Veel bedrijven zoeken een oplossing voor verwerking van gemengde kunststofstromen. UPP! stuitte op een Australische uitvinding die het plastic door wrijving laat smelten. Binnenkort staat de Australische pilotinstallatie in de Groningse Eemshaven.

Plasticafval vormt wereldwijd nog steeds een groot probleem. Gelukkig proberen steeds meer landen de verschillende kunststofstromen zoals polyetheen, polypropeen, polystyreen en polyvinylchloride te scheiden en hergebruiken. Toch blijft er na inzameling en sortering vaak nog meer dan vijftig procent gemengd en vaak vervuild afval over waar men eigenlijk niks anders meer mee kan dan verbranden of geheel afbreken en weer opbouwen. Dat eerste is zonde, het tweede kost veel energie en kan lang niet voor alle gemengde en vervuilde fracties goed worden toegepast.

Jan Jaap Folmer richtte ruim vier jaar geleden Upp! op, naar eigen zeggen een impact gedreven social enterprise dat zich als doel stelt plastics te redden van verbranding en dumpen. Met Vietnam, Singapore, Indonesië én Nederland als werkgebied lukte het de ondernemer om de lastige kunststofstromen om te zetten in bouwblokken, dakpannen of bijvoorbeeld stoeptegels met een waterreservoir.

Wrijving

In zijn zoektocht naar een efficiënte en eenvoudige plastic verwerkingstechnologie, stuitte Folmer op een interessante Australische innovatie. Folmer: ‘Met deze technologie is het mogelijk ongesorteerd, ongewassen en ongemalen gemengd plastic afval te verwerken tot eindproducten zoals bijvoorbeeld palen en planken. De machine verwerkt tapijttegels, visnetten, multilayer verpakkingen en zelfs gymschoenen of sigarettenpeuken. De basis van de technologie is dat elk stuk plastic door middel van wrijvingsenergie wordt verwarmd tót zijn eigen smeltpunt. Daarna waarna het in gesmolten toestand met de andere gesmolten plastics wordt gemengd tot een homogene massa. Die massa perst men vervolgens in een mal. De kwaliteit van het nieuwe materiaal is hierdoor veel beter dan je op basis van de laagwaardige en gemengde input zou verwachten.’

Het proces slaat dus zowel sortering, shredderen en wassen van het materiaal over en is zo een kosten- en energie-efficiënte  oplossing voor vele lastig te recyclen afvalstromen. Om de installatie in Europa te commercialiseren zette Upp! samen met de Australische en Nederlandse partners het bedrijf Uppact op. Allereerst verscheept Uppact de prototype installatie naar Nederland als test- en demonstratiefaciliteit. Folmer: ‘Uiteindelijk is het de bedoeling om grootschalige verwerkingscapaciteit voor de verschillende moeilijk te recyclen plastic en textiel afvalstromen in Europa en ook wereldwijd op te zetten.’

Visnetten

In de tussentijd waren er nog wel twee uitdagingen. Uppact moest een locatie hebben voor de test en demonstratiefaciliteit en een partij die graag zijn moeilijke kunststofafval wil omzetten in duurzame producten. De locatie vond Folmer bij Groningen Seaports, dat graag experimenteerruimte biedt aan innovatieve duurzame bedrijven. En scheepsafvalverwerker Bek en Verburg had nog wel een afvalstroom dat ze graag wilde upcyclen: visnetten. Folmer: ‘Visnetten zijn doorgaans gemaakt van nylon, maar hebben vaak ook onderdelen van polyetheen. Vissers leveren afgedankte netten in bij Bek en Verburg met de boeien er nog aan. Ook die kunnen eenvoudig in de machine worden gevoed.’

