Onderzoekers vergelijken het huidige industriële proces met twee katalytische alternatieven in ChemistryOpen.

agriculture-g799eacd1b_1280

Beeld: Pixabay

Het huidige industriële proces voor zetmeeloxidatie is flink milieubelastend en gaat gepaard met ongewenste nevenreacties die zoutafval produceren, omdat er natriumhypochloriet (NaOCl) voor nodig is. Wageningse onderzoekers vergeleken de milieu-impact van dit industriële proces met twee alternatieve katalytische processen, namelijk homogeen gekatalyseerde oxidatie met waterstofperoxide (H2O2) en heterogeen gekatalyseerde oxidatie met moleculair zuurstof. Uit hun analyse blijkt dat beide katalytische processen de milieu-impact van aardappelzetmeeloxidatie significant verlagen.

Als je aardappelzetmeel chemisch oxideert krijg je zogeheten anionisch zetmeel. Anionisch zetmeel is een hernieuwbaar biobased alternatief voor polyacrylaten in de papier-, textiel- en levensmiddelenindustrie. Wereldwijd wordt jaarlijks ongeveer 100 kiloton anionisch zetmeel geproduceerd.

Tijdens de oxidatie met hypochloriet ontstaan kleine hoeveelheden chloraten en wordt er wat chloride in de backbone van het zetmeel ingebouwd. Een andere nevenreactie is de depolymerisatie van zetmeel, waardoor het eindproduct minder geschikt is voor de beoogde toepassingen zoals kleefmiddelen. Daarnaast ontstaat er bij gebruik van hypochloriet een stoichiometrische hoeveelheid zout (NaCl) tijdens het oxidatieproces. Vooral het productieproces van hypochloriet scoort hoog op eutrofiëring , ozonafbrekend potentieel, klimaatverandering, verzuring en verbruik van grondstoffen.

Homogeen gekatalyseerde oxidatie met waterstofperoxide én heterogeen gekatalyseerde oxidatie met moleculair zuurstof verlagen de milieu-impact, omdat OCl niet meer nodig is. De grootste winst valt te halen in de categorie eutrofiëring, met een daling van 67%, gevolgd door 66% winst op ozonafbrekend potentieel. In de categorieën klimaatverandering en verbruik van grondstoffen haalde het homogeen gekatalyseerde proces respectievelijk 35% en 41% winst, terwijl het heterogeen gekatalyseerde proces 60% en 81% winst haalde.