Het gesprek is amper begonnen of Tonnis Hooghoudt kiepert een pot met kleurige plastic snippers om. Hij zet er witte, groene en bruine petflessen naast, een stoffen voetbal en vijf reageerbuisjes: met gekleurd textiel, een inktzwarte oplossing, een heldere oplossing met een neergeslagen witte substantie, wit poeder en transparante korrels.
De circulaire economie van een de pet-industrie op de hoek van een tafel.
Laagwaardig
Elk jaar verdwijnt zo’n 50 miljoen ton polyethyleentereftalaat (PET) in de vorm van petflessen, verpakkingen van verzorgingsproducten, fleecekleding en sportschoenen. Op de afvalberg, in de verbrandingsoven en, in het ergste geval, in de oceaan. In Europa wordt ongeveer de helft van de afgedankte polyester gerecycled en opnieuw gebruikt; wereldwijd is dit nog geen 10 procent.
“Het probleem is dat je het plastic kunt shredden tot snippers maar daarmee krijg je nooit monomeren”, vertelt Hooghoudt.
“Bovendien kun je die snippers wel hergebruiken voor andere toepassingen, maar die zijn altijd laagwaardiger. Door de thermische degradatie wordt een tweeliter colafles – de top van de keten – een halve liter wegwerpcolaflesje, die verder gaat als een gekleurd sportdrankflesje of een kledingstuk en uiteindelijk eindigt als tapijt of bermpaaltje.”
Terug naar monomeren
Om hergebruik op een hoger plan te krijgen, moet je eerst de polymeren afbreken tot monomeren en, het grootste struikelblok, de kleuren eruit verwijderen. Voor de omzetting in monomeren zijn tot nu toe grofweg twee chemische processen voorhanden: metanolyse en hydrolyse. Bij metanolyse komen giftige stoffen vrij en voor hydrolyse is veel water en energie nodig.
Magnetische vloeistof
Het ei van Columbus vond Ioniqa in een magnetisch katalytisch proces dat gebruik maakt van de chemische en fysische eigenschappen van PET. Daar gingen jaren onderzoek met onder meer het Institute for Sustainable Process Technolgy (ISPT) aan vooraf.
Het principe is op het oog eenvoudig. Het versnipperde plastic wordt overgoten met een ionische oplossing met minuscule ijzerdeeltjes ter grootte van enkele nanometers. Bij een temperatuur van 150-180˚C en atmosferische druk lost het materiaal op in de magnetische vloeistof, waarbij het polyester wordt opgeknipt in ‘legosteentjes’ en ook de kleurmoleculen vrijkomen. De kleurmoleculen hechten zich aan de ijzerdeeltjes.
Hoe dat laatste precies in zijn werk gaat, is het geheim van de smid. De ijzerdeeltjes met kleurstof worden door een magneet naar de bodem getrokken. “Dit is noodzakelijk omdat de zwaartekracht op nanoschaal niet meer werkt”, legt Hooghoudt uit.
De kleurstoffen en de ijzerdeeltjes worden naderhand magnetisch weer gescheiden zodat het ijzer opnieuw gebruikt kan worden; de ionische vloeistof werkt puur als een katalysator. Het opgeloste PET-plastic wordt afgevangen en kristalliseert tijdens de afkoeling – een teken hoe zuiver de monomeren zijn. “Het witte poeder is precies hetzelfde”, verzekert Hooghoudt, “als de oorspronkelijke grondstof.”
Betaalbaar
De voordelen zijn duidelijk. Niet alleen worden tijdens het proces de polymeren weer tot monomeren omgeturnd, bovenal worden de kleurstoffen eruit gehaald. Bovendien werkt de ionische oplossing specifiek voor PET. Andere kunststoffen zoals polyethyleen lossen er niet in op. En omdat dat alles zich bij relatief lage temperaturen en atmosferische druk voltrekt, is het proces zeer energie-efficiënt en dus betaalbaar.
“Er ligt een goede business case onder”, stelt Hooghoudt, “Zeker omdat wij mikken op het laagwaardige afval waarvoor je nu moet betalen om het kwijt te raken. Wat wil je nog meer?”
Commerciële tarieven
Bewijzen dat het principe ook werkt in een industrieel volcontinu proces van honderden tonnen per uur, is een ander verhaal. Dat is waar de markt op wacht. En daar begint het te wringen, heeft Hooghoudt ervaren. “Het lijkt op een avonturenboek maar dat is het natuurlijk niet. Het is keihard werken en soms heel erg uitdagend.”
Dat begint met het vinden van betaalbare analyses. “Op het terrein van de universiteiten staat vaak meetapparatuur die we nodig hebben maar als je geen student bent, dan betaal je toch de commerciële tarieven. Zelfs al word je met overheidsgeld gefinancierd, breng je al je kennis mee en schakel je studenten in. Het is waanzin dat we in deze ontwikkelfase daar geen toegang toe hebben, zelfs niet buiten kantoortijden. Laten we gewoon dingen delen om innovaties versneld naar de markt te kunnen brengen.”
