Afvalverwerkers en chemiebedrijven zijn vergevorderd met nieuwe methodes om gemengd plasticafval om te zetten in schone grondstoffen voor nieuwe plastics.

De meeste mensen denken bij plasticrecycling aan gescheiden inzamelen, sorteren en granuleren van kunststofafval, om er uiteindelijk nieuwe producten van te maken. Maar chemiebedrijven kijken al jaren naar heel andere oplossingen. In 2018 kreeg die ontwikkeling een extra impuls met nieuwe investeringen.

Akzonobel haalde de eerste € 9 miljoen op voor de investering van in totaal € 190 miljoen in een nieuwe vergassingsinstallatie in de Botlek. Dat project is een joint venture met Enerkem, dat in het Canadese Alberta een synthesegasfabriek runt, die afval verhit en de vrijgekomen koolstofmonoxide en waterstof gebruikt om methanol te synthetiseren. De Rotterdamse installatie heeft een geplande capaciteit voor verwerking van afval van 700.000 huishoudens: 360.000 ton per jaar als grondstof voor 270 miljoen liter methanol.

‘Er blijven altijd onzuiverheden achter’

Eind 2018 gaf de overheid ook een vergunning af om een proeffabriek te bouwen voor polysty­reenrecycling in Terneuzen, die de gestage stroom isolatiemateriaal uit de bouw gaat recyclen met een combinatie van oplosmiddelen. Dit project, PolySty­rene­Loop, is een coöperatie met Europese en private financiering. Het unieke ervan is dat recycling tevens aanwezige gebromeerde vlamvertragers (HBCD) verwijdert, waardoor het proces weer schoon polystyreen oplevert.

Verder kondigde petrochemiebedrijf Sabic eind 2018 aan een pilotplant te gaan bouwen op het Chemelot-terrein bij Geleen, om pyrolyse-olie uit plastic huishoudafval te verwerken. Sabic werkt daarbij samen met het Nederlandse recyclingbedrijf Renewi en het Britse Plastic Energy. Dat laatste bedrijf heeft een pyrolysemethode ontwikkeld die gemengd plasticafval onder vacuümverhitting transformeert in olie (Tacoil). De pyrolyse-olie gaat na een voorbehandeling met de bulkstroomnafta de stoomkraker in, die het omzet in kunst­-
stofbouwstenen, zoals etheen en propeen.

Olie opschonen

De zoektocht naar alternatieve grondstofstromen om kunststoffen te synthetiseren, begon ruim tien jaar terug, aldus Frank Kuijpers, algemeen directeur corporate sustainability bij Sabic. Wereldwijd zijn er wel zo’n honderd bedrijven actief op dit vlak, en minder dan tien daarvan waren ver genoeg gevorderd om hun pyrolyseproduct te onderzoeken. ‘We hebben gekeken wat ze maken, en wat hun product doet in de kraker.’

Olie maken uit plastic is op zich niet ingewikkeld. De opgave is ervoor te zorgen dat de chemische samenstelling aansluit op de rest van de procestechnologie. Stoom­krakers werken het best met schone koolwaterstoffen, met weinig zwavel, stikstof en zuurstof. Die elementen leiden tot ongewenste reactieproducten en corrosie. Kuijpers: ‘Vooral stikstof en zuurstof zijn elementen die meekomen als additieven in plastics. Het dus zaak om de pyrolyse-olie te behandelen, zodat hij geschikt wordt voor de kraker.’

Opschonen van pyrolyse-olie is op een schaal van 20 kiloton nog geen echt punt van zorg. Kuijpers: ‘Het volume is aanvankelijk minder dan één promille van de naftastroom in Geleen, dus het maakt dan niet zoveel uit. Via certificering kunnen we die tonnen straks toeschrijven aan een deel van onze grondstoffen. Uit levenscyclusanalyses weten we dat op deze manier verwerken van 1 kg plasticafval een reductie oplevert van 2 kg CO2 ten opzichte van verbranding.’

Chemisch recyclen

Teruggaan naar chemische basisschakels van polymeren of zelfs synthesegas kan een interessante manier zijn om een deel van het plasticafval te recyclen, aldus Kevin Van Geem, werkzaam bij de Universiteit van Gent, waar hij onderzoek doet aan afvalscheiding en chemische recycling, waaronder pyrolyse. ‘Het is gewoon zonde als je goede moleculen gaat verbranden om energie mee op te wekken. Dat moet je alleen doen als het echt niet anders kan.’

