De scale-up Ioniqa heeft een financieringsronde van tien miljoen euro afgerond voor een upcyclingproces om van PET-plastic een echt duurzaam materiaal te maken.

Ioniqa gebruikt de financiering om de tien kiloton-fabriek in Geleen verder op te voeren tot de volledige capaciteit. En ook om licentiepakketten voor te bereiden die begin 2022 op de markt komen. Het geld is afkomstig van één nieuwe investeerder, aangevuld met een aantal bestaande aandeelhouders.

Ioniqa is met haar proces in staat om alle soorten en kleuren PET-afval om te zetten in waardevolle ‘virgin-quality’ materialen voor voedselveilig PET-plastic. De scale-up onderzoekt ook upcycling processen voor andere soorten plastics en verwacht die in de nabije toekomst te lanceren.

Bedrijven konden hun plastic bedrijfsafval tot voor kort verkopen aan China. De Chinese regering kondigde vorig jaar echter aan geen afval meer te willen importeren. Nu is er al een volwassen recyclingmarkt ontstaan voor huishoudelijk plastic, maar er zijn altijd stromen die niet mechanisch kunnen worden gerecycled. Chemisch recyclen zou voor die stromen een waardevol en milieuvriendelijk alternatief kunnen zijn.

De Chinese ban op plastic bedrijfsafval uit andere landen werd vanaf januari 2018 van kracht. De Chinezen kondigden al eerder aan te willen stoppen met de import van afval als autobanden, textiel, kunststof en glas, met name omdat het land zelf genoeg afval produceert om in de eigen grondstoffen te kunnen voorzien.

Ook Nederland verkocht bedrijfsafval aan China om het daar te laten recyclen. Een groot deel van dat afval betreft kunststof verpakkingsafval van bedrijven. Nu de recyclingroute in China is afgesneden, lijkt de enige voor de hand liggende optie het afval dan maar te verbranden. Gelukkig wordt hard gewerkt aan duurzamere alternatieven om de poly- of monomeren langer in de keten te houden.

Volwassen markt

Het Kennisinstituut Duurzaam Verpakken (KIDV) ontwikkelt en deelt kennis om bij te dragen aan een circulaire economie voor verpakkingsmateriaal. ‘Fabrikanten betalen een bijdrage voor verpakkingen die zij op de markt zetten, ook kunststof verpakkingen’, zegt verpakkingsdeskundige Karen van de Stadt van het KIDV. ‘Fabrikanten hebben in het kader van producentenverantwoordelijkheid voor verpakkingen een verantwoordelijkheid om iets met kunststof afval te doen. Bovendien moet het huishoudelijk afval in Europa worden verwerkt. Zo’n vijftig procent van het huishoudelijk kunststofafval wordt dan ook al gerecycled. Met name rigide verpakkingen van polyethyleen (PE), polyethyleentereftalaat (PET) en polypropeen (PP) kunnen heel goed mechanisch worden gerecycled.

Er is inmiddels dan ook een volwassen markt ontstaan rondom het verzamelen, scheiden en verwerken van de diverse soorten kunststof. Bij veel huishoudens wordt het kunststof al afgescheiden van het overige afval, waarna in de diverse recyclebedrijven in het land de kunststoffen automatisch worden gescheiden van drankenkartons en blik. Met de zogenoemde ‘near infrared’ techniek kan een machine onderscheid maken tussen PET, PE en PP. Vervolgens wordt een luchtstroom gebruikt voor de scheiding van de diverse kunststoffen. De kunststoffen gaan daarna naar andere bedrijven die het afval opknippen in vlokken en het kunststof weer omsmelten.’

Chemisch recyclen

Van de Stadt: ‘Bedrijfsafval valt onder de vrije markt en mag in principe wereldwijd worden verhandeld. De Chinezen betaalden geld om het bedrijfsafval te mogen verwerken. Na de ingreep van de Chinese regering, kijken de inzamelaars dan ook naar alternatieven.’

Dat betekent dat dat afval, of een deel daarvan, waarschijnlijk in Nederland moet worden verwerkt. ‘Mechanisch recyclen kent zijn grenzen’, zegt Van de Stadt. ‘Tot zekere hoogte kunnen de recyclingbedrijven vervuilingen uit de kunststofstromen halen door ze te smelten en vervolgens vacuüm te trekken, maar dit kan alleen voor PET. Als dat niet meer mogelijk is, zijn er inmiddels diverse technieken voorhanden of in ontwikkeling om plastic afval chemisch te recyclen.’

Grofweg zijn er momenteel vier manieren van chemisch recyclen gangbaar: oplossen, de-polymeriseren, vergassen en kraken via pyrolyse. De eerste manier laat daarbij de polymeerketens nog intact, de tweede variant maakt monomeren van polymeren. Wanneer kunststof wordt vergast of via pyrolyse zuurstofloos wordt gekraakt, valt deze weer uiteen in synthesegas dan wel pyrolyse-olie.

tekst gaat verder onder de afbeelding

Noordegraaf: ‘De keten moet zowel aan de voorkant als achterkant worden geoptimaliseerd.’

