Kunnen katalysatoren en extrusie chemisch recyclen optimaliseren?

Om de plasticindustrie volledig circulair te maken, hebben we innovatieve recyclingtechnologieën nodig. Een consortium van academische en industriële partners heeft onlangs financiering ontvangen vanuit het Nationaal Groeifondsprogramma om een veelbelovende technologie hiervoor verder te ontwikkelen. De techniek gebruikt katalytische extrusie voor chemische recycling. Universitair docent Ina Vollmer leidt het team, dat onder meer bestaat uit proces- en technologieleverancier Coperion.

In Nederland verbranden we het grootste deel van ons plasticafval. Een deel wordt gerecycled, maar slechts een klein percentage daarvan levert producten op van hoge kwaliteit. Om die hoeveelheid te vergroten, hebben we innovatieve technologieën nodig. Chemische recycling heeft weliswaar potentie, maar de ontwikkeling daarvan staat nog in de kinderschoenen. De partners binnen het consortium bundelen hun krachten om bestaande chemische recyclingprocessen te verbeteren met behulp van katalysatoren.

Een aantal jaar geleden begon het bedrijf Coperion met de ontwikkeling van recyclingtechnologieën. In eerste instantie richtte het zich op mechanische recycling, waarbij plastics worden gesorteerd, versnipperd en gesmolten. Deze methoden resulteren echter in nieuw plastic van mindere kwaliteit. Inmiddels ontwikkelt het bedrijf ook technologieën voor chemische recycling, waarbij chemische reacties het plastic afbreken tot de oorspronkelijke bouwstenen. Deze methoden zetten plasticafval daarmee wél om in materialen van hoge kwaliteit, wat onbeperkt recyclen mogelijk maakt. Het is echter energie-intensief en resulteert nog niet altijd in hoogwaardige bouwstenen.

Katalysatoren spelen een belangrijke rol in de efficiëntie van chemisch recyclen en de kwaliteit van het eindproduct. Alleen weet niemand precies welke effecten de katalysatoren hebben, stelt Leonid Liber, sales engineer bij Coperion. 'Om erachter te komen hoe we katalysatoren optimaal kunnen inzetten, hebben we een wetenschappelijke aanpak nodig. Dit is waar we Ina (Vollmer) voor nodig hebben”, zegt hij. “Zij gaat het effect van katalysatoren systematisch onderzoeken, door per keer één parameter te veranderen. Het is een mooie samenwerking die nodig is voor dit soort uitdagingen.'

Universitair docent Ina Vollmer onderzoekt al jaren verschillende methoden voor chemische recycling. Onlangs ontving ze een ERC Starting Grant en een Demonstrator Grant om haar werk verder uit te breiden.

Om de experimenten uit te voeren die nodig zijn voor dit project, plaatst ze een extruder van Coperion in haar lab. Deze extruder bestaat uit twee grote schroeven die om elkaar heen draaien in een buis. Het plastic wordt in de extruder gestopt en met behulp van hitte en wrijving afgebroken.

Extruders bereiden het plastic voor op pyrolyse: het omzetten van plastic naar bouwstenen. Bij pyrolyse gebeurt dit met extreem hoge temperaturen in afwezigheid van zuurstof. 'In dit project willen we het extrusie-gedeelte optimaliseren, zodat we de pyrolyse misschien kunnen overslaan. We willen de polymeren waaruit het plastic bestaat al in de extruder omzetten, aldus Vollmer. “Als dat niet lukt, hebben we tenminste een waardevol inzicht in de voorbereiding op pyrolyse, die dan bij lagere temperaturen, en dus met minder energie, kan worden uitgevoerd.'