Sinds de ontdekking van de plastic soup, zo’n 30 jaar geleden, is het denken over de fabricage, de toepassing, de afbreekbaarheid en de recycling van plastics aan het veranderen. Noord-Nederland speelt daarin een voortrekkersrol. Hier kwamen sinds de jaren zestig grote innovaties op kunststofgebied vandaan, mede dankzij de oprichting van de allereerste Nederlandse onderzoeksgroep Polymeerchemie, ruim vijftig jaar geleden aan de Rijksuniversiteit Groningen.
Klimaatproblemen, afnemende oliereserves en zorgen over de milieuvervuiling door plastic afval leiden tegenwoordig tot een hernieuwde belangstelling voor groene kunststoffen. Om deze echt groen te maken, zijn biopolymeren nodig. Sommige, zoals PLA, zijn al op de markt, andere zijn nog in ontwikkeling.
Afbreekbare plastics
Op PLA (polymelkzuur) gebaseerde kunststoffen worden meer en meer toegepast voor consumentenproducten. Deze biobased plastics zijn biologisch afbreekbaar, maar alleen onder industriële omstandigheden. Bedrijven als Senbis gebruiken PLA in touw, terwijl Innofil3D op PLA gebaseerde filamenten voor 3D-printers maakt.
PHA (polyhydroxyalkanoaat) wordt gebruikt om kunststoffen te maken die volledig biologisch afbreekbaar zijn, zelfs in een composthoop in de tuin en in water, bij lage temperaturen. De ontwikkeling van deze kunststoffen loopt echter zo’n vijftien jaar achter op die van PLA. In 2018 was het aandeel van materiaal in de totale bioplasticsmarkt nog maar 1,4%, maar het gebruik zal de komende vijf jaar minstens vervijfvoudigen, verwacht de brancheorganisatie European Bioplastics. Uitdagingen zijn nog de normering, de reproduceerbaarheid van productieprocessen, het sturen van materiaaleigenschappen en de industriële verwerkbaarheid op bestaande apparatuur.
Naar dat laatste voeren bedrijven in het Chemical Cluster Emmen (onderdeel van Chemport Europe) momenteel internationaal onderzoek uit, in samenwerking met partijen in Duitsland en Zweden. Een grote groep Noordelijke kennisinstellingen en bedrijven doet inmiddels ook multidisciplinair onderzoek naar het opzetten van volledige PHA-waardeketens. Dat gebeurt onder de vlag van BERNN (voluit Biobased Economy Region Northern Netherlands), een samenwerkingsverband op biobased gebied van de noordelijke hogescholen, NHL Stenden, Hanzehogeschool en Van Hall Larenstein, en de Rijksuniversiteit Groningen (RUG).
Recycling
Terwijl de toekomst voor duurzame kunststoffen in biobased polymeren ligt, is innovatieve kunststofrecycling vooral een technologie van nu.
De technologie voor het omzetten van oude kunststoffen in nieuwe producten via mechanische recycling is al goed ontwikkeld, terwijl chemische recycling zich snel ontwikkelt. De volgende stap is het toevoegen van biobased componenten aan dit proces. Uiteindelijk moeten kunststoffen volledig biobased of circulair zijn.
In Noord-Nederland is een ruime kennis van en ervaring met het recyclen van kunststoffen, van depolymerisatie tot ontwerp tot logistiek en handling. De regio heeft alles in huis om alle mogelijke soorten kunststoffen mechanisch, chemisch of thermo-chemisch te recyclen.
Mechanische recycling
Het mechanisch recyclen van kunststoffen wordt gezien als een duurzame eerste keuze, omdat daarbij de energie die in ooit in het plastic is gestopt, behouden blijft. De plastics worden hiertoe gescheiden, gereinigd, versnipperd en tot vlokken gemalen, waar vervolgens weer granulaat van kan worden gemaakt voor het produceren van nieuwe kunststoffen.
Dat klinkt eenvoudiger dan het is. Om mechanisch te kunnen recyclen zijn namelijk relatief schone ingangsstromen nodig, zoals PET flessen die via een gesloten statiegeldsysteem worden ingezameld. Huishoudelijke afvalstromen moeten eerst worden gescheiden en bevatten een keur aan plasticsoorten, soms in combinatie met elkaar in meerlaagse folies, maar ook (organische) verontreinigingen.
Vooral aan de ontwikkeling van gerecyclede plastics voor de voedselindustrie worden hoge eisen gesteld. De regelgeving op dat gebied is streng. Ten eerste bevatten de te recyclen plastics mogelijk hulpmiddelen die in het verleden wel, maar nu niet meer zijn toegestaan. Ten tweede is niet bekend wat er tussen het gebruik en het afvalstadium met de plastics is gebeurd.
