De uitdaging van het kiezen tussen duurzame materialen voor textiel

Het beste duurzame en betaalbare materiaal identificeren

Het vinden van het beste duurzame materiaal is complex. Met talloze opties beschikbaar, van biogebaseerde polymeren tot kunststoffen gesynthetiseerd uit opgevangen CO2, kan het bepalen van de meest duurzame en economisch haalbare keuze ontmoedigend zijn.

Dit is waar TNO's innovatieve 3-stappenplan uitkomst biedt, waardoor merkeigenaren de optimale route kunnen vinden voor duurzame plasticproductie.

TNO's 3-Stappenplan

Stap 1: Zoek de opties

De eerste stap omvat een zoektocht naar opties door middel van een analyse van de waardeketens en technologieën die nodig zijn om vergelijkbare materialen te produceren op basis van hernieuwbare koolstof.

Bijvoorbeeld, de op fossiele brandstoffen gebaseerde polyamide (PA) in je shirt kan worden vervangen door een biogebaseerde of CO2-gebaseerde versie van hetzelfde polymeer met identieke eigenschappen. Het kan ook worden vervangen door een alternatief biogebaseerd polymeer dat de gewenste eigenschappen biedt.

We definiëren drie routes:

1. (Nieuwe) alternatieve Biobased polymeren,
2. Drop-in biogebased polymeren,
3. CO2-gebased polymeren.

In dit geval werden de productieroutes gespecificeerd voor bio-PA6 (van bosresiduen via pyrolyse uiteindelijk tot caprolactam polymerisatie in bio-PA6), en synthetische PA6 (van opgevangen CO2 via methanol naar BTX, cyclohexanon, uiteindelijk tot caprolactam polymerisatie in CO2-gebaseerde PA6).

Om het geschikte nieuwe biobased alternatieve polymeer te vinden, maken we gebruik van TNO's uitgebreide kennis van (biobased) polymeren door nieuwe biobased alternatieven te identificeren die minstens vergelijkbare eigenschappen bieden. In dit geval leidde de zoektocht naar een nieuw copolymeer (PPF) van 1,3-propaandiol gemaakt van gebruikt frituurvet en FDCA gemaakt van plantaardige suikers, dat PA in shirts zou kunnen vervangen. Deze stap zorgt voor een duidelijk begrip van de productieprocessen die de drie routes onderbouwen.

Stap 2: Vergelijk op duurzaamheid en haalbaarheid

Om het 'beste' materiaal voor het shirt te kunnen kiezen, werd de duurzaamheidsimpact en economische haalbaarheid van de verschillende routes beoordeeld om de opties te vergelijken.

De duurzaamheidsimpact werd geanalyseerd in termen van het potentieel voor opwarming van de aarde, cumulatieve energievraag, wateruitputting, landgebruik en benodigde grondstoffen door middel van een analysemodel dat Materiaalstroomanalyse (MFA) en Levenscyclusanalyse (LCA) combineert.

Over het algemeen is een Levenscyclusanalyse de meest betrouwbare methode om de duurzaamheid van een proces te bepalen. TNO's duurzaamheidsbeoordelingsmodel maakt systeemoptimalisatie mogelijk over impactfactoren en beperkingen.

De resultaten van de duurzaamheidsbeoordeling tonen aan dat het nieuwe copolymeer PPF de laagste duurzaamheid impact heeft. Het scoort het beste in termen van het potentieel voor opwarming van de aarde (kg CO2eq/ton, van wieg tot poort), cumulatieve energievraag (MJ eq) en benodigde grondstoffen (in tonnen). Aan de andere kant scoort CO2-gebaseerde PA6 het beste in termen van landgebruik, terwijl Bio-PA6 het beste scoort op wateruitputting.

Vervolgens werd de economische haalbaarheid voor de routes geschat door rekening te houden met kosten voor grondstoffen, nutsvoorzieningen (inclusief energie, warmte/stoom en waterstof) en benodigde investeringen. De resultaten suggereren dat PPF het beste scoort op economische haalbaarheid, gevolgd door bio-PA6 en ten slotte CO2-gebaseerde PA6. Hoewel de kosten van de (biomassa) grondstoffen voor PPF-productie aanzienlijk zijn, maken de lagere kosten in zowel nutsvoorzieningen als capex het de beste optie vanuit een haalbaarheidsperspectief.

Stap 3: Kies de beste optie voor het shirt

TNO's stappenplan maakt optimalisatie van de resultaten mogelijk op basis van de specifieke situatie. Bijvoorbeeld, in het geval van het shirt kunnen we de beschikbaarheid van biomassa grondstoffen (bosresiduen of gebruikt frituurvet) voor de opties overwegen. En/of onderzoeken welke materialen al beschikbaar of verkrijgbaar zijn bij bestaande of nieuwe leveranciers.

Gezien het extra potentieel voor verbeterde eigenschapsprestaties, economische haalbaarheid en duurzaamheid voordelen, kan de merkeigenaar verder verkennen hoe het nieuwe biobased polymeer PPF in hun voetbalshirts kan worden gebruikt.

TNO biedt een systemische, data-gedreven aanpak

Kortom, TNO's 3-stappenplan biedt een duidelijke, data-gedreven aanpak voor merkeigenaren om de beste op hernieuwbare koolstof gebaseerde alternatieven voor hun fossiele plastic materialen te selecteren. Door waardeketens, materiaaleigenschappen, economische haalbaarheid en duurzaamheidsimpact te evalueren, helpt dit framework merken om weloverwogen beslissingen te nemen die zowel met milieudoelstellingen als de economische realiteit in lijn zijn. Het resultaat is een duurzamere toekomst voor de mode-industrie en daarbuiten.

Ontdek hoe jij duurzame, hernieuwbare koolstofgebaseerde materialen kunt gebruiken voor je producten. Heb je advies op maat nodig?