Nieuwe recycletechnieken moeten kleurstoffen een tweede leven geven

In de supermarkt word je omgeven door een zee van plastic flessen in alle kleuren van de regenboog. Groen, rood, blauw – deze kleuren worden aan plastics toegevoegd om verpakkingen aantrekkelijker te maken. Maar wat gebeurt er met al die kleurstoffen wanneer de fles leeggedronken is, en richting de recycling gaat? Nu meestal niets: de kleurstoffen verdwijnen in het afvoerputje wanneer het plastic wordt verbrand of misschien nog een tweede leven krijgt in een recyclingproces. Dat moet anders, vindt Bert Weckhuysen, universiteitshoogleraar Katalyse, Energie en Duurzaamheid aan de Universiteit Utrecht.

Dankzij een nieuwe beurs van Circular Plastics NL krijgt Weckhuysen vijf jaar de tijd om te onderzoeken hoe deze kleurstoffen gerecycled kunnen worden. Samen met Holland Colours en CuRe Technology wil hij met zijn onderzoeksgroep technologie ontwikkelen om anorganische en organische kleurstoffen uit polyesters terug te winnen, hun kwaliteit te beoordelen én de kleurstoffen opnieuw te gebruiken in gerecyclede materialen.

De waarde van kleurstoffen

Kleurstoffen uit plastics gaan nu vaak verloren tijdens het recycleproces, en dat is zonde, vindt Weckhuysen. “De kleurstoffen en andere additieven geven PET-flessen de juiste eigenschappen en daardoor ook hun waarde,” legt hij uit. “Ook zijn het vaak juist deze moleculen die duurder zijn om te produceren, en waarvan de productie ook belastend is voor het milieu. Wat als we een manier vinden om die kleurstoffen op te vangen en opnieuw te gebruiken, net als het plastic zelf?”

Groenere oplosmiddelen

Om die kleurstoffen te kunnen recyclen, moet het huidige recycleproces op de schop. “Nu wordt er eigenlijk alleen gefocust op recycling van de polymeren – de lange ketens atomen waar plastics uit zijn opgebouwd”, licht Weckhuysen toe. Om de kleurstoffen ook mee te kunnen nemen, moeten deze eerst uit het plastic worden gefilterd.

Daar zijn oplosmiddelen voor nodig, maar veel van de oplosmiddelen die nu worden gebruikt, zijn belastend voor het milieu. Weckhuysen wil daar verandering in brengen: “Wij kiezen voor groenere oplosmiddelen, gemaakt van bioafval, zodat het hele proces duurzamer wordt.” Weckhuysen noemt deze aanpak dubbelgroen – zowel de kleurstoffen als het plastic krijgen een tweede leven op een milieuvriendelijkere manier.

Verwassen T-shirt

Weckhuysen legt uit dat de manier waarop kleurstoffen aan plastic gehecht zijn vergelijkbaar is met de kleur van kleding. "Denk aan een rood T-shirt dat je al tientallen keren hebt gewassen," vertelt hij. "De kleur is geen vast onderdeel van de vezels, maar zit er als het ware aan vastgehecht. Na verloop van tijd raken de kleurstofdeeltjes los en begint het shirt vaal te worden – nog perfect om in te fietsen, maar niet meer voor een feestje,” lacht hij. Net als bij textiel zijn kleurstofdeeltjes in plastics gemengd met de lange moleculaire ketens van het materiaal, en kunnen ze onder bepaalde omstandigheden loskomen. Dat maakt het ook makkelijker om de kleurstoffen uit het plastic te halen en opnieuw te gebruiken.

Stap voor stap

Het team heeft al een stappenplan uitgedacht om kleurstoffen uit de PET-flessen te filteren. Nadat ze de gekleurde PET-flessen oplossen in bio-oplosmiddelen en zo de kleurstoffen en polymeren van elkaar scheiden, zetten ze licht in de vorm van spectroscopie in om te bepalen welke kleurstoffen nog bruikbaar zijn. Deze techniek maakt het mogelijk om beschadigde kleurstofmoleculen te onderscheiden van intacte moleculen, en te zien welk deel van de kleurstof nog een ronde mee kan. De bruikbare moleculen worden vervolgens uit het mengsel gefilterd voor hergebruik. “Het is een proces van verfijnen,” legt Weckhuysen uit. “Elke bruikbare kleurstof die we terugwinnen, betekent een stap dichter bij een volledig circulair systeem.”

Het team heeft een stappenplan voor de recycling van kleurstoffen uit PET-flessen uitgedacht.

Sorteren

Volgens Weckhuysen zal niet elke kleurstof zal even makkelijk te recyclen zijn, en het sorteren van kleurstoffen vormt daarom een uitdaging in het project – sommige kleurstoffen kunnen complexer zijn dan andere, of duurder om te verwerken. “Kleurstoffen beïnvloeden de recycling op manieren die je niet altijd ziet,” voegt Jules Roelofs, Global Innovation Manager bij Holland Colours, toe. Hij vertelt dat verschillende kleurstoffen om verschillende benaderingen vragen. Dat kan zorgen voor problemen tijdens het recycleproces, bijvoorbeeld bij het detecteren en scheiden van gekleurde plastics van elkaar. “Sorteren is cruciaal,” benadrukt hij. “We willen weten welke soorten kleurstofstromen er zijn en bij welke we de kleurstoffen eruit kunnen halen, en bij welke misschien niet.”

Toepassen

Als alles volgens plan verloopt, hopen Weckhuysen en Roelofs hun project op te schalen en daadwerkelijk in de praktijk te brengen. “We willen de opgedane kennis uiteindelijk gebruiken om deze techniek ook toe te passen.” Hierbij zal CuRe Technology een cruciale rol spelen. CuRe Technology, een middelgrote onderneming gespecialiseerd in polyesterrecycling, heeft een innovatieve technologie ontwikkeld voor het continu recyclen van polyester. Ze verwerken op het moment nog een aantal kilo per uur, maar willen toe naar een installatie die jaarlijks meerdere kilotonnen kan recyclen.

“Het zou fantastisch zijn als we straks producten kunnen maken met teruggewonnen kleurstoffen,” zegt Roelofs enthousiast. “Ons uiteindelijke doel is 100% herbruikbaarheid. Door kleurstoffen uit het plastic te halen, kunnen we niet alleen de kleurstoffen hergebruiken, maar ook de kwaliteit van het plastic behouden, zodat het materiaal vaker opnieuw kan worden ingezet.”

Over Circular Plastics NL

Circular Plastics NL richt zich op het stimuleren van innovaties in de kunststofindustrie om een circulaire economie te bevorderen, en wordt mede gefinancierd door het Groeifonds van de Nederlandse overheid. De focus ligt op meerdere vlakken binnen het plastic-recyclingproces, zoals het verbeteren van de kwaliteit van gerecyclede materialen, het verwijderen en hergebruiken van additieven (zoals kleurstoffen), en het ontwikkelen van circulaire methoden voor verschillende soorten kunststoffen. Ook wordt er aandacht besteed aan innovaties in het ontwerp van producten, zodat deze in de toekomst gemakkelijker gerecycled kunnen worden. Circular Plastics NL richt zich op de industrie van de toekomst, door samenwerking tussen de academische wereld en industrie te motiveren.

Bron: Universiteit Utrecht

Recent nieuws

Recent nieuws

Meer nieuws

Ontwikkeling van donorhartklep die met het lichaam meegroeit

Uitbreiding wereldwijde studie baby’s met leukemie

Verlenging van samenwerking Stichting Utrecht Science Park en Utrecht Marketing