Nieuwe routes voor sortering en composietscheiding

Plastic afvalstromen worden steeds complexer en de huidige sorteer- en recyclingtechnologieën kunnen dit niet langer bijhouden. Deze uitdagingen zijn te groot en te sterk met elkaar verweven om door één enkel bedrijf te worden opgelost. Daarom brengt de R&D Hub voor Plastic Waste Processing van de Global Impact Coalition (GIC), onder leiding van TNO, partners samen om nieuwe, realistische technologische routes te onderzoeken.

Doel is dat de sector kan toewerken naar effectievere, schaalbare en toekomstbestendige recycling, die bijdraagt aan de Europese grondstoffenautonomie en het verdienvermogen.

Sinds 2023 richt de R&D Hub zich op kernuitdagingen die gedeeld worden binnen de hele kunststofwaardeketen. Deze worden aangepakt in drie projecten. Dit artikel richt zich op de eerste twee:

1. Het herkennen van complexe plastics die momenteel niet worden meegenomen in de sortering.
2. Het scheiden van thermoplastische composieten in herbruikbare componenten.
3. Verbeterde solvolyse voor de recycling van thermohardende composieten.

Projecten 1 en 2 zijn beide van belang voor het verminderen van afval, het verbeteren van de kwaliteit van recyclaat en het voorbereiden van de industrie op aankomende wetgeving en maatschappelijke druk.

Industriële partners leveren praktijkmonsters, operationele inzichten en marktkennis. TNO brengt wetenschappelijke expertise, modellering, testcapaciteit en een onafhankelijke positie in. Deze combinatie maakt open technische discussies mogelijk die in een competitieve sector niet vanzelfsprekend zijn.

“Het programma stelt ons in staat om openlijk uitdagingen te bespreken met bedrijven die we normaal gesproken als concurrenten zien,” zegt Jaap den Doelder (DOW). “Die transparantie versnelt het leerproces en helpt ons te focussen op wat realistisch haalbaar is.”

Sensing for Sorting

Hoogwaardige recycling begint bij correcte identificatie. En meerlaagse verpakkingen, dunne folies en donkere plastics zijn lastig te herkennen met de huidige commerciële sorteersystemen. Dit verlaagt de sorteerefficiëntie, vermindert de kwaliteit van recyclaat en beperkt de circulaire waarde.

Het project Sensing for Sorting onderzoekt hoe nieuwe sensorconcepten en machinelearningmodellen toekomstige sorteerlijnen kunnen verbeteren. TNO beoordeelde een breed scala aan sensortechnologieën: deels commercieel beschikbaar, deels afkomstig uit andere sectoren zoals voeding, veiligheid en medische beeldvorming. Daarbij werd gekeken naar hun vermogen om complexe materialen te detecteren.

Machine learning speelt hierbij een centrale rol en is getraind op meer dan 400 monsters die door partners zijn aangeleverd, om subtiele signalen en patronen te interpreteren. “Machine learning helpt ons betekenis te halen uit complexe signalen die traditionele systemen niet kunnen interpreteren,” zegt Véronique Barthelemy van TNO. “Het stelt ons in staat om materiaalverschillen te herkennen die niet zichtbaar zijn voor het menselijk oog en die in toekomstige sorteerlijnen echt verschil kunnen maken.”

Industriële partners onderstrepen de urgentie. “De eisen aan afvalstromen in recycling ontwikkelen zich sneller dan de sorteertechnologie, zeker bij multilayerverpakkingen,” zegt Bernhard von Vacano (BASF). “Onderzoek als dit helpt ons te begrijpen wat mogelijk is in de volgende generatie identificatiesystemen en wat daarvoor nodig is.”

Hoewel de resultaten nog verkennend zijn, laten de bevindingen routes zien om de herkenningsnauwkeurigheid te verbeteren, foutieve sortering te beperken, kosten te verlagen en Europa’s strategische autonomie in gerecyclede materialen te versterken.

Scheiding van thermoplastische composieten

Thermoplastische composieten worden steeds vaker toegepast in de automotive sector, elektronica en duurzame consumptiegoederen vanwege hun sterkte en stabiliteit. Aan het einde van hun levensduur maakt de combinatie van polymeren en additieven recycling echter complex.

Het project Thermoplastic Composite Separation onderzoekt technologieën die kunnen helpen deze materialen te scheiden in waardevolle componenten. TNO beoordeelde smeltfiltratieconcepten die additieven kunnen verwijderen op zowel millimeter- als micrometerschaal. Daarnaast werd onderzocht hoe externe krachten, waaronder microgolven, oververhitte stoom en CO₂, delaminatie vóór filtratie kunnen ondersteunen.

“De uitdaging is niet alleen om componenten te scheiden, maar om dit te doen onder omstandigheden die industrieel realistisch toepasbaar zijn,” zegt Jeroen van Aart (TNO). “Daarom zoeken we naar routes die geïntegreerd kunnen worden in bestaande proceslijnen, in plaats van volledig nieuwe infrastructuur te vereisen.” Hij benadrukt dat composieten sterk uiteenlopend gedrag vertonen. “Er bestaat geen universele oplossing. Wat wij ontwikkelen is een set technologische routes die bedrijven kunnen aanpassen aan hun eigen materialen.”

Partners waarderen deze pragmatische benadering. “Als een oplossing niet kan opschalen, zal deze geen impact hebben,” zegt Den Doelder. “De kracht van dit programma is dat de resultaten veelbelovend zijn, maar realistisch en zorgvuldig worden gecommuniceerd.”

R&D Hub

Binnen beide projecten benadrukken partners het belang van eerlijke, pre-competitieve samenwerking. De structuur van de R&D Hub, gecombineerd met de onafhankelijke rol van TNO, stelt organisaties in staat om monsters, data en inzichten te delen zonder concurrentiedruk.

“De neutraliteit van TNO creëert een veilige omgeving voor technische discussies,” zegt Von Vacano. “Het maakt een openheid mogelijk die zeldzaam is in onze sector en bijzonder waardevol bij het aanpakken van gedeelde uitdagingen.”

Het onderzoek wordt uitgevoerd bij de TNO Polymer Solutions-faciliteiten in Eindhoven, waar expertise op het gebied van sensing, extrusie, materiaalkarakterisatie en machine learning samenkomt. Deze TNO faciliteiten maken snelle prototyping, gecontroleerd testen en realistische evaluatie van potentiële oplossingen mogelijk.

Meedoen?

De inzichten uit beide onderzoekslijnen wijzen op nieuwe technologische richtingen die Europa’s recyclinginfrastructuur kunnen versterken, materiaalverliezen kunnen verminderen en een meer circulair plasticsysteem ondersteunen. Hoewel verdere ontwikkeling nodig is voordat industriële implementatie mogelijk is, biedt dit werk een gedeelde basis waarop de sector kan voortbouwen.

Organisaties die willen verkennen hoe deze sensor- of scheidingsroutes hun recyclingstrategie kunnen ondersteunen, of die meer willen weten over pre-competitief samenwerkingsonderzoek, kunnen contact opnemen.