Proefschrift van plastic over beter hergebruik plastic

“Bij mijn weten is dit het eerste proefschrift van plastic”, zegt Benny Luijsterburg. “Maar plastic wordt al wel veel gebruikt voor bijvoorbeeld menukaarten in restaurants, vooral omdat het waterafstotend is en niet snel scheurt.” Het gekozen plastic is voor honderd procent herbruikbaar, vertelt de promovendus. “Het is daardoor milieuvriendelijker dan papier, en het gaat ook veel langer mee.”

Special uitgave

Luijsterburg kwam op het idee door de ‘recyclebijbel’ Cradle-to-cradle, die eveneens op plastic is gedrukt. “Ik heb uitgezocht wat dat precies voor materiaal was en of er in Nederland ook drukkers waren die bereid waren om hiermee te experimenteren. Toen ben ik bij Gildeprint uitgekomen.” Omdat de kosten van printen op plastic nog wel vijf keer zo hoog zijn, besloot de scheikundig technoloog dertig van de honderdzeventig exemplaren op plastic te laten drukken, als een soort ‘special editions’.

In die speciale uitgaven beschrijft hij – net als in de papieren versie uiteraard – hoe je gebruikt verpakkingsplastic om kunt vormen tot een grondstof voor hoogwaardige plastic producten. De eerste stappen zijn logischerwijs het inzamelen en sorteren van plasticafval uit de grote afvalberg – een proces waarin consumenten (die jaarlijks per persoon zo’n zestien kilo verpakkingsplastic weggooien) een steeds belangrijkere rol spelen door zelf plastic van restafval te scheiden.

Scheiden is duur

Een groot deel van dit plastic bestaat uit polypropeen, dat hergebruikt kan worden. Helaas bevat het verpakkingsafval gemiddeld zo’n vijf procent van een andere plastic, polyetheen. “Dat valt niet te voorkomen. Bij een shampoofles, bijvoorbeeld, is de dop gemaakt van een ander materiaal dan de flacon”, aldus Luijsterburg. Polyetheen en polypropeen van elkaar scheiden is een duur proces, maar de plastics méngen ook slecht met elkaar. En dat is een probleem, vertelt hij. “Bij het verwerken gaat het polyetheen namelijk samenklonteren tot bolletjes; dat maakt het materiaal bros. Daardoor kun je het niet voor alle toepassingen gebruiken.”

Industriële gehaktmolen

Beter mengen, dat is de remedie tegen het verzwakkende effect van de restjes polyetheen, zo bewees de promovendus. De korrels gerecycled plastic waarmee hij experimenteerde, stopte Luijsterburg in een zogeheten extruder. Dat apparaat kun je zien als een industriële gehaktmolen in de vorm van een lange metalen buis waarin een soort reuzenschroef ronddraait. De plastickorrels worden door de schroef langs de lengte van de extruder verplaatst, terwijl het geheel wordt verwarmd. Hierdoor smelten de korrels tot een stroperige vloeistof, die meteen ook wordt gemengd. Als ze de volledige extruder hebben doorlopen, zijn de korrels omgevormd tot een soort flexibele spaghetti.

Door een extra schroefdraad toe te voegen en door slim gevormde obstakels in het pad van de extruder te plaatsen, breken de bolletjes polyetheen op in veel kleinere klontjes en worden ze netjes over het materiaal verdeeld. Dit ‘verdeel-en-heers’-principe, zoals Luijsterburg het noemt, heeft een veel minder bros eindproduct tot gevolg. “Als je de vloeistof vervolgens heel snel laat afkoelen, en bovendien bij een verhoogde druk, krijgt het plastic bovendien een sterkere kristalstructuur dan gebruikelijk.”

Plasticslierten oprekken

Behalve met het mengen en koelen, experimenteerde Luijsterburg ook met het toevoegen van onder meer roet en het wegfilteren van harde stukjes PET-plastic tijdens het extrusieproces. De meeste winst kan echter worden behaald met een techniek die ‘verstrekken’ wordt genoemd, zo bewees hij. Net als alle plastics, bestaat polypropeen uit lange ketens van vooral koolstofatomen. Door de afgekoelde spaghetti uit de extruder flink op te rekken, kun je die ketens in merendeel langs de lengterichting van de sliert oriënteren. Dat maakt zo’n sliert tot wel tien keer stijver en vijftien keer sterker in de lengterichting. Dat een dergelijke verstrekbehandeling positief werkt voor nieuwe plastics, was al bekend, maar met gerecyclede materialen was dit nog niet eerder gedaan.

Ambassadeur

Als een soort ambassadeur is de bevlogen promovendus nu bezig om zijn proefschrift aan de man te brengen. “Ik wil bijdragen aan een duurzamere samenleving, en daarvoor is het nodig dat met name de industrie kennisneemt van mijn bevindingen; dat ik op laboratoriumschaal heb aangetoond dat je hoogwaardig plastic kunt maken van verpakkingsafval.”

Er zijn in Nederland veel, vaak kleine bedrijven die zich met recycling van plastic bezighouden, vertelt hij. “De bedrijven waarmee ik tijdens mijn promotieonderzoek heb gesproken, heb ik allemaal een exemplaar gestuurd met een brief dat ik graag een keer langskom om mijn proefschrift toe te lichten. Te veel proefschriften komen ergens op een plank terecht en worden hooguit door één of twee volgende promovendi echt gelezen. Ik vind dat het maatschappelijke karakter van mijn werk vereist dat ik het stokje doorgeef aan de industrie.”

Opschalen

Toepassing van de technologie van Luijsterburg zou ertoe leiden dat vele tonnen minder aan plastic in de vuilverbrander belanden. Daarvoor moet het proces wel eerst opgeschaald worden naar industriële schaal; Luijsterburg deed zijn proeven in het lab. Hij verwacht dat de investering vooral snel terugverdiend kan worden bij plasticbedrijven die al een verstrek-installatie hebben. Deze worden nu gebruikt om volledig nieuw polypropeen sterker te maken. Maar dat werkt dus ook bij afvalplastic, heeft Luijsterburg aangetoond.

Milieuvriendelijker dan papier

Om het hergebruik van plastic te promoten, liet Benny Luijsterburg dertig van de honderdzeventig exemplaren van zijn proefschrift op plastic drukken. Het gebruikte plastic, ‘Yupo’ genaamd, is gemaakt van polypropeen – het materiaal waarmee de promovendus zelf werkte en waarvan behalve verpakkingsplastic ook tuinmeubelen en auto-onderdelen worden gemaakt. Voorin zijn boekje somt hij op waarom: vergeleken bij een papieren exemplaar, heeft de plastic ‘special edition’ 2,7 keer minder energie gekost om te produceren, maar liefst 17 keer minder water, en is de uitstoot van broeikasgassen 1,7 keer kleiner.

Bron: Cursor