De recycling van plastics en elektronica heeft de laatste jaren enorme stappen gemaakt, vertelt Peter Rem, hoogleraar Resources & Recycling. Het afvalverwerkingsbedrijf van de toekomst is niet langer een enorm sorteerterreinen met grote scheidingsinstallaties, maar een distributiecentrum van waaruit we herwonnen grondstoffen kunnen verspreiden om ze opnieuw tot hoogwaardige producten te verwerken. De prijswinnende recyclingtechniek begon ooit bij de TU Delft en heeft inmiddels zijn weg gevonden naar de eerste werkende fabrieken.
Je staat er niet bij stil, maar een yoghurtbekertje is eigenlijk een heel hoogwaardig product. “Het moet heel dunwandig zijn, want het mag niets wegen,” vertelt professor Peter Rem. “Vervolgens mag het geen gassen of UV-licht doorlaten, want daardoor bederft de yoghurt. Als je alle eisen aan die verpakking in aanmerking neemt, krijg je een heel geavanceerd product, dat bovendien voor yoghurt wezenlijk anders is dan voor vlees, en voor vlees weer anders dan voor bronwater of voor bier.” Per jaar gebruiken we in Nederland per persoon voor ongeveer veertig euro aan zulke plastic verpakkingsmaterialen. Maar ondanks grote inspanningen van consumenten en afvalverwerkers om dat allemaal te recyclen, blijft er van dat bedrag maar zo’n een à twee euro aan herwonnen grondstoffen over.
Hoe zit dat? Peter Rem legt uit: “Met de reguliere technieken kunnen we de naar schatting 250 verschillende verpakkingsplastics in maar vier of vijf hoofdklassen van polymeren scheiden, zoals polyetheen en polypropeen. Die kun je dan eigenlijk uitsluitend gebruiken voor laagwaardige toepassingen en daar zijn er niet zoveel van.” Ofwel, je kunt een yoghurtbekertje misschien nog wel recyclen tot een kleerhanger of een metselemmer, maar niet meer tot een voedselverpakking. En naarmate meer Europese landen beginnen met het recyclen van plastic, daalt de marktwaarde van herwonnen plastic verder. Idealiter zouden we het dan ook willen scheiden in vijftig tot honderd verschillende grondstoffen.
Monsterinstallaties van honderden machines
Dat gaat echter niet zomaar: “Voor het scheiden van verpakkingsplastic in vier soorten plastic heb je al twintig machines nodig. Sorteren op vijftig soorten plastic zou een monsterinstallatie opleveren met honderden machines. Dat leek praktisch onhaalbaar.” Toch is het nu mogelijk dankzij innovatieve manieren van sorteren.
De droom van Rem is om uiteindelijk een volledige recycling van de voedsel- en drankenindustrie te realiseren. Dat heeft sterk te maken met de manier waarop de consument naar al dat plastic kijkt. “De meeste mensen hebben er gemengde gevoelens over. We waarderen wel dat we veel meer op de kwaliteit van voedingsmiddelen aankunnen door die verpakking, maar je blijft toch ook met iets groots, leegs en vies zitten. Als de consument weet dat verpakkingen goed gerecycled worden, hebben ze er geen probleem meer mee.”
Die droom is inmiddels een stap dichterbij door een grote samenwerking binnen een perspectiefprogramma van de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO), waarin universiteiten en de industrie samen optrekken onder leiding van Rem. De eerste grote fabriek in Amsterdam (PRA) draait sinds 2021 op volle toeren. De basis daarvoor is Magnetic Density Separation (MDS), het scheiden van afval naar soortelijke massa via een drijf-zinkmethode. Hiervoor wordt plastic klein versnipperd en vervolgens in een bad met een ferro-magnetische vloeistof gebracht. Met speciaal ontworpen magneten kan die vloeistof zwaarder of lichter worden gemaakt, zodat de snippers op verschillende hoogtes gaan drijven, al naar gelang hun dichtheid.
Gepatenteerde scheidingstechnologie
MDS is niet nieuw. De gepatenteerde technologie werd zo’n vijftien jaar geleden bedacht en ontwikkeld door Rem en zijn collega’s. De eerste scheiders werden ontwikkeld en gebruikt om non-ferro metalen van elkaar te scheiden. MDS voor plastics is veel geavanceerder. De Urban Mining Corp (UMC), met TU Delft als een van de aandeelhouders, bracht de techniek naar de markt. De allereerste installatie stond in Biddinghuizen. De techniek is inmiddels verder geoptimaliseerd.
