Miljoenen mensen raken dagelijks thermisch papier aan in de vorm van kassabonnen, verzendlabels en medische rapporten. Dit papier bevat vrijwel altijd bisfenolen zoals BPA of BPS, stoffen die de hormoonhuishouding kunnen verstoren. Onderzoekers van de EPFL in Zwitserland hebben een duurzaam alternatief ontwikkeld waarbij lignine en suikers uit hout de basis vormen voor een veilige bedrukking.
Thermisch papier functioneert door een chemische reactie tussen een kleurstof en een zogenaamde ontwikkelaar. Zodra de printkop van een kassa het papier verhit, wordt de tekst zichtbaar. Voor deze reactie wordt doorgaans bisfenol A (BPA) of de opvolger bisfenol S (BPS) gebruikt. Omdat deze stoffen via de huid kunnen worden opgenomen en in het milieu terechtkomen, staan ze onder streng toezicht van Europese regelgevers. Het vinden van een veilig alternatief bleek tot dusver complex, omdat een vervangende stof niet alleen minder toxisch moet zijn, maar ook stabiel moet blijven onder wisselende omgevingsomstandigheden.
Lignine als natuurlijk fundament
Wetenschappers van de groepen van Jeremy Luterbacher en Harm-Anton Klok aan de EPFL hebben aangetoond dat lignine een effectieve oplossing kan bieden. Lignine is een hoofdbestanddeel van hout dat in de papierindustrie vaak als restproduct wordt beschouwd, maar het bevat van nature chemische groepen die geschikt zijn als kleurontwikkelaar. De grootste uitdaging voor de onderzoekers was de kleur van het materiaal; ongezuiverde lignine is donker, wat ongewenst is voor wit papier.
Door gebruik te maken van een gespecialiseerde extractiemethode, de sequential aldehyde-assisted fractionation, slaagde het team erin om lichtgekleurde lignine-polymeren te produceren. Dit materiaal laat zich goed mengen in de thermische coatinglaag, waardoor een egaal en printbaar oppervlak ontstaat. Om de benodigde reactiviteit bij de juiste temperatuur te bereiken, voegden de onderzoekers bovendien een plantaardige stof toe die wordt gewonnen uit houtsuikers (xylan).
Gecontroleerde veiligheid en prestaties
De resultaten van de nieuwe formulering laten zien dat de afdrukken op het lignine-papier scherp zijn en volgens de onderzoekers zeker een jaar lang goed leesbaar blijven. De kleurintensiteit van de prints is hiermee vergelijkbaar met de huidige commerciële standaarden voor thermisch papier.
Op het gebied van veiligheid is de winst aanzienlijk. Uitgebreide tests tonen aan dat de oestrogene activiteit van de op hout gebaseerde ontwikkelaar tot wel tienduizend keer lager is dan die van BPA. De gebruikte suikers vertoonden in het onderzoek geen giftige signalen. Hoewel er nog vervolgstappen nodig zijn om het proces op industriële schaal te reproduceren, bewijst dit onderzoek dat een alledaags product als de kassabon volledig getransformeerd kan worden met behulp van biochemie uit houtachtige reststromen.
Bron: EPFL News
Foto: Basic Sciences | SB
