Eind 2024 nam Shell in Moerdijk een nieuwe installatie in gebruik, waarmee ze pyrolyseolie geschikt kan maken voor bijmenging in haar eigen krakers. Deze pyrolyseolie-upgrader dient vooral als showcase voor het chemisch recyclen van plastics. Vergeleken met de capaciteit van Shell Moerdijk van 4,5 miljoen ton product per jaar is de 50 kiloton van de nieuwe upgrader inderdaad niet zo veel, zegt Paul de Hoog, business opportunity manager van Shell. ‘Maar hiervoor is 100 kiloton plastic afval verwerkt. Dat is toch 15 procent van de totale hoeveelheid plastic afval die nu nog jaarlijks wordt verbrand in Nederland.’

De Hoog noemt de installatie ook wel een market development unit. ‘We bieden pyrolyse-bedrijven hiermee de mogelijkheid om hun olie af te zetten. Er zijn momenteel veel verschillende partijen actief op het gebied van plastic pyrolyse. Een groot deel daarvan betreft start-ups. Zij hebben een sluitende business case nodig om hun ontwikkeling verder te brengen. Dan is het een groot voordeel als je kunt zeggen dat een bedrijf als Shell je product afneemt. We hebben nu afname-contracten gesloten met tien verschillende bedrijven, die allemaal in een andere fase van ontwikkeling zitten en verschillende pyrolysetechnologieën toepassen.’

‘De specificaties van de olie die we in de upgrader kunnen verwerken zijn heel ruim’

Paul de Hoog, Shell  

Pryme levert sinds afgelopen zomer de eerste pyrolyseolie uit haar fabriek in Rotterdam. Een andere stroom grondstoffen komt van Borealis-dochter Renasci in Oostende dat pyrolyseolie maakt met een proces van technologie-ontwikkelaar BlueAlp uit Eindhoven. Deze gepatenteerde slow cracking technologie zal ook worden toegepast door de Italiaanse afvalverwerker Recupero Etico Sostenible (RES), waarmee Shell onlangs een overeenkomst sloot om de gehele productie aan pyrolyseolie, zo’n 15 kiloton per jaar, af te nemen.  

Wax 

Shell krijgt van al deze verschillende leveranciers een breed spectrum aan grondstoffen aangeleverd. De Hoog: ‘De specificaties van de olie die we in de upgrader kunnen verwerken zijn heel ruim. We richten ons op pyrolyseolie die als grondstof PE en PP afkomstig uit voedsel- en medicijnverpakkingen heeft.’ De kwaliteit van pyrolyseolie is direct te herleiden op hoe zuiver de plastic afvalstroom is, vertelt Marvin Kusenberg, postdoc bij het laboratorium voor Chemische Technologie van de Universiteit Gent. Hij richt zich specifiek op de pyrolyse van plastic (verpakkings-)afval en het stoomkraken van de pyrolyseolie. Eén van de belangrijkste onderzoeksthema’s is het effect van verontreinigingen in de pyrolyseolie en hoe deze verwijderd kunnen worden. Ook als het “aanhangend vuil” van het plastic afval is verwijderd, is de huidige pyrolyseolie hoe dan ook niet zuiver genoeg om direct in een kraker te worden gebruikt, zegt Kusenberg. ‘Als plastic gepyrolyseerd wordt ontstaat een hoog viskeus product, dat wel olie wordt genoemd, maar meer weg heeft van een wax. In veel gevallen kan het niet eens verpompt worden. In een kraker kun je geen fracties verwerken met een kookpunt van boven de 350 °C.’  

Bovendien zijn er verschillende componenten die je in het kraakproces wil vermijden. ‘Onverzadigde koolwaterstoffen zijn erg reactief en kunnen oligomeren vormen. Sommige pyrolyseolie bestaat tot wel tachtig procent uit olefines, wat zeer onwenselijk is in krakervoeding. Bij hogere percentages worden te veel oligomeren gevormd waardoor meer fouling en coking optreedt’, legt Kusenberg uit. Olefines kunnen gemakkelijk worden verzadigd door ze te hydrogeneren. ‘Hydrotreatment werd al toegepast om de kwaliteit van bio-olie te verbeteren. Dit kan een nuttige oplossing zijn als een industriële site beschikt over voldoende waterstof.’  

‘Als plastic gepyrolyseerd wordt ontstaat een hoog viskeus product, dat meer weg heeft van een wax’

Marvin Kusenberg, UGent 

Ongewenste atomen 

Ook hetero-atomen in pyrolyseolie vormen een probleem. Vooral chloor is een beruchte contaminant. Pigmenten, met name groene, bevatten chlorides, geeft De Hoog aan. En het zit in PVC, dat in de stroom verpakkingsafval achtergebleven is, voegt Kusenberg toe. ‘Chloor in plastic afval kan onder bepaalde omstandigheden HCl vormen, een sterk corrosieve stof die installaties kan beschadigen.’ Ook zuurstof en stikstof zijn ongewenste atomen. Kusenberg: ‘Zuurstof is bijvoorbeeld afkomstig van PET, ondanks dat dit met de huidige methodes goed van ander plastic kan worden afgescheiden. Blijft er PET achter, dan is ook hier zuurvorming en corrosie het probleem. Stikstof zit onder andere in polyurethaan of polyamides. Dit kan in de plastic-afvalstroom achterblijven vanwege een verkeerde scheiding of door aanwezigheid van multilayer verpakkingen.’

