Biologisch afbreekbaar betekent niet: snel weg

"Onverwoestbaar' is lange tijd een sterke aanprijzing geweest, en voor veel produkten geldt dat nog. Maar nu consumenten steeds milieubewuster kopen, geldt ook het omgekeerde als aanprijzing: "zeer vergankelijk' ofwel "biologisch afbreekbaar'. Fabrikanten hebben ontdekt dat deze kwalificatie commerciële waarde waarde heeft. Maar wat is nog "biologisch afbreekbaar'?

Sommige plastic tasjes, die wat ruw aanvoelen, zijn vervaardigd uit een mix van synthetisch materiaal en gemodificeerd zetmeel ook wel bioplastic genoemd. Op de vuilnisbelt of weggewaaid tussen de struiken in een park vreten micro-organismen het zetmeel weg. Dan resteert een hoeveelheid kleine plastic deeltjes. ""Dat heet dan biologisch afbreekbaar, maar intutief voel je aan dat die aanduiding niet deugt'', vindt dr. H. Tournois.

Bij het DLO-instituut voor Agrotechnologisch Onderzoek (ATO-DLO) in Wageningen ontwerpt Tournois tests om te kunnen meten in hoeverre een materiaal biologisch afbreekbaar is. Het maken van de tests is niet eenvoudig, maar vordert zoals iedere fysische of chemische research-arbeid, gestaag. Het duidelijk afbakenen van het begrip "biodegradabel' is een veel taaiere klus - dat stuit op commerciële en politieke obstakels.

Mineralisatie

Tournois heeft inmiddels voor zichzelf een hanteerbare formulering gevonden. Afbraak is ""het onomkeerbaar proces waarin materiaal fysisch, chemisch en/of biologisch veranderingen ondergaat, wat leidt tot een toename in entropie zoals gedefinieerd in de tweede hoofdwet van de thermodynamica''. Biologisch is de afbraak, in de optiek van Tournois, indien dit geschiedt ""gekatalyseerd door biologische activiteit, wat leidt tot mineralisatie en biomassa''. Mineralisatie tenslotte is ""de omzetting van (organisch) materiaal naar in de natuur voorkomende gassen en anorganische elementen''.

Deze definiëring is streng te noemen; het impliceert een totale, complete biologische afbraak. Dat men ook iets minder streng in de leer kan zijn blijkt onder meer uit de formulering die ter tafel kwam bij een werkgroep van het Europese Centrum voor Normalisatie. Daar was sprake van ""degradatie veroorzaakt door biologische activiteit, in het bijzonder door enzymatische actie, leidend tot een significante verandering in de chemische structuur van het materiaal''. Deze formulering sluit naadloos aan bij gelijksoortige over mechanische, chemische, thermische of fotodegradatie.

Voor Tournois is zo'n formulering niet bevredigend. Het zegt namelijk niets over de eindprodukten of de intermediairen van het afbraakproces. ""Een materiaal dat afbreekbaar heet, moet dat ook volledig zijn, of anders juist zeer duurzaam. Ik zie geen heil in materialen die voor tien of veertig procent afbreekbaar zijn. Die kunnen toch niet bij het GFT-afval worden gedaan, terwijl recycling van dat materiaal ook niet mogelijk is.''

Standaard tests

Het RIVM participeert met zijn Laboratorium voor Ecotoxicologie evenals het ATO in de internationale discussie over de biodegradabiliteit van stoffen en materialen. ""Binnen de OESO-landen hebben we een hiërarchie ontwikkeld voor de toepassing van algemeen aanvaarde standaard tests'', zegt dr. Jaap Struijs, wetenschappelijk medewerker van het Eco-lab. ""Op grond daarvan kunnen we vaststellen of een stof geheel biologisch afbreekbaar, persistent of iets daar tussenin is. Helaas zitten de meeste stoffen in laatstgenoemde categorie, die extra onderzoek vergt.''

Via verscheidene tests kan in eerste instantie worden vastgesteld of een stof "ready biodegradable' is, wat wil zeggen dat die in een periode van enkele dagen of weken mineraliseert. Dit moet zo snel gaan dat eventuele intermediaire afbraakprodukten geen gelegenheid krijgen te accumuleren in bijvoorbeeld vetweefsel van dieren. Ofschoon hiernaar nog onderzoek wordt gedaan is volgens Struijs gebleken dat de halfwaardetijd van de meeste "ready' afbreekbare stoffen enkele dagen bedraagt.

Blijkt een stof niet positief te scoren in deze eerste test dan wordt bezien of hij wellicht "inherent biodegradabel' is, wat betekent dat er slechts een partiële of zeer trage afbraak plaatsvindt. Struijs: ""Deze test geschiedt onder zeer gunstige omstandigheden. Een stof die dan nog slecht scoort heet persistent. Andere stoffen gaan door naar de derde categorie toetsen.''

Simulatietests

Voor de "inherent' bioafbreekbare stoffen volgen dan simulatietests. Daarbij wordt gekeken naar afbraak onder de omstandigheden die voor de betreffende stof het meest waarschijnlijk zijn in de afvalfase. Een wasmiddel wordt dus aan bacteriën uit zuiveringsslib ter consumptie aangeboden terwijl bijvoorbeeld een shampoofles door de compost wordt gemengd, een en ander onder nauwkeurig gecontroleerde condities.

Het ATO werkt aan tests om de biodegradabiliteit van niet-oplosbare (composiet)materialen te kunnen meten - de meeste bestaande internationaal erkende tests zijn vooral geschikt voor oplosbare (enkelvoudige) stoffen.

Een gebruikelijke maat voor biodegradatie is de CO-produktie of het zuurstofverbruik, soms aangevuld met gewichtsverlies, metaalionenemissies, veranderingen in het materiaal of molekuulgewicht. Zeker bij de wat complexere materialen (lange, meervoudig gemodificeerde polymeren of combinaties van stoffen) kan het nuttig zijn tevens te zien welke intermediairen worden gevormd. Want die kunnen in bijzondere gevallen schadelijker zijn voor het milieu dan het uitgangsmateriaal.

Essentie

Degradatie is vaak een combinatie van biologische, chemische en fysische afbraak. Chemische afbraak bestaat voornamelijk uit een voortdurende, stapsgewijze oxidatie. De essentie van biologische afbraak is dat enzymen grote of kleine stukken van een molecule afkoppelen, waarbij iedere afbraakstap het "etende' organisme direct of indirect tot voordeel strekt. Dit kunnen enzymen in het spijsverteringskanaal van dieren zijn, of extracellulaire enzymen van micro-organismen.

Tournois: ""Bacteriën hebben een groot aanpassingsvermogen, zo is wel gebleken. Daarom kan het gebeuren dat, indien een populatie maar lang genoeg een als niet-afbreekbaar bekende stof krijgt aangeboden, enkele organismen dit toch weten te kraken. Dat zie je bijvoorbeeld onder tankstations, waar bacteriën na tientallen jaren van gewenning nu wel raad weten met benzine-achtige stoffen. Op dit punt zal er altijd een grijs gebied blijven, waarbinnen bepaalde stoffen slechts onder zeer bepaalde omstandigheden biologisch degraderen.''