Close-up van waterdruppels op een hydrofobe en oleofobe textieloppervlakte, illustrerend het doel van het BIOSUPHYOL-industrieel onderzoeksproject naar biogebaseerde en PFAS-vrije coatings.

Lopend

BIOSUPHYOL | Biogebaseerde, PFAS-vrije coatings

Gefinancierd door

BIObased SUPerHYdrofobe en OLeofobe coatings: veilige en circulaire coatingalternatieven voor papier en textiel

Hoofddoel van het BIOSUPHYOL-onderzoeksproject is de ontwikkeling van superhydrofobe en oleofobe coatings zonder PFAS-verbindingen. In een eerste fase ligt de focus op papier en textiel, twee grote bronnen van PFAS-vervuiling. De coating combineert laag-energetische biogebaseerde verbindingen met cellulosemicrovezels om de gewenste eigenschappen te verkrijgen. Voor toepassingen die lang moeten meegaan (bv. hoge slijtvastheid en/of wasbestendigheid) zal een extra vernettingsstap worden toegevoegd. De zo verkregen materialen zullen veilig zijn en aan de toekomstige regelgeving voldoen. Hun circulaire meerwaarde zit in de verbeterde recycleerbaarheid en het potentieel voor hergebruik.

Context

Per- en polyfluoralkylverbindingen (PFAS) zijn een groep van duizenden stoffen met bepaalde zeer specifieke eigenschappen waaronder het vermogen om onder meer een hoge hydrofobiciteit en oleofobiciteit te verminderen, onontvlambaarheid, een hoge stabiliteit en lage reactiviteit.

Sommige van die eigenschappen of combinaties van eigenschappen zijn specifiek voor bepaalde groepen PFAS, en maken ze uitermate geschikt voor een brede waaier van toepassingen zoals elektronica, textiel, antischuimmiddelen, papier, verpakkingen, coatings, blusschuim enz. Maar de inherente toxiciteit van deze verbindingen (kankerverwekkend) wordt versterkt door hun hoge stabiliteit, die maakt dat ze lang in het milieu aanwezig blijven. Daarom moet hun gebruik dringend tot het absolute minimum worden beperkt.

Doelstellingen en resultaten

Dit project onderzoekt het gebruik van biogebaseerde cellulosemicrovezels (CMF), oppervlakte-geënt met niet-toxische/niet-persistente laag-energetische verbindingen. In een eerste fase wordt gestreefd naar 80 tot 100% biogebaseerde inhoud. De verbindingen, waaronder vetzuren en hydrofobe eiwitten, zijn geformuleerd voor gebruik als mechanisch duurzame coatings met gecombineerde functies zoals superhydrofobiciteit en oleofobiciteit.

Deze verbindingen zijn voornamelijk bestemd voor gebruik in de textielsector en voor papieren verpakkingen. Waarschijnlijk kunnen deze materialen en methodologieën ook worden toegepast op andere materialen zoals metalen, staal, glas en hout. De gemodificeerde CMF-structuren (of combinaties ervan) bezitten het potentieel om superhydrofobiciteit en oleofobiciteit in dezelfde coating te verenigen, afhankelijk van de materiaalkeuze en de toepassingsprocedures. Dit kan worden bereikt door de oppervlaktechemie en de oppervlaktetopografie (bv. ruwheid of via gecontroleerde patronen) aan te sturen.

Het uiteindelijke doel van het BIOSUPHYOL-project is om een platform voor op CMF gebaseerde materialen en beschermende coatingsystemen te ontwikkelen die PFAS vervangen op TRL 3. Tijdens de gehele duur van het project zullen wij een evaluatie volgens het principe 'veilig en duurzaam door ontwerp (SSbD)' uitvoeren om te garanderen dat de oplossing geen significante schade toebrengt aan het milieu (in overeenstemming met het Europese DNSH-beginsel) en dat ze atoxisch is voor mens en milieu.

Aanpak

©Sirris

Doelgroep

Dit project heeft als doel alternatieven voor PFAS in beschermende coatings te ontwikkelen voor de volgende sectoren:

Papierfabrieken zijn een belangrijke bron van PFAS; Er zijn alternatieven nodig voor papieren en kartonnen verpakkingen met barrièrecoatings tegen water, vet en olie (bv. pizzadozen, papieren wikkels voor fastfood, papieren bekers, broodverpakkingen enz.).
Het gebruik van diezelfde materialen voor textiel zorgt voor water- en olieafstotendheid, vlekbestendigheid en vlamvertraging (bv. beschermende kleding).
De ontwikkelde methodologie zal ook voor andere sectoren worden toegepast door diverse substraten te gebruiken. Wanneer ze eenmaal geschikt is voor metalen, staal, glas of hout, zal deze technologie relevant worden voor toepassingen in de bouw- en constructiesector. Ze zal zorgen voor zelfreinigende eigenschappen, verouderingsbestendigheid, corrosiewerende effecten, bestand tegen chemicaliën en weerbestendigheid.

Het vervangen van PFAS in verpakkingen op basis van papier en in textiel is een prioriteit. Deze producten komen rechtstreeks in contact met consumenten. Bovendien kunnen PFAS in het milieu vrijkomen tijdens het gebruik en/of aan het einde van de nuttige levensduur.