Nieuwe grondstoffen uit oude kleding

Textielafval is zo’n allegaartje dat het met bestaande technologieën onmogelijk te recyclen is. TNO presenteert nu een methode waarmee het een stuk makkelijker gaat.‘Jullie hebben geluk, dit is een echte onderzoeksdag.’ De paar journalisten worden van harte welkom geheten bij TNO in de duinen bij Petten. ‘We gooien straks oude textielresten in de reactor en winnen daar vervolgens benzeen uit.’Surika van Wyk, lead scientist thermochemische recycling van plastics en textiel, zet de deuren van het lab dat ze deelt met vakgenoot en eveneens lead scientist Carlos Mourão Vilela, vandaag voor het eerst open. Het is tijd om naar buiten te treden met het procedé dat zij in de voorbije jaren hebben ontwikkeld en dat volgens hen nu klaar is voor opschaling en commercialisering. Daarvoor is een grote, industriële partner nodig – en de zoektocht daarnaar begint met het delen van het verhaal.Losse steentjes‘Met onze methode zijn wij nu in staat verschillende afvalstromen om te zetten in nieuwe bouwblokken’, zegt Van Wyk. Die methode? ‘Zie afgedankt textiel als een LEGO-kasteel. Dat halen we steen voor steen uit elkaar.’ Om die losse steentjes is het de onderzoekers te doen. Die kunnen langs thermochemische weg worden vrijgemaakt. Het gaat onder meer om benzeen, tolueen en xyleen, moleculen die worden gebruikt voor de productie van verf en ook van textiel. Het proces kan ook syngas opleveren, bestaande uit koolstofmonoxide en waterstof, goed voor de productie van methanol. Surika van Wyk, lead scientist thermochemische recycling van plastics en textiel, toont hoe verpulverde textielresten het recyclingproces instromen. Foto: De Ingenieur Bruikbare restbronDaarnaast wordt er in het lab uit de textielresten waterstof gewonnen, een belangrijke, schone energiedrager die met name voor industrie en transport kansrijk is. En tenslotte ook nog groen gas (een duurzaam alternatief voor aardgas) en koolwaterstoffen, een groep moleculen die als grondstof worden gebruikt voor het maken van kunststoffen.Normaal worden al deze bouwsteentjes gewonnen uit fossiele grondstoffen. Van Wyk en Mourão Vilela, die behoren tot tot de biobased circular technology-groep van TNO, hebben in het afgedankte textiel een bruikbare restbron gevonden. Volgens de onderzoekers is die zo groot is dat die op industriële schaal kan worden ingezet. Zo slaan ze meerdere vliegen in één klap. ‘We geven waarde aan de laagwaardigste stroom van textielafval’, zegt Mourão Vilela.Ritsen en knopenTextiel is de op twee na grootste bron van plasticafval. Per persoon gooien we jaarlijks twaalf kilogram oud textiel weg: jassen, broeken, bloesjes, badmutsen, glitterjurkjes, carnavaloutfits, maar ook beddengoed, schoenen en bedrijfskleding. Meer dan 70 procent daarvan wordt direct verbrand of gestort. Een ander deel belandt bij sorteerbedrijven, maar ook daarvandaan gaat een aanzienlijke stroom vervolgens linea recta richting de verbrandingsoven. ‘Dan gaat het bijvoorbeeld om kleding die is gescheurd of van zo slechte kwaliteit is dat hergebruik niet meer kan’, zegt Van Wyk.Door de opkomst van internetgiganten als TEMU, die containers vol kleding van bedenkelijke kwaliteit verschepen vanuit China, wordt dat alleen maar meer, zegt Mourão Vilela. ‘We worden overspoeld door een tsunami van kleding die niet geschikt is voor hergebruik.’Wat recycling sowieso al lastig maakt, is dat textiel over het algemeen een mengeling is van verschillende polymeren en natuurlijke stoffen. Kleding bestaat gemiddeld voor 70 procent uit grondstoffen met een fossiele herkomst (kunststoffen uit olie, zoals polyester en elastaan) en voor 30 procent uit natuurlijke materialen (katoen, wol, leer, zijde). Bij schoenen ligt die verhouding weer anders. Daarnaast zijn er nog ritsen, knoopjes en allerlei andere elementen die recycling ‘van-vezel-tot-vezel’ erg ingewikkeld maken, zoals verfstoffen en brandvertragers waarmee kleding is ‘vervuild’.Textiel vergassen De TNO-onderzoekers wisten de recyclingcode te kraken door een al langer bestaande technologie door te ontwikkelen: thermochemische recycling. In 1980 werd die voor het eerst toegepast om kolen te vergassen, vanaf de jaren negentig volgde het vergassen van biomassa. Dit resulteerde in 2004 in de MILENA-reactor, die vaste biomassa bij temperaturen rond de 850 graden Celsius uiterst efficiënt omzet in ruw gas. ‘De haalbaarheid van thermochemische recycling is allang overtuigend aangetoond’, zegt Van Wyk.De uitdaging was om de technologie door te ontwikkelen, opdat behalve biomassa ook kunststoffen en textielafval als grondstof kunnen dienen. Tijd om naar het lab te gaan, zeggen Van Wyk en Mourão Vilela, ‘dan laten we zien hoe we dat hebben gedaan’.Afgedankt textiel uit deze geperste baal kan zonder voorsorteren worden ingezet voor thermochemische recycling. Foto: TNOPluisjesUit een partij van ruim vierhonderd kilogram textielafval, afgedankt door een sorteerbedrijf en bestemd voor verbranding, zijn een paar flinke scheppen van in totaal veertig kilogram meermaals door de shredder en een verpulveraar gehaald. Wat uiteindelijk overblijft, oogt als de pluisjes die je terugvindt in de filters van een wasdroger. Die ‘pluisjes’ worden vervolgens verhit in de zuurstofloze omgeving van een gefluïdiseerd bed-reactor die vol hete zanddeeltjes zit. De textieldeeltjes worden daar fijn verdeeld en gemengd. Binnen een paar tellen breken de polymeerketens af tot losse bouwsteentjes. Het hangt van de gekozen verhittingstemperatuur af welke producten dan precies ontstaan. Voor syngas waarmee methanol en andere brandstoffen worden gemaakt, zijn temperaturen rond de 900 graden Celsius nodig; voor benzeen voor nieuw polyester volstaat een temperatuur in de reactor van 750 graden Celsius. De huidige installatie kan anderhalve kilogram pluisjes per uur aan.Waardevolle moleculenHet verschil met klassieke vergassing is dat daar vaak met temperaturen van boven de 1000 graden Celsius wordt gewerkt, zegt Van Wyk. ‘Dan breekt alles af tot koolmonoxide en waterstof. Wij werken bewust op lagere