Chemische recycling
Chemische recycling, waarbij polymeren worden afgebroken tot monomeren, is een oplossing voor beide problemen. In Emmen hebben de bedrijven Cumapol en Morssinkhof de CuRe-technologie ontwikkeld, een methode voor chemische recycling die gekleurd polyester omzet in nieuwe polymeren. Hierbij worden verontreinigingen en ongewenste pigmenten gescheiden van de gedepolymeriseerde kunststoffen, waardoor maagdelijke bouwstenen ontstaan. Op deze manier kunnen bijvoorbeeld polyestertapijten nieuwe polyestervezels opleveren (recycled PET of rPET).
Dit type rPET-garen wordt nu in Emmen geproduceerd door polyesterbedrijf Cumapol samen met recyclingbedrijf Morssinkhof. Ze kunnen al verschillende soorten garen produceren voor verschillende producten, van tapijtvezels tot touwen en spanbanden (zie ook de blog van Mark Ruesink, elders in dit blad).
Huisvuil
Plastic terugwinnen uit huishoudelijk afval is ingewikkelder. De Friese afvalinzamelaar Omrin heeft samen met HVC en Midwaste in Heerenveen een kunststof sorteerlijn gebouwd, waar ze verschillende soorten plastic uit huishoudelijk afval kunnen scheiden. Morssinkhof voegt nog een recyclagelijn toe om specifiek hogedichtheidspolyethyleen (HDPE) en polypropyleen (PP) te recyclen. In Wijster, Drenthe, sorteert en recyclet Attero ook verschillende kunststoffen uit consumentenafval.
Een nog grotendeels onaangeboorde grondstof voor recycling is textiel. Hierin zijn bijvoorbeeld bedrijven geïnteresseerd die sportshirts produceren. Zo is het mogelijk om oude polyester shirts om te zetten in nieuwe.
Thermo-chemische recycling
Zowel mechanische als chemische recycling vereist een relatief schone stroom gebruikte kunststoffen. Gemengde kunststoffen worden meestal als afval verbrand, waarbij elektriciteit wordt opgewekt. Maar er is ook de optie van thermo-chemische recycling. In dit proces worden gemengde kunststoffen verhit in aanwezigheid van een katalysator, die de polymeren afbreekt tot hun aromatische basische bouwstenen van benzeen, tolueen en xyleen (BTX). Deze bouwstenen vormen de basis voor nieuwe, maagdelijke PET.
BioBTX in Groningen heeft een conversieproces ontwikkeld om deze aromaten te maken uit glycerine. Het bedrijf heeft kortgeleden een pilotplant hiervoor geopend in de Zernike Advanced Processing Facility (ZAP). De volgende stap is het gebruik van vast kunststofafval als grondstof in het proces (zie ook de blog van Rob van Linschoten, elders in dit blad).
Andere bedrijven, de meeste gevestigd in Delfzijl, zetten polymeren zelfs om in nog eenvoudigere basisbouwstenen. Enerpy produceert olie, gas en koolstof uit organische en kunststoffen, met behulp van een microgolfgebaseerde pyrolyse. In dit proces komt syngas vrij: een mengsel van waterstof, koolmonoxide en kooldioxide. Een voordeel van deze methoden is dat ze in staat zijn, gelamineerde producten te recyclen waarin plastic folie en papier is gecombineerd.
Nationaal Testcentrum voor Circulaire Plastics
Veel van dit gerecyclede plastic uit gemixte stromen is echter niet geschikt voor hoogwaardige toepassingen. Om de recyclebaarheid van verpakkingen en consumentenproducten te verbeteren, hebben de verpakkingsindustrie, het ministerie van Infrastructuur en Waterbeheer en andere partners geïnvesteerd in een Nationaal Testcentrum voor Circulaire Kunststoffen in Heerenveen. Hier kunnen bedrijven hun producten in batches van 100kg laten testen op recyclebaarheid.
Binnen dit ecosysteem is het mogelijk om tientallen kilotonnen plastic per jaar te recyclen. De noordelijke provincies produceren jaarlijks zo’n 90 kiloton plastic afval. Gerecycleerde kunststoffen uit Heerenveen en Emmen vinden hun weg rechtstreeks naar producenten, zoals Philips in Drachten, maar vaker naar de chemische recycling in Delfzijl voor chemische basisbouwstenen, of Emmen waar monomeren worden geproduceerd die vervolgens weer worden gebruikt in de reguliere polymeerproductie.
Het ecosysteem van Chemport Europe biedt al deze mogelijkheden, geconcentreerd op een handvol locaties die op slechts een paar vierkante kilometer zijn verspreid.
Dit artikel kwam tot stand in samenwerking met Chemport Europe.
