Met lignine duurzamer op de weg, in de bouw en in het vliegtuig

Nederland produceert jaarlijks 10 miljoen ton asfalt, dat grofweg bestaat uit steentjes en zand en het bindmiddel bitumen. De productie van bitumen vindt plaats in de aardolie-industrie, waar het overblijft na het winnen van benzine en allerlei andere stoffen. Dit leidt tot een aanzienlijke CO₂-uitstoot. ‘Op wereldschaal, dat is 90 miljoen ton bitumen per jaar, kan een biobased alternatief voor bitumen een besparing tot ongeveer 100.000 kt CO₂ per jaar opleveren’, zegt projectleider Richard Gosselink van WUR.      

Gosselink en andere Wageningse onderzoekers gingen daarom op zoek naar een duurzaam alternatief voor bitumen. Dit alternatief moest een natuurlijke grondstof zijn die ruim voorradig is en goed functioneert als asfaltbinder. ‘We hebben daarvoor brede expertise ingezet: kennis van dit soort natuurlijke grondstoffen, van manieren van bewerken, zoals fractionering, van structuur en functie van materialen op het kleinste niveau, en van opschaling van productie. Vervolgens hebben we ook economische analyses en levenscyclusanalyses gedaan voor de milieu-impact.’  

Zo kwamen de onderzoekers uit bij lignine, een biopolymeer dat stevigheid geeft aan plantencellen. Lignine is nu een reststroom die bijvoorbeeld ontstaat bij de productie van papier en karton. Deze natuurlijke lijmstof geeft net zoveel structuur en houvast aan asfalt als bitumen en kan in grote hoeveelheden worden geproduceerd. Bedrijven uit de pulp- en papierindustrie zetten lignine nu nog vaak laagwaardig in, als brandstof voor energieopwekking. ‘De bereidheid om te investeren in andere ligninetoepassingen groeit wanneer er een stabiele afzetmarkt ontstaat’, zeg Gosselink, ‘asfalt is daarvoor kansrijk omdat de benodigde volumes groot zijn. Ook qua prijs komt lignine al in de buurt van die van bitumen.’

Voordat asfaltfabrikanten overstappen, moet de praktijk eerst uitwijzen of de prestaties, levensduur en de risico’s bij beschadiging goed genoeg zijn. Daarom liggen er verspreid over Nederland inmiddels meer dan 25 testwegen met lignine in de toplaag, van een fietspad bij de Wageningse campus tot een provinciale weg in Groningen. De wegen worden aangelegd door partners in de bouwsector en er worden regelmatig boorkernen genomen om de prestaties van het asfalt en de duurzaamheid te meten. Deze tests vallen telkens positief uit: de wegen liggen er uitstekend bij en voldoen aan alle specificaties.

Uit nieuwe berekeningen blijkt dat biobased asfalt waarin de helft van het fossiele bitumen is vervangen door lignine leidt tot een 30% lagere CO₂-uitstoot uitstoot. ‘Lukt het om 100% van het bitumen te vervangen, dan verdubbelt dit percentage tot 60%, is de verwachting’, zegt Gosselink.  

De potentie van lignine gaat bovendien verder dan alleen asfalt, blijkt uit nieuwe projecten die de onderzoekers zijn gestart. In samenwerking met het Nederlandse bedrijf Trespa werkt WUR aan panelen voor interieurgebruik, waarbij de helft van de toxische stof fenol wordt vervangen door lignine. Dit resulteert volgens berekeningen van Trespa al in 30 tot 50% minder CO₂-uitstoot.  

Ook de beschermende eigenschappen van lignine zijn in de toekomst misschien te gebruiken. Lignine heeft van nature een rol bij het stabiliseren van UV-straling. Gosselink: ‘Deze eigenschap gebruiken we in cosmetica en verzorgingsproducten. Voor zulke toepassingen is kleur een aandachtspunt. Daarom hebben we technologie ontwikkeld om lichtgekleurde lignine te maken. En we maken ook bouwmaterialen, zoals kozijnen, die beter tegen weersinvloeden kunnen.’ Ook zijn de eerste tests gedaan om lignine in te zetten als component in vliegtuigbrandstof.  

WUR zet lignine-reststromen om in volwaardige, biobased alternatieven voor bitumen en fenol, bewezen in meer dan 25 testwegen en paneeltoepassingen. Met materiaalexpertise, opschaling en LevensCyclusAnalyse verlaagt WUR CO₂-uitstoot en verkleint fossiele afhankelijkheid. Het onderzoek helpt bedrijven ook om veilig te voldoen aan wetgeving én nieuwe circulaire markten te ontsluiten.