Biologiskt nedbrytbar plast är väldigt trendigt. Men det finns fortfarande väldigt få hållbara alternativ för produkter som innehåller skumplast. ETH Pioneer Fellow Zuzana Sediva utvecklar en process som en dag skulle kunna användas för att göra skosulor och yogamattor av organiskt avfall.

Zuzana Sediva älskar pistagenötter. "Det fanns en tid när jag brukade plocka dem på Sicilien och ta hem dem för att göra glass, " minns hon. Då, hon hade ingen aning om att denna passion senare skulle ge inspirationen till hennes avhandling – och i slutändan även för hennes affärsidé.

Men låt oss ta det ett steg i taget:ETH-forskaren utvecklar en metod genom vilken grönt avfall kan bearbetas till biologiskt nedbrytbar skumplast som kan användas i bilindustrin eller byggandet, men också för att tillverka skosulor, leksaker, yogamattor, förpackningar eller madrasser. Med andra ord:alla produkter som kräver resår, dämpningsegenskap som tillhandahålls av skummaterial.

För närvarande tenderar dessa material fortfarande att tillverkas av fossila resurser, med tillägg av syntetiska material. De resulterande produkterna har en enorm miljöpåverkan, eftersom det tar decennier eller till och med århundraden för plasten att bryta ner till mikropartiklar, och de kommer aldrig att försämras helt. Vidare, det är mycket utmanande att återvinna produkter gjorda av skumplast.

Sedivas lösning är hållbar i två avseenden:för det första, biomassan som används i hennes process är en naturlig avfallsprodukt som delvis kommer från jordbruket. Så ingen ytterligare markodling är nödvändig. Andra, det organiska skummaterialet bryts ner mycket snabbare än konventionell skumplast.

Innovativt drivmedel från gas och vatten

Bioplaster blomstrar:globala produktionsvolymer växer med cirka 20 till 30 procent varje år. Men det finns för närvarande väldigt få hållbara alternativ till skumplast, främst för att den kemiska tillverkningsprocessen kräver råvaror med mycket specifika egenskaper. Konventionell plast börjar skumma när ett drivmedel tillsätts, vanligtvis under hög temperatur och högt tryck. Däremot organiskt avfall är vanligtvis värmekänsligt och kan inte behandlas vid så höga temperaturer. "Det är mycket svårt att uppnå önskad elasticitet av skum med hjälp av biomassa, " förklarar Sediva.

Sedivas lösning innebär användning av ett nytt drivmedel som tillsätts under tillverkningsprocessen och gör att biomassan kan skumma vid lägre temperaturer. Biodrivmedlet är helt grönt, till skillnad från de syntetiska tillsatser som används vid tillverkning av skumplast. Den är baserad på en blandning av gas och vatten som Sediva utvecklade som en del av sin avhandling vid ETH Zürich. Förra året ansökte hon om patent på det, i samarbete med ETH.

Om skummaterial gjorda av organiskt avfall ska uppnå en hög elasticitetsnivå, ett exakt "recept" måste följas. Det inkluderar det specialdesignade drivmedlet, en organiskt avfallsbaserad formulering, och en specifik tillverkningsprocess. Sediva funderar på om hon också ska ta patent på detta "recept" i framtiden.

Som en del av hennes ETH Pioneer Fellowship, Sediva förfinar nu sin metod för industriellt bruk. En sak vet hon redan, dock, är att tillverkningen av det nya drivmedlet i stora mängder inte kommer att vara ett problem. "Vi kan göra upp till 60, kanske till och med 100 liter skum i timmen, " säger hon. Hon tänker bevisa detta inom de närmaste månaderna. Detta skulle uppfylla ett av kraven för att bioplast ska bli en framgång inte bara i laboratoriet, men också på marknaden.

En annan fördel med Sedivas metod är dess kompatibilitet med traditionella processer som används för att tillverka skumplast, så potentiella kunder behöver inte ytterligare infrastruktur.

Förpackningar — och skor?

Potentiella kunder kommer att bero på vem som är villig att delta i pilotprojekt, hon säger. Hon söker just nu branschpartners. "Jag tror att förpackningar skulle vara en bra ingång." Här används skummaterial för att skydda produkter, eller för designprocessen. Senare, skoindustrin kan vara en annan potentiell kund.

Zuzana Sediva växte upp i Tjeckien och kom till Schweiz för att studera biokemi. Hennes intresse för skummaterial utvecklades helt naturligt:​​det följde på hennes hemmagjorda pistageglass. Glass är i huvudsak ätbart skum. Generellt, skum är inget annat än ett lågdensitetsmaterial vars celler eller porer är fyllda med luft eller gas. Bröd – och till och med timmer – skulle till och med kunna placeras i samma kategori. Sedivas svaghet för pistagegelato ledde till hennes vetenskapliga intresse, vilket i sin tur ledde till hennes affärsidé. I sin avhandling, Sediva kunde visa att hennes drivmedel baserat på gas och vatten är ett effektivt sätt att tillverka skummaterial. Hennes experiment involverade återigen glass, denna gång vaniljsmak.