EO

Plastic nu eindelijk goed te recycleren

14 mei 2019 om 16:02 uur

Wetenschappers van het Amerikaanse Berkeley Lab hebben plastics ontwikkeld die steeds opnieuw kunnen worden gerecycled in hoogwaardig materiaal van elke kleur, vorm of gedaante. Dat is zeldzaam, omdat kunststoffen verschillende additieven bevatten, zoals kleurstof, vulstof en brandvertragers. Die maken dat het materiaal bij hergebruik meestal veel inboet op prestatie of uiterlijk.


Zelfs het veel gerecyclede PET wordt meestal maar voor 20 tot 30% gerecycled terwijl de rest wordt verbrand of gestort of anderszins in het milieu verdwijnt waarna het eeuwen duurt voordat dit koolstofrijke materiaal is opgelost.

 

Lego-blokjes

Het team van het Lawrence Berkeley National Laboratory van Amerika's Department of Energy's heeft nu een recyclebaar plastic ontwikkeld dat net als Lego-blokjes uit elkaar kan worden gehaald tot op moleculair niveau en vervolgens keer op keer in elkaar gezet kan worden in een andere vorm, textuur en kleur. En dat zonder verlies van prestaties. Het nieuwe materiaal, polydiketoenamine (PDK) genoemd, is gepresenteerd in het wetenschappelijke tijdschrift Nature Chemistry. "De meeste plastics zijn niet voor recycling gemaakt", zegt onderzoeker Peter Christensen. "Maar we hebben een nieuw manier ontdekt om plastics te bouwen die rekening houden met recycling op moleculair niveau." Christensen was onderdeel van het multidisciplinaire team dat werd geleid door Brett Helms. De andere onderzoekers zijn Angelique Scheuermann en Kathryn Loeffler.

 

Originele monomeren

Alle kunststoffen, van waterflessen tot auto-onderdelen, zijn gemaakt van polymeren, grote molecuulketens die zijn opgebouwd uit monomeren. Volgens de onderzoekers is het probleem met veel plastics dat de toegevoegde chemicaliën om ze bruikbaar te maken zoals vulstoffen en weekmakers vast zitten aan de monomeer en in het plastic blijven zelfs na verwerking in de recyclingfabriek. In zo'n proces worden vaak allerlei kunststoffen met verschillende chemische samenstellingen zoals hard plastic, rekbaar plastic, transparant of snoepkleurig plastic versnipperd en het opnieuw versmelten leidt tot een nieuw materiaal met onvoorspelbare eigenschappen. Dit staat in de weg dat plastic kan worden hergebruikt in een circulair systeem met originele monomeren waarmee zelfs kan worden ge-upcycled tot een beter kwaliteit product. Helms: "Circulaire plastics en upcycling van plastics zijn de grote uitdagingen. Wij zien de gevolgen van plastics die lekken naar de ecosystemen zoals de oceanen en dit zal alleen maar verergeren."

 

Omkeerbare verbindingen

De researchers willen plastics weghouden van oceanen en stortplaatsen door inzameling en hergebruik te intensiveren en dit zou mogelijk zijn met polymeren van PDK's. "Hiermee kunnen de onverbreekbare verbindingen van conventionele plastics worden vervangen door omkeerbare verbindingen waardoor plastics efficiënter kunnen worden gerecycled", aldus Helms.
De monomeren van PDK-plastic kunnen worden teruggewonnen en worden bevrijd van alle additieven uit de compound simpelweg door het materiaal onder te dompelen in een sterk zere oplossing. Het zuur helpt bij het afbreken van de verbindingen tussen de monomeren en bij het scheiden van chemische additieven die het plastic zijn look-and-feel geven. "Wij zijn geïnteresseerd in de chemie die de levenscyclus van plastic verandert van lineair in circulair. We zien een kans om verschil te maken daar waar geen recyclingopties zijn", aldus Helms. Het gaat bijvoorbeeld om lijmen, telefoonbehuizingen, horlogebandjes, schoenen, computerkabels en thermoharders.

