Plastic heeft de wereld veel goede dingen gebracht. Het lichte, sterke, soms flexibele en in bijna elke vorm en kleur verkrijgbare materiaal is één van de aanjagers van onze welvaart, stellen Vincent Voet en André Heeres. Ze werken respectievelijk als lector Circular Plastics aan NHL Stenden Hogeschool en lector Biobased Chemie aan de Hanze in Groningen. 

In een vergaderruimte van de Zernike Campus in Groningen, een broedplaats van kennis en innovatief ondernemerschap, vertelt Vincent Voet dat de meeste mensen plastic vooral associëren met verpakkingsmateriaal, terwijl het zoveel meer is dan de folie om een komkommer. “Daarom verwijs ik vaak naar het ziekenhuis in discussies met mensen die zo snel mogelijk van plastic af willen. Patiënten op een Intensive Care zouden zonder het materiaal niet overleven, denk aan infusen met medicijnen, gaascompressen en injectiespuiten. Andere voorbeelden van essentiële medische toepassingen zijn synthetische hartkleppen, heupen en knieën.” 

De keerzijde is de afvalberg die op de IC ontstaat: dagelijks 17 kilo per patiënt, maar daarover later meer. Plastic, of beter gezegd kunststof, kent nog veel meer waardevolle toepassingen, zoals het isolatiemateriaal voor spouwmuren, elektronica in mobiele telefoons, airbags en gordels voor een veilige autorit. 

Nieuwe bouwstenen

De lectoren wijzen ook op de negatieve kanten van de huidige productie van kunststoffen op basis van fossiele grondstoffen. Zo zijn er vaak hoge temperaturen en dus veel energie nodig om olie in krakers om te zetten in de chemische bouwstenen voor kunststoffen. Dit zorgt dus voor uitstoot van CO₂ tijdens productie. Bij verbranding van materialen aan het einde van de levensduur komt opnieuw CO₂ in de atmosfeer. Daarnaast verdwijnt veel plastic afval in het milieu, dat negatieve effecten op ons ecosysteem heeft, zoals de verspreiding van microplastics.

De Nederlandse overheid streeft mede daarom naar een volledig circulaire economie in 2050. Voet en Heeres werken met onderzoekers en studenten in laboratoria aan verschillende routes om daar te komen, zoals de productie van plastic uit hernieuwbare bronnen, waaronder suikerbiet, hennep, maïs, zeewier. En uit plastic afval uiteraard. André Heeres laat een pot met vervuilde PET-resten zien en wijst op een installatie in een zuurkast in het laboratorium. “Hier maken we uit plastic afval de bouwstenen voor nieuwe hoogwaardige kunststofproducten, zoals de Twaron-vezel van Teijin Aramid.”

Drop ins

Hij wijst verder op het gebruik van drop ins om chemische producten verder te verduurzamen. Dit is een verzamelnaam voor de ‘klassieke’ op fossiele grondstoffen gebaseerde plastics (zoals PE, PP en PET), maar nu gemaakt van hernieuwbare grondstoffen. Zo produceert de Braziliaanse biobased plasticproducent Braskem, met Europees hoofdkantoor in Rotterdam, polyethyleen uit suikerriet en maïs. Heeres: “Het gebruik van drop ins zal sneller toenemen in vergelijking met nieuwe biobased materialen. Een groot voordeel van drop ins is dat de huidige petrochemische infrastructuur kan worden ingezet en de markten al zijn ontwikkeld.” 

Transitie nodig

Nieuwe biobased kunststoffen zijn qua eigenschappen en productieprocessen vaak nog niet zo geoptimaliseerd in vergelijking met de fossiele varianten en hun drop ins. Bovendien zijn ze nog lang niet altijd op industriële schaal beschikbaar, met uitzondering van voorbeelden zoals polymelkzuur (PLA) en polybutyleen succinaat (PBS). Verder is de prijs van biobased kunststoffen vaak hoger in vergelijking met virgin plastic. Dat komt onder meer omdat Europa wordt overspoeld met goedkoop plastic uit China en de Verenigde Staten. 

Heeres benadrukt dat de petrochemische processen om kunststoffen te maken de afgelopen vijftig jaar zijn geperfectioneerd en opgeschaald. “De kostprijs is erg laag. De producenten van bioplastic moeten hiermee concurreren.” Toch is hij er met Voet van overtuigd dat de toekomst in de productie van kunststoffen op basis van hernieuwbare bronnen ligt. Ook moeten we de verkregen materialen efficiënter hergebruiken en recyclen. Maar net zoals bij andere grote transities is voor de grondstoffentransitie tijd nodig. Wat moet er nu in de overgangsperiode gebeuren om de overgang te versnellen? En wat is er nodig om de productie van lab naar pilot, demo en flagshipplant en uiteindelijk productie op industriële schaal te realiseren? En welke partijen zijn hierbij aan zet?

