Innovatief wasproces voor hoogwaardig recyclaat
UGent opent Clarify-pilootinstallatie
De Packaging and Packaging Waste Regulation (PPWR) vereist al tegen 2030 een groter aandeel recyclaat in alle verpakkingen. Helaas holt de praktijk de regelgeving achterop. Vandaag is er gewoonweg onvoldoende recyclaat beschikbaar om aan de verplichtingen te voldoen, zeker wat betreft verpakkingsfolie. De grote reden? Het recyclageproces schiet tekort om alle vervuilingen te elimineren. UGent zocht en vond een oplossing om dit probleem op te lossen. Met de gloednieuwe Clarify-pilootlijn wordt het nu mogelijk om deze revolutionaire technologie, die op laboniveau werd uitgetest, op grotere schaal toe te passen en verder te verfijnen.
Wereldprimeur
Met ‘Clarify’ schrijft UGent een wereldprimeur op zijn naam. Meer nog, het onderzoek en de pilootlijn zou ons land wel eens in de ‘pole position’ van de recyclageracebaan kunnen plaatsen. Het is een mooi voorbeeld van een onverwachtse samenloop van omstandigheden. De kapitein van het schip, prof. ing. Steven De Meester, ambieerde immers geen academische carrière en al zeker niet in het onderzoek naar recyclage. Na zijn opleiding bio-ingenieur werkte hij enkele jaren als projectmanager bij een bedrijf dat vergisters bouwt. “Door midden in het afval te staan, kreeg ik het idee dat scheidingstechnologie noodzakelijk is voor recyclage, en zeker voor de recyclage van kunststoffen”, vertelt hij.
“Ik begon me in de processen te verdiepen en ontdekte dat het scheiden van plastics afval op meerdere niveaus dient te gebeuren. Op productniveau kan de sector al erg goede resultaten voorleggen: België speelt zelfs een leidende rol op het vlak van inzameling en sortering. Op secundair niveau – het scheiden van polymeren – staan we intussen ook vrij ver. Maar het schoentje knelt op het tertiaire niveau: het verwijderen van inkten, geuren, lijmen en additieven blijkt onmogelijk te zijn, toch op een kostenefficiënte manier. En precies dat is nodig om hoogkwalitatief recyclaat te bekomen, geschikt als grondstof voor verpakkingen die met voedingsmiddelen of farmaceutica in contact mogen komen. Toen er in 2015 een vacature in UGent campus Kortrijk vrijkwam, heb ik mijn kans gewaagd. Met het oog op het opzetten van een onderzoeksgroep die zich op deze problematiek zou focussen. En blijkbaar zag de universiteit wel iets in mijn ideeën, want ik kreeg de job.”
Vier onderzoekspistes
Steven De Meester kreeg de mogelijkheid om zijn plannen te concretiseren en benutte die in al zijn geledingen. Vandaag staat hij binnen het LCPE (Laboratory for Circular Process Engineering) aan het hoofd van een dertigtal onderzoekers die rond vier thema’s werken. Een eerste pijler is de chemische analyse van vaste afvalstromen: onderzoek naar soorten en hoeveelheden moleculen, de types materiaalstromen en hoe nieuwe technologie op een kostenefficiënte manier in het recyclagesysteem te passen.
Een tweede discipline focust zich op een nieuwe technologie voor het wassen van gescheiden kunststoffen om geuren, inkten en geabsorbeerde contaminanten te verwijderen. Een derde onderzoekdomein betreft ‘disolution recycling’ waarbij polymeren vloeibaar worden gemaakt om er vervolgens onzuiverheden uit te verwijderen. Steven De Meester: “Hiermee beogen we plastics uit gemengde afvalstromen op te zuiveren tot een kwaliteit van nieuwe kunststoffen." Ten slotte is er nog het onderzoek naar de opzuivering van depolymerisatieproducten.
Kostenefficiënte oplossing
Doorheen de jaren boekte het LCPE een spectaculair succes met het wassen van het plastics afval. En daar is de sector de UGent erg dankbaar voor. Met de nieuwe PPRW groeit de vraag naar hoogkwalitatief recyclaat exponentieel, en dat zal in de komende jaren niet veranderen, integendeel. Elke nieuwe technologie die toelaat om het recyclageproces te optimaliseren, is dus welkom. En wat de onderzoeksgroep heeft ontwikkeld, geniet bijzondere interesse omdat het een veel efficiëntere en goedkopere oplossing is dan wat er al op de markt bestaat.
Steven De Meester legt uit: “Mechanische oplossingen zijn ontoereikend op het vlak van het verwijderen van verontreinigingen. Het recyclaat – zeker afkomstig van folie – blijft een zekere kleur, geur en contaminaties behouden. Hierdoor kan het moeilijk kwalitatief worden bedrukt en het is al zeker niet bruikbaar als grondstof voor voedingsverpakkingen. Pyrolyse is een techniek die dit kan oplossen, maar er hangt een enorm hoog prijskaartje aan vast en is daarom enkel op erg grote schaal enigszins betaalbaar. Onze technologie combineert het beste van twee werelden: het resultaat is optimaal, terwijl de kostprijs relatief laag is en de oplossing al voor volumes van 20 à 30.000 ton per jaar economisch haalbaar is.”
