Achtergrond

Single-use: waar blijft het afval?

Bastienne Wentzel |
(Bio)procestechnologie, Duurzaamheid & Energie, Materialen & Coatings, Veiligheid & Regelgeving

Single-use-bioproductie is bezig aan een enorme opmars en biedt veel voordelen boven produceren in roestvrijstalen vaten. Een bijkomstigheid is echter een berg plastic afval. En die is slecht voor het milieu. Toch?

Single-use is niet meer weg te denken uit bioproductie. Naar schatting de helft van de productie­processen voor onder meer genees­middelen en vaccins vindt nu al plaats in een single-use-faciliteit en dat aandeel groeit. De klassieke, grote, roestvrijstalen vaten met vaste leidingen zijn daarbij vervangen door een flexibele inrichting van kunststofzakken en -slangen.

Na de fabricage van een batch moet je alle slangen, koppelingen en zakken vernieuwen. De hoeveelheid plastic die je zo weggooit, kan oplopen tot honderden kilogrammen kunststof per batch van 1.000 l. Ziekenhuizen gebruiken al langer veel wegwerpmateriaal, denk aan handschoenen en ander beschermingsmateriaal, en verpakkingen van geneesmiddelen. Omdat single-use-productie aan zo’n opmars bezig is, is de vraag wat er met al dat afval gebeurt legitiem.

Verbranden

‘Omdat het zulke gespecialiseerde producten zijn, zijn de volumes in bioproductie niet zo groot. Dat geldt zowel voor het product als het plastic afval’, vertelt John Boehm. Hij is manager bioprocessing bij CPC, fabrikant van onder meer single-use-koppelingen en voorzitter van de Bio-Pro­cess Systems Alliance (BPSA). ‘Wereldwijd creëren we nu zo’n 30.000 ton plastic afval per jaar in single-use-bioprocessen. Maar in totaal gooien we wereldwijd per jaar 300 miljoen ton plastic weg. Het aandeel van single-use-bioprocessen valt daarbij in het niet.’

Boehm onderzoekt al meer dan tien jaar wat er met dat single-use-afval gebeurt. ‘Afhankelijk van de locatie gaat het meestal om verbranden of storten. Bij verbranden win je de energie vaak terug, ofwel waste-to-energy. Afvalverwerkingsbedrijven zijn blij met plastic, omdat dat een hogere calorische waarde heeft en bij verbranden dus meer energie oplevert dan ander vast afval.’

Recyclen

Recyclen lijkt een logische optie, maar dat blijkt een uitdaging. De single-use-bags waarin het bioproductieproces plaatsvindt, zijn gemaakt van diverse lagen materiaal met aparte functies. Het meest gebruikt zijn polyetheen en verwante polymeren, bijvoorbeeld LDPE of EVA (etheenvinyl­acetaat) aan de buitenzijden met een tussenlaag van EVOH (etheenvinylalcohol). Anderen passen fluorhoudende plastics toe. De koppelingen zijn van hard plastic en de slangen vaak van siliconen. Dat levert een mengsel kunststoffen op dat je niet zomaar kunt recyclen.

‘Giftige stoffen staan recycling in de weg’

Het tweede probleem met de afvalberg van de bioproductieprocessen is dat het plastic in contact is geweest met onder meer levende cellen. In de meeste gevallen moet je het daarom ter plaatse steriliseren voordat het het terrein verlaat. Recycling vraagt daardoor veel energie en is duur.

Fabienne Douven van geneesmiddelproducent Synthon vertelt dat dit bedrijf ook zijn single-use-afval laat verbranden. Het gebruikt single-use in het overgrote deel van de productie in zijn biofarmaceutische tak. ‘Dit afval kun je niet recyclen, omdat je het meerlaags functioneel plastic in de film niet van elkaar kunt halen. Bovendien staan farmaceutische – en bij de productie van onze antilichaamgeneesmiddelconjugaten ook giftige -stoffen die recycling in de weg. Wij dienen ons in dat kader te houden aan wettelijke regels en richtlijnen met betrekking tot ggo’s en high-potent stoffen en doen dat dus ook.’

Verrassende conclusie

De berg plastic is het meest zichtbare deel van de impact van single-use-bioproductie op het milieu. Voor een goed onderbouwde stellingname over de impact hiervan is een levenscyclusanalyse (LCA) nodig, stelt Bill Whitford, strategic solutions leader bioprocess bij GE Healthcare. Hij werkte mee aan zo’n LCA voor bioproductie, die GE Healthcare in 2012 uitvoerde en in 2017 actualiseerde.