“Samen met vier universiteiten brachten we het beste en nieuwste van de fysica en technologie samen”, vertelt Rem. De TU Eindhoven bracht de vloeistofstroming naar een volgend level door de stroming sterk laminair te maken. Dit geeft veel controle over de drijvende deeltjes. De TU Twente ontwikkelde de supergeleidende magneten die het afval in wel tien tot vijftien stromen kunnen verdelen. De Universiteit Utrecht heeft dan weer veel expertise in het maken van nanovloeistoffen, zoals de ferromagnetische vloeistof waarmee op dichtheid gescheiden wordt: “Zij kunnen die vloeistof echt op maat maken met precies die eigenschappen die we in het proces nodig hebben.” Zulke vloeistoffen kunnen echter onder hoge veldsterktes instabiel worden. “Bij de Radboud Universiteit Nijmegen hebben ze in hun hogeveldsterktelab magneten staan van elke veldsterkte die we op aarde kunnen maken. Daar hebben we die vloeistoffen goed kunnen testen.”
Het was niet alleen een samenwerking met universiteiten. Er werken veel verschillende bedrijven mee, die ook veel onderzoeksgeld inbrengen. De voedsel- en drankindustrie is via de Nederlandse Federatie Levensmiddelenindustrie (NFLI) aangesloten. “Dat is een heel belangrijke partij. Zij hergebruiken de plastics voor hun verpakkingen en moeten ons dus vertellen wat daar belangrijk voor is.” En uiteraard zijn ook de grote afvalverwerkers betrokken.
Sproeisysteem sorteert plastic op kleur
Naast het MDS-proces is inmiddels ook een tweede technologie geëxploreerd: met behulp van sensoren worden de snippers afval verder gescheiden op basis van kleur. “De kleur die ooit aan plastic is toegevoegd, krijg je er niet meer uit. Je kunt van rood of groen geen wit meer maken,” zegt Rem. Eigenlijk net als met glas recyclen dus. Maar er is meer. “Door op kleur te sorteren, sorteer je gelijk op andere eigenschappen. Wasmiddel komt bijvoorbeeld altijd in een witte flacon, zodat je in de winkel in een oogopslag ziet waar je moet zijn. Die wasmiddelflacons hebben echter ook toevoegingen die het geschikt maken voor het vervoer van wasmiddel. Dus heb je op polyethyleen gesorteerd en pak je vervolgens de witte ‘flakes’ eruit, dan pak je hoogstwaarschijnlijk die voor wasmiddel.”
Het was nog wel een uitdaging om dat te realiseren. “Als je 20.000 ton plastic per jaar wilt sorteren, moet je 10.000 snippers per seconde op verschillende kleuren kunnen sorteren.” Met behulp van camera’s lukt het om vijf verschillende kleuren te scheiden. “Als de camera gezien heeft waar welke kleuren liggen, wordt een bepaalde kleur bevochtigd zodat de snippers een beetje kleverig worden. De machine pakt deze dan op, met een snelheid van wel 10.000 stukjes per seconde.” Dat is mogelijk dankzij een sproeisysteem dat een half miljard druppels per seconde kan produceren, waarbij er van elke druppel apart wordt beslist of die mag vallen of wordt afgebogen. “Het is in feite een veredelde tuinsproeier”, vindt Rem. Of eigenlijk lijkt het geheel nog het meest op een printersysteem. “Sommige printers bouwen een beeld op uit kleine druppeltjes en dat zijn ook vaak hele grote hoeveelheden informatie. Om een half miljard beslissingen per seconde te kunnen nemen, moet je een half miljard bits naar de sproeier of de printerkop sturen.”
Ook voor recycling elektronica
Wat met plasticdeeltjes kan, werkt bijvoorbeeld ook voor elektronica. “Dat is een soortgelijk complex probleem van honderden materialen die op een kleine schaal zijn samengevoegd in een hele lastige combinatie.” Dat opent andere perspectieven, bijvoorbeeld voor het recyclen van indium of andere schaarse grondstoffen. “In touchscreens zit indium-tin-oxide, een heel bijzonder materiaal, want het is transparant en je kunt er ook een elektrische stroom door geleiden. Indium is schaars, maar om het te kunnen recyclen moet je het glas van het indium kunnen onderscheiden.” Kleur helpt niet bij het differentiëren tussen twee doorzichtige materialen, maar met infraroodsensoren kunnen we wel het specifieke reflectiespectrum van materialen herkennen. Vervolgens hoef je de verschillende deeltjes alleen nog maar gescheiden van de lopende band te plukken. Geen probleem, volgens Rem: “Als je het nat kunt maken, kun je het recyclen.” De eerste MDS-fabriek voor elektronicarecycling is in aanbouw en zal vanaf de zomer van 2023 getest worden.
Gepubliceerd: januari 2018
Update: februari 2023