Inmiddels is de installatie onderweg van Australië naar Groningen en kan UPPACT bijna starten met de eerste proeven. ‘Als alles goed verloopt, is het de bedoeling verschillende  commerciële productielijnen in te richten, afhankelijk van de behoefte van een afnemer’, zegt Folmer.  ‘Een fabriek van deze omvang moet jaarlijks minimaal 5000 ton aan verwerkt plastic afval afzetten. Wat betreft aanvoer voorzie ik geen problemen. De vraag naar recyclingcapaciteit is wereldwijd enorm en deze moeilijk te recyclen gemengde stromen plastic en ook textielafval verdwijnen nog grotendeels in de verbrandingsovens, op stortplaatsen en in de rivieren en oceanen. Ook synthetisch textiel zoals bijvoorbeeld polyester of nylon is zeer lastig te recyclen, maar met onze technologie prima te verwerken. Wij denken dan ook met ons Textiel-Plastic-Composiet materiaal mooie producten met unieke eigenschappen te kunnen maken. En ook voor een aantal afvalstromen waar Bek en Verburg nu geen duurzame oplossing voor hebben, is onze technologie een mooie oplossing. Zo hebben we ook een unieke oplossing voor het plastic afval dat bij Bek en Verburg van schepen en uit de oceanen en rivieren komt.’

Regionale producten

Het team van Uppact lijkt het technisch dan ook goed voor elkaar te krijgen, maar daarmee stopt het voor Folmer niet. ‘Technologie is maar een deel van de oplossing. We moeten lokale partijen bij dit soort projecten betrekken om cirkels te sluiten. Als we producten maken waar lokaal behoefte aan is, hoef je ze niet de hele wereld over te transporteren. Het mooiste zou zijn als we nieuwe netten van de oude visnetten kunnen maken, maar misschien zijn boeien ook goed. We werken graag met lokale kunstenaars of ontwerpers die oplossingen bedenken voor lokale problemen. Zo hadden de dakpannen die we in Vietnam maakten een uitsparing voor een zonnepaneel. Zo los je onderdak en energievoorziening in een keer op. Groningen heeft zijn eigen dynamiek, maar we zijn ook hier al met regionale productontwikkelaars en designers bezig met mooie en bruikbare producten voor de regio uit afval van de regio.’

Senbis ontwikkelt een bio-afbreekbaar polyester dat kleding duurzamer moet maken. ‘Niet iedereen weet dat kleding een grote bijdrage levert aan microplastics. Veel kleding is geheel of deels van polyester gemaakt. En iedere wasbeurt slijt een stukje van de vezel af, wat via het water in het milieu terechtkomt. We ontwikkelen nu een bio-afbreekbare polyester zodat het plastic op den duur verdwijnt.

Toen AkzoNobel zijn research-activiteiten in Emmen verkocht, werd het lab door verschillende partijen overgenomen. Vier jaar geleden besloot een jonge ondernemer de unieke R&D-faciliteit te gebruiken voor onderzoek naar duurzame polymeren. Gerard Nijhoving heeft dan ook al vele innovaties op het gebied van biobased en biodegradable polymeren. Nu stort hij zich op een grote bron van microplastics: polyester kleding. Een doorsnee wasbeurt levert namelijk heel veel slijtage aan kleding op. En die microplastics komen uiteindelijk in het milieu terecht, met alle gevolgen van dien. Een bio-afbreekbare polyester kan dan ook een enorme impact hebben op de milieubelasting van kleding. Daarvoor heeft hij overigens geen biogrondstoffen nodig. Ook fossiele grondstoffen zijn namelijk bio-afbreekbaar te maken.

Polymeren R&D

Senbis is lastig in een zin te beschrijven. Het bedrijf doet zowel onderzoek in opdracht van derden als eigen productontwikkeling. De zogenaamde innovatiepijplijn van het bedrijf is dan ook in drie delen opgesplitst waarin marktonderzoek, R&D en productontwikkeling gescheiden is. Nijhoving: ‘We hebben hier apparatuur die bedrijven nooit zelf kunnen bekostigen of bedienen. Zo hebben we onlangs nog zwaar geïnvesteerd in een dubbelschroef extruder en een spinning machine waarmee we allerlei biopolymeren kunnen ontwikkelen en testen.’

Bio-afbreekbaar

Een specialisme van het bedrijf is de ontwikkeling van bio-gebaseerde en bio-afbreekbare polymeren. ‘Mensen halen die termen nog wel eens door elkaar’, zegt Nijhoving. Want de kunststoffen die je met natuurlijke grondstoffen produceert, kunnen dezelfde eigenschappen hebben als de fossiele varianten. Net als je ook met fossiele grondstoffen geproduceerde polymeren bio-afbreekbaar kunt maken. De keuze voor het een of het ander is dan ook met namelijk gedreven door CO2-besparing aan de ene kant en het voorkomen van zwerfvuil en microplastics aan de andere kant.’

