Gemengd plastic afval koken tot nieuwe grondstof
UvA-proefinstallatie brengt geavanceerde recycling van plastics richting industriële toepassing
De onderzoeksgroep Catalysis Engineering van de Universiteit van Amsterdam (UvA) heeft een nieuw, robuust proces ontwikkeld voor de recycling van gemengd plastic afval. Met een nieuw ontwikkelde proefinstallatie hopen de onderzoekers in de praktijk aan te tonen dat het plastic in waardevolle grondstoffen is om te zetten. De installatie wordt in Spanje getest bij de verwerking van plastics uit gemeentelijk afval.
Het recyclingproces werd ontwikkeld in het kader van het Europese PLASTICE-project, onder leiding van groepsleider dr. Shiju Raveendran van het Van 't Hoff Institute for Molecular Sciences (HIMS). Het zet gemengd plastic afval om in olie met behulp van een oplosmiddel, warmte en hoge druk. De donkerbruine olie bevat moleculen die als grondstof kunnen dienen voor de productie van nieuwe kunststoffen, waarmee de recyclingkringloop wordt gesloten.
Een belangrijk kenmerk is dat het nieuwe proces alle soorten plastic tegelijkertijd kan verwerken. Het biedt daarmee een oplossing voor de recycling van complexe mengsels van gemengd plastic afval, zoals die voorkomen in huishoudelijke afvalstromen. Dat moet op dit moment nog grondig worden gesorteerd voordat het te recyclen is. In veel gevallen wordt het verbrand, of belandt het op stortplaatsen.
Succesvolle experimenten in het lab
Het doel van het door de EU gefinancierde onderzoeksproject PLASTICE is de kringloop van kunststofrecycling te sluiten met nieuwe, innovatieve verwerkingsprocessen. Van het totale projectbudget van bijna 20 miljoen euro ontving Raveendran ruim 1,5 miljoen euro. Het bij de UvA ontwikkelde proces staat bekend als Solvothermal Liquefaction, kortweg STL.
De afgelopen jaren heeft Catalysis Engineering groep uitgebreid laboratoriumonderzoek gedaan, waarin onder andere nieuwe katalysatoren zijn ontwikkeld en getest. De experimenten lieten zien dat het STL-proces al na 30 minuten reactietijd drie hoofdproducten oplevert: de olie, gas en een koolstofresidu. De koolstof wordt uitgefilterd, het water wordt teruggewonnen en hergebruikt, en de olie wordt afgescheiden. Tests zijn uitgevoerd met verschillende soorten plastic om hun verwerkbaarheid te testen en de samenstelling van de olie te bepalen. Ook werd echt afvalplastic verwerkt en zijn techno-economische analyses uitgevoerd.
De resultaten zijn inmiddels gepubliceerd in toonaangevende internationale tijdschriften. "We hebben diepgaand inzicht verworven in het proces", aldus Raveendran. "We zijn ervan overtuigd dat het de moeite waard is om op te schalen naar industrieel relevante volumes."
25 liter reactorvat
De proefinstallatie die nu is ontwikkeld vormt de eerste belangrijke stap op weg naar daadwerkelijke toepassing. Het systeem, ontworpen en gebouwd in samenwerking met een Indiaas ingenieursbureau, beschikt over een reactorvat van 25 liter, opslagtanks, geïntegreerde veiligheidssystemen, en is op afstand te besturen. In april werd de cruciale Factory Acceptance Test in aanwezigheid van Raveendran met succes doorstaan, zodat de installatie klaar is voor ingebruikname.
De installatie wordt momenteel gereedgemaakt voor transport van India naar Spanje en zal naar verwachting in de zomer operationeel worden op het terrein van PLASTICE-partner COGERSA, een afvalverwerkingsbedrijf in de regio Asturië. Samen met COGERSA gaan de UvA-onderzoekers evalueren hoe de STL-technologie presteert bij de verwerking van echt gemengd plastic afval.
Raveendran kijkt uit naar de resultaten: "We zullen ongetwijfeld uitdagingen tegenkomen die we niet volledig konden voorzien. Dat is precies het doel van deze opschalingsfase: de technologie naar echte industriële relevantie brengen."
Academisch onderzoek vertalen naar industriële technologie
De STL-proefinstallatie is de eerste die door de Catalysis Engineering groep werd ontwikkeld met het oog op chemische recycling. Voor Raveendran is het een belangrijke mijlpaal in het vertalen van academisch onderzoek naar industriële technologie. Technologische ontwikkeling aan een onderzoeksuniversiteit als de UvA brengt bijzondere uitdagingen met zich mee, zegt hij.
"Het vereist nauwe samenwerking met partners uit industrie en techniek. Naast technische uitdagingen moet je je ook een weg banen door regelgeving, veiligheidsbeoordelingen, certificeringsprocedures en vele praktische aspecten die zelden zichtbaar zijn in academische publicaties en vaak over het hoofd worden gezien in conventioneel onderzoek", aldus Raveendran.
"Maar ik denk dat dit precies is wat het werk zinvol maakt: onderzoek vertalen naar oplossingen met echte relevantie. Een andere opbrengst is dat de betrokken jonge onderzoekers ervaring opdoen met echte industriële uitdagingen, multidisciplinaire samenwerking en innovatie met het oog op duurzaamheid."