Kunststoffen recyclen door dissolutie

Thema:
Dissolutie

Momenteel recyclen we in Nederland slechts 30% van het plastic afval, waarvan de helft tot hoogwaardige toepassingen. Maar Nederland wil in 2050 100% circulair zijn. Om de plasticsketen te sluiten, hebben we nieuwe recyclingtechnologieën nodig, liefst met hoog rendement en laag energieverbruik. Daarom ontwikkelde TNO de Möbius dissolutie-technologie. Een oplossingsproces waarmee we polymeren en additieven op een efficiënte en milieuvriendelijke manier kunnen recyclen.

De verschillende manieren van plastic recyclen

Wat is de beste, duurzame oplossing voor afvalverwerking en recycling? Bedrijven kiezen in eerste instantie voor het recyclen van plastic naar plastic, ofwel mechanische recycling.

Maar wat als dat niet mogelijk is omdat de kwaliteit van de plastic afvalstroom te laag is? Of als het gerecyclede plastic alleen hergebruikt kan worden in laagwaardige toepassingen, ook wel ‘downcycling’ genoemd?

Dan zijn andere technologieën voorhanden om de plastics te zuiveren. Bijvoorbeeld chemische recycling. Dit splitst de verschillende polymeren op in chemische basisstoffen die bedrijven kunnen gebruiken om weer nieuwe polymeren te maken. Dit proces levert ‘als-nieuw’ plastic, maar kost behoorlijk veel energie.

Tussen mechanische en chemische recycling is er nog fysische recycling en daaronder valt dissolutie.

Wat is dissolutie?

Bij dissolutie, letterlijk ”oplossen”, zetten we een oplosmiddel in dat het ene polymeer wel en het andere polymeer niet oplost. Dan wel dat het polymeer oplost maar de toevoegingen die in het plastic aanwezig zijn niet. Deze polymeren en additieven kunnen vervolgens hergebruikt worden in een gelijkwaardige toepassing.

De uitdaging is dat de combinatie van plastics en hulpstoffen steeds anders is in de verschillende plastic afvalstromen. Daarom gaan we met de TNO Möbius dissolutietechnologie op zoek naar nieuwe, unieke combinaties van oplosmiddel en polymeertype.

TNO-medewerker die de Mobius opstelling aanstuurt in een TNO-lab om onderzoek te doen naar nieuwe recyclingtechnologieën.
Afbeelding van een TNO-medewerker die een van de TNO Möbius opstellingen (“TNO Möbius Metis”) in het TNO lab aanstuurt om onderzoek te doen naar deze nieuwe recyclingtechnologie.

Plastics recyclen tot gezuiverde polymeren

We ontwikkelden een fysische recycling technologie onder oververhitte omstandigheden, voor het selectief oplossen van bepaalde polymeren uit een plastic mix. Deze technologie combineren we met het verwijderen van onzuiverheden uit de polymeeroplossing, waarna we het gezuiverde polymeer terugwinnen. Deze technologie is gebaseerd op het gebruik van een laagkokend oplosmiddel bij een verhoogde temperatuur en druk. Zo vergemakkelijk we het oplossen van de polymeren.

De technologie van het plastics zuiveren

De viscositeit van de polymeeroplossing is laag genoeg om het gebruik van conventionele scheidingstechnieken, zoals filtratie en adsorptie, mogelijk te maken. Op die manier verwijderen we de additieven en onzuiverheden die in de plastics aanwezig zijn.

Het gaat hierbij onder andere om kleine deeltjes, zoals pigmenten, weekmakers en brandvertragers. Die laatste componenten worden toegevoegd om bijvoorbeeld de behuizing van elektronische apparaten te beschermen tegen smeulen of ontbranden.

Na het verwijderen van de additieven en verontreinigingen hebben we de zuivere polymeren teruggewonnen. Deze kunnen dan weer gebruikt worden in plastics voor allerlei toepassingen. Daarnaast is de TNO Möbius technologie geschikt voor het tegelijkertijd terugwinnen van de waardevolle additieven.

Deze technologie en de apparatuur zijn vernoemd naar het symbool van circulariteit: de ring van Möbius. Een voordeel van deze technologie, ten opzichte van de huidige state-of-the-art oplossingsprocessen, is dat het in potentie een energiezuinig proces is.

Dit komt doordat het geselecteerde (laagkokende) oplosmiddel kan worden verdampt en teruggewonnen bij een lage temperatuur (typisch lager dan 120 °C).