Oplossen

In Nederland is inmiddels een aantal initiatieven genomen om de diverse chemische recyclemethoden in de praktijk te testen. Zo bouwt Polystyreneloop momenteel een eerste demofabriek in Terneuzen waarin jaarlijks drieduizend ton expanded polystyreen (EPS), beter bekend als piepschuim, kan worden teruggebracht tot polystyreen granulaat. Initiatiefnemer Jan Noordegraaf legt uit hoe hij dat gaat doen. ‘De basis van onze grondstoffen zit momenteel nog in gebouwen’, zegt Noordegraaf. ‘Tempex-platen of andere EPS-gebaseerde isolatiematerialen zijn opgebouwd uit met stoom geperste EPS-bolletjes en tot 2015 bevatte deze een broomhoudende vlamvertrager: hexabroomcyclododecaan (HBCD). Deze laatste stof mag niet worden gerecycled en moet worden vernietigd. Als die platen uit een gebouw worden gesloopt, zal bovendien nog wat vervuiling van lijm en bitumen meekomen met het bruikbare materiaal. Wij hebben een proces ontwikkeld waarbij we het schuim, dat geperst wordt aangeleverd, uiteen laten vallen met behulp van een oplosmiddel. Vervolgens kunnen we via een ander oplosmiddel het polystyreen en het HBCD scheiden. De vervuiling, zoals steentjes en ijzer, zinkt naar de bodem of houtresten blijven juist drijven op de vloeistof en kunnen we eenvoudig verwijderen. Het mooie van dit proces is dat we het polystyreenmolecuul intact laten, waardoor het energetisch zeer zuinig is en een hoogwaardig halffabricaat overblijft. De carbon footprint is onverslaanbaar gunstig. De oplosmiddelen winnen we weer terug en het broom kan weer worden hergebruikt in de fabriek van ICL-IP, een bedrijf dat is gespecialiseerd in broomchemie.’

Ketenoptimalisatie

De grootste uitdaging voor Polystyreneloop is dan ook niet zozeer de technologie, als wel het inrichten van de keten. Noordegraaf: ‘We weten hoeveel EPS in de Nederlandse gebouwen zit en ook in Duitsland en landen om ons heen is veel gebouwd met polystyreen. Na 2020 verwachten we dat jaarlijks zo’n tweehonderdduizend ton EPS uit gesloopte gebouwen beschikbaar komt. Over twintig tot dertig jaar zou dit zelfs kunnen oplopen tot één miljard ton. De platen bestaan echter voor negentig procent uit lucht en dus moeten ze eerst ter plekke worden geperst voordat ze naar Terneuzen en later naar andere identieke locaties worden vervoerd. De keten zal zowel aan de voorkant als achterkant moeten worden geoptimaliseerd om concurrerend te blijven met de gangbare EPS-producten. Nog belangrijker is dat de wetgeving reeds is aangepast, maar nog wel moet worden geïmplementeerd. Nu moet HBDC-houdend EPS namelijk nog worden verbrand. Dat is in een circulaire economie natuurlijk niet wenselijk en met de fabriek in Terneuzen ook niet meer nodig.’

De-polymeriseren

Ook Ioniqa is erop gebrand de grondstof zoveel mogelijk intact te houden. Oprichter en CEO Tonnis Hooghoudt zet dan ook zijn vraagtekens bij de percentages aan PET-afval dat daadwerkelijk wordt gerecycled. ‘Met name in de landen om ons heen belandt veel van het plastic afval in de verbrandingsovens of wordt gestort op de vuilnisbelt. Zelfs in Nederland en Duitsland, waar de recyclingbusiness goed georganiseerd is, kan niet alle PET mechanisch worden hergebruikt. Het voordeel van onze techniek is dat we PET met behulp van een vloeistof en een gepatenteerde katalysator heel snel kunnen afbreken. Door deze stoffen te verwarmen en te laten kristalliseren ontstaan de monomeren waaruit PET is opgebouwd. Doordat de katalysator uit natuurlijke ijzerdeeltjes bestaat kunnen we de monomeren bovendien ontkleuren. De kleurstoffen samen met het ijzer kunnen we vervolgens met een magneet uit de vloeistof verwijderen. Wat overblijft zijn grondstoffen die identiek in kwaliteit zijn aan olie-gebaseerde PET.’

