In een eerste artikel formuleerden we dat plastic afval niet meer zou moeten ontstaan in tien tot vijftien jaar tijd. Dit ambitieuze doel moet van twee kanten worden benaderd: ontwerp van plastics aan de inputkant, en toegesneden verwerking aan de outputkant. Bij beide processen spelen chemici een hoofdrol. En de industrie moet ons laten zien hoe dat moet, vermindering van plastic afval.
Dit is het tweede artikel in een serie over vermindering van plastic afval. De artikelen werden gepubliceerd op 3 december en 6 december 2017.
Beter kijken naar het einde van de levensduur
Misschien zeggen sommigen: maar als alle plastics in een open cirkel (d.w.z. waarbij de bevolking in het algemeen betrokken is) nu eens biologisch afbreekbaar zouden zijn? Zou dat niet helpen bij de vermindering van plastic afval? Maar een plan om biologisch afbreekbare plastics grootschalig toe te passen zou altijd bloot staan aan de kritiek dat mensen juist daardoor plastic in de natuur gaan achterlaten. Het aantal toepassingen waarin de biologische afbreekbaarheid van plastics meerwaarde biedt is beperkt, zoals biologisch afbreekbare plantenpotten voor de tuinbouw, of biologisch afbreekbare urinalen voor gebruik in ziekenhuizen – vaak toepassingen waarbij het plastic gemengd raakt met organisch materiaal. Maar voor de meeste toepassingen is biologische afbreekbaarheid onzin. Scherp gezegd: ontwikkeling en invoering van biologisch afbreekbare plastics is gewoon een goedkoop excuus voor de industrie om geen haast te maken met circulair ontwerp en gebruik. Toepassingen van groene plastics zijn niet alleen veel te ingewikkeld, maar ook een aanfluiting voor een duidelijk beleid gericht op een circulaire economie.
Bij het overgrote deel van de plastic voorwerpen betekent de vermindering van plastic afval daarom dat het plastic al ontworpen is met het oog op het einde van de levensduur. Dit is een grote nieuwe taak voor chemici. Bijvoorbeeld bij laminaten, materialen met een aantal lagen, vaak polyetheen, aluminium en papier, bedoeld om alle eigenschappen te bereiken nodig voor het verpakken van melk, fruitsap enz.: insluiting, barrière, uiterlijk. Het recyclen van laminaten gaat niet goed, en zelfs verbranding is geen goede oplossing doordat het aluminium alleen maar smelt. Maar er zijn nieuwe laminaten ontwikkeld die uit slechts twee lagen bestaan en die veel beter te hanteren zijn in de recycling. Als onderzoekers, beleidsmakers en de industrie zich ervoor inspannen, zouden deze snel een groot marktaandeel kunnen krijgen. Het opnemen van het eind van de levensduur bij het ontwerp van plastics is een grote taak voor chemische onderzoekers en ingenieurs. Chemici zouden nooit meer een plastic op de markt moeten brengen zonder visie op zijn keten – en zij zouden ook een ketenvisie moeten ontwikkelen voor de nu al toegepaste plastics, als dat al te doen is. Constable noemt dit een chemische ‘ontwerpethiek’. ‘Het beginontwerp van producten is doorslaggevend voor de mate waarin deze in de praktijk gerecycled kunnen worden in een circulaire economie. Het belang van productontwerp zou niet overschaduwd moeten worden door de afvalverwerking, die werkt met economische middelen’ (Clark et al.). En als al dit werk is gedaan, moeten we nog altijd geschikte begeleidende beleidsmaatregelen ontwerpen.
Verwerking van gemengd plastic afval
De tweede opdracht aan chemici bij de vermindering van plastic afval is al net zo enorm: het recyclen van plastic uit gemengde afvalstromen. Recyclingbedrijven zullen natuurlijk het liefst ‘schone’ plastic retourstromen verwerken, die bestaan uit slechts één soort plastic. Schone retourstromen terugkrijgen is in de eerste plaats een zaak van zeer goede organisatie. In de industriële wereld is dit haalbaar zonder al te grote inspanning, bijvoorbeeld met EPS verpakkingsmateriaal. Ook als de bevolking erbij betrokken is, zijn min of meer schone retourstromen haalbaar als er statiegeld in rekening wordt gebracht zoals voor PET-flessen in vele landen. Maar dit proces zal altijd tegen grenzen aan lopen, en daarom zal er ook altijd een gemengde plastic afvalstroom overblijven, die chemisch behandeld moet worden als wij deze niet verbranden.