Doorgedreven reiniging
Eenvoudig gesteld, bestaat de technologie erin dat de gescheiden plastic fracties met een mengsel van solventen worden gewassen. “Dit is een processtap die sowieso tijdens de recyclage gebeurt, maar dan gewoon met water en detergenten”; vertelt Steven De Meester. “Onze methode is een meer doorgedreven manier van reinigen die ervoor zorgt dat de geur, inkt en lijmen effectief verdwijnen. Het resultaat is een bijna volledig zuiver polymeer dat perfect herbruikbaar is als hoogkwalitatieve grondstof voor nieuwe verpakkingen die moeten worden bedrukt én zelfs in direct contact met voedingswaren dienen te komen.”
Opschaling noodzakelijk
Het wassen met solventen vereist weliswaar een specifieke installatie. Tot nu toe experimenteerde de onderzoeksgroep op laboschaal met kleine vijfliterreactoren. “Om nieuwe folie te blazen, is echter minstens twintig kilogram grondstof nodig”, aldus Steven De Meester. “De investering in grotere reactoren was dus onontbeerlijk om ons onderzoek verder te zetten en na te gaan of de technologie daadwerkelijk op industriële schaal kan worden ingezet. Daarom vatten we het plan op om een pilootinstallatie te bouwen. Dankzij de hulp van Catalisti en het EFRO R3PACK project – met de financiële steun van Vlaio (via het catalisti moonshot-programma), EFRO en de provincie/POM West-Vlaanderen – hebben we deze ideeën nu in de praktijk kunnen omzetten.”
Hoe werkt ‘Clarify’?
De ‘Clarify’ werd gebouwd in de Campus Kortrijk van de UGent en bestaat uit twee reactoren met een capaciteit van veertig liter. “In de eerste mengen we verkleinde stukjes plastics afval met solventen”, legt Steven De Meester uit. “Dit gebeurt aan een erg hoge snelheid waardoor er frictie tussen het medium en de partikels onderling ontstaat. Dit versnelt het verdwijnen van geuren, inkten en lijmen. Vervolgens wordt het medium naar de tweede reactor overgepompt, waar het wordt gezuiverd. Zo verkrijgen we een gesloten circuit waarbij de solventen dus constant opnieuw worden gebruikt: een milieu- én budgetvriendelijke oplossing dus. Deze reactor wordt trouwens eveneens gebruikt om de behandelde stukjes plastics te drogen of nog een extra wasbeurt te laten ondergaan. Tenslotte wordt het recyclaat geëxtrudeerd tot pellets die nog eens extra worden ontgast zodat er zeker geen solventresidu achterblijft.”
Gecombineerd met watermerken
Interessant is dat de pilootinstallatie ook wordt gekoppeld aan onderzoek over de integratie van watermerken in verpakkingen. “Onder meer Pepsico doet dit al, in samenspraak met Fostplus, voor bepaalde chipszakken”, vertelt Steven De Meester. “Bedoeling is om deze verpakkingen in de sorteercentra gemakkelijk uit de afvalstroom te kunnen sorteren en ze vervolgens apart te recycleren en daarna als grondstof voor eenzelfde verpakking in te zetten. Deze manier van werken zorgt ervoor dat je eenvoudig kan bewijzen dat het recyclaat van ‘food contact’ origine is. Deze getraceerde sortering, gecombineerd met ons type technologie, is volgens mij de grootste kans voor de sector om tegen 2030 – de deadline van de PPWR – zonder gigantische investeringen de gevraagde hoeveelheid recyclaat voor voedingsfolies te leveren.”
Voor alle soorten plastics afval
Natuurlijk moet het LCPE de sector nog overtuigen dat de oplossing daadwerkelijk werkt. Steven De Meester: “Precies dat is de belangrijkste bestaansreden van de ‘Clarify’. Bedrijven kunnen onze technologie nu uittesten op een schaal waarbij ze genoeg recyclaat hebben om nieuwe folie te blazen of te rekken. Logischerwijze zullen we nog wat finetuning moeten doorvoeren, wat bij een opschaling van labo-onderzoek normaal is. Niettemin zijn we ervan overtuigd dat we over drie jaar een perfect werkende technologie zullen kunnen aanbieden. Sowieso is de interesse nu al erg groot en zijn er – amper drie maanden na de opening – al meerdere bedrijven testprojecten aan het doen. Ook zijn we in een vergevorderd onderhandelingsstadium met een machinebouwer die een solventwaslijn op industriële schaal wil bouwen en commercialiseren. Tot slot wil ik nog meegeven dat we ons nu vooral op folies focussen, maar dat de pilootinstallatie eveneens perfect bruikbaar is voor andere types verpakkingen: van PET-schaaltjes, drankkartons en harde kunststoffen via dissolution recycling, tot applicaties buiten de verpakkingssector, zoals elektronica, bouwmaterialen …”
Foto's: UGent