Er zijn twintig factoren die invloed hebben op het milieu, waaronder het gebruik van zoet water, watervervuiling en -verzuring, de koolstofvoetafdruk en het gebruik van minerale grondstoffen. Die factoren vind je in alle stappen van het proces, van grondstoffen winnen tot wat te doen met plastic, het end-of-life. Whitford : ‘Dat laatste is heel zichtbaar, maar het is belangrijk om naar alle factoren te kijken, van constructie van de fabriek, aanvoer van single-use-materialen tot het onderhoud en het productieproces.’

GE Healthcare liet de methode en resultaten controleren door een onafhankelijk bureau en publiceren in een wetenschappelijk tijdschrift. De resultaten verrasten ook de onderzoekers. Whitford: ‘Het blijkt dat single-use in de meeste situaties beter scoort op milieuvriendelijkheid in alle twintig categorieën dan klassieke productie in stalen vaten.’

De grootste impact op het milieu voor beide productiemethodes blijkt het gebruik van energie en water te zijn dat nodig is voor transport en voor reiniging na de productie. Het vervoer van grote hoeveelheden single-use-materiaal kost energie, maar stalen vaten moet je na gebruik schoonmaken en steriliseren met stoom. Daarbij komt dat de productie van staal voor de vaten veel energie kost. Alles bij elkaar genomen is single-use beter voor het milieu als het gaat om water- en energie­gebruik, zo blijkt uit de LCA.

Verwaarloosbaar verschil

Uit de LCA-studie blijkt ook dat de end-of-life impact, afvalverwerking dus, slechts voor enkele procenten bijdraagt aan de totale milieu-impact van single-use-bioproductie. ‘Desondanks onderzochten we het effect van verbranden versus recyclen. Je kunt het verschil niet eens zien in de grafiek, zo klein is het’, zegt Whitford. ‘Als je dus iets voor het milieu wilt doen, kun je beter niet focussen op het plastic afval.’

‘Single-use maakt bio­productie duurzamer’

Sterker nog, aldus Whitford, om de plastics te recyclen, moet je ze eerst verplaatsen naar een geschikte plek hiervoor. Merck­Millipore heeft bijvoorbeeld een proces samen met Triumvirate dat ziekenhuisafval omzet in kunststofbouwmaterialen. ‘Dat is geweldig’, vindt Whitford. ‘Maar je moet het afval eerst naar de recycler vervoeren. Die moet het steriliseren door het te verhitten met bijtende chemicaliën en het product vervolgens naar de bouwlocatie brengen. Het hangt ervan af welke factor je belangrijk vindt voor het milieu, maar mogelijk doe je door recycling meer kwaad dan goed’, stelt Whitford. Boehm voegt toe: ‘En als er geen vraag is naar het product en geen afzetmarkt, dan is waste-to-energy misschien wel een betere keus.’

Duurzamer

Door over te stappen naar single-use maak je bioproductie dus duurzamer. Uit de LCA volgt de schatting dat een volledige overstap van een stalen productiefaciliteit naar single-use een vijfde broeikasgas kan besparen. Maar het kan altijd nog beter, vindt Whitford. ‘Het transport van single-use-materialen kost veel energie. Daarom zouden de biofarmaceutische productie en die van single-use-materialen dicht bij elkaar moeten plaatsvinden. Energie opwekken om roestvrijstalen vaten schoon te maken, moet lokaal en duurzaam gebeuren.’ Boehm voegt toe: ‘Een groot probleem is de hoeveelheid verpakkingsmateriaal van single-use-materialen. CPC werkt hard aan de vermindering daarvan.’

Verder is het belangrijk om mensen te informeren, aldus Boehm. ‘De perceptie is dat single-use en plastic slecht zijn, vanwege de plastic soep in de oceaan. Maar bij bioproductie gaat het om heel kleine hoeveelheden. Bovendien zouden we sommige levensreddende geneesmiddelen niet kunnen maken zonder bioproductie. Dat wil ik graag duidelijk maken.’ 

Kom op 11 september naar het Single-Use Event 2018 op de High Tech Campus in Eindhoven voor de laatste stand van zaken op het gebied van single-use, bioprocessing en continuous manufacturing! Meer info en registratie op www.single-use.nu

Deel deze pagina
Ontvang de nieuwsbrief

Meld je aan voor de nieuwsbrief en blijf op de hoogte van het laatste nieuws van C2W.

Meld je nu aan!

Word abonnee/lid

Sluit nu een abonnement af of word lid van de KNCV en ontvang elke week het laatste nieuws, digitaal of op papier. 

Sluit nu een abonnement af!

Naar boven