Kunststof in de kringloop

Kunststof, ontworpen om onverwoestbaar te zijn, is uitgegroeid tot hoofdpijndossier. Chemisch ingenieurs werken aan betere recyclingmethoden en nieuwe polymeersoorten. En daar is haast bij, want de behoefte aan plastic groeit nog steeds.

Wie dit leest, heeft misschien net een boterham uit een plastic zak gehaald of uit een plastic fles gedronken. Zonder bril met kunststof montuur of tablet met kunststof omhulsel zou het lezen wellicht niet eens lukken. Verder van huis zijn ook rioleringsbuizen, windturbinebladen en auto-onderdelen van kunststof. Een wereld zonder plastic is simpelweg niet meer voor te stellen.

Plastic is dan ook fijn spul: het is licht van gewicht, oersterk en voor veel stoffen nagenoeg ondoordringbaar. Dat is allemaal te danken aan de lange polymeerketens waaruit het is opgebouwd. Polymeerketens die in de natuur niet voorkomen, maar door mensen zijn bedacht en gemaakt.

Maar juist dankzij de eigenschappen die plastic zo geliefd maken, is het tevens nauwelijks afbreekbaar en moeilijk te recyclen. Het resultaat: plastic afval vervuilt rivieren, zeeën en stranden en bemoeilijkt de weg naar een circulaire economie.

Toch wordt ook plastic – zij het heel langzaam – een kringloopmateriaal, dankzij het verbeteren van mechanische en chemische recycletechnieken, het ontwerpen van nieuwe plastics die beter afbreekbaar of recyclebaar zijn en het verminderen van de hoeveelheid plasticafval met regelgeving. Wat is de stand van zaken?

Onder de nieuwe plastics valt PISOX, ontwikkeld door de Universiteit van Amsterdam. PISOX is vernoemd naar de bouwstenen waaruit het Polyester is opgebouwd: ISosorbide en OXaalzuur.PISOX is zowel recyclebaar als afbreekbaar.Het breekt in ongeveer een jaar ‘vanzelf’ af naar de bouwstenen (monomeren) door vocht uit de lucht. Foto: Kevin van der Maas.

Dit is niet het volledige artikel. Het hele verhaal staat in De Ingenieur van mei 2024. Interessant? Neem eens een proefabonnement van drie nummers voor 25 euro.

MECHANISCHE RECYCLING

Op de Brightlands Chemelot Campus in Geleen laat materiaalkundig ingenieur Kim Ragaert de ruimte zien waar haar onderzoeksgroep experimenten doet. Hier testen wetenschappers de eigenschappen van recyclede plastics, gemaakt uit verschillende mengsels van afvalplasticdeeltjes. Doel is de kwaliteit van het nieuwe materiaal te verbeteren.

Ragaert, die in maart nog de publieksprijs won bij de KIVI-competitie voor de Ingenieur van het Jaar, is gespecialiseerd in het mechanisch recyclen van plastic. Daarbij wordt het plastic gesorteerd, gereinigd, verhakseld en omgesmolten tot korrels die als grondstof dienen. ‘Mijn onderzoeksgroep richt zich op thermoplasten – plastics die vloeibaar worden als ze worden verhit’, zegt Ragaert. Daarvan bestaan tientallen soorten, waaronder polyethyleentereftalaat (PET), polypropeen (PP) en polyetheen (PE). Ragaert: ‘Van een gesmolten mengsel van thermoplasten werden vroeger vooral tuinbankjes en verkeerspaaltjes gemaakt. Dat is nuttig hergebruik, maar wel beperkt.’

Om van het afval hoogwaardiger plastic te maken, dat bijvoorbeeld ook kan dienen voor flessen en folie, moeten de verschillende plasticsoorten worden gescheiden en ontdaan van vervuilende stoffen. Hierbij geldt: hoe zuiverder het recyclaat, hoe hoger de kwaliteit van het resulterende plastic.Sorteren

Het sorteren van het afvalplastic gebeurt doorgaans met spectrumanalyse. Bijna-infrarood licht (NIR) dat op plastic valt, kaatst (deels) terug. De sterkte van de verschillende golflengten in dat teruggekaatste licht is afhankelijk van de chemische structuur van het plastic. Alleen zwart plastic wordt door deze methode niet herkend: zwart kaatst licht niet terug, maar neemt het op. Daarom zijn de zwarte plastic flessen waarin vroeger vaak wasverzachter zat, in de supermarkt steeds minder te vinden. Ragaert: ‘Maar er wordt ook aan een speciale zwarte kleurstof gewerkt, die een NIR-sensor wél opmerkt.’

Drijven of zinken

Een andere veelgebruikte sorteermethode is de drijf-of-zinktest, die gebruikmaakt van verschil in soortelijk gewicht. De dichtheid van de gebruikte vloeistof bepaalt voor welke plastics deze methode geschikt is. Sommige plasticsoorten zijn in een bak water al van elkaar te scheiden.

Plasticrecycler Umincorp uit Rotterdam, die in januari bankroet ging door concurrentie van nieuwe plastics uit Azië, gebruikte voor de drijf-zinkmethode een magnetische dichtheidsscheider. Deze bevat een ferrovloeistof (een suspensie van magnetische nanodeeltjes), waarin met magneten een dichtheidsgradiënt wordt gecreëerd. Hierdoor gaan verschillende soorten plastic elk op een andere hoogte in de vloeistof zweven, en kunnen er meerdere soorten tegelijk worden gescheiden.

Nauwkeurigheid

Hoe nauwkeurig de verschillende methoden zijn, is vaak een keuze, zegt Ragaert. Zo ligt het plastic afval bij de NIR-methode op een lopende band, waar de ongewenste stukken automatisch vanaf worden geblazen. Meestal loopt die band met een snelheid van ongeveer drie meter per seconde. Bij een lagere snelheid wordt de procedure nauwkeuriger, maar ook duurder. Ook het wassen ná scheiding gaat met keuzen gepaard. Gebeurt dit met warm of koud water? Gaat er schoonmaakmiddel bij? Ragaert: ‘De meest doeltreffende keuze is meestal de duurste.’

Vervuilende stoffen

‘Hallo Jumbo!’, ‘Gewoon Albert Heijn’ of ‘Dirk, altijd de goedkoopste’: menige plastic tas is tevens een reclamebord. Maar inkt tast de kwaliteit van gerecycled plastic aan, net als de lijm tussen de verschillende lagen bij gelamineerd plastic. Daarnaast bevatten oude plastics soms stoffen die tegenwoordig verboden zijn, zoals loodhoudende stabilisatoren en broomhoudende brandvertragers.

Dit is niet het volledige artikel.