Kunststoffen recyclen met het Möbius-oplosproces

Het sluiten van de kunststofcyclus

Er zijn verschillende recyclingtechnologieën om de kunststofcyclus te sluiten. Tegenwoordig wordt ongeveer 15% van onze kunststoffen gerecycled. Dit zijn monostromen van kunststofafval uit verpakkingen (bijv. flessen, trays, zakjes, zakken), afgedankte elektronica (bijv. koelkastinterieurs) en bouwafval (bijv. raamkozijnen).

Deze stromen worden mechanisch gerecycled tot plastic granulaat dat kan worden hergebruikt om kleine objecten en non-food verpakkingen te maken, terwijl van gemengde kunststoffen grote objecten kunnen worden gemaakt, zoals tuinmeubelen. Om het gerecyclede aandeel te vergroten, investeert TNO in nieuwe fysische en thermochemische recyclingtechnologieën om complexere afvalstromen te verwerken en grondstoffen te produceren voor hoogwaardige toepassingen.

Recycling van kunststoffen tot gezuiverde polymeren

TNO heeft een fysische recyclingtechniek onder oververhitte omstandigheden ontwikkeld voor het selectief oplossen van kunststoffen. Deze techniek wordt gecombineerd met het verwijderen van onzuiverheden uit de polymeeroplossing, waarna het gezuiverde polymeer wordt teruggewonnen. Deze technologie is gebaseerd op het gebruik van een laagkokend oplosmiddel bij een verhoogde temperatuur, om zo het oplossen van de polymeren te vergemakkelijken.

De viscositeit van de polymeeroplossing is laag genoeg om het gebruik van conventionele scheidingstechnieken, zoals filtratie en adsorptie, mogelijk te maken. Op die manier worden de additieven en onzuiverheden die in de kunststoffen aanwezig zijn verwijderd. Het gaat onder andere om kleine deeltjes (zoals pigmenten) en moleculaire verbindingen (zoals weekmakers en brandvertragers, oorspronkelijk toegevoegd om de eigenschappen van de kunststoffen te verbeteren). Na het verwijderen van de additieven worden de polymeren gezuiverd en hersteld. Deze TNO-technologie is dus geschikt voor het terugwinnen van gereinigde polymeren uit multi-materiële kunststoffen en de valorisatie van de teruggewonnen additieven.

Möbius-oplosproces

Deze technologie en de apparatuur zijn vernoemd naar het symbool van circulariteit: de ring van Möbius. Een potentieel voordeel van deze technologie ten opzichte van de huidige state-of-the-art oplossingsprocessen is dat het een potentieel energiezuinige operatie is. Dit komt doordat het oplosmiddel kan worden verdampt bij een lage temperatuur. Bovendien zorgt het gebruik van een laagkokend oplosmiddel ervoor dat het mogelijk is om polymeren met een laag gehalte aan oplosmiddelen terug te winnen.

Deze technologie is de afgelopen jaren ontwikkeld door een klein team van wetenschappers, ingenieurs en technici, die begonnen met het oplossen van polymeren in een semi-batch opstelling. Deze opstelling is opgeschaald van een werkvolume van tientallen milliliters naar twee liter, waardoor de eerste productie van monsters van enkele grammen mogelijk werd. In de huidige Möbius 1.0 opstelling is dit gestegen tot een schaal van honderden grammen.

Door het toevoegen van scheidings- en terugwinningstappen voor zowel de additieven als de gereinigde polymeren, is de opstelling bovendien functioneler gemaakt.

De hele waardeketen voor kunststoffen

Tot nu toe bestaan de gezamenlijke projecten waarin de Möbius-technologie is ontwikkeld en toegepast uit nationale en Europese projecten met onderzoeksinstituten en industriële partners. De projecten overspannen de hele waardeketen voor kunststoffen, inclusief afgedankte elektronica en meerlaagse verpakkingsfolies (Plast2bCleaned, Impres, Pack-CE, Mucipack).

Tegelijkertijd is er synergie gezocht met TNO-groepen die zich bezighouden met thermochemische recycling (Petten) en het mechanisch recyclen en herontwerpen van kunststofproducten (Eindhoven/Geleen), en met de groepen in Utrecht die zich bezighouden met Impact Assessments en sensoren/detectie.

Wat is de volgende fase?

De volgende fase is het verder ontwikkelen van de technologie en het bouwen van een nog verder opgeschaalde en semi-continue opstelling, waarin het oplosmiddel kan worden gerecycled (Möbius 2.0). Deze opstelling zal worden gebruikt om monsters op kiloschaal te produceren voor onze partners, zodat zij de eigenschappen van het gerecyclede polymeer voor hun producten kunnen valideren.

Een andere doelstelling is om het toepassingsgebied van de technologie uit te breiden naar het terugwinnen van schone polymeren uit andere kunststofafvalstromen, zoals uit huishoudelijke toepassingen (bijv. tapijt), afgedankte voertuigen en afgedankte bouwmaterialen.