Een onderzoeksgroep aan de Chalmers University of Technology, Zweden, heeft een efficiënt proces ontwikkeld om al het plastic afval tot op moleculair niveau af te breken. De resulterende gassen kunnen vervolgens weer worden omgezet in nieuwe kunststoffen - van dezelfde kwaliteit als het origineel. Het nieuwe proces zou de huidige plasticfabrieken kunnen omvormen tot recyclingraffinaderijen, binnen het kader van hun bestaande infrastructuur.

Het feit dat plastic niet afbreekt, en zich daardoor ophopen in onze ecosystemen, is een van onze grootste milieuproblemen. Maar bij Chalmers, een onderzoeksgroep onder leiding van Henrik Thunman, Hoogleraar Energietechnologie, ziet de veerkracht van plastic als een troef. Het feit dat het niet degradeert maakt het mogelijk voor circulair gebruik, het creëren van een echte waarde voor gebruikt plastic, en daarmee een economische impuls om het te verzamelen.

"We mogen niet vergeten dat plastic een fantastisch materiaal is - het geeft ons producten waar we anders alleen maar van zouden kunnen dromen. Het probleem is dat het tegen zulke lage kosten wordt vervaardigd, dat het goedkoper is geweest om nieuwe kunststoffen uit olie en fossiel gas te produceren dan uit hergebruik van kunststofafval, ’ zegt Henrik Thunman.

Nutsvoorzieningen, door te experimenteren met chemische terugwinning via stoomkraken van plastic, de onderzoekers hebben een efficiënt proces ontwikkeld om gebruikte kunststoffen om te zetten in kunststoffen van maagdelijke kwaliteit.

"Door de juiste temperatuur te vinden - die rond de 850 graden Celsius ligt - en de juiste verwarmingssnelheid en verblijftijd, we hebben de voorgestelde methode kunnen demonstreren op een schaal waarbij we 200 kg plastic afval per uur omzetten in een bruikbaar gasmengsel. Dat kan vervolgens op moleculair niveau worden gerecycled tot nieuwe plastic materialen van maagdelijke kwaliteit, ’ zegt Henrik Thunman.

De experimenten werden uitgevoerd in de Chalmers Power Central-faciliteit in Göteborg.

anno 2015, wereldwijd werd ongeveer 350 miljoen ton plastic afval gegenereerd. In totaal, 14 procent werd ingezameld voor materiaalterugwinning - 8 procent werd gerecycled tot plastic van mindere kwaliteit, en 2 procent aan kunststoffen van vergelijkbare kwaliteit als het origineel. Ongeveer 4 procent ging verloren in het proces.

Algemeen, ongeveer 40 procent van het wereldwijde plastic afval in 2015 werd verwerkt na inzameling, voornamelijk door verbranding voor energieterugwinning of volumevermindering - het vrijgeven van koolstofdioxide in de atmosfeer.

De rest - ongeveer 60 procent - ging naar de vuilstort. Slechts ongeveer 1 procent werd niet opgehaald en gelekt in natuurlijke omgevingen. Hoewel slechts een klein percentage, dit vormt niettemin een aanzienlijk milieuprobleem, aangezien de hoeveelheid plastic afval in het algemeen zo hoog is, en aangezien de natuurlijke afbraak van plastic zo langzaam gaat, het stapelt zich op in de tijd.

Het huidige model voor het recyclen van plastic volgt de zogenaamde 'afvalhiërarchie'. Dit betekent dat het plastic herhaaldelijk wordt afgebroken, naar lagere en lagere kwaliteit voordat ze uiteindelijk worden verbrand voor energieterugwinning.

"In plaats van dit, we hebben ons gericht op het opvangen van de koolstofatomen uit het verzamelde plastic en deze te gebruiken om nieuw plastic van originele kwaliteit te maken, dat wil zeggen, terug naar de top van de afvalhiërarchie, echte circulariteit creëren."

Vandaag, gloednieuwe kunststoffen worden gemaakt door fossiele olie- en gasfracties te verbrijzelen in een apparaat dat bekend staat als een 'kraker' in petrochemische fabrieken. In de kraker, bouwstenen bestaande uit eenvoudige moleculen ontstaan. Deze kunnen vervolgens in veel verschillende configuraties worden gecombineerd, resulterend in de enorme verscheidenheid aan kunststoffen die we in onze samenleving zien.

Om hetzelfde te doen van ingezameld plastic, nieuwe processen moeten worden ontwikkeld. Wat de onderzoekers van Chalmers nu presenteren, zijn de technische aspecten van hoe een dergelijk proces kan worden ontworpen en geïntegreerd in bestaande petrochemische fabrieken, op een kosteneffectieve manier. Eventueel, dit soort ontwikkeling zou een enorm belangrijke transformatie van de huidige petrochemische fabrieken tot recyclingraffinaderijen van de toekomst mogelijk kunnen maken.

De onderzoekers werken verder aan het proces.

"We gaan nu verder met de eerste proeven, die tot doel hadden de haalbaarheid van het proces aan te tonen, gericht op het ontwikkelen van meer gedetailleerd begrip. Deze kennis is nodig om het proces op te schalen van enkele tonnen plastic per dag, tot honderden tonnen. Dan wordt het commercieel interessant, ’ zegt Henrik Thunman.

Meer over de methode van de Chalmers-onderzoekers en het potentieel ervan

Het proces is toepasbaar op alle soorten plastic die voortkomen uit ons afvalsysteem, inclusief die welke historisch zijn opgeslagen op stortplaatsen of in zee.

Wat het nu haalbaar maakt om ingezamelde en gesorteerde kunststoffen te gebruiken in grootschalige petrochemische fabrieken, is dat er voldoende materiaal wordt ingezameld, wat betekent dat de planten theoretisch dezelfde output kunnen behouden. Deze fabrieken hebben ongeveer 1-2 miljoen ton gesorteerd plastic afval per jaar nodig om te worden omgezet in de productieniveaus die ze momenteel uit olie en fossiel gas halen.

De totale hoeveelheid plastic afval in Zweden bedroeg in 2017 ongeveer 1,6 miljoen ton. Slechts ongeveer 8 procent daarvan werd gerecycled tot plastic van mindere kwaliteit.

De Chalmers-onderzoekers zien daarom een ​​kans om een ​​circulair gebruik van plastic in de samenleving te creëren, en ons te bevrijden van de behoefte aan olie en fossiel gas om verschillende hoogwaardige kunststoffen te produceren.

"Circulair gebruik zou helpen om gebruikte kunststoffen een echte waarde te geven, en dus een economische impuls om het overal op aarde te verzamelen. Beurtelings, dit zou het vrijkomen van plastic in de natuur helpen minimaliseren, en een markt creëren voor het inzamelen van plastic dat de natuurlijke omgeving al heeft vervuild, zegt Henrik Thunman.

Afgedankte biobased materialen zoals papier, hout en kleding zouden ook als grondstof in het chemische proces kunnen worden gebruikt. Zo zouden we het aandeel fossiele materialen in plastic geleidelijk kunnen verminderen. We kunnen ook netto negatieve emissies creëren, als er ook koolstofdioxide wordt opgevangen in het proces. De visie is om een ​​duurzame, circulair systeem voor op koolstof gebaseerde materialen.