 

Verrassing

De researchers ontdekten de circulaire eigenschappen van PDK-gebaseerde plastics toen Christensen verschillende zuren toevoegde aan glaswerk dat werd gebruikt om PDK-lijmen te maken en constateerde dat de compositie van de lijm was veranderd. Nieuwsgierig naar hoe dit zou hebben kunnen ontstaan, bekeek Christensen de moleculaire structuur met een NMR (nuclear magnetic resonance) spectroscopisch instrument. "Tot onze verrassing zagen we de originele monomeren", aldus Helms. Na het testen van de verschillende samenstellingen op de Molecular Foundry toonde men aan dat het zuur niet alleen het PDK-polymeer afbreekt in de monomeer maar het proces maakt het de monomeren ook mogelijk te worden gescheiden van de verstrengelde additieven. Daarna toonde men aan dat de herwonnen PDK-monomeren weer kunnen veranderen in polymeren en die gerecyclede polymeren kunnen nieuwe plastics vormen zonder dat ze de kleur of andere eigenschappen van het originele materiaal erven. Men kan het plastic ook upcyclen door additionele eigenschappen toe te voegen zoals flexibiliteit.

 

Circular plastic toekomst

De onderzoekers geloven dat hun nieuwe plastic een goed alternatief kan zijn voor veel niet-recyclebare kunststoffen van vandaag de dag. "We zijn op een kritiek punt aanbeland waar we moeten nadenken over de infrastructuur die nodig is om de sortering en de verwerking van afval te verbeteren", aldus Helms. "Als deze faciliteiten worden ingericht voor recycling of upcycling van PDK's en aanverwante plastics zouden we in staat zijn veel efficiënter plastics weg te houden van de oceanen en de stortplaatsen. Dit is een tijd om te beginnen met nadenken over hoe je zowel materialen als recyclingfaciliteiten ontwerpt om circulaire plastics mogelijk te maken."

 

De onderzoekers willen nu eerst PDK-plastics ontwikkelen met een brede range van thermische en mechanische eigenschappen voor toepassingen in textiel, 3D-printing en schuim. Bovendien zoekt het team naar uitbreiding van de formuleringen door op planten gebaseerde materialen en andere duurzame bronnen te integreren.

 

In tegenstelling tot conventionele kunststoffen kunnen de monomeren van PDK-plastic worden teruggewonnen en ontdaan van elk additief uit de compound simpelweg door het materiaal te dompelen in een oplossing met een sterk zuur.

 

Gerelateerd nieuws

Groei aantal robots vertraagt ‘verontrustend’

Groei aantal robots vertraagt ‘verontrustend’

Het aantal robots in de industrie is de laatste tien jaar vervijfvoudigd. Eind 2019 zijn er 12.000 industriële robots. ‘Verontrustend is dat het groeitempo afneemt’, stelt ING na onderzoek. ‘Juist een versnelling…

Mobiele 3D-printer maakt defensiemissies goedkoper

Mobiele 3D-printer maakt defensiemissies goedkoper

Als militairen een 3D-printer meenemen op vredesmissies, kunnen ze tonnen besparen doordat ze op locatie onderdelen kunnen printen. Bovendien hebben ze de benodigde onderdelen sneller in hun bezit. Hetzelfde geldt voor…

Zeeworm inspireert tot onderwaterlijm

Zeeworm inspireert tot onderwaterlijm

Lijm en water zijn geen geslaagde combinatie. Toch heeft WUR-promovendus Marco Dompé het voor elkaar gekregen om onderwaterlijm te maken. Met dank aan de natuur.

Webshop

webshop

 

Gratis nieuwsbrief

EOL

 

Product van de maand

RSS
Nieuw! Lichtschermen PSENopt II - van top tot teen volledig beveiligd

Pilz maakt het portfolio met lichtschermen compleet: De lichtschermen PSENopt II zijn niet alleen verkrijgbaar voor...

Focus op

ABB BV
ABB BV

Machineveiligheid, systemen en componenten

B&R Industriële Automatisering BV *
B&R Industriële Automatisering BV *

Perfection in Automation

Pilz Nederland
Pilz Nederland

Voor industriële (veilige) automatiseringsoplossingen

Ringspann Benelux BV
Ringspann Benelux BV

Partner in aandrijf- en opspantechniek

Rotero Holland BV
Rotero Holland BV

Stappenmotor - Servomotor - Elektro Magneet

Tosec
Tosec

Specialist in plaatbewerking

Download gratis engineering boeken

A gratis boeken downloaden

 

Agenda

20 mei 2019, Eindhoven

Dutch Technology Week

Tijdens de Dutch Technology Week worden in heel Nederland wonderlijke en innovatieve technologieverhalen...

4 juni 2019, Vianen

Masterclass Machineveiligheid (4-dagen)

4,5,11,12 juni 2019

4 juni 2019, Den Haag

Global Entrepreneurship Summit (GES)

GES verbindt ondernemers uit de hele wereld met de meest invloedrijke internationale investeerders en...

Meer agendapunten »