"Industriële recyclage van PU moet binnen 7 jaar mogelijk zijn"

oktober 2020

In het WATCH-project onderzoekt Universiteit Gent de mogelijkheden om vier soorten plastics te recycleren. Eén daarvan is PU (polyurethaan), o.a. gekend in de vorm van isolatieplaten van Unilin Insulation. Het onderzoeksproject startte in 2019 en werkt nog tot 2023 verder aan een uniek systeem voor plasticrecyclage. Een onderzoek dat Unilin Insulation maar al te graag ondersteunt en met veel interesse opvolgt. We hebben immers allemaal baat bij een duurzaam verhaal.

Ugent recyclage PU

Wij gingen langs bij professor Kevin Van Geem, directeur van het laboratorium voor chemische technologie aan Universiteit Gent. Hij specialiseert zich in het chemisch recycleren van plasticafval en werkt momenteel, samen met een tiental professoren en onderzoekers, aan het WATCH-project. Professor Van Geem vertelde over de grote uitdagingen waaraan hij en zijn team werken en lichtte de voorlopige onderzoeksresultaten graag toe.

 

Het WATCH-project

WATCH – kort voor Waste to Chemicals – onderzoekt hoe vier soorten plastics, waaronder PU, gerecycleerd kunnen worden. Vandaag worden ze immers na gebruik veelal verbrand en wordt de energie die vrijkomt uit de verbranding gerecupereerd. Dit is een eerste, maar niet de meest optimale stap richting duurzaamheid. Vandaar de hogere doelstelling van het WATCH-onderzoek: chemicaliën recupereren uit plastics, vanuit een duurzaam én economisch oogpunt.

Onderbouwde samenwerking

WATCH wordt geleid door Universiteit Gent in samenwerking met Catalisti. Dit is de speerpuntcluster voor chemie en kunststoffen in Vlaanderen. Via verschillende samenwerkingsvormen en partnerschappen brengen ze 3 grote actoren samen: de overheid, kennis- en/of onderzoeksinstellingen en de industrie.

Ook bij WATCH is dit het uitgangspunt. Het industrieluik bestaat uit een adviesraad waarvan Unilin Insulation deel uitmaakt. Wij leveren o.a. isolatiematerialen aan, waarop het onderzoeksteam de recuperatiemogelijkheden waarheidsgetrouw kan testen.

Die unieke samenwerking is voor professor Van Geem een belangrijke factor in de slaagkans van het onderzoek. “Wij kunnen relevant onderzoek doen op materialen die dagelijks gebruikt worden in de praktijk en na ons onderzoek kan de industrie gebruikmaken van de gevonden recyclageoplossingen.” Van een win-winsituatie gesproken!

 

“Door de samenwerking met isolatiebedrijven krijg je een verhaal waar 1 plus 1 veel meer is dan 2”
Professor Van Geem

De uitdaging: PU recycleren

Polyurethaan (PU) bestaat in heel wat uitvoeringen. Eén daarvan is het PU dat wij bij Unilin Insulation gebruiken voor de productie van onze PU-platen en dakelementen. Wanneer een gebouw wordt gesloopt, is er vaak geen andere bestemming voor het gebruikte isolatiemateriaal. Bovendien willen we graag een structurele oplossing vinden voor het werfafval.

De zoektocht naar een efficiënt en rendabel recyclageproces is moeilijk en tijdrovend, maar toch zeker de moeite waard. Doordat PU-platen zo kwalitatief zijn, zijn ze onmisbaar om uitdagingen zoals de Europese Green Deal en strengere energienormen aan te gaan. WATCH zet nu dus grote stappen in de richting van recycleerbare isolatie.

 

Recyclageproces onder de loep

Het WATCH-onderzoek spitst zich toe op de thermochemische recyclage van plastics (zoals PU) via een vortexreactor. Professor Van Geem legt dit principe eenvoudig uit: “Je kan zo’n reactor het best vergelijken met de wasmachine of droogkast bij je thuis. Deze toestellen maken gebruik van de centrifugaalkracht, wat zoveel wil zeggen als de reactie die een hele snelle rotatie teweegbrengt. Een droogkast haalt zo het vocht sneller uit je kleding. De vortexreactor bespoedigt het bekomen van het gewenste product.”

1. De vermaling

Vooraleer het PU in de vortexreactor komt, moet het verdeeld worden in kleinere stukken zodat het proces vlot in gang kan treden. In de reactor zullen de PU-stukken nog verder verkleind worden. Zo wordt PU makkelijker afgescheiden om tot recuperatie over te gaan.

2. Omzetting naar gas

In de vortexreactor worden de kleine PU-deeltjes dan omgezet in een gas dat monomeren* bevat. Dit proces gebeurt in minder dan één seconde om nevenreacties te vermijden. Bij chemische processen kan het immers gebeuren dat bepaalde componenten verder blijven reageren waardoor er problemen zoals corrosie of vervuiling ontstaan. Doordat de reactie in de vortex zo snel en efficiënt gebeurt, kan dit soort problemen bij de beoogde PU-recyclage dus zoveel mogelijk worden omzeild.

*Monomeren: kleine, identieke moleculen die chemisch aan elkaar zijn gekoppeld. Verschillende monomeren die organisch met elkaar verbonden worden noemen we een polymeer. Wie ooit Grieks studeerde, herkent vast ‘poly’ als ‘veel’ en ‘meros’ als ‘deel’.

