16-03-2015 - Kennispagina uit het dossier Duurzaamheid over kunststoffen.

Een kunststof is één van de vele chemische verbindingen die door niet-natuurlijke chemische processen worden gemaakt. In het dagelijks gebruik worden de termen kunststof en plastic vaak door elkaar heen gebruikt.

In 1912 is door Hendrik Baekeland de eerste kunststof op de markt gebracht, een magisch materiaal dat hij bakeliet noemde. Bakeliet was niet alleen betaalbaar, betrouwbaar, en sterk – het was vormvrij. In verhitte vorm was het smeuïg and gietbaar, maar zodra men het liet afkoelen werd het hard en sterk. Baekeland ontdekte ook dat hij bakeliet verschillende structurele eigenschappen kon geven door het te mengen met andere stoffen als houtmeel en asbest. Het werd dan ook binnen de kortste tijd gebruikt om allerlei gebruiksvoorwerpen te vervaardigen.

Kunststoffen worden vandaag nog steeds gekenmerkt door relatief lage financiële kosten, gemakkelijke industriële verwerking en veelzijdigheid. Deze materialen worden dus ook in een enorme (steeds groeiende) hoeveelheid en verscheidenheid aan producten verwerkt. Jaarlijks wordt er ongeveer 250 miljoen ton aan kunststoffen producten gemaakt. Van verpakkingen tot gebruiksvoorwerpen en kledingstukken tot ruimteschepen, kunststoffen zijn honderd jaar na Baekelands uitvinding niet meer weg te denken uit het dagelijks leven.

De meest gebruikte kunststoffen bestaan uit op aardolie (of aardgas) gebaseerde polymeren. Aardolie wordt niet alleen gebruikt als grondstof voor kunststoffen – voor de chemische productieprocessen van kunststoffen wordt ongeveer evenveel aardolie gebruikt als brandstof. Je kunt onderscheid maken tussen ongeveer een twintigtal soorten kunststofmaterialen. De bekendste voorbeelden hiervan zijn: polypropyleen (PP), lage dichtheid polyethyleen (LDPE), hoge dichtheid polyethyleen (HDPE), polyvinylchloride (PVC), polystyreen (PS), polyetheentereftalaat (PET) en polyurethaan (PUR).

PP wordt gebruikt om bijvoorbeeld margarinekuipjes, kratten, en winkelmandjes te maken; folies en boodschappentassen worden vooral uit LDPE gemaakt. HDPE zie je terug in shampooflacons, PVC wordt gebruikt in rioolbuizen en regenjassen. PS is bekend van piepschuim, PET is bekend van de PET-flessen en PUR wordt veel gebruikt als isolatiemateriaal in de bouw.

Kwaliteitsklassen

Binnen de kunststofsoorten zijn weer tal van kwaliteitsklassen te onderscheiden. Door additieven toe te voegen kunnen eigenschappen zoals bijvoorbeeld sterkte, buigzaamheid en weersbestendigheid beïnvloed worden. Voor elke specifieke toepassing of product is er een geoptimaliseerde kunststofsoort. De PP die gebruikt wordt voor een margarinekuipje is dus nét even anders dan de PP waaruit een winkelmandje gemaakt wordt. Rioolbuis-PVC is niet hetzelfde als regenjas-PVC. Om bijvoorbeeld regenjas-PVC te maken wordt een weekmaker gebruikt, een ftalaat. Ftalaten zijn toxisch en zijn in Europa sinds 1999 bijvoorbeeld verboden in kinderspeelgoed en -verzorgingsproducten. Ook andere additieven die aan kunststoffen toegevoegd worden kunnen toxisch zijn. De effecten van veel van deze stoffen op mens en milieu zijn nog onbekend. In 2007 heeft het Europees parlement REACH ingesteld om deze informatie voor zo'n 30.000 stoffen te registreren.

Niet alleen binnen de soorten kunststoffen vind je veel variatie, binnen een product zul je vaak ook verschillende soorten tegenkomen. Hoewel veel verpakkingen van één type kunststof gemaakt worden, bevatten consumentenproducten vaak heel veel verschillende onderdelen. En al die verschillende onderdelen bestaan vaak uit verschillende typen kunststof. Al die kunststoffen die we in het dagelijks leven tegenkomen en gemakkelijkerwijs onder één noemer zetten zijn dus eigenlijk helemaal niet hetzelfde materiaal.

Afbreekbaarheid

Wat ze wel gemeenschappelijk hebben is dat het heel lang (tot wel duizenden jaren) duurt voordat ze door natuurlijke processen afgebroken zijn. Dit in combinatie met het feit dat we steeds sneller producten weggooien, zorgt ervoor dat we grote problemen hebben met kunststofafval. Al het kunststof dat niet wordt gerecycled of verbrand, wordt begraven in een stortplaats of komt in zee terecht. Eind jaren negentig in de vorige eeuw heeft een zeiler in de Stille Oceaan een drijvende vuilnisbelt ontdekt, nu bekend als de great pacific garbage patch. Deze blijkt nu naar schatting ergens tussen 15 en 300 keer zo groot te zijn als Nederland en bestaat voornamelijk uit kleine kunststofdeeltjes. Ook zijn er alleen in Europa al meer dan 10.000 stortplaatsen waarin kunststof afval begraven wordt. Wereldwijd wordt iets minder dan de helft van al het kunststofafval in stortplaatsen begraven.

