Oud plastic terug naar voedselverpakking

Mengelmoes waar niemand raad mee weet

Vanaf 2030 verplicht de Europese Packaging and Packaging Waste Regulation (PPWR) kunststofverpakkingen tot een minimum aandeel gerecycled materiaal: circa 10% voor ‘contact-sensitive’ toepassingen en tot 35% voor ‘non-contact-sensitive’. Voor voedselverpakkingen is dat een enorme uitdaging, want de eisen aan materiaalzuiverheid zijn streng. En juist de stroom waar het meeste volume in zit, flexibele folies uit huishoudelijk afval, is nu nauwelijks te recyclen tot hoogwaardig materiaal.

De soepzak, vleesverpakkingen, het boterhamzakje, de krimpfolie om een komkommer: het zijn allemaal flexibele multilaags folies die na gebruik in het restafval of de plastic inzamelingszak belanden. Sorteerinstallaties bundelen ze in een afvalstroom die in de recyclingwereld bekendstaat als DKR-310. Het is een mix van polyethyleen, polypropyleen en andere kunststoffen zoals PET en polyamide, vervuild met voedselresten, (papieren) labels, inkten en lijmlagen.

"Bij andere afvalstromen, bijvoorbeeld hard plastic, kun je polypropyleen uitsorteren en weer als nieuwe grondstof gebruiken", zegt Niek Knoben, Researcher Circular Packaging bij TNO. "Maar bij folies kan dat niet. De verschillende kunststoffen zitten in dunne lagen op elkaar geplakt, met lijm en barrièrematerialen ertussen. Die krijg je niet gemakkelijk uit elkaar."

De enige gangbare verwerkingsroute is smelten. Maar dan smelt alles samen. "Dan krijg je een mengsel van polymeren die niet goed samengaan", zegt Niek. "Daar maak je geen hoogwaardig product van."

Het gevolg is dat het overgrote deel van deze stroom wordt gedowncycled of verbrand. Zonde, want de grondstof is er wel. De vraag is hoe je die eruit krijgt.

4 technieken, dezelfde input

Op zoek naar een manier om meer met de DKR-310 afvalstroom te kunnen, testte TNO in het CircuFilm-project 4 reinigingstechnologieën. Als onafhankelijke kennispartner vergeleek TNO deze technologieën objectief door ze allemaal toe te passen op exact dezelfde afvalstroom en te beoordelen met dezelfde analysemethoden.

Het ging om solvent wash, smeltfiltratie, hydrothermal upwash en dissolutie. Voor dissolutie was dat een primeur: de technologie is nog niet eerder toegepast op zo'n complexe, gemengde huishoudelijke afvalstroom.

Technieken als solvent wash en smeltfiltratie verbeteren het materiaal, maar kunnen de vervuiling niet genoeg verwijderen. Ze halen oppervlaktevuil of grotere deeltjes eruit, maar de samenstelling van het plastic zelf verandert niet. Wat erin gaat, komt er grotendeels weer uit.

"Die technieken zijn op zich niet slecht", zegt Lucie Prins, Senior Scientist Circular Plastics bij TNO. "Maar ze zijn beter toepasbaar op zuivere afvalstromen. Voor deze complexe mix werken ze niet goed genoeg, omdat het een product oplevert dat maar heel beperkt ingezet kan worden."

Oplossen in plaats van smelten

Dissolutie werkt fundamenteel anders. Het is geen variant van mechanische recycling en ook geen chemische route waarbij polymeren worden afgebroken. Het is fysische recycling: het polymeer blijft intact, maar wordt vergaand gezuiverd.

Waar conventionele recycling plastic opsmelt bij zo'n 200 graden, waardoor de meeste polymeren samen vloeibaar worden, lost dissolutie selectief een polymeer op bij een veel lagere temperatuur, rond 100 graden.

"Bij omsmelten wordt alles zacht wat op die temperatuur kan smelten. Dat is niet selectief", legt Lucie uit. "Bij dissolutie kies je een solvent dat alleen jouw doelpolymeer oplost. De rest, andere kunststoffen, metaaldeeltjes, pigmenten, blijft gewoon achter en wordt eruit gefilterd."

Zuiver wit poeder als resultaat

Wat overblijft is een zuivere polymeeroplossing. Die gaat vervolgens door extra scheidingsstappen, zoals sorptie, om ook opgeloste kleurstoffen te verwijderen. Daarna wordt het polymeer teruggewonnen als poeder. Het resultaat in het CircuFilm-project: zuiver wit materiaal met 0% vervuiling. Ter vergelijking: alle andere technieken lieten 1,7 tot 3,1 procent restvervuiling achter.

"Als je een groen stuk plastic hebt, zit de kleurstof echt in het materiaal", zegt Niek. "Door smelten krijg je die er niet uit. Met dissolutie wel, omdat de kleurstof verwijderd kan worden uit de oplossing."

Perspectief op voedselverpakking

Dat dissolutie een zuiver recyclaat oplevert, is op zich niet nieuw. TNO werkt al zo'n 7 jaar aan de TNO Möbius dissolutie technologie. Wat wel nieuw is: dit is de eerste keer dat dissolutie is toegepast op een realistisch gemengde huishoudelijke afvalstroom. Andere partijen die aan vergelijkbare technologie werken, kiezen doorgaans voor schonere, voorgesorteerde stromen.

"Dit is vaak ook een kwestie van geld", zegt Lucie. "Hoe moeilijker de afvalstroom, hoe meer het kost om te verwerken. Wij hebben heel bewust die moeilijke stroom gepakt, omdat daar de grootste maatschappelijke winst zit."

En die winst reikt verder dan schoner recyclaat. In aanvullend onderzoek toonde TNO aan dat het dissolutieproces voldoet aan de "challenge-testen" die worden gebruikt voor Europese certificering (EFSA) van voedselverpakkingen. Daarmee komt een route in zicht van oud folie-afval naar nieuwe voedselverpakkingen, een circulaire stap die met bestaande recyclingtechnieken niet haalbaar is.

Testen op grote schaal

Betekent dit resultaat dat we nu plasticfolie op grote schaal kunnen hergebruiken? Daarvoor is het nog te vroeg. De technologie is bewezen op laboratoriumschaal: 100 gram binnen CircuFilm. TNO kan op kilogramschaal werken, maar voor verdere opschaling is een demo-installatie nodig.

"Om echt te laten zien wat de technologie kan, moeten we opschalen naar een demo-installatie van zo'n 100 kilogram per dag", zegt Lucie. "Dan kun je voldoende materiaal produceren om er films van te maken en de kwaliteit goed te documenteren."

Voor food-grade toepassing komt daar nog een stap bovenop. De Europese certificering via EFSA vereist dat je gedurende 2 jaar op die schaal produceert en aantoont dat je materiaal aan de eisen voldoet.

"Maar die stap begint bij opschaling", zegt Lucie. "En daarvoor hebben we een partner nodig die hierin wil investeren. Wij hebben eerst testen met meer materiaal nodig om aan andere partijen aan te tonen dat dit een realistische route is."