In het verleden hebben chemici al veel ervaring opgedaan met het behandelen van gemengde grondstoffen: in de vorige eeuw hebben zij in een luttel aantal decennia de kunst onder de knie gekregen van het behandelen van ruwe aardolie, een mengsel bijna net zo moeilijk als ongesorteerd plastic afval. Kort geleden hebben chemici technieken ontwikkeld waarmee ze gemengde plastic afvalstromen kunnen bewerken met behulp van zogenoemde compatibilizers: stoffen waarmee verschillende plastics zich beter met elkaar mengen bij verwarming, min of meer zoals detergenten in een olie/water mengsel. Hiermee kunnen onderzoekers beter reacties uitvoeren op het plastic afval. Dit principe kan worden uitgebreid als onderzoekers universele oplosmiddelen als ionische vloeistoffen zouden kunnen gebruiken: als we gemengde polymeren kunnen homogeniseren, zouden we er misschien nieuwe polymeren van kunnen maken met controleerbare eigenschappen. Dan kunnen chemisch technologen hun hele arsenaal van homogene katalyse loslaten op de vermindering van plastic afval, zoals ook in de petrochemische industrie bij het afbreken van ruwe olie tot kleine bouwstenen, om ze weer samen te voegen tot nieuwe plastic polymeren.
Vermindering van plastic afval in de hele keten
Chemici kunnen in de ontwerpfase al vooruitlopen op betere recycling. Zo zouden we het gebruik van 40 tot 50 verschillende elementen in één mobiele telefoon moeten zien als een teken van slecht ontwerp: dit maakt recycling vrijwel onmogelijk, zelfs als er een goede recycling-infrastructuur zou zijn. Het kan belangrijk zijn, giftige weekmakers te vermijden. Als gevaarlijke chemicaliën noodzakelijk zijn bij de goede werking van een apparaat dat voornamelijk bestaat uit recyclebare plastics, zou elk onderdeel duidelijk te identificeren en te scheiden moeten zijn. Clark et al. geven het voorbeeld van LED-schermen, waarbij door een combinatie van nieuwe regels en technologische verbeteringen veel betere recycling mogelijk is geworden, waarbij ook veel minder giftige stoffen vrijkomen. Het leasen in plaats van kopen van plastic voorwerpen zou een forse impuls kunnen geven aan betere recycling door beter ontwerp. Zoals bij tentoonstellingstapijt dat helemaal bestaat uit PLA: toplaag, lijm, bodemlaag. De gebruiker geeft het tapijt terug na gebruik, en dan kan de producent óf het tapijt gewoon schoonmaken, óf de lagen uit elkaar halen en deze apart verwerken, óf het hele tapijt depolymeriseren tot lactaat om daaruit weer nieuw PLA te maken. Omdat de producent de eigenaar blijft van het tapijt, heeft deze veel belang bij een ontwerp waarbij het gemakkelijk hergebruikt of gerecycled kan worden.
We kunnen ook manieren ontdekken waarmee wij complexe materialen direct uit groene grondstoffen kunnen maken. De meeste natuurlijke materialen zijn complex, net als de producten die we willen maken. Het toppunt van wetenschappelijke prestaties op dit gebied zou zijn dat wij een complex mengsel (zoals biomassa, of gemengd plastic afval) behandelen en het daarmee omvormen tot een nieuw complex mengsel met superieure eigenschappen, terwijl wij onderweg de complexiteit bewaren. Hiervoor hebben wij ons volledige voorstellingsvermogen nodig – terwijl één obstakel geleidelijk zal verdwijnen: energiekosten. Voor de uitvoering van sommige goede ideeën is misschien veel energie nodig – maar energiebronnen gebaseerd op zonne-energie zullen steeds goedkoper worden. Zelfs in die mate dat we nul energiekosten zouden moeten rekenen voor toekomstige ideeën en bedrijfsmatige voorstellen!
Geschreven samen met Ton Schoot Uiterkamp en Diederik van der Hoeven
Interessant? Lees dan ook:
Biologisch afbreekbaar of biobased: een lopende discussie
Bioplastics: maak een eind aan de verwarring
De houdbaarheid van de groene chemie