Nieuwe recyclingtechnologieën die momenteel worden getest, kunnen kunststoffen zoals voedselverpakkingen voor eenmalig gebruik, vezelversterkte auto-onderdelen en matrasschuim – polymeren die vaak op stortplaatsen belanden of worden verbrand – hebben meer dan alleen een tweede leven:ze kunnen zo goed als nieuw worden.

Plastic afval is een groeiend milieuprobleem. Elk jaar wordt in Europa ongeveer 60 miljoen ton plastic geproduceerd, terwijl slechts 30% ervan wordt gerecycled. Van al het plastic afval dat ooit is geproduceerd, 79% is op de vuilnisbelt of als zwerfvuil in de natuur terechtgekomen.

Maar naarmate Europa overgaat naar een meer circulaire economie waarin materialen aan het einde van hun leven worden hergebruikt in plaats van weggegooid, verbeteringen op het gebied van kunststofrecycling zullen een belangrijke rol spelen.

Recente maatregelen van de Europese Commissie moeten helpen om plastic duurzamer te maken. Een in 2018 goedgekeurde kunststofstrategie heeft tot doel het probleem aan te pakken door de manier waarop kunststofproducten worden ontworpen, te veranderen, gebruikt en gerecycled. Een belangrijk doel is om tegen 2030 55% van de plastic verpakkingen te recyclen. Verpakkingen hebben een hoge ecologische voetafdruk:ongeveer 40% van het geproduceerde plastic wordt gebruikt voor verpakkingen, die na gebruik meestal wordt weggegooid.

Verpakkingen zijn vaak gemaakt van verschillende soorten plastic, wat het moeilijk maakt om ze te recyclen. Vers voedsel zoals vlees en kaas, bijvoorbeeld, wordt vaak beschermd door vele lagen zoals deksels, films en trays die niet van hetzelfde soort plastic zijn gemaakt. Verschillende kunststoffen moeten voor verwerking worden gescheiden, omdat ze bij conventionele recycling niet goed met elkaar versmelten. Maar dit kan tijdrovend en kostbaar zijn. Dit betekent dat deze artikelen vaak niet worden gerecycled of als onmogelijk te recyclen worden beschouwd.

"Normaal gesproken, ze worden gestort of in het beste geval, verbrand met energieterugwinning, " zei Dr. Elodie Bugnicourt, unitleider innovatie bij IRIS Technology Solutions, een ingenieursbureau in Barcelona, Spanje.

Vezelversterkte composieten ondergaan vaak een soortgelijk lot. Deze op plastic gebaseerde materialen, versterkt met glas- of koolstofvezels, worden gebruikt in verschillende auto-onderdelen voor binnen en buiten, van bumpers tot met textiel beklede deurpanelen. Omdat de verschillende materialen moeilijk te scheiden zijn, ze worden meestal aan het einde van hun leven verbrand.

Tweede leven

Nieuwe recyclingtechnologieën kunnen helpen, Hoewel. Als onderdeel van een project genaamd MultiCycle, Dr. Bugnicourt en haar projectpartners streven naar opschaling van een gepatenteerd proces genaamd CreaSolv, ontwikkeld door het Fraunhofer Instituut in München, Duitsland dat meerlaagse verpakkingen en vezelversterkte composieten steeds weer een tweede leven kan geven.

Met behulp van een op oplosmiddel gebaseerde formule, verschillende soorten plastic en vezels worden geëxtraheerd en gescheiden door ze op te lossen in een oplossing. Vervolgens worden de polymeren - lange ketens van moleculen waaruit een plastic bestaat - in vaste vorm uit de oplossing teruggewonnen en omgevormd tot plastic pellets. Teruggewonnen vezels kunnen ook worden hergebruikt.

Tot dusver, het proces vertoont veelbelovende voordelen ten opzichte van bestaande methoden. Met conventionele mechanische recycling, plastic degradeert meestal wanneer het wordt verwerkt, dus het heeft een beperkt gebruik. En hoewel chemische recycling – een opkomende technologie die plastic weer in kleine moleculen verandert, of monomeren, kan hoogwaardig kunststof maken, het kan energie-intensief zijn. Met CreaSolv, gerecycled plastic is van hoge kwaliteit en het proces is efficiënter. "We winnen een polymeer terug in plaats van een monomeer, wat een voordeel is omdat we geen energie nodig hebben om het materiaal opnieuw te polymeriseren, zei dr. Bugnicourt.

Tot dusver, het team heeft kleinschalige proeven uitgevoerd met meerlaagse verpakkingen en composieten om het proces te testen. Tegelijkertijd, ze zijn bezig met het ontwerpen van een grootschalige proeffabriek in Beieren waar de proeven in juli moeten beginnen. De grootste uitdaging zal zijn om afval dat bestaat uit complexe mengsels van kunststoffen op grote schaal te verwerken, zegt dr. Bugnicourt.

