Wie de kosten van een nieuwe chemische plasticrecyclinginstallatie wil inschatten, kan het beste kijken naar energieverlies, blijkt uit recent onderzoek. Mogelijk kan dat simpele gegeven gaan helpen om grootschalige plasticrecycling via de petrochemie vlot te trekken.
Nederland is Europees koploper kunststofafval inleveren en toch klaagt de Nederlandse recyclesector al jaren over inzamelproblemen en moordende concurrentie met virgin plastic; nieuw kunststof op basis van aardolie. Afgelopen januari ging Umincorp nog failliet, een recyclebedrijf dat plastic granulaat produceerde uit huishoudelijk afval uit Amsterdam, Rotterdam en Utrecht.
Het inzamelen en verwerken loopt ook niet optimaal. Veel mensen leveren plastic afval netjes gescheiden in, maar een flink deel verdwijnt uiteindelijk alsnog in de verbrandingsoven, omdat het te vervuild is met voedselresten of pvc-bouwmateriaal en speelgoed. Verbranding van al dat plastic levert weliswaar elektriciteit en warmte, maar circulair kun je het niet noemen. Er is, kortom, veel ruimte voor verbetering en chemische recycling kan daar een rol in spelen. In plaats van inzamelen, scheiden, schoonmaken en vermalen tot granulaat, draait chemisch recyclen om petrochemische processen. Verschillende plasticsoorten kunnen daarbij dienen als koolstofbron, die je via hitte of oplosmiddelen kunt omzetten in monomeren, olie, syngas of methanol.
Marginale activiteit
Pyrolyse en vergassing worden op dit moment het meest gebruikt. Beide zijn energie-intensieve processen die draaien om verhitting van afvalplastic tot temperaturen tussen de 450 en 800 graden. Op die manier produceert een pilotfabriek van Sabic op het Chemelot-terrein pyrolyse-olie die met nafta uit aardolie wordt gemengd. Via klassieke petrochemie worden hieruit weer bouwstenen voor polyetheen en polypropeen gemaakt. Hoewel er wereldwijd tientallen installaties voor chemische recycling in bedrijf zijn, is in de EU het aandeel van deze technologie in de plasticrecycling kleiner dan één procent, schrijft een groep Amerikaans-Canadese onderzoekers onder leiding van Gregory Patience van Polytechnique Montréal in ChemSusChem.
Chemisch recyclen is vooralsnog een marginale activiteit. De onderzoekers wijten dat mede aan een gebrek aan data en kwantitatieve analyses van de verschillende recyclingtechnologieën. Het is onduidelijk wat de bouw van een chemische recyclingfabriek kost en dus ook of die investering kan worden terugverdiend. Patience en collega’s willen daar met hun paper verandering in brengen door beleidsmakers, bedrijven en investeerders meer houvast te geven op het moment dat een project nog in de kinderschoenen staat.
‘Met de huidige chemische recyclingtechnologie is volgens de onderzoekers nauwelijks voordeel te behalen met schaalvergroting’
Ze evalueren in hun paper een aantal methodes waarmee traditioneel de Total Capital Investment (TCI) wordt geschat: alle uitgaven aan de constructie en oplevering voordat een recyclefabriek kan starten. De onderzoekers maakten om te beginnen een database met kenmerken van 169 chemische recycling fabrieken, met gegevens uit diverse bronnen: wetenschappelijke publicaties, persberichten, vergunningen, technische rapporten en congrespresentaties. De thermische routes — pyrolyse (107) en vergassing (32) — zijn beter vertegenwoordigd dan de nieuwere routes via oplosmiddelen zoals ionische vloeistoffen. Installaties die recyclen via solvolyse (18) en selectief oplossen van kunststof (10) zijn dus veel minder talrijk.
Verwerkingscapaciteit
De database bevat van elke fabriek technische specificaties, zoals energieverbruik en verwerkingscapaciteit, en de bouwkosten. Vervolgens keken de onderzoekers hoe goed een aantal klassieke rekenmethodes de investeringskosten van chemische recyclingfabrieken inschatten. Dat werkte matig; de standaardmethoden leveren geen betrouwbare kostenraming voor een pyrolyse- of vergassingsfabriek. Voor solvolyse en selectief oplossen zijn nog te weinig gegevens om conclusies te trekken. Patience en collega’s zien tegelijkertijd een duidelijke correlatie tussen het energieverlies van een chemische recyclingfabriek en de totale investeringskosten. Je kunt dus beter kijken naar de verwerkingscapaciteit en het energieverbruik om een beeld te krijgen van de investeringskosten. Verder zien de onderzoekers dat met de huidige chemische recyclingtechnologie nauwelijks voordeel is te behalen met schaalvergroting en dus het bouwen van enorme installaties. Bij bijvoorbeeld olieraffinaderijen is groter vaak zuiniger en rendabeler, maar die wetmatigheid lijkt bij pyrolyse en vergassing niet op te gaan.
Massabehoud
De onderzoekers laten hiermee zien dat er een eenvoudige ‘empirische benadering is die investeringskosten eenvoudig en nauwkeurig kan schatten’. In deze bedrijfseconomische benadering komt niet één van de recyclestrategieën beter of goedkoper uit de bus. Daarvoor zijn er ook te veel onzekerheden, schrijven de onderzoekers. Verschillende recycletechnologieën leveren globaal dezelfde schatting van de Total Capital Investment: 55 à 215 miljoen dollar voor een fabriek met een capaciteit van 100 miljoen kilo plastic per jaar. Dat prijskaartje zegt op zich niet zoveel, want de vraag of de bouw van zo’n faciliteit rendabel zal zijn hangt ook af overheidsbeleid.
Pas als overheden het bijmengen van hergebruikte grondstoffen verplicht stellen, kan recycling gaan concurreren met nieuw aardolieplastic. Volgens Patience en collega’s is naast economie ook massabehoud belangrijk, ofwel de mate waarin de koolstofkringloop wordt gesloten. Niet elke recycling-technologie is namelijk even efficiënt in het herhaaldelijk terugwinnen van koolstof. De onderzoekers stellen dat bijvoorbeeld verhitting van gemengd afvalplastic ongeveer 70 procent pyrolyse-olie oplevert, wat een stoomkraker voor 50 procent kan omzetten in nieuwe plasticbouwstenen (etheen en propeen). Ze schrijven: ‘Slechts 25 procent van de oorspronkelijke massa keert terug in de polymeer-economie. (…) Daarom zou men vanuit milieuoogpunt de voorkeur moeten geven aan technologieën die de koolstof lang in de kringloop houden.’
Nog geen opmerkingen