Dat stelt Jan Hoogewys van Flanders’ PlasticVision (FPV), een van de vier onderzoekspartners. Beide conclusies van het onderzoek, dat plaatsvond in de periode 1 januari 2011-31 september 2013, zijn tegen de verwachtingen in.
‘Het project PLA2ndLife volgt op een eerste Europees onderzoek, in de periode 2008-2010, naar de mogelijkheden van de verwerking van PLA in verpakkingen’, verduidelijkt Hoogewys, sinds maart dit jaar werkzaam bij Flanders’ PlasticVision als junior projectmanager op het vlak van biomaterialen.
‘De logische vraag naar aanleiding van het eerste PLA-project was in welke mate het restafval al dan niet met gebruik van ketenverlengers kan worden hergebruikt.’ Hoogewys verwijst naar de standaard extrusie- of spuitgiet- of thermoformprocessen (dat volgt op extrusie) in de kunststofverwerkende bedrijven. Voorbeelden zijn het afval bij het opstarten van een extrusielijn of bij het stansen van thermogevormde materialen. ‘Een van de conclusies van het eerste onderzoek was dat virgin PLA relatief gevoelig is voor degradatie door de aanwezigheid van vocht bij verwerking (vanaf 250 ppm) of hogere verwerkingstemperaturen (vanaf 190 °C) of de combinatie van beide’, verklaart Hoogewys de achtergrond van het PLA2ndLife-project. ‘Er werd daardoor sterk getwijfeld aan de hergebruikmogelijkheden.’
Zeven keer recycleren
Niets is minder waar, zo kwam naar voren uit het onderzoek, waarin FPV samenwerkte met twee Duitse (IKV en Fraunhofer LBF) onderzoeksinstellingen en één Waalse (Celabor) onderzoekinstelling. ‘Voor de drie gebruikelijke verwerkingsprocessen in de kunststofverwerkende industrie blijkt dat tot zeven keer recycleren van PLA, waarbij tot 80-100 procent gerecycleerd PLA wordt gebruikt, geen significant effect heeft op de mechanische sterkte- en elastische eigenschappen. Visueel treedt er na meerdere malen recycleren wel een lichte verkleuring op.’ Voor dit project werden spuitgiet- en extrusiegrades PLA van Nature Works geselecteerd.
‘De resultaten zijn onafhankelijk van het proces’, vervolgt hij. Het FPV in Kortrijk deed onderzoek met een spuitgietinstallatie. De Waalse projectpartner Celabor in Herve (bij Luik) maakte gebruik van een thermoforminstallatie en onderzocht ook de biodegradeerbaarheid van PLA, terwijl het Duitse IKV (Institut für Kunststoff Verarbeitung) in Aken onderzoek deed met een extrusie-installatie. Terwijl FPV en Celabor keken naar de impact van oplopende percentages gerecycleerd PLA op de kwaliteit, bestudeerde IKV uitsluitend de mogelijkheden van 100 procent gerecycleerd PLA. Het Duitse Fraunhofer LBF Instituut in Darmstad, voorheen bekend onder de naam DKI (Deutsches Kunststoff Institut) en de vierde partner in het PLA2ndLife-project, verrichtte vooral chemisch onderzoek naar de moleculaire mechanismen, zoals degradatie van PLA en de mogelijkheden van ketenverlengers (additieven die de eigenschappen van kunststoffen verbeteren, red).
Mechanische eigenschappen
Meer in detail over het onderzoek bij Flanders’ PlasticVision legt Hoogewys uit dat trekstaafjes werden gemaakt voor verder mechanisch onderzoek, volgens de ISO 527 standaard. Om de resultaten te kunnen vergelijken, werd deze standaard ook gebruikt door de andere instituten. ‘Standaardparameters zijn de treksterkte (uitgedrukt in MPa), de elasticiteitsmodulus (MPa) en de verlenging bij breuk (%).’
