Plasticafvalverwerking en recycling – Mengers en drogers ondersteunen duurzaamheid

Plasticafvalverwerking en recycling

Mengers en drogers ondersteunen duurzaamheid

Introductie

Energie-efficiënte mengers en drogers worden algemeen erkend als belangrijke hulpmiddelen om de duurzaamheidsdoelstellingen van fabrikanten te ondersteunen door productie gerelateerde emissies te verminderen. Wat minder bekend is, is dat deze technologieën ook bijdragen aan circulariteit doordat zij onderdeel zijn van processen die plasticafval omzetten in waardevolle grondstoffen.

In dit artikel wordt nader gekeken naar hoe meng- en droogtechnologie verschillende routes voor polymeerrecycling ondersteunt, zodat de snel groeiende hoeveelheid plasticafval kan worden gevaloriseerd en opnieuw kan worden gebruikt.

Energie-efficiënte technologie als onderdeel van recyclingprocessen

Moderne high-performance mengers en drogers worden ontworpen met energie-efficiëntie als uitgangspunt. Efficiënte warmteoverdracht, een laag specifiek energieverbruik en de mogelijkheid om proceswarmte terug te winnen dragen niet alleen bij aan lagere operationele kosten, maar ook aan duurzamere productieprocessen. Minder zichtbaar is hun bijdrage aan duurzaamheid via hun rol binnen processen die afvalstromen recyclen of opwaarderen.

De voordelen van recycling

“Naast energie is recycling tegenwoordig een belangrijk onderdeel van de duurzaamheidsstrategie van veel bedrijven,” zegt Marc Jacobs, teammanager Chemicals/Minerals/Metals bij Hosokawa Micron B.V. “Vaak is dat ook economisch aantrekkelijk. Wanneer je materiaal uit je eigen proces kunt hergebruiken, verlaag je direct het verbruik van grondstoffen én de kosten voor afvalverwerking.”

Als ontwerper en bouwer van meng-, droog- en agglomeratiesystemen voor poeders, deeltjes en bulkgoederen ondersteunt Hosokawa Micron, gevestigd in Doetinchem, al vele jaren recyclingprocessen in uiteenlopende industrieën. Zo paste het bedrijf ongeveer tien jaar geleden een van zijn Nauta-mengers aan voor een biscuitfabrikant. Dankzij een relatief kleine aanpassing aan de mengschroef kon niet-gemengd deeg onder in de menger worden afgevoerd en bovenin opnieuw worden ingevoerd. “Met deze ‘interne recycling lus’ bleef meer materiaal in het proces en werd de hoeveelheid afval bij de klant aanzienlijk verminderd,” legt Jacobs uit.

Plasticproductie verdubbeld

Met name de polymer industrie staat onder toenemende druk als het gaat om afvalreductie en recycling. Volgens het rapport Global Plastics Outlook van de Organisation for Economic Cooperation and Development (OECD) is de wereldwijde productie van plastics in de afgelopen twintig jaar meer dan verdubbeld: van 234 miljoen ton in 2000 tot 460 miljoen ton in 2019.

Hierdoor ontstaat meer plasticafval dan traditionele afvalverwerkingssystemen kunnen verwerken, met negatieve gevolgen voor milieu en klimaat. Om deze impact te beperken introduceren veel overheden strengere regelgeving die bedrijven stimuleert om polymers te recyclen of op te waarderen. Zo vereist de nieuwe Europese Packaging and Packaging Waste Regulation (PPWR) dat alle verpakkingen op de EU-markt in 2030 recyclebaar moeten zijn. Daarnaast worden minimale percentages gerecycled materiaal verplicht gesteld voor plastic verpakkingen, variërend van 10% tot 35%.

Oplossingen voor verschillende recycling routes

Naast mechanische recycling – de meest voorkomende methode waarbij plasticafval wordt gesorteerd, gereinigd, versnipperd, gesmolten en opnieuw gevormd terwijl de oorspronkelijke polymer structuur behouden blijft – bestaan er verschillende andere technieken voor het hergebruik van plastics. Voorbeelden hiervan zijn dissolutieprocessen en pyrolyse of vergassing.

Oplossen van plasticrijke afvalstromen

Of plasticafval kan worden gerecycled of opgewaardeerd, en welke methode het meest geschikt is, hangt sterk af van de samenstelling van de afvalstroom. Afvalstromen met een hoog kunststofgehalte (meer dan 80% polymeren) kunnen bijvoorbeeld worden verwerkt via een dissolutieproces.

