Kleurenplastic recyclen tot heldere korrels

Chemie Gekleurd PET-plastic wordt nog nauwelijks gerecycled. Maar met nieuwe chemische technieken lukt het om PET te kraken tot korrels, voor nieuwe plastics.

Opstelling waarmee het bedrijf Ioniqa plastic afbreekt tot bouwstenen.
Opstelling waarmee het bedrijf Ioniqa plastic afbreekt tot bouwstenen.

Tonnis Hooghoudt schuift een paar met zwart doek bespannen hekken aan de kant. Erachter staat de proefinstallatie van het Eindhovense bedrijfje Ioniqa, waarvan hij mede-oprichter en directeur is. Het test hier, in een fabriekshal in de Botlek, zijn technologie: rood, blauw, groen gekleurde korrels van de plasticsoort PET worden opgelost en afgebroken tot hun bouwsteen (die afgekort BHET heet). Daarna wordt de kleurstof eruit gehaald. Aan het eind van het proces blijven heldere korrels van die bouwsteen over. Waarmee weer PET-flessen, -schaaltjes, -potten zijn te maken.

Chemische recycling van plastic, zo heet het. En er duiken opeens allerlei initiatieven op. Het bedrijfje Cumapol uit Emmen gaat met drie partners een proefinstallatie bouwen waarin het polyester uit onder meer tapijten, textiel en verpakkingen wil afbreken tot zijn bouwstenen. In Geleen gaat het Saoedische petrochemiebedrijf Sabic met een Britse partner een technologie testen om een mix van plastics (met name polyethyleen en polypropyleen) af te breken tot een olie, die het in zijn bestaande aardoliekraker in Geleen kan verwerken tot grondstoffen voor de chemische industrie. Soortgelijke plannen heeft het Duitse BASF. En dit is nog maar een greep uit alle initiatieven.

Drijfveer is het grote plan uit 2016 van de Europese Commissie om meer afval te recyclen, met name plastic. Dat wordt al deels gerecycled, maar dat gebeurt nu mechanisch, en die techniek heeft op dit moment nog beperkingen. Plastic afval wordt, vaak in een mengsel met karton en blik, gesorteerd op gewicht, maat en soort, en daarna gewassen en vermalen. Maar die sortering gebeurt nu vrij grof. Zo komen folies van polyethyleen (PE) en polypropyleen (PP) bij elkaar, vaak ook nog met laminaatfolies, die uit meerdere materialen (zoals een dun aluminium laagje) bestaan. Zo’n mengsel is lastig te verwerken tot bijvoorbeeld voedselverpakkingen die enkel uit PP of PE bestaan – zulke verpakkingen vormen een van de grootste toepassingen van plastics, zeker van PE en PP. Ook raken de verpakkingen tijdens inzameling vervuild, bijvoorbeeld met schimmelende kwark. Met wassen en schoonmaken haal je vervuilingen en ziektekiemen er maar beperkt uit. Chemische recycling kan voor beide problemen uitkomst bieden.

Groeiende vraag naar zuiver PET

„Gekleurd PET is op dit moment slechts beperkt te recyclen”, zegt Hooghoudt, terwijl hij langs een grote zak met groene, rode, blauwe korrels loopt. Al die kleuren PET-flessen kun je inzamelen, wassen en versnipperen. „Maar je kunt de korrels alleen hergebruiken voor rode, blauwe of groene PET”, zegt hij. „Terwijl op de markt juist een groeiende vraag is naar zuiver, helder PET.” Hooghoudt vertelt dat zijn bedrijf twee maanden geleden een investering van 12 miljoen euro heeft ontvangen, van het ministerie van Economische Zaken, het Nationaal Groenfonds en het Amerikaanse bedrijf Coca-Cola. Met dat geld kan het zijn proces opschalen. De nieuwe fabriek komt in Geleen, de bouw ervan is vorig jaar gestart en Ioniqa verwacht deze zomer met productie te beginnen.

Petrochemische technieken

Er bestaat een aantal technologieën voor chemische recycling van plastics, zegt Kevin van Geem, hoogleraar chemische technologie aan de Universiteit Gent. Met twee collega’s schreef hij twee jaar geleden een overzichtsartikel over de status quo van mechanische en chemische recycling, in het tijdschrift Waste Management. Met de meeste chemische technieken is de petrochemische industrie al decennialang vertrouwd. Alleen verschuift de toepassing nu naar recycling van plastics.

Eén van de opties is depolymerisatie. Dit is de methode die Ioniqa toepast. Hierbij wordt een plastic, ook wel polymeer genoemd, in een oplossing gebracht (bijvoorbeeld water of glycol), bij een temperatuur rond de 200 °C. Het netwerk van identieke eenheden (monomeren) waaruit een polymeer bestaat, wordt dan langzaam ontbonden. „Depolymerisatie kan alleen als je met vrij zuiver materiaal begint”, zegt Van Geem. „Voor een mengsel van plastics, met bijvoorbeeld laminaatfolie, heb je een ruigere methode nodig.”