3. Van monomeren naar polymeren

De monomeren uit het gas moeten uiteindelijk opnieuw polymeren worden om de recyclagecirkel rond te maken, maar dat lukt niet zomaar. WATCH onderzoekt momenteel of er een eventuele scheiding nodig is om ongewenste elementen uit het gas weg te voeren. De onderzoekers hopen echter dat dit niet nodig zal blijken, zodat het WATCH-team een zo kostenbesparende en efficiënte werkwijze als enigszins mogelijk kan ontwikkelen.

4. Polymeren worden PU

De ultieme doelstelling van het onderzoek is om met de gewonnen polymeren nieuw PU te maken. Zo kan deze stof terug worden gebruikt om bijvoorbeeld PU-isolatieplaten te produceren en is de cirkel helemaal rond.

 

Vortex optimaal benutten

Het onderzoeksteam o.l.v. professor Van Geem ontwikkelde reeds een prototype van de vortexreactor: “We gaan na hoe het recyclageproces werkt en onderzoeken hoe we de werking van de vortexreactor verder kunnen optimaliseren.”

De vortexreactor is uniek door zijn compactheid. Hij heeft een diameter van 10 cm en kan tot 1 kg plastic per uur verwerken. Een klassieke reactor met dezelfde capaciteit is wel tien keer zo groot. Bovendien zorgt de beperkte afmeting van het prototype ervoor dat de temperatuur laag wordt gehouden en dat er uiterst energie-efficiënt kan worden gewerkt.

 

Prestigieus project

WATCH is uniek in zijn soort. Professor Van Geem: “Er zijn heel weinig onderzoeksgroepen die focussen op recyclage van deze plastics omdat er corrosieve elementen kunnen vrijkomen. Dit zijn bepaalde zuursoorten en stikstofelementen die een reactie kunnen teweegbrengen als ze in contact komen met metaal. Dit kunnen putjes of gaatjes zijn in metalen buizen. Heel weinig labo’s zijn uitgerust om dit soort onderzoeken veilig uit te voeren.” De precieze infrastructuur in het labo van Universiteit Gent laat dit complexe onderzoek wel toe. Daardoor zijn ze één van de meest toonaangevende wereldspelers op vlak van recyclage en durfde het WATCH-team het aan om de uitdagingen rond de recyclagemogelijkheden van PU aan te gaan.

 

Uitdagend op veel vlakken

Recyclage van PU mogelijk maken, is essentieel om het in de toekomst verder als isolatiemateriaal te gebruiken. Men verwacht dat zowel de Belgische als de Europese regelgeving rond PU-isolatie de komende jaren alsmaar zal verstrengen. Om hierop in te spelen is het cruciaal dat de recyclage van PU mogelijk wordt. WATCH speelt dus een essentiële rol in de toekomst van isolatie.

Daarnaast is ook het economische aspect niet te onderschatten. Het is namelijk heel moeilijk om processen te ontwikkelen die het kostenplaatje van fossiele grondstoffen benaderen. Bij recyclage van het oorspronkelijke materiaal moeten de winning van de stoffen, de verwerking, … bekostigd worden. “Ik ben ervan overtuigd dat de recyclagekosten opgevangen kunnen worden door een uiterst efficiënt proces. Daarnaast onderzoeken we ook de mobiliteit van de vortex zodat de recyclage op verschillende locaties kan plaatsvinden en er niet moet geïnvesteerd worden in het transport van PU.”, aldus professor Van Geem.

 

Recyclage op grote schaal

De eerste onderzoeksresultaten zijn alvast hoopgevend. Als alles goed gaat, kunnen over 1 tot 2 jaar de eerste gerecycleerde stoffen worden gebruikt om nieuw polyurethaan te ontwikkelen. Zowel de mechanische als chemische eigenschappen zullen uitvoerig getest worden om na te gaan of het product even kwalitatief is als het initiële materiaal. Het onderzoeksteam schat dat over 3 tot 5 jaar het recyclageproces volledig op punt zal staan.

Toch duurt het dan nog even voor we de recyclage bijvoorbeeld in onze fabrieken zullen kunnen integreren. Professor Van Geem: “Het opschalen van chemische processen duurt meestal een tiental jaar. We streven ernaar om toch sneller met de recyclage van PU binnen de industrie te kunnen starten. Doordat partnerbedrijven als Unilin Insulation erg toegewijd zijn, hoop ik dat de technologie over 5 tot 7 jaar gebruiksklaar zal zijn.”

 

PU-recyclage in de praktijk

De volledige recyclage van een PU-plaat in één proces zal wellicht niet mogelijk zijn. De plaat bestaat immers niet voor 100% uit PU en ook andere oorzaken tijdens het proces (o.a. het opwarmen) zullen ervoor zorgen dat er altijd een deeltje vast materiaal zal overblijven. Toch lijkt volgens professor Van Geem een recyclage van 70% haalbaar. Een hele evolutie als je weet dat er nu helemaal geen recyclage mogelijk is.

“Van 0 naar 70% recyclage zou al een enorme stap zijn”
Professor Van Geem

 

Reyclage bij Unilin Insulation

Bij Unilin Insulation volgen we de evoluties binnen WATCH nauwkeurig mee op. We zijn immers heel benieuwd naar de onderzoeksresultaten. Binnen een 10-tal jaar zal de eerste generatie PU-isolatieplaten stilaan uit gebouwen worden afgevoerd. We hopen tegen dan met een efficiënte recyclage te kunnen starten om geleidelijk aan de stap naar een volledig circulair productieproces te kunnen zetten!

UNILIN helpt jou graag verder met je isolatieproject

Downloads

Bekijk onze brochures, technische fiches en andere documenten.