Roland ten Klooster: Circulariteit van polyetheen

Roland ten Klooster: Circulariteit van polyetheen

Roland ten Klooster is ontwerper/adviseur bij Plato product consultants en hoogleraar Packaging Design and Management aan Universiteit Twente. Ten Klooster schrijft maandelijks het artikel “Wetenschappelijk” in VerpakkingsManagement.

Onderzoekers van de Universiteit Wageningen hebben onderzoek gedaan naar de circulariteit van gerecycled polyetheen. Zij waren benieuwd naar de invloed van verontreinigingen op de mechanische eigenschappen van rPE. Uit het onderzoek blijkt dat circulair werken mogelijk is, maar dat het veel vergt van de keten. ‘Er moet veel gebeuren voordat we zover zijn.’

Het begrip duurzaamheid was voor veel bedrijven lastig te vangen, vooral op verpakkingsgebied, nu wordt er hard gewerkt om circulair te worden. Veel bedrijven vertalen dat naar de recyclebaarheid van de verpakkingsmaterialen. Het is een stap, maar recyclebaar is uiteraard lang niet circulair. Een PE-folie wordt bijna standaard uit meerdere lagen gemaakt waarbij meestal de combinatie een uitermate goede oplossing is voor het doel, een verpakking met eigenschappen om een product in goede kwaliteit op een vooraf niet bekende plaats te gebruiken waarbij aspecten zoals sterkte, sealbaarheid, bedrukbaarheid, doorsteekweerstand en barrières van belang zijn.

Ladder en butterfly


De Ladder van Lansink is een afvalhiërarchie die bestaat uit vier vormen van omgaan met afval. De hoogste prioriteit heeft preventie (A), deze wordt gevolgd door een zo hoogwaardig mogelijk hergebruik (B en C). De derde vorm uit de afvalhiërarchie is de verbranding van afval met als doel om hier energie mee op te wekken (D en E). De minst gewenste vorm is storten of lozen (F).
De Ladder van Lansink is een afvalhiërarchie die bestaat uit vier vormen van omgaan met afval. De hoogste prioriteit heeft preventie (A), deze wordt gevolgd door een zo hoogwaardig mogelijk hergebruik (B en C). De derde vorm uit de afvalhiërarchie is de verbranding van afval met als doel om hier energie mee op te wekken (D en E). De minst gewenste vorm is storten of lozen (F).

Het recyclen van een PE folie uit meerdere lagen is uiteraard mogelijk, maar terugbrengen naar gebruik voor hetzelfde doel niet. Dan is mechanisch recyclen van het materiaal niet circulair, we gaan een stap naar beneden in de cascade. Voorheen werd de ladder van Lansink gebruikt en werd het duurzaam gevonden als een kunststof eerst gebruikt werd voor verpakkingen en als daarna de energie die erin zat nog gebruikt werd door het te verbranden met hergebruik van de warmte. Tijden zijn veranderd.


Het vlindermodel van de Ellen MacArthur Foundation bestaat uit een technische cirkel, die de technische, niet-composteerbare materialen omvat, zoals kunststoffen en metalen, en een biologische cirkel met de natuurlijke materialen (biobased, biodegradable en renewable).
Het vlindermodel van de Ellen MacArthur Foundation bestaat uit een technische cirkel, die de technische, niet-composteerbare materialen omvat, zoals kunststoffen en metalen, en een biologische cirkel met de natuurlijke materialen (biobased, biodegradable en renewable).

De Ellen MacArthur Foundation toont de cascade met een butterfly model en het gaat om circulair worden, ervoor zorgen dat materialen zoveel mogelijk op hetzelfde niveau blijven. Circulair worden is niet eenvoudig, omdat het inzamelen, sorteren, reinigen en regranuleren energie vraagt die dus eigenlijk uit duurzame bron zou moeten komen.

Kennis en inzicht

Om materialen circulair te krijgen moet bekend zijn waar de grenzen liggen van onzuiverheid, oftewel hoeveel vreemd materiaal geaccepteerd kan worden voor het inzetten voor hetzelfde doel. Van PET weten we dat het goed te recyclen is, maar terug naar hetzelfde gebruik kan eigenlijk alleen als de bron bekend is, zoals bij statiegeld flessen. En zelfs dan treden er effecten op die minder wenselijk zijn zoals verkleuring. Van veel andere materialen hebben we kennis en inzicht nodig om stappen te kunnen maken.

Onderzoek

Op Universiteit Wageningen hebben onderzoekers Thoden van Velzen, Chu, Chacon, Brouwer en Molenveld onderzoek gedaan naar de invloed van verontreinigingen op de mechanische eigenschappen van gerecycled polyetheen (PE). Hiervoor zijn HDPE flessen gesorteerd uit afvalstromen en deze zijn in zes stappen steeds meer vervuild. HDPE flessen zijn gekozen, omdat dit materiaal homogeen is, veel voorkomt in het afval en goed te sorteren is. De meest zuivere fractie die gerecycled is, betrof uitsluitend ongekleurde melkflessen, zonder dop en label.

In de volgende stap is een mix van kleuren genomen van HDPE flessen en daarna zijn vervuilingen toegevoegd die bestaan uit niet-PE componenten, zoals doppen en labels. De stap daarna was om hele flessen met dop en label te recyclen, gevolgd door toevoeging van fout gesorteerde objecten van PP en PET en als laatste toevoegingen, zoals volgens de DKR 329 norm. Deze norm beschrijft een samenstelling van PE met een bepaalde mate van vervuiling die aanwezig mag zijn bij recycling. Voor hoogwaardig recyclen wordt er niet gewerkt met deze norm, deze is vooral afgestemd op een vorm van recyclen voor gebruik in andere producten.

Slagsterkte

De materialen zijn opgeslagen, gewassen volgens gangbare procedures en daarna opnieuw verwerkt. Er zijn uitgebreide testen gedaan om eigenschappen van de materialen vast te stellen waaronder de mechanische eigenschappen, zoals treksterkte, rek bij breuk en slagsterkte. De slagsterkte is een belangrijke factor voor HDPE flessen, omdat ze nogal eens hard in aanraking kunnen komen met een voorwerp of oppervlak, zoals tijdens transport, handling en vervoer naar huis. Als een fles valt, ook van geringe hoogte, dan wil niemand dat deze breekt.

Uit het onderzoek blijkt dat het recyclen van 100% transparante HDPE melkflessen terug naar transparant HDPE goed gaat. Van dit materiaal kunnen prima nieuwe flessen gemaakt worden. De stap van recyclen van transparante melkflessen naar een mix van kleur betekende een verlies van meer dan 10% van de slagsterkte ten opzichte van de gerecyclede melkflessen. Iedere verdere vervuiling betekende een lagere slagsterkte tot minder dan 50% in het slechtste geval.

Conclusie

Te concluderen valt dat voor het bereiken van circulaire doelen HDPE dat ingezet wordt als rPE erg zuiver moet zijn; hetzelfde type PE en in dezelfde kleur. Dit betekent dat het ontwerp zo moet worden ingericht dat labels, dop en de tamper evident ring die van een spuitgietkwaliteit zijn, gemakkelijk van de fles te halen zijn of gemakkelijk loslaten in de keten van inzameling tot regranuleren. Sorteren op flesniveau, logaritmisch sorteren van vlokken, of apart inzamelen zijn oplossingen om dit te kunnen behalen. Het onderzoek laat zien dat circulair werken met in dit geval HDPE mogelijk is, maar dat er nog veel moet gebeuren voordat we zover zijn.

Gerelateerd nieuws

donderdag 15 november 2018