Wat betreft productontwikkeling heeft Senbis Sustainable Products al heel wat successen op zijn naam gezet. Neem bijvoorbeeld de kunststofkorrels die het voetbalvelden met kunstgras beter bespeelbaar maken. Voorheen gebruikte men hiervoor granulaat van gemalen autobanden, totdat de korrels nadelige gezondheidseffecten zouden hebben. Nijhoving: ‘Men vergeet nog wel eens dat de korrels uiteindelijk ook in de natuur belanden. Dit is nauwelijks te voorkomen, maar je kunt er wel voor zorgen dat ze daar geen schade aanrichten. Dit kan door ze bioafbreekbaar te maken. Hetzelfde geldt voor de draadjes voor elektrische grasmaaiers. Met iedere maaibeurt slijt het draad en komen de resten in het milieu terecht.’ En zo heef Nijhoving nog veel meer voorbeelden, van draadjes voor de tomatenkweek tot de zogenaamde dolly rope van visnetten. ‘Dat laatste kunststof is het meest gevonden zwerfafval aan de  Hollandse kusten’, zegt Nijhoving. ‘Deze polyethene linten beschermen de netten tegen slijtage, maar slijten zelf dus des te harder. Alleen al door dit soort kunststoffen bio-afbreekbaar te maken, voorkom je een hoop vervuiling.’

Microplastics in kleding

Het laatste project waar Nijhoving zich in heeft vastgebeten, is de ontwikkeling van bio-afbreekbaar polyester. ‘Niet iedereen weet dat kleding een grote bijdrage levert aan microplastics. Veel kleding is geheel of deels van polyester gemaakt. En iedere wasbeurt slijt een stukje van de vezel af, wat via het water in het milieu terechtkomt. We ontwikkelen nu een bio-afbreekbare polyester zodat het plastic op den duur verdwijnt. Dat is nog niet zo eenvoudig omdat de kledingindustrie dezelfde eisen stelt als aan de niet afbreekbare variant. Bovendien willen ze het liefste dezelfde apparatuur gebruiken als ze gewend zijn. Overigens kiezen we hierbij ook bewust voor de fossiele variant. Hoewel je hetzelfde kunt bereiken met biologische grondstoffen, gebruikt de kledingmarkt zo’n vijftig miljoen ton polyester per jaar. Dat vul je niet even in met de huidige beschikbare biogrondstoffen. Natuurlijk kan je op den duur de duurzame grondstoffen bijmengen, maar de impact van het voorkomen van microplastics is in onze ogen te groot om daarop te wachten.’

PMC bouwde de afgelopen twee jaar een fabriek in Delfzijl waarin het met asbest vervuild staal zodanig verhit dat de asbestvezels kapot gaan en het staal smelt. Dat innovatie soms een lange adem heeft, weten de initiatiefnemers inmiddels. Hun volharding leidde wel tot een duurzame oplossing voor een groeiend probleem.

Bij de aankondiging van de aandeelhouders van Purified Metal Company (PMC) dat ze een fabriek wilden bouwen om met asbest vervuild staal te recyclen, zullen velen zich achter de oren hebben gekrabd. De investering was immers fors. En dat voor een technologie die zich nog niet had bewezen en voor een nog niet bestaand probleem. Het asbeststaal mocht immers gewoon worden gestort.

De volhoudende aandeelhouders, waarvan Nathalie van de Poel er één van is, kregen echter het gelijk aan hun kant. Het langverwachte stortverbod is in juli in werking getreden en inmiddels verwerkte de fabriek de eerste 450 ton aan asbesthoudend staal. Van de Poel: ‘Dat wil overigens nog niet zeggen dat schrooteigenaren ons massaal weten te vinden. Dat iets niet mag worden gestort, wil niet automatisch zeggen dat het niet gebeurt. Ik rijd nu dan ook stad en land af om partijen te informeren over onze milieuvriendelijke oplossing die ook nog eens circulair staal oplevert. We hebben net een samenwerkingsverband met Renewi getekend dat zijn containers met asbesthoudend staal naar onze fabriek zal sturen. Maar we kunnen nog veel meer staal verwerken.’

