Chemische recycling polyurethaan draait full-scale

Het lijkt wel een zoektocht naar de heilige graal: PUR terugbrengen tot zijn oorspronkelijke bouwsteen polyol. Menig bedrijf bijt zich op dit -moment de tanden stuk op een geschikt chemisch recycling-procedé.

In Frankrijk lijkt Dow daar nu met een aantal partners in geslaagd. Eind 2021 nam het chemieconcern in Semoy nabij Orléans een full-scale productielijn in bedrijf. “Geen pilotinstallatie, wat je bij andere initiatieven in de EU wel ziet, maar een fabriek die meteen vol in bedrijf was”, benadrukt Sonia Escudero, Market Development Manager Protectional Coatings van Dow Poly-urethanes.

De geproduceerde tonnen ‘repolyol’ worden door Dows partners The Vita Group verwerkt tot flexibel PUR-schuim dat gebruikt kan worden in nieuwe producten.

Sinds maart 2022 is in Franse woonwinkels onder meer een bankstel te koop waarin het circulaire foam (merknaam: Orbis) is verwerkt. “We beschikken nu al over een volwaardig commercieel product”, glundert Escudero.

Recycling apart

Dow heeft een ecosysteem om zich heen verzameld om PUR-schuim van ontmantelde matrassen te verwerken tot Renuva-repolyol, zoals het matras- recyclingprogramma van Dow is genoemd.

De fabriek bevindt zich op een locatie van chemiebedrijf Orrion Chemicals Orgaform. Dow Polyurethanes maakt – anders dan de naam doet vermoeden – zelf geen PUR-schuim, maar produceert fossiel-gebaseerd polyol en isocyanaat, de twee voornaamste grondstoffen voor PUR.

De nieuwe recycling-activiteiten zijn bewust buiten de bestaande productieactiviteiten van Dow geplaatst. Daar zijn meerdere redenen voor, geeft Escudero aan.

“Het gaat om een totaal nieuw circulair product. Met deze samenwerking verwachten we een goed resultaat te kunnen bereiken en een goed product in de markt te zetten. Ook qua volumes is het zo beter te behappen. Met Orrion werken we al langer samen, omdat het bedrijf dezelfde kwaliteitsstandaarden als wij hanteert, maar ook voor hen is dit nieuw.”

Continuproces

De chemische recyclingtechniek die Dow en zijn partners in de nieuwe fabriek in Semoy toepassen, is ontwikkeld door het Duitse technologiebedrijf H&S Anlagentechnik. Het Renuva-proces loopt naar volle tevredenheid, aldus Escudero.

“Onze operators hebben een reeks optimalisatieslagen door kunnen voeren. Wezenlijk is dat we nu over een continu productieproces beschikken. Dat was spannend in het begin, omdat het proces voor iedereen nieuw was, maar daar zijn we prima in geslaagd”, zegt Escudero.

Het doel is om in Semoy jaarlijks het PUR-schuim uit zo’n 200.000 matrassen te recyclen, aldus Escudero. De productie van de circulaire polyolen levert volgens een ISO-gecertificeerde externe levenscyclusanalyse per ton 54% minder CO2-uitstoot op.

Aanvoer

Vanwege het continuproces moet de aanvoer van mechanisch gerecycled schuim gegarandeerd en constant zijn. Dit lukt dankzij de inzamel- en recyclinginfrastructuur van Eco-Mobilier, de producentenorganisatie die werk maakt van de in Frankrijk verplichte producentenverantwoordelijkheid voor matrassen.

Het gerecyclede PUR-schuim dat Eco-Mobilier aanvoert, komt van matrassen die in Noordwest-Frankrijk zijn ingezameld en ontmanteld.

“We gaan geen PUR-schuim uit andere delen van Frankrijk of andere Europese landen aanvoeren, maar richten ons puur op de regio. Dat is de kern van ons recyclingprogramma”, zegt Escudero.

“Als het een succes wordt, gaan we ook in andere landen zo’n circulaire hotspot inrichten.” Een harde voorwaarde is wel, stelt Escudero, dat daar dan dezelfde dwingende hand van een wettelijk verplichte UPV-systeem (Uitgebreide Producentenverantwoordelijkheid) aanwezig is.

Dit biedt de garantie van een adequaat opererende inzamel- en recyclinginfrastructuur voor matrassen en voldoende aanbod van teruggewonnen PUR-schuim.

Opschalen

Over de kosteneffectiviteit van het proces kan Escudero nog niets zeggen.

“Met Renuva willen we allereerst aantonen dat PUR uit matrassen tot een nieuwe chemiebouwsteen te recyclen is. Het proces draait tot volle tevredenheid, dus in principe kunnen we de productie op gaan schalen.