Dan is bijvoorbeeld pyrolyse een optie, zegt hij. Hierbij wordt een polymeer bij een hogere temperatuur (tussen de 500 en 800 °C) en in de afwezigheid van zuurstof opgesplitst. Het is de methode die multinationals Sabic en BASF willen gaan toepassen. En ook het kleinere Belgische bedrijf Indaver, waarmee Van Geem samenwerkt. Bij pyrolyse wordt het polymeer verder afgebroken dan bij depolymerisatie. Er ontstaat nafta, een olie die bestaat uit een mengsel van koolstofketens met een lengte van enkele tot zo’n tien koolstofatomen. „De nafta gaat dan onze kraker in, die het nog verder afbreekt tot bijvoorbeeld etheen en propeen, grondstoffen voor plastics”, zegt analytisch chemicus Leon Jacobs van Sabic.

Grenzen aan pyrolyse

Hoewel je met pyrolyse een mix van plastics kan verwerken, zitten hier ook grenzen aan, schrijft Van Geem in het overzichtsartikel. Zit er PVC bij, dan kan zich zoutzuur vormen, en dat tast het metaal in de installatie aan. En bij PUR kan zich het giftige cyanide vormen. „Bij chemische recycling zijn dit soort onzuiverheden lang een beperking geweest”, zegt Van Geem aan de telefoon, „maar inmiddels zijn er methoden om bijvoorbeeld PVC van tevoren eruit te halen.”

Recycling van een mix aan plastics kan ook op een andere manier: via vergassing. Onder de toevoeging van stoom en lucht, en bij temperaturen tussen de 1.300 en 1.500 °C, wordt het plastic afgebroken tot een gasvormig mengsel van voornamelijk koolstofmonoxide en waterstof, ook wel syngas genoemd. Met die moleculen kun je allerlei chemische grondstoffen maken. Methanol (CH3OH) bijvoorbeeld, een van de meest geproduceerde chemicaliën ter wereld. Precies dit doel heeft een consortium met onder andere chemiebedrijf Nouryon (de vorig jaar van AkzoNobel afgesplitste chemietak) en het Canadese Enerkem. Het plant een fabriek in de Botlek die een plasticmix via vergassing omzet in methanol. Eind dit jaar valt de definitieve investeringsbeslissing.

Met pyrolyse en vergassing is dus een breder mengsel aan plastics te verwerken dan met depolymerisatie. Maar ze vinden wel bij hogere temperatuur plaats, en kosten meer energie: er komt meer CO2 bij vrij. Adviesbureau CE Delft heeft de varianten van chemische recycling op dit aspect vergeleken met de twee alternatieven: verbranden van plastics bij afvalverwerkers, en plastics produceren op de oude manier, via ruwe aardolie. Bij pyrolyse en vergassing komt grofweg 35 procent minder CO2 vrij, zegt Geert Bergsma van CE Delft. En bij depolymerisatie zo’n 75 procent minder. „Dat is vergelijkbaar met bestaande mechanische recycling, alleen kun je in geval van chemische recycling meer met het eindmateriaal.”

Voor een mengsel van plastics heb je ruigere methoden nodig

Kevin van Geem hoogleraar chemische technologie

Bij de installatie van Ioniqa vertelt Tonnis Hooghout dat gekleurd PET op het moment erg goedkoop is. „Omdat het amper gerecycled wordt. Men is blij als men er vanaf is.” De installatie ziet er hier en daar provisorisch uit. Buizen zitten in dikke, met ducttape samengehouden stukken polystyreen verpakt. Om een reactorvat is aluminiumfolie gewikkeld. „Dat reactorvat”, wijst Hooghoudt, „hebben we in Barneveld tweedehands op de kop getikt.”

Hij legt het procédé in meer detail uit. De gekleurde PET-korrels worden bij 180 °C opgelost. Dat gaat onder andere met behulp van een gesmolten zout en kleine ijzerdeeltjes. Hooghoudt: „De ijzerdeeltjes kun je met een magneet weer uit de oplossing halen, en we ontdekten dat de kleurstof en andere onzuiverheden dan meekomen.” In de oplossing blijft het afgebroken monomeer (BHET) achter. Koel je de oplossing af, zegt Hooghoudt, dan kristalliseert het monomeer.

Ioniqa test inmiddels ook of het de kleurstof uit het mengsel met de ijzerdeeltjes kan terugwinnen en hergebruiken. En het kijkt of het dezelfde technologie kan inzetten voor de recycling van polyester en bioplastic.

Lees over de export van plastic afval: China wil ons plastic niet meer hebben. Wat nu?