Nieuwe technologie kan moeilijk recyclebare plastics toch recyclebaar maken
Handvatten van pannen, stekkers, remblokken. In tegenstelling tot andere plastics kunnen we deze ‘thermoharders’ niet eenvoudig smelten en opnieuw vormen. Dat maakt ze lastig te recyclen. Chemicus Roxanne Kieltyka en haar team onderzoeken nu een manier om deze materialen wél recyclebaar te maken.
Thermoharders zijn ideaal voor allerlei toepassingen omdat ze sterk, hittebestendig en duurzaam zijn. Maar juist die eigenschappen maken ze ook moeilijk te recyclen. ‘Thermoharders bestaan uit sterk verbonden lange polymeerketens die een stabiele structuur vormen. Daardoor zijn ze bestand tegen hitte en oplosmiddelen’, legt Roxanne Kieltyka van het Leids Instituut voor Chemisch Onderzoek uit. ‘Als ze eenmaal zijn uitgehard, kunnen ze niet opnieuw worden gevormd zoals gewone plastics.’ Daardoor belanden de meeste thermoharders op stortplaatsen of in verbrandingsovens, met vervuiling en verspilling van waardevolle grondstoffen tot gevolg.
Waar traditionele thermoharders extreme omstandigheden nodig hebben om af te breken, kan dit nieuwe materiaal worden hergebruikt in mildere omstandigheden.
Een slimme oplossing: dynamische verbindingen
Om dit probleem op te lossen, werken Kieltyka en promovendus Mertcan Özel aan een nieuwe techniek. Ze voegen squaramiden toe aan thermohardende plastics. Dit zijn speciale chemische structuren die dynamische verbindingen kunnen vormen. ‘Squaramiden kunnen onder de juiste omstandigheden verbindingen maken en breken. Zo kunnen we plastics ontwerpen die zowel sterk als recyclebaar zijn’, zegt Özel. Waar traditionele thermoharders extreme omstandigheden nodig hebben om af te breken, kan dit nieuwe materiaal worden hergebruikt in mildere omstandigheden. Dat maakt recycling een stuk eenvoudiger en minder energie-intensief.
Hoe werkt het?
Squaramiden maken gebruik van sterke en omkeerbare waterstofbindingen. Dit zorgt ervoor dat het materiaal stevig blijft, maar toch opnieuw gevormd kan worden. ‘Wat squaramiden uniek maakt, is dat ze hun bindingen kunnen aanpassen zonder extra chemicaliën of katalysatoren’, legt Özel uit. In plaats van weg te gooien, kunnen we oude materialen dus opnieuw verwerken tot nieuwe producten, met minder afval en lagere kosten.
Testen voor praktische toepassingen
Om ervoor te zorgen dat deze materialen geschikt zijn voor gebruik in de praktijk, voert Özel een reeks tests uit. ‘We kijken naar hoe de plastics zich gedragen over langere tijd, hoe ze reageren op hitte en druk, en hoe goed ze opnieuw verwerkt kunnen worden.’ Door factoren als sterkte, hittebestendigheid en chemische stabiliteit te meten, wil hij het materiaal zo verfijnen dat het zowel goed presteert als goed recyclebaar is.
Als de techniek succesvol is, kan dit helpen om plastic afval te verminderen
Een stap naar een circulaire economie
Deze innovatie sluit aan bij de wereldwijde overgang naar een circulaire economie, waarin het hergebruik van materialen centraal staat, in tegenstelling tot weggooien. ‘Duurzame en toch recyclebare thermoharders kunnen de manier waarop industrieën over plastics denken veranderen’, zegt Kieltyka. Als de techniek succesvol is, kan dit helpen om plastic afval te verminderen, de uitstoot van broeikasgassen te verlagen en duurzame materialen toegankelijker te maken voor allerlei toepassingen, van auto-onderdelen tot consumentenproducten.
De materialen verder ontwikkelen en optimaliseren is de volgende stap. Het team wil ook samenwerken met industriële partners om de technologie verder te ontwikkelen voor praktische toepassingen. ‘We zijn enthousiast over de mogelijkheden van deze technologie’, zegt Kieltyka. ‘Als we dit op de markt kunnen brengen, kan het een doorbraak betekenen voor plastic recycling.’
Financiering voor nieuwe thermoharders
NWO honoreerde onlangs het onderzoeksproject van Roxanne Kieltyka via de Open Competitie ENW-XS voor vernieuwend onderzoek in het domein Exacte en Natuurwetenschappen