Schelpen zijn meer dan verzamelobjecten, een kinderlijk betaalmiddel aan zee of wat je overhoudt aan een portie mosselen natuur. De microscopische structuren die een schelp zo uniek maken kunnen de inspiratie vormen voor betere bouwmaterialen, schrijven onderzoekers van ons Instituut. En schelpafval uit aquacultuur heeft verrassend nuttige toepassingen.
De mens heeft schelpen altijd voor de meest uiteenlopende doelen gebruikt: om te snijden, als versiering en tot de vorige eeuw zelfs als betaalmiddel. Ook vandaag kunnen schelpen ons van nut zijn, maar we gebruiken ze te weinig. Dat schrijven wetenschappers, onder meer van ons Instituut, in een speciale editie van het vaktijdschrift Marine Genomics.
Inspiratie voor bouwsector
Zo kunnen we wat leren van de sterkte en hardheid van schelpen. Door te onderzoeken welke microstructuren de schelp zo stevig maar tegelijkertijd zo licht maken, kunnen we inspiratie opdoen voor de ontwikkeling van nieuwe duurzame (bio-)materialen. Zulke ‘biomimetische’ toepassingen zouden een grote aanwinst kunnen betekenen voor onder meer de bouwsector.
“Het basisidee van biomimetica is dat de natuur al honderden miljoenen jaren aan het evolueren is, terwijl wij nog maar een paar duizend jaar aan het bouwen zijn. De mens kan dus heel wat leren uit de biologie”, zegt collega en onderzoeker James Morris.
Van bijzondere waarde is de zogenoemde ‘parelmoerstructuur’ die we terugvinden in schelpen. Minerale plaatjes zijn in enkelvoudige lagen geschikt, net zoals bakstenen, en maken de schelp uitzonderlijk sterk. Wetenschappers zijn er al in geslaagd die structuur te imiteren, maar industriële toepassingen staan op dit moment nog niet ver.
Afval bestaat niet
De huidige aquacultuur bestaat voor 23 procent uit schelpdieren, jaarlijks goed voor liefst 15 miljoen ton biomassa. De schelpen van die dieren, zoals oesters en mosselen, nemen zo’n 60 procent van het productgewicht in.
“Aquacultuur is booming, en dat levert heel wat schelpafval op”, zegt Morris. “Vandaag komen die schelpen vooral op het stort terecht, maar de ongelooflijke structuur van schelpen kun je veel beter inzetten. Dan moeten we ophouden ze als afval te zien.”
Je kan ze bijvoorbeeld verwerken in bouwmaterialen. Zo gaf een onderzoek in 2012 aan dat mortel met gemalen schelpen erg geschikt is als ecologisch cement. Die toepassing moet echter nog op grote schaal in de praktijk gebracht worden.
Waterzuivering, biodiesel en botweefsel
Schelpen worden – op beperkte schaal – gebruikt om verzuurde landbouwgrond te ‘verzachten’. In een paar gebieden in Spanje strooien boeren verpulverde schelpen over hun akkers, omdat het aanwezige calciumcarbonaat de zuurgraad naar beneden haalt.
In de Verenigde Staten worden de schelpen van dode oesters hier en daar gebruikt als golfdempend rif dat de kustlijn beschermt. De wetenschappers die voor het KBIN onderzoek doen naar de toepassingen van schelpen, gaan binnenkort een kijkje nemen in Nederland, waar ook aan artificiële ‘oesterriffen’ worden getest.
Daarnaast kunnen verpulverde schelpen water helpen zuiveren en CO2 afvangen, en zouden ze kunnen dienen als katalysator in biodiesel. In de medische sector wordt onderzocht hoe het calciumcarbonaat uit schelpen kan helpen om botweefsel te herstellen tijdens operaties.
Zowel de biomimetische toepassingen op basis van de schelpstructuur als het alternatief gebruik van schelpafval worden op dit moment druk onderzocht in labs, maar de commercialisering laat op zich wachten. Dat komt volgens de onderzoekers voor een groot stuk door technologische beperkingen en hoge kosten. Ze zijn er echter van overtuigd dat, naarmate de vraag naar duurzaamheid verder groeit, we schelpen hoe langer hoe minder zullen beschouwen als afval en steeds meer als een bio-mineraal waar we van kunnen leren.