temperaturen, zodat we waardevolle moleculen eerder kunnen afvangen. Zo blijft de chemische waarde van koolstof behouden en gaat die niet verloren in de verbranding.’In deze gasfase kunnen verontreinigingen eenvoudig worden afgevangen. Eerst wordt het gas langs ‘OLGA’ (een afkorting van olie-gaswasser) geleid om stof en teer af te vangen. Daarna volgt nog ontzwaveling, waarvoor een standaardtechnologie wordt gebruikt.De technologie is nu klaar om op industriële schaal in te zetten, zeggen de onderzoekers. Foto: TNOBatterij aan beeldschermenHet hele proces – van pluisje tot nieuwe grondstof – duurt nog geen halve minuut en voltrekt zich volledig hier in het lab, dat twee verdiepingsdelen van een van de TNO-gebouwen in de duinen bij Petten in beslag neemt. Bij de test van vandaag is een heel team van experts betrokken, van wie de meesten op de bovenverdieping voor een enorme batterij aan beeldschermen zitten. ‘Alle processen kunnen we hier volgen’, zegt Van Wyk. ‘Temperatuur, druk, gassamenstelling, flow, gedurende elk van de stappen in het proces.’Op een prominente plek aan de wand is een grote, rode knop bevestigd. In geval van nood is één druk voldoende om het hele proces in één keer stil te leggen. Daarnaast hebben alle processtappen elk een eigen noodstop. Overigens, legt Van Wyk uit, zijn er ook automatische beveiligingssystemen: als een van de sensoren bijvoorbeeld onverklaarbaar uitslaat, dan valt het proces vanzelf stil. ‘De bedoeling is dat op termijn alles wordt geautomatiseerd’, zegt een van de operators achter de schermen. ‘Maar in deze onderzoeksfase willen we alles volgen en begrijpen.’Van Wyk wijst op een dunne laag gele vloeistof die achter een glaasje op water drijft. ‘We hebben het proces pas een paar minuten geleden opgestart, maar zoveel benzeen hebben we nu al gewonnen’, zegt ze, wijzend op het gele lijntje. Uit een kast pakt ze een labfles met een paar deciliter van dezelfde, gele vloeistof. ‘Dit is de oogst van een eerdere run. Uit anderhalve kilo textielafval hebben we dit kunnen oogsten.’Onderzoekster Surika van Wyk toont de opbrengst van één 'run'. Foto: De IngenieurAmbitieuze richtlijnenDe onderzoekers benadrukken dat ze alleen werken met textiel dat anders wordt verbrand. ‘We kijken alleen naar materiaal waarvoor echt geen andere oplossing is’, zegt Mourão Vilela. ‘We willen geen kleding of ander textiel dat nog een kans maakt in de kringloopwinkel, maar alleen afval. Er is immers meer dan genoeg textielafval voor dit proces.’Op dit moment wordt nog niet eens 1 procent van het textielafval gerecycled. Intussen liggen er in Europees verband ambitieuze richtlijnen die bepalen dat in 2030 75 procent van al het ingezamelde textiel moet worden hergebruikt of gerecycled. Een deel van het textielafval belandt intussen als microplastic in het milieu en zelfs in de voedselketen, wat mogelijk schadelijk is voor de gezondheid van mens en dier.‘Het textielafval is een probleem, maar ook een kans’, zegt Van Wyk. ‘Al die textielresten zijn koolstofbronnen en met de juiste processen kunnen we ze recyclen om nieuwe chemicaliën te maken. Zo verminderen we het gebruik van fossiele brandstoffen en dragen we bij aan een meer circulaire economie.’GrondstoffenleverancierNu moeten textielsorteerders nog betalen om hun afval te laten verbranden: 150 tot 300 euro per ton. ‘Onze ambitie is dat sorteerders grondstoffenleveranciers worden en dat verbranding overbodig wordt’, zegt Mourão Vilela. Volgens de onderzoekers biedt deze technologie ook perspectief voor chemische producenten: zij beschikken hiermee over een nieuwe, niet-fossiele koolstoffenbron die past in steeds strengere regels voor grondstoffenverbruik en circulariteit. Nu alles werkt in het lab, is het tijd om op te schalen. ‘Wij onderzoeken en optimaliseren de technologie’, zegt Van Wyk. ‘Als we daarmee klaar zijn, zoeken we een licentiepartner die de technologie commercieel wil inzetten. Die partner kan het proces dan opschalen en op industriële schaal toepassen.’ Van Wyk rekent erop dat het binnen vijf jaar zover is. De tijd tikt ook wel, met nieuwe strengere richtlijnen voor niet-fossiel grondstoffengebruik die in 2030 ingaan.De vraag is wel of het investeringsklimaat momenteel gunstig is. De afgelopen twee jaar vielen verschillende innovatieve plasticrecyclingbedrijven om. Vanuit China wordt de markt overspoeld met virgin (nieuwe) kunststoffen tegen zulke lage prijzen, dat daar met recycleplastics simpelweg niet tegenop te concurreren valt.‘Het is niet makkelijk’, erkent Van Wyk. ‘Aan de andere kant: ook biomassa heeft zo’n lastige periode doorgemaakt. Dat is gelukkig helemaal goedgekomen. We hopen natuurlijk dat dit voor plastic ook zal gelden.’Vergruisde kleding staat klaar in het lab. Foto: De Ingenieur BrandstofcrisisDe wereldmarkt blijft bovendien lastig te voorspellen. De recente sluiting van de voor de oliehandel cruciale Straat van Hormuz maakt weer eens extra duidelijk dat al te grote afhankelijkheid van verre, buitenlandse import en fossiele brandstof kwetsbaar maakt. De prijs van BTX (benzeen, tolueen en xyleen) is door de nieuwe brandstofcrisis fors gestegen, tot meer dan duizend euro per ton. Dat maakt de thermochemische vergassing extra aantrekkelijk, verwachten de onderzoekers.Om het geld hoef je het zeker niet te laten, is de boodschap. ‘De markt en de financiën zijn zeker belangrijk’, beaamt Van Wyk, ‘maar we zijn als samenleving ook gebaat bij duurzame producten en een schonere leefomgeving. Dan is het potentieel van thermochemische vergassing van textielafval enorm.’Vanuit het lab gaat de rondleiding naar een opslagloods net buiten het grote TNO-gebouw. Vlakbij de ingang staan emmers vol met textielresten in verschillende stadia van versnippering: van grove stukken tot kleine pellets. In een enorme bak ligt een kuub aan textielresten die dat proces nog moeten ondergaan. Bovenop de berg herken ik een bikini, een met verf besmeurde broek, hier en daar een losse sok, sweaters, een geruit rokje, een pietenpak. Het glitterjurkje moet net in gas zijn opgegaan.Foto boven: De Ingenieur