In dit proces wordt een oplosmiddel gebruikt om polymers op te lossen. Niet-opgeloste verontreinigingen kunnen vervolgens mechanisch worden gescheiden en verwijderd. Daarna wordt polymer teruggewonnen door het oplosmiddel onder vacuüm te verdampen.

“Onze vacuümdrogers – gebaseerd op de Nauta-technologie of de Central Paddle Dryer (CPD) – kunnen in dit proces worden toegepast,” zegt Jacobs. “Door te werken bij verlaagde druk en relatief lage temperaturen wordt thermische degradatie voorkomen, terwijl toch een hoge restoplosmiddel verwijdering wordt bereikt.”

Het teruggewonnen polymer materiaal wordt vervolgens via een extruder voorbereid voor pelletisering.

Homogene menging van additieven

Ook bij de productie van additieven die worden gebruikt om gerecyclede polymeren op te waarderen speelt mengtechnologie een belangrijke rol. Zo maken enkele Nauta® mengers van Hosokawa Micron al jarenlang deel uit van productielijnen bij producenten van kunststofadditieven voor de polymer- en recyclingindustrie.

Binnen deze productielijn worden onder meer peroxide-masterbatches geproduceerd die in de recyclingsector worden toegepast om de viscositeit van polymers te verlagen.

“Om een consistente productkwaliteit te garanderen moeten de kunststofadditieven worden gemengd tot een volledig homogeen mengsel,” zegt Raymond Fels, Application Engineer CMM bij Hosokawa Micron. “Dit mengproces moet bovendien plaatsvinden zonder overmatige warmteontwikkeling, omdat de gebruikte ingrediënten temperatuurgevoelig zijn.”

De toegepaste Nauta® menger van Hosokawa Micron combineert een efficiënte homogenisatie met een relatief lage warmte-inbreng. Daarnaast is de installatie eenvoudig en veilig te bedienen, betrouwbaar in een continue toevoer naar extrusielijnen en onderhoudsarm in industriële productieomgevingen.

Pyrolyse voor gemengde kunststofstromen

Voor gemengde of sterk verontreinigde kunststof afvalstromen kan pyrolyse – ook wel vergassing genoemd – een oplossing bieden. Hierbij wordt het afval zonder zuurstof verhit en omgezet in olie en gas, terwijl een vaste restfractie achterblijft. Deze restfractie bevat minerale componenten zoals calciumcarbonaat en titaandioxide. Hierdoor is opwerking voor hergebruik complexer, maar niet onmogelijk.

“Pyrolyse wordt bijvoorbeeld ook toegepast om recovered Carbon Black (rCB) uit autobanden te produceren,” zegt Jacobs. In dit proces wordt granulaat na pyrolyse eerst voor-verkleind en vervolgens fijn gemalen. Daarna volgt het pelletiseerproces, waarin een menger wordt gebruikt om een bindmiddel toe te voegen en een droger om de natte pellets om te zetten in droge, stabiele en goed hanteerbare pellets.

“Samen met onze zusterbedrijven Hosokawa Alpine en Hosokawa Solids leveren we alle apparatuur die voor dit proces nodig is en hebben we al diverse kostenefficiënte totaalsystemen voor Carbon Black recycling ontwikkeld,” legt Jacobs uit. “Voor kunststofrecycling bevindt deze technologie zich nog in een relatief vroege fase. Maar als je kijkt naar de ontwikkeling van de rCB-markt in de afgelopen vijftien jaar – van technisch haalbaar naar economisch rendabel – zie ik geen reden waarom een vergelijkbare ontwikkeling niet ook voor polymers zou kunnen plaatsvinden.”

Duurzamer én economisch aantrekkelijker

“De verwerking en recycling van polymer afval is een complex vakgebied waarvoor geen standaardoplossing bestaat,” zegt Fels. Bij Hosokawa Micron staan hij en zijn collega-specialisten altijd open voor ideeën van klanten en voor gezamenlijke verkenning van mogelijke oplossingen waarbij meng- en droogtechnologie een rol kan spelen. “Op basis van onze proceskennis kunnen we bepalen welke technologie het meest geschikt is voor een specifieke toepassing. Vervolgens kunnen we dit valideren via pilot-tests in ons Test Centre.”

“Polymer recycling is een zeer dynamisch en urgent onderwerp. Onze mengers en drogers maken al deel uit van verschillende processtappen bij bedrijven die zich met polymer recycling bezighouden. We helpen hen graag om deze processen nog duurzamer én economisch aantrekkelijker te maken,” besluit Jacobs.