Joris Janssen
’s Werelds grootste passagiersvliegtuig Airbus A380, de futuristische sportauto Aston Martin Valkyrie en de recordlange bladen van de Haliade-X-windmolen op de Tweede Maasvlakte: geen van allen waren ze er geweest zonder het ultrasterke en lichte materiaal koolstofvezel. Het gebruik van dit spul heeft de afgelopen twintig jaar een enorme vlucht genomen. En de vraag ernaar blijft maar stijgen. Dit brengt een probleem met zich mee, want koolstofvezelcomposieten zijn enorm moeilijk te recyclen. Staan we aan de vooravond van een nieuwe recycleramp?
‘De smerigste stoffen zijn vaak de beste materialen’, zegt recyclingonderzoeker Maarten Bakker van de Technische Universiteit Delft. Combineer een matrix van stevig plastic (meestal thermosets) met extreem dunne koolstofvezels en je krijgt een materiaal dat sterker en stijver is dan staal, maar lichter dan aluminium. Zulke koolstofvezelcomposieten zie je terug in toepassingen waarin de verhouding sterkte versus gewicht enorm belangrijk is.
Het vervelende aan deze composieten is echter dat je de verschillende componenten heel moeilijk weer uit elkaar krijgt. En dit is wel een voorwaarde als je afgedankt composiet wilt transformeren tot nieuw, hoogwaardig materiaal. De grote uitdaging is: hoe scheid je de koolstofvezel op een handige manier van de matrix? ‘Je wilt de vezels niet beschadigen of ophakken’, zegt Bakker. ‘Want dan krijg je hetzelfde als bij papier versnipperen: de vezels worden korter. En hoe korter de vezels, hoe minder bruikbaar.’
De plastic matrix van de koolstofvezel wegsmelten of eraf branden is geen optie. ‘De conventionele thermosets kun je niet smelten’, zegt Bakker. ‘En als je de matrix eraf brandt, dan brandt de koolstofvezel mee.’ Wat wél werkt, althans enigszins, is pyrolyse. Zulke ‘verbranding zonder zuurstof’ vernietigt de vezel niet. ‘Maar dat is duur, niet milieuvriendelijk en door de hoge temperatuur verliezen de vezels sterkte’, zegt Bakker. ‘Je kunt ze dan alleen nog gebruiken in low end applicaties. Zaten ze eerst in een Ferrari, dan zie je ze daarna bijvoorbeeld terug in een soort cement.’
Een methode waar meer belofte in schuilt is het oplossen van de matrix met speciale stoffen, ook wel solvolyse genoemd. ‘Dit kan heel schone vezels opleveren die bijna even goed zijn als het origineel’, zegt Bakker. Maar ook hier kleven nadelen aan, vertelt hoogleraar polymeerchemie Katja Loos van de Rijksuniversiteit Groningen. ‘Op dit moment wordt dat gedaan met heel zware chemicaliën. Je apparatuur gaat daar snel van kapot. En je moet die chemicaliën ook weer verwijderen. Daarnaast maak je de matrix helemaal stuk waardoor je die niet meer kunt hergebruiken. Dit is geen economisch proces.’
Je kunt het probleem ook van de andere kant benaderen en al bij het ontwerpen van de matrix rekening houden met de recyclebaarheid. Is een biodegradable matrix misschien een oplossing? Bakker is hier sceptisch over. ‘Het is maar de vraag of je daarmee dezelfde kwaliteit kunt terugkrijgen’, zegt hij. En ook met biobased ben je er nog niet, benadrukt Loos. ‘Plastic blijft plastic. Je kunt bijvoorbeeld ethyleen uit suiker halen en daar het plastic polyethyleen van maken, maar dat geeft dezelfde problemen als wanneer je het uit fossiele stoffen haalt. Je lost er niks mee op.’
De industrie en de politiek kijken voorlopig de kat uit de boom, ziet Bakker. ‘Van de 170.000 ton die wereldwijd jaarlijks wordt geproduceerd, wordt bijna niks gerecycled’, zegt hij. ‘Er komt pas ophef over als we straks over het materiaal struikelen.’ Loos ziet dat dit laatste al praktisch het geval is, maar is wel iets positiever gestemd. ‘Als je richting de Eemshaven gaat, dan struikel je nú al bijna over stapels windmolenbladen’, zegt ze. ‘Maar ik weet dat bedrijven ermee bezig zijn. En zojuist is het Nationaal Platform Plastics Recycling gelanceerd. De oplossing moet echter vanuit de wetenschap komen. Want wat er nu ligt, is als met een kanon op een vogeltje schieten.’
