chemie

Een tank vol plasticafval: hoe je van plastic benzine maakt en of het klimaat daar iets aan heeft

Met de recycling van plastic schiet het nog niet erg op. Daarom zoeken opvallend veel nieuwe studies en initiatieven uit of het mogelijk is om van plastic benzine te maken. Hoe werkt dat, en vooral: lost dat iets op?

null Beeld Annabel Miedema
Beeld Annabel Miedema

De zwart-witte plastic Wehkampzak, die boven op de stapel plastic zooi ligt die eindelijk eens naar de oranje container om de hoek moet, is bedrukt met een opbeurende boodschap: ‘Breng mij naar het plastic afval. Dan kan ik nog een keer gebruikt worden. Tot de volgende keer!’

Een geruststellend idee voor de onlinekledingkoper dat zijn toch al weinig duurzame manier van shoppen in elk geval niet nog meer zwerfplastic veroorzaakt. Zolang iedereen zijn afval maar inzamelt, komt het goed met de wereld.

Helaas verloopt het recyclen van plasticafval allesbehalve probleemloos; lang niet elke Wehkampzak reïncarneert tot een fles voor vaatwasmiddel of hersluitbare diepvrieszakjes. In de praktijk krijgt van de 1,9 miljard kilogram plastic die volgens onderzoeksbureau CE Delft in 2017 op de Nederlandse markt kwam, slechts een kwart een nieuw leven, wereldwijd is de score nog slechter. Alles wat geen nieuw leven krijgt, wordt gestort en verbrand, of dobbert uiteindelijk in een van de oceanen, waar we mogen hopen dat Boyan Slat het er met zijn varende plasticvanger ooit uit vist.

Van plastic naar benzine. Waarom willen we dat?

Kan dat niet anders? Misschien. Onderzoekers van het centrum voor plastic innovatie van de Amerikaanse universiteit van Delaware hebben een efficiëntere methode ontwikkeld om allerlei soorten wegwerpplastic om te zetten in brandstoffen. Dit proces, hydrocracking genaamd, wordt in raffinaderijen al decennia gebruikt om de moleculen in ruwe olie te vermalen tot diesel, benzine, kerosine of smeermiddelen.

Dit kan ook met kunststof. De Wehkampzak kan via recycling terugkeren als bermpaaltje, maar hij kan ook worden omgetoverd naar E10 van Shell. Een aansprekend idee. Als plastic wordt omgezet in brandstof, hoeft er geen nieuwe ruwe olie de grond uit. Dat bespaart in elk geval een keer CO2. En toch: waarom zouden we dit moeten doen? De wereld moet toch juist elektrisch gaan rijden? Het is toch veel beter voor milieu en klimaat om plastic echt te recyclen?

Hoe maak je van plastic benzine?

Terug naar de Wehkampzak. Hoe maak je daarvan kerosine, diesel of benzine? De technieken hiervoor bestaan al tientallen jaren, maar komen maar moeizaam van de grond. Dit komt onder meer doordat het veel energie vergt om de lastigste plasticsoorten af te breken in bruikbare moleculen. De Delaware-studie die enkele weken geleden verscheen in Science Advances heeft precies op dit gebied goed nieuws te melden: dankzij een nieuw type katalysator (een combinatie van zeolieten en metaaloxiden) is nog maar de helft van de energie nodig.

De procestemperatuur in het onderzoek is ongeveer 250 graden Celsius, temperaturen die thuiskoks gebruiken om groente te roosteren, aldus de creatieve schrijver van het begeleidende persbericht. Dat is flink minder dan de 400 tot 600 graden Celsius die nu vaak nodig zijn. Nog een pluspunt van lagere temperaturen: er ontstaan minder schadelijke bijproducten als teer en kool.

null Beeld Annabel Miedema
Beeld Annabel Miedema

‘Ons proces is veelzijdig en efficiënter’, stelt een van de auteurs van de studie, Pavel Kots. ‘We kunnen een molecuul met 17.860 koolstofatomen omzetten in een molecuul met slechts 10-11 koolstofatomen.’ Deze kleine moleculen vormen de basis voor nieuwe producten. Het proces werkt bij diverse kunststofsoorten, van flessen en zakken tot samengestelde kunststoffen en polystyreen, aldus de onderzoeker.

Het transformeren van afvalplastic naar brandstoffen blijkt een heet onderwerp; alleen al in april verschenen op de academische persdienst Eurekalert zes artikelen over onderzoek over dit onderwerp. In Europa staan diverse (test)fabrieken waar wordt gewerkt aan een procedé om plastic om te zetten. Oostenrijk kent het ReOil-initiatief, in Oostende bestaat het Renasci-initiatief. Neste Oil heeft pyrolyse-eenheden in Finland en Denemarken en in Groot-Brittannië is er Recycling Technologies. In Nederland staat onder meer in Geleen een pyrolyse-eenheid van Sabic en in Moerdijk komt een fabriek van een initiatief dat zich Harbour Oil noemt.