Kinderziektes

Tot nog toe wordt alleen al in Nederland jaarlijks zestig tot tachtigduizend ton met asbest vervuild staal gestort. PMC bouwde de afgelopen twee jaar een fabriek in Delfzijl waarin het vervuilde staal zodanig wordt verhit dat de asbestvezels kapot gaan en het staal smelt. Daarmee is het asbest onschadelijk geworden, terwijl het ruwijzer dat overblijft weer kan worden ingezet in producten. Grootste uitdaging daarbij was om een gesloten systeem te ontwerpen zonder emissies naar de omgeving.

De dagelijkse praktijk bleek weerbarstiger dan de ingenieurs van tevoren hadden bedacht. ‘Het eerste jaar moesten we nog veel kinderziektes oplossen’, zegt Van de Poel. ‘Het werken met hoge temperaturen onder onderdruk leverde toch behoorlijk wat uitdagingen op. Dit was echter wel een voorwaarde voor het veilig werken met asbest en zware metalen. We wilden dat er absoluut niets schadelijks in het milieu terecht zou kunnen komen. Daarmee zijn we ook een stuk milieuvriendelijker dan de traditionele staalindustrie. De traditionele staalfabrieken gebruiken ook schroot, maar ze voorkomen niet dat de gassen die daarbij vrijkomen in het milieu terecht komen.’

Putdeksels

Het gerecyclede staal, met een koolstofgehalte van 3,5 procent, is een hoogwaardige grondstof die ingezet kan worden door staalfabrikanten om nieuwe staalproducten te produceren. Zo maakt een klant van PMC er putdeksels van. ‘Dankzij de hoge staalprijs kunnen we kosteneffectief produceren’, zegt Van de Poel. ‘Ik zou komend jaar dan ook partijen willen aanbieden om hun met asbest vervuilde schroot om niet te verwerken. Het storten van het vervuilde staal kost gemiddeld honderd euro per ton. Bovendien draagt het circulair verwerken van een afvalproduct bij aan de duurzaamheidsagenda van bedrijven. Maar we moeten echt de markt op gang brengen om het jaarlijkse volume van 150.000 ton te halen.’

Zodra de fabriek in Delfzijl op volle toeren draait, wil PMC nog vijf vergelijkbare fabrieken bouwen in Europa. Van de Poel: ‘We krijgen al aanvragen voor het verwerken van met asbest vervuild staal uit Duitsland, Griekenland en zelfs New York. Die laatste zoekt een duurzame oplossing voor het recyclen van zijn metrostellen. We denken dan ook genoeg animo te hebben voor onze duurzame oplossing. Het mooie is dat als we een nieuwe fabriek bouwen, we de geleerde lessen van afgelopen jaar kunnen meenemen in het ontwerp.

De enige optie die windparkoperators hebben, is windturbines stil te zetten als ze te veel produceren. En dat is natuurlijk zonde. De energiebranche zoekt dan ook naarstig naar een goedkope en efficiënte manier van opslag van overtollige windenergie. Ocean Grazer zegt dé oplossing te hebben gevonden met de Ocean Battery.

De komende jaren groeit de offshore windproductie naar zo’n twaalf gigawatt. En ook zonnestroom krijgt de komende jaren een behoorlijke boost. Het grote verschil met de kolen- en gascentrales is dat duurzame energie moeilijk te sturen is. Wat tot nog toe tot problemen kan leiden als vraag en aanbod niet synchroon lopen. Bovendien is het de vraag hoe zwaar het offshore stroomnet moet worden ingericht om piekproductie bij harde wind te kunnen transporteren.

In de basis is het concept kinderlijk eenvoudig. Bij productieoverschotten pompt het systeem water uit starre reservoirs in flexibele zakken op de zeebodem. Hierdoor slaat het systeem energie op in de vorm van water onder hoge druk. Bij hoge stroomprijzen, stroomt het water terug van de flexibele balgen naar de starre reservoirs met lage druk. Daar zetten meerdere hydro-turbines de druk weer om in elektriciteit.

CEO Frits Bliek van Ocean Grazer ziet dan ook weinig belemmeringen voor grootschalige aanleg van het opslagsysteem. ‘Misschien nog wel de grootste uitdaging is om de balgen goed en goedkoop aan de zeebodem te bevestigen. Maar we hebben een innovatieve offshore branche die ook de installatie van windturbines betaalbaar maakte. Onderwaterrobots zouden het werk bijvoorbeeld ook kunnen uitvoeren.’