Ongeveer de helft van het Nederlands kunststofafval wordt verbrand, in één van elf afvalverbrandingsinstallaties die we in Nederland hebben of ergens anders, bijvoorbeeld in Duitsland. Uit de hitte die vrijkomt wordt elektriciteit gegenereerd. Er kunnen toxische gassen zoals dioxine vrijkomen bij verbranding. Idealiter wordt kunststofafval natuurlijk hergebruikt. Voordat dit kan gebeuren moet het afval eerst gescheiden worden van ander afval en gesorteerd worden naar de verschillende soorten. Vanaf 2011 gaat het sorteren van Nederlands kunststofafval ook daadwerkelijk in Nederland plaatsvinden.

Recycling

Door hoge kosten voor het (demonteren en) scheiden en sorteren van kunststoffen en de lage prijs die voor gerecyclede kunststoffen gevraagd kan worden, is het moeilijk om van recyclen een economisch rendabele praktijk te maken. Door onzuiverheden en degradatie hebben kunststoffen na recycling niet meer dezelfde eigenschappen als het oorspronkelijke materiaal. Feitelijk hebben we het dus over downcycling in plaats van recycling. Dit maakt het hergebruik van een kunststof voor dezelfde toepassing lastig. Gelukkig zijn er doorlopende ontwikkelingen waarbij de materiaaleigenschappen nauwelijks degraderen of het materiaal een nieuwe toepassing vindt. Ook kan er door toevoeging van additieven weer een kwalitatief hoogwaardig kunststof verkregen worden.

Daarnaast zijn er verschillende technieken beschikbaar en in ontwikkeling voor het scheiden en sorteren van kunststoffen. Dankzij de ontwikkeling van automatische sorteerprocessen op basis van bijvoorbeeld de specifieke materiaaleigenschappen, zoals lichtabsorptie op verschillende golflengtes, elektrostatische eigenschappen, dichtheid en granulaatmarkering, kunnen de verschillende kunststoffen steeds beter en goedkoper gescheiden worden. Naast het automatisch sorteren wordt er van de consument ook verwacht dat ze kunststoffen in aparte afvalstromen scheiden. Voor ontwerpers is design for disassembly, waarbij er zorg wordt gedragen voor een makkelijk te demonteren product, een aan te raden praktijk.

Bio-kunststoffen

Daarnaast zijn er kunststoffen die uit natuurlijk hernieuwbare grondstoffen, zoals vegetarische olie, maïs, suikerriet of microbiotica geproduceerd worden; de bio-kunstoffen. Deze zijn ook wel bekend als bio-based plastics, bio-plastics, of biopolymeren (zie ook de kennispagina over Biopolymeren). Deze zijn echter niet per se composteerbaar en energietechnisch niet per se efficient. Bio-kuststoffen zijn in algemene zin gemaakt uit één of meerdere bio-kunststoffen waaraan eventueel additieven zijn toegevoegd om eigenschappen zoals flexibiliteit, UV bestendigheid of produceerbaarheid te verbeteren. Deze additieven kunnen zowel van hernieuwbare grondstoffen als van aardolie gemaakt zijn. Bovendien zijn veel commerciële bio-kunststoffen feitelijk een mix van traditionele kunststoffen en bio-kunststoffen.

Er zijn ook nadelige effecten wanneer biologisch afbreekbare kuststoffen bij het gewone afval terecht komen. In grote delen van de wereld zijn er succesvolle recycling-industrieën opgezet, o.a. voor de recycling van PET. Het biologisch afbreekbare PLA in flessen verstoort dit proces doordat het niet mengt met PET, wat tot onbruikbaar gerecycled PET leidt. De consument moet het onderscheid dus goed maken bij het weggooien. Consumentengedrag is essentieel en het ontwerp dient hier dan ook rekening mee te houden.

Grote milieuwinst valt te behalen door producten niet weg te gooien, te hergebruiken of het materiaal te recyclen. Dit betekent dat de huidige gebruikscycli beter en slimmer ingericht moeten worden. Als de energie die nodig is om deze cyclus te doorlopen bovendien duurzaam opgewekt is, hoeft het gebruik van kunststoffen geen grote belasting voor het milieu te vormen. Naast efficiëntere recyclingtechnieken en processen is hier een grote rol weggelegd voor ontwerpers om slimmere producten en levenscycli te bedenken, de overheid om een duidelijk en stimulerend beleid te voeren en marktpartijen om de commerciële kansen van duurzame ontwikkeling op te pakken.

Auteur: Dan Sutjahjo MSc
Foto: Hollandse Hoogte