Hoe wordt plastic gerecycled?

De meest gebruikte methode voor het recyclen van plastic is mechanische recycling. Als je een relatief schone, goed gesorteerde stroom hebt, verdient dit de voorkeur vanwege de kosten, impact en complexiteit.

Bij deze recyclingmethode wordt gebruikgemaakt van mechanische processen zoals wassen, malen, smelten en mengen. De chemische structuur van het materiaal blijft nagenoeg onveranderd, zodat plastics als PET (polyethyleentereftalaat), HDPE (hogedichtheidpolyethyleen) en PP (polypropyleen) direct kunnen worden hergebruikt. Het nadeel van mechanische recycling is de aanwezigheid van verontreinigingen. Bovendien gaat in achtereenvolgende recycle-cycli de kwaliteit van de producten achteruit.

Wij ontwikkelen nieuwe strategieën om lastigere afvalstromen (zoals composieten uit de auto-industrie) mechanisch te recyclen. Op dit moment worden er op grote schaal thermische conversietechnieken gebruikt, wat resulteert in glas- of koolstofvezels van lage kwaliteit. Bij TNO (BMC) en binnen de R&D Hub for Plastic Waste Processing werken we aan de ontwikkeling van innovatieve, kosteneffectieve technologieën voor het scheiden, recyclen en ontmengen van deze complexe materialen, waarmee de kwaliteit van de materialen en hun componenten – waaronder vezels en plasticmateriaal – behouden blijft.

Dissolutie is een fysische recyclingmethode waarbij alleen het gewenste polymeer oplost en de ongewenste polymeren, additieven of verontreinigingen niet.

Er zijn voor het recyclen van plastics verschillende dissolutietechnologieën ontwikkeld, zowel op pilot- als op commerciële schaal. TNO heeft bewezen dat met haar Möbius-technologie polymeren van hoge kwaliteit kunnen worden verkregen en direct kunnen worden samengesteld tot ingezet voor het maken van plastic producten. Dit Het Dissolutieproces behelst het oplossen van de gewenste doelpolymeren met behulp van een organisch oplosmiddel en een combinatie van scheidingstechnologieën (bv. filtratie, adsorptie) om eventuele verontreinigingen, additieven en ongewenste polymeren te verwijderen. Het levert producten op van hogere kwaliteit dan bij mechanische recycling en is geschikter voor complexe afvalstromen, maar het gebruik en de terugwinning van de organische oplosmiddelen leiden meestal wel tot hogere verwerkingskosten.

Bij depolymerisatie worden polymeren gesplitst in kleinere eenheden: hun oorspronkelijke bouwstenen.

• Enzymolyse (een biochemisch proces) is het splitsen van een stof in kleinere delen door de werking van een enzym.

• Solvolyse (een chemisch proces) is een chemische reactie waarbij een oplosmiddel – bv. water of alcohol – als reagens loptreedt en in overmaat aanwezig is vergeleken met de hoeveelheid die nodig is voor de reactie zelf. Door de chemische reactie wordt het polymeer gesplitst in kleinere eenheden: ofwel oligomeren ofwel monomeren, de oorspronkelijke bouwstenen.

Beide kunnen na zuivering worden gebruikt om nieuwe polymeren te maken, met dezelfde kwaliteit als nieuwe materialen.

Thermochemische omzetting is het afbreken van polymeren bij hoge temperatuur, al dan niet in aanwezigheid van zuurstof. Dit levert een assortiment moleculen op die de petrochemische industrie als bouwstenen kan gebruiken voor chemicaliën, polymeren en/of brandstof.

Verbranding in combinatie met CCU (Carbon Capture and Utilisation)

Voor hogere circulariteit moet verbranding worden gecombineerd met volledige warmte-integratie en het gebruik van afgevangen CO2 (Carbon Capture and Utilisation, CCU). TNO heeft verschillende afvang- en gebruikstechnologieën voor koolstof ontwikkeld om de eliminatie van CO2 en de vastlegging van koolstof te optimaliseren.

Het thermochemische proces vergassing

Voor zeer complexe afvalstromen die niet geschikt zijn voor chemische recycling, is vergassing de meest veelzijdige oplossing. Bij deze technologie wordt afval met behulp van een beperkte hoeveelheid zuurstof omgezet in syngas (CO+H2). Dit is een zeer veelzijdige grondstof voor een grote verscheidenheid aan chemicaliën en brandstoffen. TNO gebruikt verschillende technologieën om syngas om te zetten in zeer hoogwaardige producten.

Pyrolyse

Een veel onderzochte technologie is pyrolyse, waarbij plastics in afwezigheid van zuurstof worden verhit om de polymeerketens te kraken. Het proces levert een complex mengsel op van koolwaterstoffen in vaste, vloeibare en/of gasvorm, afhankelijk van de omstandigheden en de kwaliteit van de grondstof. Naargelang de input en de beoogde producten worden uiteenlopende technologieën gebruikt.

De meeste pyrolysetechnologieën zijn erop gericht om plastic afval dat rijk is aan polyolefinen, om te zetten in pyrolyse-olie. Na verdere behandeling en scheiding kunnen uit deze olie (nafta) door middel van een stoomkraakproces olefinen worden geproduceerd, de bouwstenen voor polymeren.

Op dit terrein wordt door veel organisaties onderzoek gedaan naar het gebruik van een katalysator. Door katalysatoren te gebruiken kunnen er mildere omstandigheden worden toegepast, zoals een lagere temperatuur, en selectievere producten worden verkregen.

Een ander voorbeeld is TNO’s Milena-technologie , een thermische kraaktechnologie die gebruikmaakt van een hogere temperatuur en een speciaal ontwikkeld proces. Afhankelijk van de samenstelling van het ingevoerde afval levert MILENA allerlei hoogwaardige chemicaliën op, zoals olefinen, BTX en syngas. Over het algemeen kan thermisch kraken veel sterker verontreinigde afvalstromen verwerken dan pyrolysetechnieken. Het wordt dan ook haalbaar om verschillende technologieën na elkaar toe te passen.