Modulair systeem

Wat rendement betreft, scoort de installatie zeer hoog. Bliek: ‘Natuurlijk kost het verpompen van water energie, maar dat is uiteindelijk maar twintig procent van de totale capaciteit. Vergelijk dat maar eens met een elektrolyzer: de helft van de energie gaat al verloren in de conversie en als je het gas weer wil omzetten in elektriciteit blijft er nog maar dertig procent over van de oorspronkelijke stroomcapaciteit. Natuurlijk zijn er wel rendementswinsten te halen door hergebruik van warmte en zuurstof, maar dat kan eigenlijk alleen maar als de installatie dicht bij de industrie staat.

Ook lithium-ion batterijen kennen hun beperkingen, met als voornaamste dat ze duur zijn. Daar komt bij dat de batterijen nog steeds zeldzame metalen nodig hebben, wat om meerdere redenen niet wenselijk is. Ook redox-flow batterijen wil je liever niet op zee bouwen, vanwege de kans op lekkages.’

Hoewel de technologie geen raketwetenschap is, heeft Ocean Grazer wel degelijk patenten liggen voor zijn oplossing. ‘De turbines die we gebruiken, kunnen we min of meer van de plank kopen’, zegt Bliek. ‘Stuwdammen werken al decennia met dit soort turbines die al die jaren probleemloos hebben gedraaid. De innovatie zit vooral in het systeem. Dat is robuust en modulair. De balgen zijn via een buis aangesloten op de turbines. Hoe meer opslag je nodig hebt, hoe langer de buis wordt en hoe meer balgen je daaraan koppelt. Tot nog toe testen we systemen met een capaciteit van twee tot tien megawattuur per eenheid, maar op den duur moet dat naar utility schaalgrootte.’

Zandafgraving

Om er zeker van te zijn dat het systeem blijft werken onder de barre omstandigheden in de Noordzee, testte Ocean Grazer het systeem in de haven van Groningen Seaports. Binnenkort test Ocean Grazer het systeem zelfs op ware grootte in een zandafgraving. Bliek: ‘Simpel gezegd geldt voor het rendement van het systeem dat hoe dieper de balg ligt -en hoe hoger de druk- hoe beter hij presteert. In Nederland zijn veel zandwinlocaties met een behoorlijke diepte. We zijn nu bezig om in een van die afgravingen een gat te graven van zo’n honderd meter diep. Dit soort plassen zijn te gevaarlijk om in te zwemmen, maar er zijn wel partijen die er drijvende zonnepanelen op willen plaatsen. De combinatie met zo’n zonnepark is ideaal voor ons opslagsysteem. Grootschalige zonneparken lopen namelijk tegen dezelfde problemen op als windparken.’

Over de businesscase maakt Bliek zich geen zorgen. ‘We zijn al meerdere keren meegenomen in aanbiedingen voor offshore windparken. Helaas hebben die partijen de concessie niet gekregen, maar er moet een opslagoptie komen bij zoveel capaciteit. We berekenden nu al een terugverdientijd van vijf tot acht jaar, maar dat is gerekend met de huidige marktomstandigheden en energieprijzen. We hebben een eenvoudig en robuust systeem dat geen schaarse metalen gebruikt en geen risico’s of overlast oplevert voor mens en milieu.

Eemsdeltavisie 2021 – Truth or Dare

‘powered by Chemport Europe’

Transitie vraagt om eerlijke mogelijkheden, maar ook om veel durf. Neem de chemische industrie. Chemici worden opgeleid om risicomijdend te zijn. Alles moet zo veilig en efficiënt mogelijk. Experimenteren staat daar al gauw haaks op. Maar hoe rijmt de dagelijkse praktijk met de huidige noodzaak om te innoveren?

En eerlijk is eerlijk. Veel hoopgevende innovaties sterven een vroegtijdige dood. Briljante mislukkingen te over. Hoe houden we de moed erin? En wat zijn de valkuilen voor innovatieve bedrijven? Tijdens Eemsdeltavisie 2021 gaan we in gesprek met onder meer innovators, wetenschappers en experts uit de industrie.

Eemsdeltavisie is het eerste officiële evenement in het Chemport Innovation Center. Ook organiseren we tijdens het evenement de verkiezing van de Northern Enlightenment 2021 en trappen we de Hydrogen Trail Europe af.