[lees verder onder de foto]

Deze verbindingen kunnen gom-achtige substanties vormen die zorgen voor vervuiling van de kraker, waardoor downstream problemen in de kraker kunnen optreden en er eerder onderhoud nodig is. De Hoog noemt tot slot ook de presentie van metaaldeeltjes en andere elementen zoals silica onwelkom. ‘Plastics bevatten vaak additieven om ze bepaalde eigenschappen te geven, naast kleurstoffen zijn dat bijvoorbeeld stabilisatoren of elastificatoren.’ 

De verontreinigingen kunnen er bovendien toe leiden dat de pyrolyseolie minder lang houdbaar is, legt Kusenberg uit. ‘Olie van lage kwaliteit is minder stabiel. Onzuiverheden kunnen reacties veroorzaken, wat leidt tot de vorming van agglomoraten en gomachtige stoffen. Binnen enkele weken kan de olie hierdoor degraderen. Daarom wordt er vaak een stabilisator toegevoegd om de kwaliteit te behouden tot de olie wordt gebruikt.’ 

Shell past in haar upgrader vloeistofextractie met stikstofgebaseerde oplosmiddelen toe om de verontreinigingen te verwijderen. Normaal gesproken is vloeistofextractie bekende kost als zuiveringsproces, vertelt De Hoog. ‘Maar pyrolyseolie heeft door de aanwezigheid van zuurstof en stikstof een andere polariteit. Dat maakt het proces moeilijker te regelen. Bijvoorbeeld bij het recyclen van de oplosmiddelen.’ Zowel Kusenberg als De Hoog verwachten dat nieuwe technologie de kwaliteit van pyrolyseolie zal verbeteren. De Hoog: ‘Nu staat plastic pyrolyse echt nog in de kinderschoenen.’

‘Verpakkingen voor voedsel hebben een korte levenscyclus en daarom is recycling hier juist zo urgent’

Marvin Kusenberg, UGent  

De industrie en universitaire groepen werken aan verschillende technieken om chemische recycling van PE en PP te verbeteren, bijvoorbeeld via katalytische pyrolyse. Maar dan moet de kwaliteit van het afval erg goed zijn omdat vervuilingen de katalysator deactiveren. De extra voorbehandeling zorgt ervoor dat het product duurder wordt. Dan is het de vraag of het wel economisch aantrekkelijk is om dit te pyrolyseren. Wat daarbij zeker niet helpt is dat de markt voor plastic recycling, zowel mechanisch als chemisch, momenteel erg onzeker is. In Nederland werden al elf bedrijven slachtoffer van onder andere de toename van goedkoop aanbod vanuit Azië en de Verenigde Staten.  

Bijmengverplichting 

Volgens Kusenberg is er voldoende potentiële vraag naar circulaire plastics. ‘Verpakkingen voor voedsel en bijvoorbeeld medicijnen hebben een korte levenscyclus en daarom is recycling hier juist zo urgent.’ Een financiële prikkel is volgens hem noodzakelijk om pyrolyseolie concurrerend te maken met fossiele olie. ‘Pyrolyse kost veel energie en om de pyrolyseolie geschikt te maken voor gebruik in een kraker zijn verschillende opwerkingsstappen nodig. Dat vraagt bedrijven om een behoorlijke investering waardoor het product duurder wordt. Kunnen bedrijven daarvoor gecompenseerd worden? Of is het mogelijk om juist een negatieve prijsprikkel te introduceren voor fossiel plastic? Dat is een lopende politieke discussie.’ De Hoog voegt toe: ‘Er is nog te veel onzekerheid in wetgeving. Een bijmengverplichting net als bij brandstoffen zou de juiste marktprikkel zijn.’ 

‘Er is nog te veel onzekerheid in wetgeving’

Paul de Hoog, Shell 

Plannen daarvoor zijn er ook, maar hoe deze zullen uitpakken is nog niet duidelijk. Volgens de Nationale Circulaire Plastic Norm (NCPN) die was voorgesteld, werden Nederlandse plasticverwerkers verplicht om vanaf 2027 een minimum aandeel gerecycled en/of biobased plastic bij te mengen in producten voor de Nederlandse markt. Ter vergelijking, in België zal pas vanaf 2030 een bijmengverplichting van kracht gaan. Verschillende Nederlandse branche-organisaties waren dan ook niet blij met de opzet van de nieuwe norm. Zo gold deze niet voor buitenlandse bedrijven en was het voorgestelde systeem voor wat betreft certificering administratief zeer ingewikkeld. Ook de voorgenomen plasticsheffing stuitte op weerstand vanuit de branche. Deze zou specifiek terechtkomen bij afvalverwerkers, waardoor recycling duurder dreigde te worden dan het produceren van nieuwe plastics. 

Het Nederlandse kabinet besloot recentelijk dat de plasticsnorm en heffing niet in de huidige vorm doorgaan. ‘Er wordt gekeken naar een beter alternatief’, aldus [inmiddels demissionair, red.] minister Sophie Hermans van Klimaat en Groene Groei. Branche-organisaties pleiten ervoor om de normering neer te leggen bij grote retailmerken en distributiecentra en zo de vraag te sturen. Ook stellen ze voor om te starten met een minimale bijmengverplichting van bijvoorbeeld 3 procent recyclaat en dit jaarlijks te verhogen richting 2030, wanneer de Europese bijmengverplichting van kracht gaat.