Geproduceerde trekstaafjes werden opnieuw vermalen tot granulaat, dat in oplopende percentages werd bijgemengd bij virgin PLA. Aanvankelijk was er slechts één cyclus. ‘Gezien de positieve resultaten werd het materiaal met 50 procent gerecycleerd PLA en met 80 procent gerecycleerd PLA na bijmengen in dezelfde verhouding tot zeven keer gerecycleerd zonder enig significant verschil in mechanische eigenschappen’, onderstreept Hoogewys.
Moleculair gewicht daalt
Een boeiend verschijnsel dat voor de verschillende verwerkingsmethoden werd waargenomen, is dat het gemiddelde moleculair gewicht van de polymeren drie tot vijf procent afneemt per herverwerkingscyclus. ‘Na zeven keer is dit echter nog steeds 70 tot 80 procent van het oorspronkelijke gemiddelde moleculaire gewicht’, stelt Hoogewys. ‘Gezien de gewichtspreiding (Gauss-curve, red.) van de polymeren en het extreem hoge aandeel van gerecycleerd PLA (80 procent) in het materiaal dat werd bestudeerd, is dit ook gezien de mechanische resultaten van ondergeschikt belang voor de technische eigenschappen van het materiaal.’
Uit het project bleek ook dat er geen verschil is in biodegradeerbaarheid tussen gerecycleerd en virgin PLA. ‘Beide zijn dan ook even goed composteerbaar’, verwijst Jan Hoogewys naar de standaardtesten ISO 14855-1 en ISO 16929. Het Fraunhofer Instituut verrichtte vervolgens kwantitatief en kwalitatief onderzoek naar de splitsing van de polymeren. ‘Dit zou van belang zijn voor de mogelijke ontwikkeling en het gebruik van ketenverlengers. Omdat de degradatie niet halverwege de polymeermoleculen plaatsvindt, maar aan het eind van het molecuul door het afsplitsen van dilactide-monomeren -in een evenwichtsreactie- zijn ketenverlengers overbodig.’
Perfect herbruikbaar
De ‘overall’ conclusie van het PLA2ndLife-project is volgens de projectmanager dan ook dat PLA perfect, zonder additieven, meerdere keren kan worden hergebruikt met behulp van spuitgiet-, extrusie- en thermoformprocessen. ‘In principe is tot 100 procent gerecycleerd PLA mogelijk, maar de industriële kunststofverwerkende bedrijven zijn geïnteresseerd in de mogelijkheden van hergebruik van hun procesreststromen. Uit mijn eigen industriële ervaring weet ik dat gemiddeld 20 tot 25 procent van deze stromen toegevoegd wordt aan virgin materiaal voor productie.’ Kijkend naar de mogelijkheden van de nieuwe inzichten voor consumentenproducten of -verpakkingen van PLA is het ontbreken van een apart inzamelsysteem de bottleneck. ‘Dit kan echter eenvoudig bijvoorbeeld worden opgezet voor een massaal bezocht evenement waar alleen drinkbekers van PLA worden gebruikt. Na het inzamelen moet het materiaal alleen nog worden gereinigd voor het kan worden verwerkt voor hergebruik.’
Kader
Voordelen PLA
Voordelen PLA 1. hernieuwbare bron 2. composteerbaar 3. concurrerende prijs met fossiele kunststoffen 4. energiebesparing bij productie met 65 procent in vergelijking met fossiele kunststoffen 5. vermindering uitstoot broeikasgassen met 68 procent in vergelijking met fossiele kunststoffen 6. geen toxische bestanddelen Bron: Celabor
Cornet-project
PLA2ndLife is een zogenoemd Cornet-project, dat wil zeggen Collective Research NET, waarbij minstens twee partners uit twee verschillende landen/regio’s samenwerken. Financiële ondersteuning vindt plaats van de landen of regio’s, zoals IWT in Vlaanderen. Meer informatie: www.cornet-era.net
