Toepassing dissolutie om ABS plastics circulair te recyclen

Technologieën voor het recyclen van kunststoffen vormen één van de innovatiegebieden. De alarmerende toename van plastic afval vraagt om betere recyclingprocessen. Bovendien zullen we zo onze afhankelijkheid van olie voor de productie van kunststoffen kunnen verminderen en de onaanvaardbaar hoge uitstoot van CO2 kunnen terugdringen. We hebben daarin al veelbelovende stappen gezet.

De crux van het dissolutieproces

Met dissolutie, een fysische recyclingtechnologie waarbij oplosmiddelen worden gebruikt om kunststoffen na gebruik op te lossen, kunnen polymeren worden teruggewonnen die van betere kwaliteit zijn dan het recyclaat van mechanische recycling.

Tegelijkertijd is de materiaalefficiëntie hoger en is er minder energie nodig dan bij chemische recycling. Simpel gezegd komt dit doordat het polymeer tijdens het hele proces intact blijft en niet bij hoge temperaturen wordt afgebroken in monomeren.

TNO Senior Scientist Mark Roelands houdt zich al lange tijd met dit onderzoek bezig. Hij is een expert in procesintegratie, scheidingstechnologieën en recycling van kunststoffen met behulp van oplosmiddelen.

We hebben zelfs meerdere voordelen van het dissolutieproces ontdekt, vertelt Mark. ‘We hebben vastgesteld dat het energieverbruik en de kosten van het dissolutieproces grotendeels zitten in de terugwinning van de oplosmiddelen en het drogen van de polymeren. Een lage kooktemperatuur maakt het gemakkelijker om ons oplosmiddel te verdampen en terug te winnen, en versnelt daarmee het proces.’

‘Daarnaast heeft de polymeeroplossing die we verkrijgen een lage viscositeit, zodat we conventionele scheidingstechnieken kunnen gebruiken.' Zo heeft TNO een economisch gunstig proces weten te ontwikkelen in termen van energieverbruik, de efficiëntie van de polymeerterugwinning en de effectieve zuivering.

TNO en ELIX Polymers smeden duurzame oplossingen

We werken samen met verschillende fabrikanten van apparatuur voor verschillende aangrenzende procestoepassingen, zodat we sneller kunnen opschalen.

Een voorbeeld van een samenwerking met veelbelovende resultaten is die tussen TNO en ELIX Polymers, een toonaangevende producent van ABS-harsen en ‑derivaten (Acrylonitril-Butadieen-Styreen) in Europa. Toni Prunera Casellas, hoofd bedrijfsontwikkeling en R&D bij ELIX, legt uit hoe de samenwerking begon.

‘We werkten samen met TNO aan Plast2beCleaned, een project met als hoofddoel zowel polymeer als vlamvertragende additieven terug te winnen uit afgedankte elektrische en elektronische apparatuur (AEEA). We zochten dus naar een manier om een materiaal, ABS, terug te winnen dat van voldoende kwaliteit was om te worden gerecycled in een nieuw product.’

Er waren zelfs meerdere partners betrokken bij het project om manieren te vinden voor het terugwinnen van drie recyclaten die via het dissolutieproces werden geproduceerd: polymeer, antimoontrioxide en broomhoudende brandvertragers.

En de samenwerking met ELIX is een katalysator geweest voor nieuwe projecten. ‘We richten ons nu op het polymeer zelf en hoe effectief we verontreinigende stoffen uit dat ABS – niet alleen uit elektronica-afval maar ook uit oude auto’s – kunnen verwijderen door bijvoorbeeld het pigment en andere additieven eruit te halen.’

Samenwerking van grondstoffenleverancier tot aan eindgebruiker

Dankzij deze partnerschappen kunnen technologieën als dissolutie zich sneller ontwikkelen. De opening van een toekomstige proeffabriek in Rijswijk biedt nog meer mogelijkheden voor samenwerking.

Mark: ‘Het gaat ons als non-profitorganisatie niet om concurreren, maar om samenwerken: het samenbrengen van onze expertise voor een gemeenschappelijk doel. ELIX heeft al een ABS-fabriek en heeft aan het begin van het project de vakkennis over ABS ingebracht.

Bij TNO hebben we de expertise en de faciliteiten op het gebied van dissolutie en decontaminatie (zuivering). Hiertoe werken we ook nauw samen met het onderzoeksinstituut Fraunhofer ICT, de technologie ontwikkelt voor het verwijderen van opgeloste onzuiverheden.

Door samen te werken konden we onder meer ABS terugwinnen dat door Electrolux werd gecombineerd met vers ABS voor de productie van een onderdeel voor een wasmachine. Dat is een mooi voorbeeld van een waardeketenproject, helemaal van de afvalinzamelaar tot aan de eindgebruiker, en zelfs de producent van ruwe grondstoffen is erbij betrokken.’

De kringloop sluiten voor kunststoffen

Vooruitkijkend naar de toekomst is dissolutie een aandachtsgebied voor ELIX. ‘Het is een van de belangrijkste recyclingtechnologieën van de toekomst en we weten dat TNO dat ook zo ziet’, zegt Toni. ‘Het concept van de circulaire economie is gebaseerd op het vinden van zo kort mogelijke kringlopen. Door de polymeerstructuur te behouden, en niet via een chemisch of thermochemisch proces terug te gaan naar het monomeerstadium, helpt dissolutie ons die kringloop te sluiten.’

Fractionering is volgens Mark de volgende uitdaging aan de horizon, in juni dit jaar willen we een proeffabriek in het westen van Nederland openen, dit zal verder onderzoek mogelijk maken.

‘Behalve pigmenten en vlamvertragers willen we bijvoorbeeld ook de rubberdeeltjes uit ABS verwijderen, zodat we ze kunnen vervangen door nieuwe deeltjes en het ABS kunnen verjongen. Maar dat komt in 2025 – voor 2024 richt ik me op decontaminatie!’

TNO hoort graag van potentiële nieuwe partners die van deze technologieën kunnen profiteren. Mark: ‘Uiteindelijk vragen we ons af: waar liggen de toepassingen van deze technologische vooruitgang? Met welke partners en internationale partijen kunnen we in contact komen om deze activiteit over te nemen, toe te passen en te commercialiseren?’

‘Van opkomende start-ups tot gevestigde internationale bedrijven - we zoeken partners met hetzelfde doel voor ogen: een toekomst waarin kunststoffen circulair zijn.’

Wil je weten hoe TNO met jouw bedrijf kan samenwerken aan recyclingtechnologieën?