Op deze manier zouden we Europa van een enorme berg oude matrassen af kunnen helpen. Vergeet niet dat er volgens de laatste cijfers in de EU jaarlijks 40 miljoen matrassen worden weggegooid.

Deze worden nu verbrand of gestort. Wat we nu doen is een druppel op een gloeiende plaat, maar als deze ontwikkeling doorzet, kunnen we straks het verschil maken.”

In 2022 sleept het Renuva-programma de jaarlijkse Responsible Care Award van Europese chemiekoepel CEFIC in de wacht.

Nederland

In Nederland is eenzelfde inzamel- en recycling-structuur voor matrassen opgezet als in Frankrijk. Met de eind 2021 ingevoerde UPV wil de landelijke overheid de 1,6 miljoen matrassen per jaar die nu nog voor een groot deel in de afvalverbrandingsinstallatie belanden, aanpakken.

Doel is in 2028 jaarlijks 75% daarvan te gaan recyclen. In Nederland wil ook Retourmatras binnenkort starten met de chemische recycling van PUR-schuim naar repolyolen.

Het bedrijf werkt samen met:

• IKEA (een van ’s lands grootste matrassen-producenten)
• afvalinzamelaar Renewi
• het Poolse Ikano Industries, dat al ervaring heeft met het toepassen van foam-reststromen uit de matrassenindustrie.

Nu nog verlijmt Retourmatras het teruggewonnen foam tot een materiaal voor ondervloeren voor tapijt. Voor het repolyol heeft het een afnemer gevonden die de grondstof gaat inzetten voor de productie van nieuwe matrassen, laat directeur Chico van Hemert weten.

“We wachten nog op groen licht op de vergunningsaanvraag, maar dat is slechts een kwestie van tijd.” De installatie, die ook werkt met het depolymerisatieproces van het Duitse H&S Anlagentechniek, kan jaarlijks 2500 ton repolyol produceren.

Circulaire keten

Op Europese schaal beschouwd zijn Dow en partners daarmee het verst met het opzetten van een circulaire polyurethaanketen op basis van chemische recycling. Niet onbelangrijk is dat aan het repolyol door de Franse overheid de ‘einde-afvalstatus’ is verleend.

In Nederland is zo’n erkenning veel lastiger te verkrijgen. Zo vallen recyclaten per definitie onder de afvalwetgeving met alle beperkingen van dien. Wel kunnen bedrijven door hun omgevingsdienst, verantwoordelijk voor de vergunningen van hun installatie, laten toetsen of het door hen geproduceerde materiaal een afvalstof is of een bijproduct.

Het uiteindelijke oordeel hierover is echter aan het bevoegd gezag. “Zoiets is essentieel”, zegt Escudero. “Deze status garandeert dat ons repolyol vrij verhandelbaar is en onze klanten bevoegd zijn het in te nemen als grondstof voor hun processen.”

Depolymerisatie

Het chemisch recyclingproces dat in de fabriek van Dow en partners wordt toegepast, is depolymerisatie.

In een reactor ondergaat het PUR een katalytisch proces van acidolyse en glycolyse.

De lange polyurethaanketens worden in dit reactieproces afgebroken naar losse moleculen. Het gerecylede product is repolyol. Dankzij de toegepaste combinatie van acidolyse en glycolyse is dit repolyol ­opnieuw inzetbaar in flexibel PUR-schuim, maar ook als vast materiaal in bijvoorbeeld ­bouwpanelen.

Een belangrijke eis voor het depolymerisatieproces is wel dat het gerecyclede PUR-schuim van ­ontmantelde matrassen heel erg zuiver is, dus ontdaan van onder meer metalen en latex-schuim­resten.

Er is maar heel weinig verontreiniging toegestaan, want anders kunnen reactor en ­leidingwerk verstoppen. Over de exacte vervuilingsgraad wil Dow niet uitweiden. Vergeleken met andere ­chemische recyclingtechnieken voor kunststof zijn de eisen zeer hoog.

Voor solvolyse, een techniek die polymeren eveneens katalytisch met een oplosmiddel afbreekt, ligt de grens bij input­materiaal met maximaal 10% vervuiling.

Repolyol heeft een totaal andere chemische samenstelling dan primair polyol. In repolyol zit namelijk geen isocyanaat. Aan traditioneel PUR kleven forse milieunadelen vanwege het giftige isocyanaat dat bij gebruik vrij kan komen.

Bouw- en sloopafval dat met fossiel PUR is vervuild, is daarom niet geschikt voor hergebruik. De productie van traditioneel PUR-schuim vergt bovendien veel energie