‘Nog steeds een gebrek aan vertrouwen in gerecycleerde materialen’

Het hergebruik van kunststof speelt een sleutelrol in de bescherming van het klimaat en het milieu. Verpakkingen worden deels gemaakt met gerecycleerd plastic wordt gemaakt, maar deskundigen en bedrijven nog steeds terughoudend om hetzelfde te doen met duurdere producten. Eigenschappen zoals sterkte, geur en aanzicht van het recyclaat kunnen variëren van partij tot partij en verschillen van de eigenschappen van nieuw gemaakt plastic.

Gebrek aan vertrouwen

Maar als het recyclaat efficiënt wordt verwerkt, kunnen de eigenschappen worden aangepast aan die van nieuw plastic. "Er is nog steeds een gebrek aan vertrouwen in gerecycleerde materialen," beweert Dominik Spancken, wetenschapper bij Fraunhofer LBF in Darmstadt. De Fraunhofer-onderzoekers willen de status quo veranderen en aantonen dat gerecycleerde materialen te vertrouwen zijn. "We hebben daarom samengewerkt met Bosch GmbH en Bosch-Siemens-Hausgeräte GmbH (BSH) om te onderzoeken wat gerecycled plastic eigenlijk kan bereiken."

Recyclaat geoptimaliseerd

Daartoe optimaliseerde Bosch eerst het recyclaat uit de behuizing van startaccu’s voor auto’s – er werden bijvoorbeeld additieven gebruikt om de sterkte te verhogen en de visuele eigenschappen te verbeteren. Vervolgens moest worden vastgesteld of het geoptimaliseerde materiaal geschikt zou zijn voor de productie van de vaatwasserbodems. Dit onderdeel, dat ongeveer 2 kg weegt, vormt de basisstructuur van een vaatwasmachine, houdt de zijwanden vast en herbergt hulpcomponenten zoals de pomp, statussensoren en het zoutreservoir. Als deze bodemelementen van gerecycleerd materiaal kunnen worden gemaakt, zou dat een belangrijke bijdrage leveren aan de verduurzaming van huishoudelijke apparaten: uitgaande van een productie van drie miljoen vaatwassers per jaar, zou het gebruik van het recyclaat (en dus minder grondstoffen) jaarlijks ongeveer 2500 ton ruwe olie besparen – gelijk aan de hoeveelheid olie die op een 110 meter lang binnenschip wordt vervoerd.

100.000 cycli

"Bij Fraunhofer LBF hebben we in eerste instantie onderzocht hoe het geoptimaliseerde recyclaat zich gedroeg onder invloed van mechanische belasting", legt Spancken uit. Hiervoor hebben de onderzoekers een proefstuk gemaakt en het in een geautomatiseerd proces ongeveer 100.000 keer aan een vastgestelde kracht onderworpen. Dit aantal komt overeen met het typische gebruik en belastingbereik van groot witgoed. Het geeft de grens aan van de belasting die het materiaal moet kunnen weerstaan zonder beschadigd te raken. Op basis van deze specificaties hebben de experts van Fraunhofer LBF, Bosch en BSH parameters op voor het ontwerp.

De onderzocht vaatwasserbodem uit recyclaat. (Foto: Fraunhofer LBF/Ursula Raapke)

De 100.000 cycli zijn in de eerste plaats gebaseerd op een vingerdikke pen op de bodem van de vaatwasser. Deze wordt mechanisch belast telkens wanneer de deur van de vaatwasser wordt geopend en gesloten, en vertegenwoordigt het gebied dat het zwaarst wordt belast op de bodem van de vaatwasser. Ga je er van uit dat de deur van de vaatwasser 15 keer per dag wordt geopend en dat het apparaat een levensduur van ongeveer 18 jaar heeft, dan zal de deur gedurende de levensduur van de vaatwasser ongeveer 100.000 keer worden geopend.

Is een pen van recyclaat hiertegen bestand? "Hoewel het recyclaat minder sterk is – 15 procent zwakker – heeft het vergelijkbare stijfheidseigenschappen als nieuw plastic. Belangrijker is echter dat beide materialen zich qua vervormbaarheid van de kunststof op precies dezelfde manier gedragen. Samenvattend kan men stellen dat het recyclaat dezelfde belasting aankan als nieuw materiaal", bevestigt Spancken.

Hoe robuust?

Om dit resultaat te bevestigen, voerden de onderzoekers naast de zuivere materiaaltests ook tests uit op het onderdeel zelf. "Uit de materiaaltesten hebben we materiaaleigenschappen berekend. Met behulp van deze karakteristieke waarden hebben we vervolgens een beoordelingsmethode ontwikkeld om na te gaan of de penin duurzaam is", legt de wetenschapper uit.

Met andere woorden: het onderzoeksteam klemde de pennen van virgin materiaal in een testbank en om die belasting te simuleren die het gevolg zijn van het gebruik van de vaatwasser, met name wanneer de deur van de machine wordt geopend en gesloten. Aangezien vloerverwarming en stralingswarmte van de vaatwasser de pen tot 50 °C kunnen verwarmen, is de temperatuur op dit niveau gebracht voor de tests.

Bemoedigend resultaat

Met behulp van de experimentele gegevens, bijvoorbeeld de benodigde kracht tot bezwijken van de pen en het aantal openingscycli hebben de onderzoekers een gevalideerde berekenings- en ontwerpmethodologie ontwikkeld – en die vervolgens gevoede met de materiaaleigenschappen van het recyclaat. "We konden het gedrag van een pen gemaakt van recyclaat extrapoleren met behulp van de tests op het nieuwe materiaal en de berekeningsmethode," zegt Spancken. Het resultaat is bemoedigend: de waarden van de uit recyclaat vervaardigde pennen verschillen slechts in zeer geringe mate van die van het maagdelijke materiaal. Uit de haalbaarheidsstudie kan worden geconcludeerd dat een vaatwasserbodem van recyclaat inderdaad mogelijk is en dat de overstap van nieuw kunststof naar recyclaat een belangrijke bijdrage zou leveren aan een duurzaam compleet apparaat.