Ioniqa heeft zestig kilometer verderop bij Chemelot in Geleen met gebruikte reactoren van DSM een opstelling na kunnen bouwen. Daar is met succes de werking op een 100 liter pilotschaal aangetoond.
Afwachtend
Bewijsvoering op deze pilotschaal is de eerste stap om de PET-producenten en in hun kielzog de grote frisdrankproducenten en textielfabrikanten over de streep te trekken. “De markt wacht lang”, weet Hooghoudt, “want gezien de volumes zijn de risico’s groot en de marges laag. Een klein fabriekje moet ze meer vertrouwen geven.”
Voor de opschaling naar een plant van 10 kiloton zijn echter miljoenen euro’s nodig. Financiering met banken is niet haalbaar in deze fase want zij willen garanties. Het is Ioniqa niettemin gelukt om vijf miljoen bij elkaar te krijgen met een bijdrage van de investeringsmaatschappij Chemelot Ventures, waarin DSM, de provincie Limburg, de Rabobank en het LIOF participeren.
De andere helft heeft de Rijksdienst voor Ondernemend Nederland (RVO) ingebracht. Hooghoudt is onder de indruk van de moed van de RVO. “Ze nemen toch een behoorlijk risico. We hebben geen bewijs, geen fabriek, geen afnamecontract. De RVO durft in dat gat te springen. Ze hebben er vertrouwen in.”
InnovatieLink
De volgende uitdaging was het vinden van een locatie die over faciliteiten van 1.000 liter beschikt met de benodigde infrastructuur en temperatuurbereik. Daarvoor heeft Hooghoudt onder meer InnovatieLink benaderd dat voor de Topsectoren Chemie en Energie innovatieve ondernemers helpt bij het vinden van kennis, financiering en faciliteiten. “We hebben behoefte aan gesprekspartners die begrijpen waar je het over hebt, zodat we het innovatieproces kunnen versnellen.”
De innovatiemanagers beschikken over een combinatie van chemische en bedrijfskundige kennis. “Toen Tonnis Hooghoudt met deze vraag bij ons kwam”, vertelt innovatiemanager Sina Salim van InnovatieLink, “heb ik de specificaties meteen voorgelegd aan de centra voor open chemische innovatie, waar wij nauw contact mee hebben. Sommige hebben niet die omvang, anderen werken niet met die temperatuur of druk, maar er waren ook veelbelovende opties.”
Ioniqa heeft hier een vervolg aangegeven en is recent, met behulp van het Havenbedrijf Rotterdam en de gemeente, neergestreken in Plant One Rotterdam. Hier wordt nu, in de nabije omgeving van onder andere PET-producent Indorama, gebouwd aan een scale-up installatie van 1.000 liter. De benodigde equipment voor het testen en de opschaling wordt in Plant One Rotterdam ondergebracht.
Procestechnologie
In deze fase van opschaling gaat het om het procestechnologisch onder controle te krijgen. “De chemie werkt, dus daarom schakelen we ervaren procesoperators in en de hogeschool Delft om de massa-energiebalans te berekenen.“ Het spannendste is om van een batchproces een continu proces te maken. Hooghoudt is optimistisch: na de engineering in 2016 is in 2017 de installatie operationeel en de tien kiloton fabriek een feit.
En nog verder in de toekomst lonkt de recycling van andere plastics, bioplastics of zelfs van organische stoffen als papier en karton.
De nachtelijke kopzorgen van Tonnis Hooghoudt:
Financiering: De financiering van deze ontwikkelingsfase is cruciaal anders sneuvelt zelfs een top-idee. Voor de talrijke financierings- en subsidies mogelijkheden moet je aan veel regels voldoen die voortdurend veranderen en de slaagkans is vaak laag. Investeerders moet je zo enthousiast krijgen dat ze bereid zijn risico te nemen. Banken komen pas echt in beeld als je zicht op een fabriek en een afnamecontract hebt. En nu de financiering is binnengehaald, is het zaak te leveren binnen het budget.
Toegang tot kennis en faciliteiten: De scheiding tussen privaat en publieke geldstromen is zwart-wit en werkt vertragend om innovaties snel naar de markt te brengen. Sommige kennisinstellingen beschikken over faciliteiten en apparatuur maar als startende ondernemer betaal je het volle commerciële pond in de ontwikkelingsfase. Dat is vaak niet haalbaar
PR en communicatie: Belangrijk is dat de markt weet wat je aan het doen bent. Deze innovatie is een ‘ game changer’. Het blijft een complexe materie zeker omdat de technologie inzetbaar is voor veel materialen en het eindproduct een grondstof die het brede publiek niet kent. Je moet het verhaal blijven vertellen. Het helpt dat recent de Rabobank Herman Wijffels Innovatieprijs voor circulaire economie in de wacht is gesleept.