Nieuwe grondstoffen uit oude kleding

Dit artikel lezen?

Meer artikelen

Damen mag sleepboten ombouwen voor methanol

De meest geavanceerde chipmachine heeft een qubit geproduceerd

Handigheid als sociaal construct

Drone leert navigeren van de honingbij

Laatste artikelen

Damen mag sleepboten ombouwen voor methanol

De meest geavanceerde chipmachine heeft een qubit geproduceerd

Handigheid als sociaal construct

Meest gelezen

Dit artikel lezen?

Meld je aan voor de nieuwsbrief

Nieuwe grondstoffen uit oude kleding

Dit artikel lezen?

Meld je aan voor de nieuwsbrief

Meer artikelen

Damen mag sleepboten ombouwen voor methanol

De meest geavanceerde chipmachine heeft een qubit geproduceerd

Handigheid als sociaal construct

Drone leert navigeren van de honingbij

Laatste artikelen

Damen mag sleepboten ombouwen voor methanol

De meest geavanceerde chipmachine heeft een qubit geproduceerd

Handigheid als sociaal construct

Meest gelezen

De krachtigste batterij ter wereld

‘Maanlanding onder water’: eerste tunnelelement Fehmarnbelt afgezonken

Damen mag sleepboten ombouwen voor methanol

Dit artikel lezen?

Meld je aan voor de nieuwsbrief