Kan het beter?

Aandacht genoeg dus. Maar concrete praktijkresultaten zijn er weinig. Dit komt doordat het proces gewoon nog niet goed genoeg is en bovenal te duur. ‘Mooi aan het Amerikaanse onderzoek is daarom dat de opbrengst aan vloeibare brandstoffen hoog is’, reageert Emiel Hensen, hoogleraar anorganische chemie en katalyse aan de TU Eindhoven en niet betrokken bij de studie. Elke kilo plastic levert 850 gram vloeibare brandstof op. Dat is een mooie yield. Bij processen op hogere temperaturen ontstaan meer gasvormige en vaste producten zoals teer, die minder waard zijn dan vloeibare, aldus Hensen.

null Beeld Annabel Miedema
Beeld Annabel Miedema

Een nadeel van de methode die de Amerikaanse onderzoekers gebruiken is dat waterstof onder hoge druk noodzakelijk is, wat de investeringskosten voor de benodigde installatie opdrijft. Dat het voor allerlei typen plastics werkt, is wel weer goed, aldus de Eindhovense hoogleraar, die het onderzoek beschouwt als een tussenstap op weg naar een praktijktoepassing.

Uitdagingen zijn er nog genoeg: de reactietijd moet nog korter, zegt onderzoeker Kots. En de temperaturen moeten verder omlaag. Een probleem dat ook opgelost moet worden zijn andere vormen van vervuiling in plasticafval. ‘Het is geen enkelvoudige grondstof met specifieke eigenschappen, afvalplastic bevat allerlei soorten kunststof, inclusief additieven en andere onzuiverheden.’ Helaas, zegt de onderzoeker, kunnen sommige daarvan, zoals chloor en broom, de gebruikte katalysator beschadigen. ‘De grootste uitdaging is om hem weerbaar te maken voor dit type onzuiverheden’, aldus Kots.

En nu? Hoe verder?

‘Mijn eerste reactie: eerst zien dan geloven’, reageert Ulphard Thoden van Velzen, onderzoeker verpakkingstechnologie en recycling aan de Wageningen Universiteit. ‘Er is in dit domein al zoveel eerder beweerd en opgeschreven.’

Naast het feit dat het nog altijd niet is gelukt tot een economisch en ecologisch bruikbaar product te komen, zegt Thoden van Velzen, is het ook een proces dat flink wat energie vraagt. Wanneer bij de omzetting brandbare gassen ontstaan, kunnen die worden gebruikt om de reactor te verhitten. ‘Hierdoor is het volumetrisch rendement maximaal 80 procent, het massarendement is maximaal zo’n 60 procent.’ Processen die het gas niet als brandstof gebruiken, hebben een andere hittebron nodig. ‘Die halen misschien hogere massarendementen, maar zijn energetisch minder efficiënt.’

Nu de schaal waarop gewerkt wordt klein is, kan ‘plasticbrandstof’ wat prijs betreft vermoedelijk nog niet concurreren met de fossiele variant. ‘Maar veel hoeft het niet te schelen’, zegt Bart-Willem ten Cate van FinCo Fuel, een grote Europese brandstofleverancier. ‘Veel hangt af van de olieprijs. Als die rond de 75 dollar is en de CO2-prijs blijft op het huidige niveau van ongeveer 50 euro, is dit soort brandstof misschien 15 procent duurder. Dat is te overzien.’

Eric van den Heuvel van Studio Gear Up, een adviesbureau voor CO2-arme brandstoffen, vindt het vreemd dat de prijs van dit soort alternatieven altijd wordt afgezet tegen die van fossiel. ‘Dat is wat oneerlijk, want klimaatkosten zijn niet goed doorberekend in fossiele brandstof.’ Hierdoor ontbreekt tot nu toe een businesscase, stelt hij.

Ook onderzoeker Kots zegt nog niet te weten hoe het proces marktrijp gemaakt kan worden. ‘Een van de voordelen is dat hydrocracking al decennia wordt toegepast en dat ons proces gebruik kan maken van bestaande infrastructuur. Dat is een sleutel tot succesvolle toepassing.’

Maar niet alleen aan de productiekant zijn er problemen, ook de aanvoerketen van afvalplastic is nog niet op orde. Onderzoeker Thoden van Velzen: ‘Omdat kunststofafval afval is en dus nooit zuiver is, zijn er sorteerverliezen vooraf en nabehandelingsverliezen achteraf. Het totale recyclingpercentage is laag.’ Daarnaast is de aanvoerstroom te klein om een grote fabriek op te bouwen. Van den Heuvel: ‘Dus ook aan de voorkant zit een vraagstuk dat opschaling belemmert.’

null Beeld Annabel Miedema
Beeld Annabel Miedema

Is dit allemaal niet nodeloos ingewikkeld?