Bovendien zorgt het gebruik van een laagkokend oplosmiddel ervoor dat het mogelijk is om polymeren efficiënt terug te winnen met een laag gehalte oplosmiddel.

Ontwikkeling en opschaling

Een klein team van wetenschappers, ingenieurs en technici ontwikkelden de afgelopen jaren het TNO Möbius-dissolutie proces. Zij begonnen met het oplossen van polymeren in een kleine batch opstelling. Het proces schaalden ze op van een plastic afval doorzet van enkele grammen per batch naar tientallen grammen in semi-batch in de huidige TNO Möbius “Metis” opstelling.

Met iedere opschalingsstap wordt niet alleen de doorzet van afval plastic verhoogd, maar wordt ook functionaliteit toegevoegd zoals bepaalde scheidingsstappen en wordt ook het proces meer continue gemaakt.

TNO Möbius Leto

De volgende fase is het verder ontwikkelen van de technologie en het bouwen van een nog verder opgeschaalde en semi-continue opstelling. De realisatie van deze Möbius “Leto” pilot plant staat gepland voor Q3 2024. Hierin wordt meegenomen dat het oplosmiddel kan worden teruggewonnen en gerecycled. Deze opstelling is ontworpen voor het verwerken van polyolefinen afval zoals uit verpakkingen en ABS plastic uit bijvoorbeeld afgedankte auto’s.

We gaan de TNO Möbius Leto pilot plant gebruiken om de belangrijke proces parameters te bepalen voor verdere opschaling richting commercialisatie voor verwerking van deze afvalstromen. Bovendien kunnen we hiermee polymeer monsters op kilogramschaal produceren voor onze partners. Zo kunnen zij de eigenschappen van het gerecyclede polymeer voor toepassing in hun producten testen.

Een andere doelstelling is om het toepassingsgebied van de technologie uit te breiden naar het terugwinnen van schone polymeren uit andere plastic afvalstromen. Denk bijvoorbeeld aan tapijt, elektronica en afgedankte bouwmaterialen.

Oneindigheid teken

Samenwerking binnen de hele waardeketen voor plastics

De TNO Möbius-technologie is tot nu toe ontwikkeld en toegepast in nationale en Europese projecten met onderzoeksinstituten en industriële partners, maar ook in commerciële projecten voor klanten.

De grotere projecten overspannen vaak de hele waardeketen voor plastics zoals die voor afgedankte elektronica (PLAST2bCLEANED, Impres), automaterialen (ALMA & ABSoIEU) en (meerlaagse folies voor) verpakkingingen (CIMPA, Syschemiq).

Vanuit deze projecten ontstaan vervolgens samenwerkingen met de industrie. Op dit moment zijn we met ELIX Polymers, een toonaangevende producent van ABS harsen en -derivaten in Europa, in gesprek. Lees hier het dubbelinterview met Mark Roelands (TNO) en Toni Prunera Casellas (ELIX).

De kracht van TNO zit hem in het feit dat voor veel van deze projecten en samenwerkingen gebruik wordt gemaakt van de kennis en synergie tussen de diverse groepen binnen TNO die zich onder meer bezighouden met:

  • dissolutie gebaseerde recycling;

  • karakterisering van gedrag van polymeren;

  • het mechanisch recyclen en herontwerpen van plastic producten;

  • chemische analyse van polymeren;

  • systematische effectbeoordeling van plasticketens;

  • thermochemische recycling.

Ben jij een nieuwe partner die van deze technologie kan profiteren?

Laat je verder inspireren

11 resultaten, getoond 1 t/m 5

Nieuwe faciliteit voor ontwikkeling circulaire plastics op industriële schaal

Informatietype:
Nieuws
28 november 2023
TNO heeft samen met de Universiteit Maastricht en Brightlands Chemelot Campus een overeenkomst getekend voor de start van Brightlands Circular Space.

Van plasticvrij naar toekomstbestendige plastics

Informatietype:
Nieuws
1 juni 2023

Autobanden en landbouwplastic met verpakkingen verrassend grootste bronnen microplastics

Informatietype:
Nieuws
8 november 2022

124 miljoen voor aanpak van circulaire plastics

Informatietype:
Nieuws
14 juli 2022

Plastic afval in Indonesië krijgt waarde in 2 nieuwe P4G projecten

Informatietype:
Nieuws
22 juni 2022