Een nieuwe methode die goedkope katalysatoren gebruikt, breekt de veelgebruikte kunststoffen polyethyleen en polypropyleen af tot hun bouwstenen. Met die bouwstenen kunnen we weer nieuwe plastic producten maken.
Een nieuwe methode breekt plastic flessen en tasjes af tot op hun bouwstenen, waarmee we weer nieuwe plastics kunnen maken. De gerecyclede materialen hebben dezelfde eigenschappen als nieuwe, niet-gerecyclede plastic kunststoffen. Onderzoekers lopen nu nog tegen enkele uitdagingen aan, maar deze methode is een grote stap richting een circulaire plasticeconomie. De onderzoekers publiceerden hun resultaten in het wetenschappelijk tijdschrift Science.
Dure katalysatoren
Sinds 1950 is zo’n vijf miljard ton aan plastic op de stort beland. Slechts 9 procent van al het geproduceerde plastic werd succesvol gerecycled. Met de huidige technieken verweert het plastic in iedere recycle-ronde meer, waardoor het al snel niet meer te gebruiken is en na een paar cycli alsnog op een stortplaats terechtkomt.
Duurzame methode moet meer plastic recyclebaar maken
Scheikundige Ina Vollmer heeft een nieuwe, revolutionaire techniek ontwikkeld waarmee plastic kan worden gerecycled.
Scheikundige John Hartwig, werkzaam aan de Universiteit van Californië in Berkeley, ontwikkelde samen met zijn collega’s eerder al een methode die plastic afval afbreekt tot de bouwstenen: de moleculen waaruit plastic is opgebouwd. Zij gebruikten hiervoor echter de metalen iridium, ruthenium en palladium als katalysatoren. Deze metalen zijn erg duur en kunnen tijdens het proces slechts een keer gebruikt worden. Volgens Hartwig was de methode goed om te laten zien dat het mogelijk is om plastic op deze manier af te breken, maar verre van ideaal voor de industrie.
Nu heeft zijn team de bestaande methodes verbeterd. Hiermee kunnen ze zowel polyethyleen als polypropyleen afbreken, de stoffen waarmee respectievelijk plastic tasjes en harde plastic objecten zoals pijpen of plastic meubels worden gemaakt. Ze gebruiken hiervoor katalysatoren die niet schaars zijn, zegt Hartwig.
Gasvormige monomeren
Plastic producten bestaan uit polymeren. Dat zijn grote moleculen die bestaan uit ketens van kleinere schakels die ‘monomeren’ heten. De katalysatoren breken de chemische bindingen van de polymeren, waardoor de monomeren propyleen en isobutyleen als gassen vrijkomen. Met deze monomeren kunnen nieuwe polymeren worden gevormd, waarvan nieuwe plastic producten gemaakt kunnen worden.
De producten hebben dezelfde eigenschappen als producten die bestaan uit niet-gerecycled plastic. Het plastic takelt op deze manier niet af, waardoor het langer meegaat dan plastic dat gerecycled wordt met conventionele methoden.
De onderzoekers gebruikten twee katalysatoren om een combinatie van polyethyleen en polypropyleen af te breken. De katalysatoren in kwestie waren natrium op aluminiumoxide en wolfraamoxide op silica. Met deze methode werd bijna 90 procent van het plastic omgezet in monomeren.
Vervuilende additieven
Scheikundige Benjamin Ward, van de Cardiff-universiteit in het Verenigd Koninkrijk legt uit dat de toegevoegde stoffen in plastic producten het recycleproces vermoeilijken. Er bestaan duizenden soorten additieven, zoals kleurstoffen, weekmakers of stoffen die het product minder brandbaar maken. Plastic producten bestaan soms zelfs voor een derde uit dit soort stoffen. Ze blijven als vervuilend restproduct over nadat een product gerecycled is. ‘Plastic komt op deze manier niet meteen bij de stort terecht en verergert het klimaatprobleem ook niet direct, maar deze vorm van recyclen voorkomt niet helemaal dat het klimaat achteruitgaat’, zegt Ward.
Ward denkt dat de nieuwe methode een oplossing biedt voor de problemen die additieven veroorzaken. Het afbreken tot monomeren die in de gasfase verkeren, maakt het namelijk mogelijk om de additieven te verwijderen.
Hartwig waarschuwt wel dat er nog hordes te nemen zijn voordat de methode kan worden ingezet in de industrie. De methode is bovendien slechts bij een beperkt aantal additieven getest. ‘Er zullen additieven zijn die de katalysator zullen vertragen’, zegt hij. ‘We zullen een manier moeten vinden om die additieven van de rest te scheiden, hoewel dat misschien niet optimaal kan gebeuren. We zouden ook andere katalysatoren kunnen zoeken die weerbaarder zijn voor dat soort additieven. Maar dat gaat absoluut een uitdaging zijn.’
Niet te rechtvaardigen
Duurzaamheidsdeskundige Cressida Bowyer van de Universiteit van Portsmouth in het Verenigd Koninkrijk maakt zich alsnog zorgen, zelfs wanneer we plastic afval kunnen scheiden zodat de bouwstenen overblijven en we een oplossing vinden voor de additieven. ‘Uit het recycleproces zullen restproducten overblijven, waaronder bijvoorbeeld katalysatoren en additieven. We moeten rekening houden met giftige eigenschappen en goed nadenken over de verwerking van deze stoffen. Mogelijk zijn de nadelen hiervan groter dan de vermeende voordelen van recycletechnologieën’, zegt ze.
‘Recyclen moet niet worden gezien als oplossing of rechtvaardiging om evenveel of zelfs meer onnodige plastic producten te produceren die mensen maar een keer kunnen gebruiken’, stelt Bowyer. ‘Dat zou de huidige take-make-waste-cultuur in stand houden.’
