Single use is niet meer weg te denken uit bioproductie. Naar schatting de helft van de productieprocessen voor onder andere geneesmiddelen en vaccins wordt nu al uitgevoerd 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 kunststof zakken en slangen. Na de fabricage van een batch worden alle slangen, koppelingen en zakken vernieuwd. De hoeveelheid plastic die dan wordt weggegooid kan oplopen tot honderden kilo’s kunststof per batch van 1000 liter. In bijvoorbeeld ziekenhuizen wordt natuurlijk al langer veel wegwerpmateriaal gebruikt, denk aan handschoenen en ander beschermingsmateriaal en verpakkingen van geneesmiddelen. Maar omdat single use productie aan zo’n opmars bezig is, is de vraag wat er met al dat afval gebeurt legitiem.

Recyclen of verbranden?
Omdat het zulke gespecialiseerde producten zijn, zijn de volumes in bioproductie niet zo groot, zowel wat betreft product als plastic afval, vertelt John Boehm. Hij is manager bioprocessing bij CPC, fabrikant van onder andere single use koppelingen en voorzitter van de BPSA (Bio-Process Systems Alliance). “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. Daarbij valt single use bioprocessing in het niet.”
Boehm onderzoekt al meer dan tien jaar wat er met dat single use afval gebeurt. “Afhankelijk van de lokatie gaat het meestal om verbranden waarbij vaak de energie wordt teruggewonnen (waste-to-fuel), of storten. Afvalverwerkingsbedrijven zijn blij met plastic, omdat dat een hogere calorische waarde heeft en dus meer energie oplevert bij verbranden dan ander vast afval.”
Daarnaast lijkt recycling een logische optie, maar dat blijkt een uitdaging. Single use bags waarin het bioproductieproces plaatsvindt zijn gemaakt van diverse lagen materiaal met aparte functies. Het meest gebruikt is polyethyleen en verwante polymeren, bijvoorbeeld LDPE of EVA (ethyleenvinylacetaat) aan de buitenzijden met een tussenlaag van EVOH (ethyleenvinylalcohol). Anderen passen fluorhoudende plastics toe. De koppelingen zijn van hard plastic en de slangen vaak van siliconen. Dat levert een mengsel kunststoffen op dat niet zomaar gerecycled kan worden.
Het tweede probleem met deze afvalberg is dat het in contact is geweest met onder andere levende cellen en daarom in de meeste gevallen ter plaatse moet worden gesteriliseerd voordat het het terrein verlaat. Recycling vraagt daardoor veel energie en is duur.
Fabienne Douven van geneesmiddelproducent Synthon vertelt dat het single use afval ook bij hen wordt verbrand. “Wij gebruiken single use in het overgrote deel van onze productie in onze biofarmaceutische tak. Het afval dat hierbij ontstaat wordt verbrand. Het kan niet gerecycled worden omdat het meerlagig functioneel plastic in de film niet van elkaar gehaald kan worden. Daar komt bij dat farmaceutische, en bij de productie van onze antilichaamgeneesmiddelconjugaten (ADC’s) ook giftige stoffen die recycling in de weg staan. Wij dienen ons in dat kader te houden aan wettelijke regels en richtlijnen met betrekking tot GMO’s en high-potent stoffen en doen dat dus ook.”

Het milieu is meer dan plastic
De berg plastic is het meest zichtbare deel van de impact van single use bioproductie op het milieu. Voor een goed onderbouwde stellingname over deze impact 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 koolstof voetafdruk en het gebruik van minerale grondstoffen. Deze factoren vind je in alle stappen van het proces, van het winnen van grondstoffen tot wat te doen met plastic, het end-of-life. Dat laatste is erg 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, zegt Whitford. “Het blijkt dat single use in de meeste situaties beter scoort op milieuvriendelijkheid in alle twintig categoriën dan klassieke productie in stalen vaten.”
De grootste impact op het milieu voor beide productiemethoden 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 moeten na gebruik schoongemaakt en gesteriliseerd worden 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 wat betreft water- en energiegebruik, zo blijkt uit de LCA.

Verwaarloosbaar verschil
Uit de studie blijkt ook dat de end-of-life impact, het verwerken van afval dus, slechts voor enkele procenten bijdraagt aan de totale milieuimpact 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.”
Sterker nog, zegt Whitford, recycling vereist om te beginnen het verplaatsen van de plastics naar een geschikte plek om het te recyclen. MerckMillipore heeft bijvoorbeeld een proces samen met Triumvirate dat ziekenhuisafval omzet in kunststof bouwmaterialen. “Dat is geweldig,” vindt Whitford. “Maar het afval moet eerst naar de recycler vervoerd worden. Die moeten het steriliseren door verhitting en met bijtende chemicaliën en het product vervolgens vervoeren naar de bouwlocatie. Het hangt ervan af welke factor je belangrijk vindt voor het milieu, maar mogelijk dat je door recycling meer kwaad doet dan goed,” aldus 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.”

Verrassende conclusie
Door over te stappen naar single use wordt bioproductie dus duurzamer. Uit de LCA volgt de schatting dat een volledige overstap van een stalen productiefaciliteit naar single use eenvijfde broeikasgas kan besparen. Maar het kan altijd nog beter, vindt Whitford. “Het transport van single use materialen kost veel energie. Biofarmaceutische productie en de productie van single use materialen moeten dus dicht bij elkaar plaatsvinden. Het opwekken van energie voor het schoonmaken van roestvrijstalen vaten moet lokaal en duurzaam gebeuren.” Boehm voegt toe: “Een groot probleem is de hoeveelheid verpakkingsmateriaal van single use materialen. We werken bij CPC hard aan de vermindering daarvan.”
Daarnaast is het belangrijk om mensen te informeren, zegt Boehm. “De perceptie is dat single use en plastic slecht is, 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.”

Ook online (Nederlands én Engels) te lezen via:
https://www.c2w.nl/achtergrond/what-to-do-with-our-waste/item20072
https://www.c2w.nl/achtergrond/single-use-waar-blijft-het-afval/item20114