Wetenschappelijk verpakt: 10 onderzoeken op gebied van plastics

Circular Plastics NL is een groeifonds dat door middel van materiaal- en procesinnovaties voor plastics de transitie naar een circulaire economie wil bevorderen. Met de subsidies worden innovaties in de hele plasticketen gestimuleerd, van de ontwikkeling van nieuwe, beter recyclebare materialen tot showcaseprojecten waarin specifieke kringlopen daadwerkelijk  worden gesloten. In dit artikel worden tien onderzoeken kort uitgelicht.

Vanuit Circular Plastics NL begeleid ik de projecten. Een van de projecten wordt op Universiteit Twente uitgevoerd. Binnen de projecten zijn bevindingen afgedekt met NDA’s, maar overleg over de voortgang, vragen over hoe bepaalde zaken gemeten kunnen worden, of iemand een testmethode kent, of ergens  bepaalde apparatuur beschikbaar is, worden gedeeld. De 10 projecten worden hier in het kort beschreven om een beeld te geven van wat er gedaan wordt om plastics beter te kunnen recyclen.

Gepulseerd licht

Op Vrije Universiteit, Amsterdam (o.lv. Sven Askes) wordt gekeken of het mogelijk is om met gepulseerd licht plastics gecontroleerd te depolymeriseren, dus terug te brengen naar monomeren (de bouwstof) of oligomeren (meerdere monomeren). Pico- en nanoseconden warmtepulsen worden gebruikt om  polymeerketens te verbreken met een zo laag mogelijk  energieverbruik.

Nieuwe polyolefinen

Op Rijksuniversiteit Groningen (o.l.v. Patrizio Raffa) wordt getracht het probleem bij de wortel aan te pakken door nieuwe polyolefinen (zoals PE en PP) te ontwikkelen die veelzijdige en aanpasbare eigenschappen verkrijgen waardoor ze  gemakkelijker te verwerken en te recyclen zijn. De grote variatie in plastics van hetzelfde type worden als het ware gevangen binnen een nieuwe moleculaire opbouw.

Thermoharders recyclen

Rijksuniversiteit Groningen (o.l.v. Katja Loos) doet onderzoek naar het recyclen van thermoharders die gebruikt worden in producten zoals keukenbladen. Door de netwerken die deze polymeren gevormd hebben zijn ze tot op heden niet te  recyclen. Met behulp van oplosmiddelen wordt gezocht naar recycletechnieken voor deze groep materialen.
Thermoharders worden niet op grote schaal toegepast binnen verpakkingen maar bevindingen zijn wellicht breder toepasbaar.

Coatings recyclen

Ook op Universiteit Maastricht (o.l.v. Katrien Bernaerts)  richten ze zich op thermoharders, de epoxy-aminenetwerken. Door omzetting van een binding in het netwerk willen ze een doorbraak realiseren in het recyclen van coatings en composieten (zoals windmolenbladen). Testen worden uitgevoerd met coatings. Hoogglans lakken op drukwerk zoals spotlak bestaan vaak uit thermoharders.

Pigmenten terugwinnen

Met de vraag of pigmenten uit plastics kunnen worden teruggewonnen en opnieuw ingezet houdt Universiteit Utrecht zich bezig (o.l.v. Bert Weckhuysen). Met groene oplosmiddelen gemaakt van biologisch afval wordt getracht organische en anorganische kleurpigmenten uit afvalstromen van polyethyleentereftalaat (PET) uit PET flessen terug te winnen. Teruggewonnen pigmenten worden met spectroscopie onderzocht op bruikbaarheid zodat ze opnieuw inzetbaar zijn.

Eigenschappen kwantificeren

De kwaliteit van gerecycled plastic is vaak lager dan die van nieuw plastic, omdat het blootgesteld is aan mechanische belastingen tijdens het shredderen en hoge temperaturen tijdens extrusie. Dit leidt tot een verhoogde vorming van microplastics tijdens productie en gebruik.
TNO Eindhoven (o.l.v. Arjen Boersma) wil door de kwaliteit van plastics te meten tijdens productie, gebruik en recycling betere keuzes maken voor de plasticsoort. Het doel is de  ontwikkeling van een instrument dat de noodzakelijke polymeer-eigenschappen snel en op afzonderlijke microplasticdeeltjes kan kwantificeren.

Vlamvertragers

Op Universiteit Maastricht (o.l.v. Ali Gooneie) richt het onderzoek zich op recycling van PP met vlamvertragers. Het project stelt een systematisch interdisciplinair onderzoek voor naar de degradatie, verwerking en recycling van PP met vlamvertragers zoals fosfor-zwavel en wil een  wetenschappelijke basis leggen voor de ontwikkeling van nieuwe vlamvertragende plastics om daarmee de kwaliteit en kwantiteit van recycling te verhogen. Vlamvertragers worden vooral in elektrische apparaten toegepast.

Gesloten kringloop

In een ander project op Universiteit Maastricht (o.l.v. Steven de Meester) wordt iedere stap in de recycleketen van polyolefine plastics zeer intensief onderzocht. Op basis van de wetenschappelijke inzichten wil men op deze wijze een gesloten-kringlooprecycling van op polyolefinen gebaseerde voedselverpakkingen realiseren.

Sealbare mono-materialen

Op Universiteit Twente (o.l.v. schrijver van dit artikel) is het doel om recyclebare en sealbare mono-materiaaloplossingen te ontwikkelen met hoge barrières tegen zuurstof en vocht. Mono-materialen zijn vaak lastig te sealen met sealbeitels, omdat aan de binnenzijde van een seal de smelttemperatuur bereikt moet worden zonder dat de buitenzijde verkleeft aan de sealbeitels.
Biobased vulstoffen worden ingezet gebaseerd op onderlinge hechting en het vullen van de ruimte tussen de  polymeermoleculen om zo barrières te realiseren. 

Recyclingpercentages

Om de recyclingpercentages te verhogen, zijn technologieën nodig die een product van hogere kwaliteit opleveren. Met een consortium van experts op het gebied van extrusie, polymeren, procesevaluatie, pyrolyse en katalyse wordt op Universiteit
Utrecht (o.l.v. Ina Vollmer) ernaar gestreefd de vereiste temperatuur voor het proces te verlagen. De krachten die optreden in een extruder worden benut als extra krachtbron voor de chemische omzetting naar basisstoffen met hoge zuiverheid waarvan nieuwe polymeren gemaakt kunnen worden.