayden in de onderzoeksgroep Soft Condensed Matter aan de UU, hoopt dat dit onderzoeksresultaat kan zorgen dat nanomaterialen meer geaccepteerd worden in alledaagse toepassingen. “Juist dat dit nanopapier biologisch afbreekbaar is, zou daarbij kunnen helpen.” Er is overigens nog wel een paar uitdagingen te beslechten om het papier commercieel bruikbaar te maken. Om te voorkomen dat voedsel uitdroogt, zou het materiaal in de eerste plaats nog meer waterafstotend moeten zijn, zodat het geen water doorlaat. “Het is daar wel beter in dan gewoon papier, maar nog niet goed genoeg voor het vershouden van groente en fruit”, aldus Imhof. Hayden ziet nog een ander ontwikkelpunt: “Het papier is nu nog tien keer zo dun als het papier dat in de printer gaat, ofwel enkele micrometers. Daardoor is het niet sterk genoeg voor de supermarkt. Maar we weten dat het kan, sterk doorzichtig papier.”

Publicatie

Fully Biobased Highly Transparent Nanopaper with UV-Blocking Functionality
Douglas R. Hayden, Srivatssan Mohan, Arnout Imhof, Krassimir P. Velikov, ACS Appl. Polym. Mater. 20191 (4), pp 641–646
Alle onderzoekers zijn verbonden aan de Universiteit Utrecht.

Dit onderzoek is onderdeel van het strategisch thema Pathways to Sustainability van de Universiteit Utrecht.