Overheden aan zet

“Er is niet één quick fix om de overgang te versnellen”, benadrukt Voet. “Het kost nu eenmaal tijd, investering en veel doorzettingsvermogen. Vergeet niet dat de chemische industrie halverwege de vorige eeuw geen concurrentie had toen de kunststoffen op basis van aardolie grootschalig beschikbaar kwamen. De sector kon heel snel marktaandeel pakken.” Tegelijkertijd zijn er meerdere knoppen waar we nu aan kunnen draaien, stelt Heeres. Zo zou de overheid de belasting op virgin plastic en de CO₂-uitstoot kunnen verhogen, wet- en regelgeving die op een lineaire economie gericht is aanpassen, meer subsidies verlenen aan bedrijven die met circulaire kunststofproductie bezig zijn en het verplichte percentage recyclaat in producten verder verhogen. 

Aandacht voor recycling

De overgang naar een op hernieuwbare grondstoffen gebaseerde kunststoffenproductie kan nog zeker een jaar of twintig duren, denken de wetenschappers. In deze periode is het belangrijk om meer kunststoffen efficiënt te recyclen en kwalitatief betere materialen te maken met extra functionaliteiten. Om dat te bereiken is toegepast onderzoek, waarbij kennisinstellingen samenwerken met de industrie, cruciaal.

Voet noemt als voorbeeld de moleculaire recycling van polycondensaten zoals polyester en polyamides, waar hij samen met het bedrijfsleven en kennisinstellingen in tal van projecten actief is. Hierbij worden de polymeerketens in vervuilde plastics afgebroken tot kleinere bouwstenen: monomeren of oligomeren. Het voordeel van deze technologie is dat herpolymerisatie van de gezuiverde bouwstenen leidt tot schone polymeren van hoge (virgin) kwaliteit. Op deze manier kan van textiel afval opnieuw kleding gemaakt worden. 

Een ander voorbeeld waar beide groepen volgens Heeres aan werken, is de synthese en toepassing van polyhydroxyalkanoaten (PHAs). Naast het feit dat deze materialen biobased zijn (geproduceerd door micro-organismen), zijn deze tevens biodegradeerbaar. Gezamenlijk wordt gekeken naar aspecten zoals productie, isolatie, analyse, applicaties en recycling van deze unieke polymeren. 

Verder werken de onderzoekers samen met het Medisch Centrum Leeuwarden bij het opzetten van het Hartplastic-programma (zie kader). Ziekenhuizen gebruiken immers veel plastic, vooral in single-use toepassingen. Momenteel wordt onderzocht of het plastic afval zonder bloed kan worden gerecycled in plaats van verbrand. Het gerecyclede plastic is weer geschikt als grondstof voor nieuwe producten in en rond het ziekenhuis. 

Nieuwe businessmodellen

De huidige lineaire businessmodellen moeten ook op de schop. Producenten zouden volgens de lectoren verantwoordelijk moeten zijn voor de inzameling van hun oude producten, zodat er vervolgens weer bouwstenen voor nieuwe producten kunnen worden gemaakt. Daarom staan ze positief tegenover de uitgebreide producentenverantwoordelijkheid (UPV) die nu al onder meer geldt voor de textielindustrie. Een ander businessmodel is dat bedrijven diensten in plaats van producten leveren. Heeres verwijst naar Philips dat al in 2015 circulaire verlichting introduceerde op Schiphol. De luchthaven kreeg ‘licht in gebruik’, terwijl Philips eigenaar blijft van de armaturen en de installaties. Door het gebruik van herbruikbare materialen en energie-efficiënte LED-verlichting is het elektriciteitsverbruik met de helft gereduceerd.

Het blijft volgens de twee lectoren het beste om minder plastic te gebruiken. Dat is een uitdaging omdat de bevolking en de welvaart wereldwijd groeien. Daarom zien ze heil in hergebruik, het verlengen van de productlevensduur én hoogwaardig recyclen. Daarnaast is het belangrijk om processen te ontwikkelen die energie-efficiënt zijn en bij voorkeur gebaseerd op hernieuwbare energie en grondstoffen. 

Hartplastic

Artsen en verpleegkundigen redden honderden mensenlevens per jaar en maken het leven voor mensen weer leefbaar. De keerzijde is dat er in ziekenhuizen veel plastic wordt gebruikt. Dat zit in materialen zoals infusen en injectiespuiten, maar ook in verpakkingen die ervoor moeten zorgen dat ziekenhuismaterialen steriel zijn. Hartplastic zet zich in voor een medische wereld waarin het scheiden en hergebruiken van plastic afval een gewoonte wordt. Een team van experts doet daar onderzoek naar. Momenteel lopen er bij twee ziekenhuizen projecten. Zo wordt er gewerkt aan het omzetten van plastic PETG-afval (glycol-gemodificeerd polyethyleen terephthalaat) in 3D-printfilament. Het PETG van het Medisch Centrum Leeuwarden wordt versnipperd, gedroogd en verwerkt tot filament.

Hartplastic is een stichting opgericht door cardiologen en hartkatheterisatie laboranten. Meer informatie over deze stichting lees je op www.hartplastic.com.