Leden van het team hebben ook een systeem ontwikkeld om de samenstelling van plastic afval te monitoren. Ze willen automatisch de kunststof- en vezelsoorten in een product kunnen identificeren, zodat het proces kan worden geoptimaliseerd op basis van de partijen te recyclen materialen.

Dr. Bugnicourt denkt dat het systeem in bestaande recyclingfabrieken kan worden geïnstalleerd om de soorten gerecyclede kunststoffen uit te breiden. Ook zouden gespecialiseerde installaties kunnen worden opgezet om industrieel afval te verwerken. "Sommige fabrikanten van verpakkingen die veel postindustrieel afval van een bepaald type hebben, zouden kunnen investeren in hun eigen recyclingfabrieken, " ze zei.

Gespecialiseerd

Door bestaande recyclingprocessen te verbeteren, kan ook de milieu-impact van soorten plastic afval die moeilijker te hergebruiken zijn, worden verminderd. Hoewel bepaalde veelgebruikte kunststoffen op grote schaal worden gerecycled, zoals PET dat wordt gebruikt om drinkflessen te maken, kunststoffen met meer gespecialiseerde toepassingen zijn dat vaak niet. Vaak zijn technologische barrières verantwoordelijk.

"De technologieën zijn misschien niet volwassen of ze hebben het probleem dat ze niet kostenefficiënt zijn vanwege een gebrek aan ontwikkeling, " zei Dr. Tatiana Garcia Armingol, directeur van de energie- en milieugroep bij het CIRCE energieonderzoekscentrum in Zaragoza, Spanje.

Dr. Garcia Armingol en haar collega's demonstreren manieren om het terugwinningspercentage van bepaalde moeilijk te recyclen kunststoffen te verhogen als onderdeel van het POLYNSPIRE-project. Ze richten zich op polyamiden - kunststoffen die worden gebruikt in auto-onderdelen zoals versnellingen en airbags - en polyurethaan - flexibel schuim dat wordt gebruikt in producten zoals matrassen en tapijten.

Het team denkt dat conventionele recycling kan worden verbeterd om de kwaliteit van gerecycled plastic te verbeteren. Om dit te doen, ze onderzoeken twee technologieën:het toevoegen van vitrimeren - een relatief nieuw type plastic dat zowel taai als kneedbaar is - en het opnemen van hoogenergetische bestraling. "Beide technologieën hebben als belangrijkste doel de weerstand van gerecyclede materialen te vergroten en hun eigenschappen te verbeteren, zodat ze kunnen worden gebruikt in toepassingen met hoge eisen, " zei dr. Garcia Armingol.

Andere innovaties die ze onderzoeken, kunnen de chemische recycling verbeteren. De technologie heeft een enorm potentieel voor het bereiken van een circulaire economie, omdat plastic hierdoor continu kan worden gerecycled met behoud van kwaliteit. De ecologische voetafdruk kan echter worden beperkt. Het gebruik van microgolven of slimme magnetische materialen, bijvoorbeeld, de hoeveelheid energie die nodig is om warmte voor polymerisatie te genereren kan verminderen, waar de monomeren die uit het recyclingproces worden geproduceerd, worden samengevoegd tot de lange ketens van moleculen waaruit plastic bestaat.

"(Conventionele) chemische recycling kan een hoge milieu-impact hebben, " zei Dr. Garcia Armingol. "Een van onze belangrijkste doelen is om aan te tonen dat het kosteneffectief en milieuvriendelijk kan zijn."

Semi-industrieel

Tot dusver, het team heeft de voorgestelde technologieën in het laboratorium getest. Nu maken ze zich op voor de engineeringfase van het project, waar ze zullen laten zien dat ze haalbaar zijn op semi-industriële schaal. Momenteel werken ze aan de voorbehandelings- en zuiveringsfasen van recycling.

De volgende stap van het project zal zijn om aan te tonen dat het plastic dat met deze technologieën wordt geproduceerd, van voldoende kwaliteit is om nieuw materiaal te vervangen. Dr. Garcia Armingol en haar collega's zullen zich concentreren op enkele toepassingen zoals auto-onderdelen, waar hoge kwaliteitseisen gelden, en matrassen.

Nauwe samenwerking met industriële partners uit de automobielsector en chemische en afvalbeheerbedrijven zal ook van cruciaal belang zijn voor de adoptie van hun technologieën. "Het is voor ons erg relevant om feedback te krijgen van de industriële sector over hun eisen en verwachtingen, " zei Dr. Garcia Armingol. "We willen aantonen dat het mogelijk is om een ​​circulaire economie te hebben in de plasticsector."