Chemisch recyclen verwijdert aanwezige additieven, kleurstoffen en niet te vergeten de ijle vuilnisgeur, die vaak aan partijen mechanisch gerecycled plastic kleeft. Die geur is een van de redenen waarom het meeste gerecycled kunststof momenteel toepassing vindt in vuilniszakken, emmers, kratten, bermpaaltjes en parkbankjes. Alleen van statiegeld PET-flessen maak je weer nieuwe PET-flessen, maar dat is een uitzondering op de regel.

‘Het is zonde om goede moleculen te verbranden’

Chemisch recyclen levert een veel schonere, homogene grondstof op. Maar alles heeft een prijs. Van Geem: ‘Het is een afweging: je wilt de recyclingkosten zo laag mogelijk houden, dus zo min mogelijk extra stappen uitvoeren, maar dan loop je tegen technische problemen aan. Zo deed BASF halverwege de jaren negentig proeven met pyrolyse van plasticafval, maar daarbij ontstonden problemen met chlorides uit resten pvc. Ook zuurstof uit PET of stikstof uit voedselresten kunnen nadelig zijn. Je kunt nog zo goed scheiden en sorteren met waterbaden en infrarood, maar er blijven altijd onzuiverheden achter. Er zijn kortom allerlei praktische problemen die het niet zo eenvoudig maken. Daarom zie je nu in eerste instantie bedrijven pyrolyseproducten bijmengen in de nafta-bulkstroom. Zo kun je eventuele onzuiverheden weg mengen.’

Volgens Van Geem kan er technisch inmiddels veel, maar blijft bedrijfseconomie sturend, ook als je plasticafval vergast. ‘Syngas moet relatief rijk zijn aan waterstof, en plasticafval levert syngas dat niet helemaal optimaal is, dus moet je extra waterstof toevoegen. Dat maakt het weer wat ingewikkelder. Je moet extra investeren in installaties of waterstof inkopen. En dat betekent een groter risico. Je bouwt een nieuwe chemische plant immers voor de duur van dertig jaar.’ Van Geem stelt dat investeringen in de chemische industrie interessanter worden wanneer je grote volumes verwerkt. ‘Boven­dien moet je langetermijncontracten hebben om die volumes te kunnen leveren, liefst een gestage stroom met een vaste samenstelling en vaste prijs.’

Consortia

Kuijpers noemt logistiek de allergrootste uitdaging bij het opschalen van chemisch recyclen tot honderden tonnen plasticafval. Verschillende stromen samenbrengen en de samenstelling controleren, is iets waarover bedrijven nu al nadenken en discussiëren, aldus Kuijpers. Verder hoopt hij dat de overheid nieuw recyclingbeleid ontwikkelt dat aansluit op deze innovaties. ‘Op dit moment betaalt de verpakkingsindustrie ruim € 600 per ton aan het Afval­fonds Verpakkingen, dat gemeentes uitbetaalt om afval op te halen en te recyclen.’ Een systeem waarbij een deel van die vergoeding naar chemische recycling gaat, kan deze vorm hergebruik een extra stimulans geven, denkt Kuijpers.

Van Geem voorspelt dat er steeds meer consortia komen van afvalverwerkers en chemiebedrijven. ‘Sorteren en chemisch behandelen moet je als een geïntegreerd systeem benaderen.’ De afvalverwerkers worden steeds vaardiger in afvalstromen scheiden en opwerken van voor verschillende doelen, en zijn dus ook beter bekend met de specificaties van chemische processen.

Het kost alleen tijd, aldus Van Geem. ‘Bij papier duurde het ongeveer dertig jaar voordat we meer dan 50 % van het papierafval gingen recyclen. Bij plastics kun je iets gelijkwaardigs verwachten. Tegelij­ker­tijd werken onderzoekers aan verpakkingen die makkelijker te recyclen zijn, en komen er waarschijnlijk beperkingen op additieven. Alleen door die combinatie kun je geleidelijk naar een steeds hoger percentage plasticrecycling komen. Europa speelt daarin een belangrijke rol, want we hebben de technische kennis en relatief weinig aardolie en gas. Er is voor ons dus alle reden om plasticafval tot nieuwe grondstof te maken.’