Uiteindelijk worden grondstoffen verbrand die mogelijk beter op een andere manier gebruikt kunnen worden. Vindt ook hoogleraar Hensen. ‘De kernvraag is of je afvalplastic in brandstof moet omzetten die na verbranding CO2 oplevert of dat je ze beter kunt recyclen naar nieuwe plastics.’

De meeste eigenaren van pyrolysefabrieken willen schone afvalstromen. ‘Inderdaad een contradictio in terminus’, stelt Thoden van Velzen. Hierdoor concurreert pyrolyse potentieel met mechanische recycling, voor dezelfde grondstoffen. ‘Dus ja, er zijn spanningen. Tegelijkertijd zijn er kunststofafvalstromen die vernietigd moeten worden en daar zou pyrolyse een mooie oplossing voor zijn.’

Maar als er dan toch plastic verbrand moet worden, waarom stook je het dan niet mee in energiecentrales? Dan maak je elektriciteit van oude Wehkampzakken en kan de restwarmte gebruikt worden om huizen en kantoren te verwarmen. Veel simpeler.

Van den Heuvel bestrijdt dit. ‘Ondanks snelle elektrificatie hebben we nog heel lang moleculen nodig in de transportwereld’, zegt hij. Kijk naar Nederland, een van de voorlopers op het gebied van elektrische auto’s. Stel dat het lukt om in 2030 inderdaad twee miljoen e-auto’s op de weg te hebben, dan zijn er tegen die tijd nog zeven miljoen met een verbrandingsmotor. Ook nu het crescendo gaat met de e-auto in Nederland, groeit het aandeel benzineauto’s nog altijd, zegt hij. Die auto’s gaan twintig jaar mee.

Een wegdek van plasticafval

Naast verbranden, dumpen of omzetten in brandstof, kan plasticafval ook worden gebruikt om nieuwe wegen mee te maken. Het Nederlandse PlasticRoad ontwikkelt naar eigen zeggen duurzame, klimaatbestendige en circulaire kunststof wegelementen. Elke vierkante meter telt ruim 25 kilogram afvalplastic. Wegdelen kunnen als een soort kliklaminaat aan elkaar worden gekoppeld. Regenwater wordt in een klein bassin onder het wegdek opgevangen en vervolgens langzaam aan de ondergrond afgegeven. De verwachte levensduur van de deklaag is dertig jaar, de draagconstructie onder het wegdek moet minstens een halve eeuw meegaan.

Of we het nu leuk vinden of niet, zegt Van den Heuvel, de verbrandingsmotor zal nog lange tijd onder ons zijn. Dus ja, zegt hij, je kunt plastic verbranden voor elektriciteit en warmte. Op rendementsniveau zit je dan minstens even goed. ‘Maar de urgentie is groter bij transport, daar zijn veel minder CO2-arme alternatieven dan in de elektriciteitsopwekking.’

Er zijn meer argumenten om op dit proces in te zetten, stelt Van den Heuvel. Omdat het de toepassing van circulaire kunststoffen dichterbij brengt. Feitelijk worden plasticmoleculen stukgeslagen tot kleinere varianten die precies dezelfde zijn als de moleculen op basis van ruwe olie waarvan nu alle kunststoffen worden gemaakt. Recycling zoals nu vaak gebeurt, leidt bij veel typen kunststof tot een laagwaardiger eindproduct.

Hoogleraar Thoden van Velzen blijft kritisch: ‘Zolang we ons plastic niet hebben ontworpen voor recycling, blijven we op grenzen stuiten.’

De vrolijke belofte van de Wehkampzak (‘Tot de volgende keer!’) is dus nog lang geen realiteit. En eigenlijk weten we dat ook wel, gezien de enorme hoeveelheden plastic zooi die over de wereld zwerft. Voorlopig is de beste oplossing: minder plastic gebruiken.

‘Maak fossiele brandstof schaars’

Plastic brandstof is nu nog te duur. Moet er subsidie op komen? Eric van den Heuvel van adviesbureau Studio Gear Up draait het liever om. ‘We moeten af van het idee dat fossiel het uitgangspunt is’, zegt hij. Zet daarom een max op het aantal liters fossiele brandstof dat in 2030 gebruikt mag worden, stelt hij. Omdat de vraag naar transport niet zal afnemen, moet de rest dus duurzaam zijn. Dat kan met elektrische mobiliteit, door energie te besparen of door de inzet van circulaire brandstoffen, zoals varianten die gebaseerd zijn op plastic.

Door schaarste te creëren wordt fossiele brandstof vanzelf duurder, waardoor alternatieven die nu nog te kostbaar zijn, aantrekkelijker worden. Met regelgeving kan fossiel langzaam uit de markt worden gedrukt, zegt Van den Heuvel. ‘En laat de innovatiekracht waar ze hoort: in de markt.’

Meer over

Wilt u belangrijke informatie delen met de Volkskrant?

Tip hier onze journalisten


Op alle verhalen van de Volkskrant rust uiteraard copyright. Linken kan altijd, eventueel met de intro van het stuk erboven.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright @volkskrant.nl.
© 2021 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden