Deense onderzoekers ontwikkelden een manier om windmolenbladen af te breken tot de oorspronkelijke bouwstenen. Windmolenbladen bestaan uit epoxycomposieten die versterkt zijn met koolstofvezels. Epoxyharsen zijn reactieve polymeren die epoxidegroepen bevatten. Dit soort materialen wordt ook in de auto-industrie en ruimtevaart gebruikt. Meestal begraven we deze composietstructuren aan het einde van hun levensduur, omdat er geen geschikte recyclingstrategie is. Ze publiceerden hun resultaten in Nature. 

Alexander Ahrens en zijn team ontwikkelden een ruthenium-gekatalyseerd protocol dat een specifieke C-O binding verbreekt voor het terugwinnen van bisphenol A (BPA) en intacte koolstofvezels uit epoxycomposieten. Bisphenol A is een veelgebruikte chemische bouwsteen. ‘In 2012 was de wereldwijde productie bisphenol A 3,8 miljoen ton’, zegt Filip Du Prez, polymeerprofessor bij het Centre for Macromolecular Chemistry van de Universiteit Gent. ‘Dat zal nu meer dan 5 miljoen ton zijn. Met zicht op de circulaire economie kan er interesse in herwinning ontstaan, maar alleen als dat economisch haalbaar is.’ De koolstofvezels zijn duur en herwinnen kan composietbedrijven wellicht iets opleveren. 

Het probleem van oude windturbinebladen is hiermee absoluut niet verdwenen, benadrukt Du Prez. De Deense studie is een proof-of-concept. De onderzoekers gebruiken een hoog percentage toxisch en kostbaar ruthenium. ‘In dit type hoog-volume-applicaties is dat economisch en praktisch niet haalbaar. Maar het is wel een uitstekende wetenschappelijke studie die aantoont dat het haalbaar is om klassieke epoxyharsen af te breken tot startcomponenten zoals BPA.’ Om industriële interesse te genereren zouden we niet-toxische, goedkope katalysatoren moeten vinden die hetzelfde kunnen doen met veel kleinere hoeveelheden katalysator. ‘Los daarvan onderzoeken wij totaal andere benaderingen om windmolenbladen te recycleren, bijvoorbeeld het gebruik van dynamische bindingen in epoxyharsen.’ 

Een tweede publicatie van Amerikaanse en Indiase onderzoekers richt zich op het recyclen van kunststofmengsels. Gemengd kunststofafval is een uitdaging binnen het plasticprobleem, omdat gemengde kunststoffen, zoals mengsels van polaire en apolaire polymeren, meestal niet compatibel zijn met elkaar en in fasen uiteenvallen, waardoor je slechtere materialen overhoudt. De onderzoekers de- en reconstrueren de polymeren niet, maar ontwikkelden een methode om polymeermengsels te verenigen met speciaal ontworpen dynamische crosslinkers. 

‘Het is een relatief eenvoudige en universele chemische manier om gemengd plasticafval te upcyclen’, legt Du Prez uit. ‘Ze voegen specifieke vernetters, oftewel crosslinkers, toe met daarin uitwisselbare bindingen.’ Met deze specifieke dynamische crosslinkers verenigen ze polyolefinen en polyesters tot multiblokcopolymeren. Du Prez vreest dat deze multistapsynthese niet op te schalen is. ‘Ze hebben het op gramschaal gedaan met commerciële stoffen, maar de stap naar de schaal die nodig is voor de miljoenen tonnen kunststofafval lijkt nog heel ver weg. Hopelijk vinden ze bedrijven die hierin willen investeren.’ Hij is desondanks enthousiast over de publicatie. ‘Deze paper zal heel wat nieuwe onderzoekslijnen in gang zetten of verstevigen in de richting van oplossingen voor gemengd kunststofafval.’ 

Ahrens et al. (2023) Nature https://doi.org/10.1038/s41586-023-05944-6 (Open Access) 
Clarke et al. (2023) Nature https://doi.org/10.1038/s41586-023-05858-3