Of alleen met de Chinese ban op bedrijfsafval ook een enorme businesscase voor Ioniqa ontstaat, waagt Hooghoudt te betwijfelen. ‘Er zijn genoeg grondstoffen voor onze proeffabriek in omloop. Want behalve verpakkingsmateriaal kunnen we ook polyester kleding net als PET-verpakkingsmaterialen terugbrengen tot dezelfde basismonomeren. Een gemiddelde limonadefles kan niet meer dan zo’n zes keer opnieuw in de plasticketen worden gebracht. Dus als de maatschappij, en daarmee de overheid, echt serieus is over het duurzaam recyclen van kunststoffen, zullen duidelijke kaders moeten worden gecreëerd voor de manier waarop dat afval wordt verwerkt en beschikbaar komt. Het is momenteel nog redelijk onduidelijk hoeveel van dit afval in de wereld rondzwerft, hoeveel wordt gerecycled en hoeveel wordt verbrand. Een eerste stap zou zijn om hubs van monostromen te creëren. Het is zonde om grondstoffen naar het buitenland te transporteren, terwijl we ze hier op hoogwaardige wijze kunnen verwerken.’

Inmiddels draait de proeffabriek van Ioniqa in de Rotterdamse hallen van Plant One op volle toeren. ‘De techniek had zich in het laboratorium al bewezen’, zegt Hooghoudt. ‘Nu hebben we bewezen dezelfde kwaliteit te halen bij een productie van duizend liter. Volgend jaar schalen we op naar tien kiloton per jaar en maken we echt grote stappen. Nu is dat nog niets in vergelijking met de business van tien miljoen kiloton. Om te concurreren met de petrochemische industrie is schaalgrootte een voorwaarde. Wij gaan uiteindelijk licenties leveren zodat er sneller kan worden opgeschaald door deze wereldspelers.’

tekst gaat verder onder de afbeelding

Waas: ‘Ook bioplastic levert een restproduct op waar je wat mee moet.’

Vergassing

Een stapje lager in de recyclingketen is het vergassen van de kunststoffen die niet mechanisch kunnen worden gerecycled of op energetisch efficiëntere wijze kunnen worden hergebruikt. Onlangs kondigde AkzoNobel aan een samenwerkingsverband aan te gaan met het Canadese Enerkem, Air Liquide en Havenbedrijf Rotterdam voor de bouw van een waste-to-chemistry-installatie naast de fabriek van AkzoNobel in de Botlek. De installatie kan 360.000 ton gemengd afval dat zo’n vijftig procent plasticafval bevat, verwerken tot 220.000 ton of 270 miljoen liter methanol.
Directeur RD&I en Technology Marco Waas ziet in de kunststof afvalstromen een goed alternatief voor biobased plastics. ‘De petrochemische industrie zal op zoek moeten gaan naar grootschalige alternatieven voor fossiele grondstoffen’, zegt Waas. ‘We kunnen ook bioplastic uit suiker maken, maar er zijn grenzen aan de beschikbaarheid van die grondstof. Bovendien wijkt bioplastic niet zo heel veel af van plastic op fossiele basis en dus levert ook bioplastic een restproduct op waar je wat mee moet.’

De beste oplossing is om PET-flessen zoveel mogelijk te hergebruiken en als dat niet meer kan mechanisch te recyclen. Er zijn echter veel stromen die op een of andere manier vervuild zijn met papieren labels of voedselresten, of plastics met verschillende samenstellingen. ‘Voor die plastics willen we een vergassingsunit bouwen die de plastics vergast naar syngas waaruit methanol zal worden geproduceerd, dat weer de basis is voor azijnzuur en formaldehyde, basis grondstoffen voor de plastic industrie.’
In de fabriek in Rotterdam word extra waterstof aan het syngas toegevoegd, zodat er meer koolstof kan worden gebonden en dus nog meer methanol geproduceerd. ‘Dit is een innovatie ten opzichte van de demoplant van Enerkem in Edmonton. De feedstock is voorlopig nog zogenaamd refused derived fuel (RDF), ofwel niet recyclebaar restafval. Maar in de toekomst sluit ik niet uit dat daar ook andere materialen bijkomen.’

Waas schat de slagingskans van het project hoog in. ‘De gekozen technologie is redelijk vergevingsgezind wat betreft de input van koolwaterstoffen. Vergassen maakt het systeem simpel en daarmee eenvoudiger te implementeren in bestaande processen. We hebben nog wel overheidsondersteuning nodig om het project ook economisch rendabel te krijgen. Met de toename van de schaalgrootte en het volwassen worden van de recyclingmarkt, kan ook deze technologie op eigen benen staan. Ook de integratie met het bestaande proces van ons bedrijf geeft voordelen. Zo zouden we de energiestromen goed kunnen combineren. We streven er in ieder geval naar om kooldioxide zo lang mogelijk in de keten te houden, verbranden is dan wel het laatste wat je zou moeten doen. Als we de huidige jaarlijkse afvalstroom van circa acht miljoen ton in Nederland zouden recyclen op deze manier, zouden we zes miljoen ton aan chemische producten kunnen maken en acht miljoen ton aan CO2 besparen. Dit zou dan de import van methanol, azijnzuur en formaldehyde overbodig maken.’